航次介绍

南海深部远古的宁静世界

        我们的349航次虽然已近尾声,还有四天就提钻返航了,但钻探工作仍然如火如荼的进行。目前在第四个站位(编号U1434)已经钻穿沉积层,又一次成功获得大洋玄武岩。整个航次发现的南海深部一千六百多万年以来动荡的演变历史,给我们留下了深刻印象。然而,南海深部的历史演绎有其相对平静的时期(如前文“动荡的南海深部(三):动荡中的平静”所述),也更有其相当安静的一面。在三个钻穿沉积层的站位,我们发现沉积层的底部和大洋玄武岩之间都有一层较厚的红棕色泥岩,这是一种常见但非常特殊的沉积层,告诉我们南海深部曾经相当安静,可称其为“宁静”。

        这里先解释一下红棕色泥岩的来龙去脉。在现今的世界大洋底部广泛分布有红色或棕色软泥(red clay或brown clay),这是一种在远离陆地、深水、慢速堆积的远洋沉积物,平均每千年仅沉积1~5毫米厚。软泥的成份都是微米粒级的陆地来源、火山来源或海底自生形成的矿物颗粒,也可能含有微体化石碎片等,其中,最主要的成份是粘土矿物,并含有微量的铁锰氧化物等。由于这种软泥形成的水深都是位于CCD深度以下,因此基本上不含钙质化石。现今的太平洋海底有35%面积、大西洋和印度洋海底有25%面积都是覆盖着这种红色软泥,代表了远洋(pelagic)和极其安静的深海环境。为何这些软泥是红色的呢?前人研究已经发现,这是因为细小的沉积物在海底停留时间很长,颗粒外表容易形成一层铁锰氧化物,沉积环境缺少有机质,这些偏红色的氧化物被埋藏后就将这种颜色保存下来,形成独具特色的远洋红棕色泥岩,被广泛称为“大洋红层”。

        南海发现这种“大洋红层”还是第一次,她的重要性还不仅是其代表宁静的深海沉积环境,而更在于其蕴藏了可能相当长时间的南海演变历史。我们的钻探发现这种红棕色泥岩有十米至三四十米之厚,这意味了什么呢?如果以三十米厚、现代最快平均沉积速率每千年五毫米来推算,三十米红棕色泥岩代表了六百万年的沉积历史。这绝非是耸人听闻,根据船上对钙质超微、有孔虫和放射虫化石的地层年代学现场研究(见刘传联教授“决心号上的超微小屋”、李前裕教授“探究深海生物化石编年”),这些厚层的红棕色泥岩至少记录了三至八百万年的年代跨度。

红棕色泥岩的岩芯照片

        南海深部这段宁静的深海环境,恰巧是发生在海底扩张停止之后,红棕色泥岩直接覆盖在大洋玄武岩之上,这让船上科学家百思不得其解。海底扩张形成大洋玄武岩时可谓是“熔岩滚滚”,而上面覆盖的红棕色泥岩则是“这里的黎明静悄悄”,这两者如何相容呢?实际上,这是两个迥异的时间尺度问题。“熔岩滚滚”是快速活动的过程,在其停止活动后相当长的时间都是非常地安静,海水中悬浮的微小颗粒慢悠悠地沉降,每一千年才累积一毫米多点,而那时炽热的熔浆早已冷凝成坚固的玄武岩。这里的关键就在于南海深部那段非常宁静的深海环境,没有构造活动,没有火山爆发,甚至连周边陆地河流输入的沉积物也不能抵达此处,南海深部那时的宁静世界可堪称“世外桃源”。

        那么,南海在扩张停止后为何如此安静呢?这是我们航次后研究需要解答的科学问题,也是我的研究兴趣所在。刘传联教授的博文“出人意料和情理之中”,似乎预测了情理之中的答案,但这些“情理之中”还有待于我们不断地去探索。

 

(作者:刘志飞,2014年3月22日,于南海“决心号”钻探船)

联系地址:上海市四平路1239号,同济大学海洋地质国家重点实验室,邮编200092

电 话:021-6598 2198;传真:021-6598 8808

Email: iodp_china@tongji.edu.cn         备案号:沪ICP备05009282号-1