航次介绍

船长我们在哪里·航海记(2)——IODP 378航次

 

导言:

      从斐济出发,一艘载着31名科学家的科学钻探船“乔迪斯·决心号”正一路向南,航向亚南极海域,为了钻探6600万年前至2300万年前的地球沉积物,揭开地球历史中一段叫做“古近纪”时期的气候、环境及生物变化奥秘,以应对未来地球将发生的变化。我是余一鸣,来自上海自然博物馆(上海科技馆分馆)的公众传播员,受国际大洋发现计划中国办公室(IODP-CHINA) 资助,在IODP 378航次中担任“决心号”科普专员。我将在这里介绍整个“探险”经历,欢迎关注!

 

1、“船长,我们在哪里?”

      手拿咖啡的Jake船长指向屏幕:南纬52°13.4294’, 东经166°11.4801’。

 

 

      这是一片南极和新西兰之间的广阔大海,距离最近的陆地是几个无人岛:东边150多公里的坎贝尔岛,北面130多公里是奥克兰岛——1977年被列为世界自然遗产。

 

信天翁及海鸟们©Simon C. George, Yiming Yu

 

      这片孤独的大海上只有信天翁不断绕船盘旋时而落下,接下来的10天里,整个“决心号”不再航行,它将停在这里。从钻塔上伸出一根根由铁杆连成的“定海神针”,穿过1214米深的海水,直插入海底,然后 “咻”的一声刺进地球表皮,抽出一管又一管岩芯。

 

红色描边部分即为钻管 © Yiming Yu

 

2、为什么偏偏在这里钻探?

      为什么是这里?于茫茫大海之中,不偏不倚地选择这个看起来平平无奇的位置来钻探?

      钻探的站点位于“西兰大陆”中坎贝尔海台(Campbell Plateau)的南边缘,这里的沉积物记录了过去几千万年地球环境变化的历史,地质学家们说这里是一个经典的“高纬度古近纪钻探站点”。

 

几乎被淹没的“西兰大陆”

 

钻探动画示意图 ©IODP

 

      获得的岩芯可以用来做什么呢?接下来就掏出一根岩芯给大家演示一下:地层越下面,时间就越久远。如果把6600万年的地层浓缩成一根岩芯做比喻的话,最下面就是最老的时间:以“恐龙大灭绝”事件为标志的白垩纪时期结束,地质历史进入新生代的第一段地史——古近纪。

 

图解岩芯 ©Lindy Newman

 

      绵延2000多万年的古近纪被地质学家划分了三个时期,这当中地球发生了一些全球性的大事件: “古新世-始新世极热事件”,一次全球极端变暖事件的历史时期——当时的南极与赤道几乎是同样温度;还有“始新世-渐新世海道打开”、“ 环南极洋流形成”等等,而这些都需要靠下面的这些地质学家们从岩芯中获取答案。

 

3、中国科学家在干嘛?

      1月15日21:20分(奥克兰时间),第一声“Core on deck”通过广播告知了全船所有人,伴随着一大半科学家在旁边的翘首期盼,5位技术人员将第一管岩芯托在肩膀上,放到了指定位置,这一刻的感觉像极了产房外等待新生儿的家属们。

 

第一管岩芯

 

      大洋深处的泥巴长什么样?和陆地上的黑乎乎的泥巴不同,在这里1200多米的深海下面泥巴是白色的,为什么呢?因为我们看到的这些白色泥巴,基本都是生物的碳酸盐壳体构成,没有别的杂质。如果你不明白什么是“碳酸盐壳体”,想一想装修用的“腻子”就有个大概感觉了。

 

IODP378航次的第一管岩芯 ©Yiming Yu

 

      包括首席科学家在内的所有人想到的第一个问题就是:岩芯是哪个地质年代的?这个问题由谁来回答呢?同济大学袁伟和普渡大学张杨两人组成的古地磁组与中科院南海研究所副研究员张强所在的微体古生物组。

      “你们怎么定年?”

      “古生物组通过放射虫、有孔虫、钙质超微化石等确定生物地层,古地磁组通过对比磁性年代表确定地层时代,两组人需要沟通相互确认,保证地层定年的准确性。”

      378航次目前正在西兰大陆边缘、新西兰东南海域的U1553(DSDP277)号钻探点,我们的大洋发现计划将发现什么?来自各个国家的科学家们如何解读地球天书?请继续关注吧!

 

额外问答征集:

      我是余一鸣,受国际大洋发现计划中国办公室(IODP-CHINA)资助,担任“决心号”的中国科普专员,欢迎转发支持我们,关于这次科学航行有什么想问的请留言,我会在下期回复!

 

海底下面还有什么?

      航次项目经理Laurel Childress:泥巴!海床下面有很多像泥一样的沉积物和岩石,当我们取出其中的一段“岩芯”(core)时,它们就像是一本编年体历史书一样记录了几千万年前地球上发生的事情。这次我们会把6600万年前的岩芯从海底下取出,经过科学家们的解读,我们就能看见那时地球上发生了什么事!并且在这里得到的数据可以用来建立模型去预测未来地球的变化。所以海床下面是泥巴,同样也是揭开我们这个星球过去、现在和未来奥秘的关键钥匙。

 

这次旅行,让我最惊讶的是什么?

      Yiming:讲真,是这艘船!“乔迪斯·决心”是一个可供130人整整生活2个多月的海上之家,而且这里还有洗衣房、健身房、影音室等等让人娱乐解乏的设施,太棒了!当然,这些要在你不晕船的前提下。

 

在船上科学家们对“岩芯”做什么处理分析?

      首席科学家Deborah J. Thomas:当一段岩芯被取出之后,它会被送到实验室分样并检测。古地磁学的科学家们会阅读“岩芯”里的磁信息,微体古生物科学家会寻找那些非常微小甚至只有1毫米的古生物化石,化学家们会检测芯里的化学指标等等。并且科学不会在这儿就停止,当船靠岸之后,这些“沉积物芯”还能够持续用几十年,以解答悬而未决的科学问题。

 

深海钻探最大的挑战是什么?

      首席科学家Deborah J. Thomas:最大的挑战就是不可预测性。这也是为什么我们要大老远开船到海上找到对应的地质层去打钻的原因。我们大概能知道,在钻位下面有什么样的岩芯在等着我们,但总有一些事情是人无法预测的。有时候海底下的岩石并不如我们想象的那么好钻,有时候海上天气变幻莫测迫使我们改变钻探计划。去这么远的地方采集科学研究的样品总是很具有挑战,但同时因为直接与独特性,这种取样方式也非常重要。

 

“决心号”运行报告:

时间:1月15日

当前位置:南纬52°13.4294’,东经166°11.4801’,水深1221.2米

当前钻孔:U1553(DSDP277)号站位A孔

 

 

距离

(海里)

时间

(小时)

速度

(节)

剩余距离

(海里)

备注

引航

28.0

3.2

8.8

 

共计行程2249海里

已行驶

2098.0

206.5

10.2

 

 

今日行驶

123.0

11.8

10.4

 

 

共计

2249.0

221.5

10.2

0

于今日11:38结束海上航行

 

      “决心号”今日完成了共2249海里的航行,并在11:48到达U1553号站点。“决心号”下调了推进器,整船在12:10开始处于全动态定位模式。升级版的活塞式取芯器和延伸式取芯器(APC/XCB)底部组件完成部署。然后设置管道清洁设备通过钻杆泵入,清除了一些锈迹。在晚上20:00,钻头降低至海平面以下1215m,我们安装了沉降片和岩芯定向工具。我们在21:05开钻入U1553的A孔,第一根岩芯在21:20被取出,到达甲板。

 

 

作者:余一鸣

审稿:袁伟(同济大学海洋地质国家重点实验室)

张强(中科院南海海洋研究所)

张杨(普渡大学)

肖文申(同济大学海洋地质国家重点实验室)

 

 

 

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