從一概不知到取得科學主導權

作為地球上最大的低緯度邊緣海，南海地處全球最高的珠穆朗瑪峰和全球海洋最深的馬里亞納海溝之間，位于全球最大的海洋板塊太平洋板塊、全球最大的大陸板塊歐亞板塊以及菲律賓海板塊等多板塊匯聚之處。特殊的地理位置使南海研究對氣候變化、板塊構造、地質(zhì)災害等研究都具有重大意義。

南海東西兩個次海盆哪個老？南海是從哪里打開的？南海深部水怎樣流動？南海深部沉積物是從哪里來的，如何搬運？南海深水和沉積物中，有什么樣的微生物，起什么作用？“8年前，我們對這些問題一概不知，只能猜測或者照搬國外教科書?！蓖羝废仍菏炕仡櫟?。

“南海深部計劃”執(zhí)行以來，極大地點燃了我國科學家研究南海的熱情，一系列新發(fā)現(xiàn)表明：我國科學家在南海深部重大科學問題上，取得了南海深部研究的科學主導權。

8年來，我國科學家對南海深部進行了系統(tǒng)觀測，從海盆成因與演變機制，到深海系統(tǒng)的運行模式都取得了新的認識，使得南海成為世界深海研究程度最高的大型邊緣海。同時也向世界表明：中國的深?？茖W已經(jīng)進入國際前沿，南海正成為世界深海研究程度最高的邊緣海。

“我們好比是在解剖一只麻雀，從三方面揭示南海這個邊緣海的‘生命史：深海盆的形成演變?yōu)槠洹?，深海沉積所含的環(huán)境信息為其‘肉，海水的生物地球化學系統(tǒng)為其‘血?！蓖羝废纫砸粋€生動的比喻概括了“南海深部計劃”的設計：從骨、肉、血三部分入手，通過多學科的共同探索解剖南海這只“麻雀”。

長期以來，世界上的深海研究以歐美為主，南海也不例外。“南海深部計劃”基于大量的實地觀測和原位探索，從源頭上追溯了一些“普適性”認識的出處；根據(jù)西太平洋和低緯海域的特色，提出了不同于前人的新認識。但隨著科學研究的深入，又帶來了許多新的科學問題。

南海的形成或?qū)⒏膶懡炭茣?/h3>

在地球漫長的歷史歲月中，海洋與陸地“分久必合、合久必分”，南海是地球歷史書上的一個精彩篇章。這個篇章的第一節(jié)，南海是怎樣形成的，是困擾科學家的最大謎題。

“關于大陸裂開形成深海盆、由巖漿冷凝成玄武巖的大洋地殼，世界上的研究標準來自北大西洋。20世紀80年代以來，歐美學者一直認為南海的形成過程就是大西洋的翻版，只是規(guī)模小、年代短而已?！蓖羝废日f，“但我們的研究結(jié)果卻表明，南海不是小大西洋！”

按照大西洋模式，在大洋和大陸地殼的連接處要有長期削蝕的“地幔巖”。可是在“南海深部計劃”執(zhí)行過程中，我國科學家主導的大洋鉆探367/368/368X三個航次，從南海洋殼和陸殼連接處的鉆井取上來的卻是玄武巖。這以實物證據(jù)否定了原先的假說。

我國科學家還發(fā)現(xiàn)，早在南海的大陸巖石圈張裂之初，就有玄武巖涌出，很快就轉(zhuǎn)到海底擴張，形成大洋地殼。而與此不同的是，大西洋是經(jīng)過長期拉張，使得地幔巖變?nèi)?，才破裂出現(xiàn)玄武巖。

“我們研究發(fā)現(xiàn)這是兩種不同的巖石圈：大西洋張裂的是超級大陸內(nèi)部堅固的巖石圈，南海形成卻是在太平洋板塊俯沖帶相對軟弱的巖石圈?！蓖羝废日f，“表面看來有所相似，其實這是兩種根本不同的海盆形成機制，前者是‘板內(nèi)裂谷，后者是‘板緣裂谷?！?/p>

專家們認為，我國關于南海形成之謎的研究，指出了國際文獻和產(chǎn)業(yè)部門實踐中將兩者混淆的錯誤，提出西太平洋邊緣海是“板緣裂谷”形成的系列，有待采用新視角、新技術加以重新認識，而這將改寫教科書。

年齡從3 300萬年前開始擴張

南海的形成，經(jīng)歷了海底擴張形成大洋殼、巖漿溢出造成火山鏈、板塊俯沖消減等三個時期。海底擴張的最早年代，是南海的出生年齡。擴張停止板塊俯沖之際，相當于南海的消亡開始。但很長一段時期以來，科學家們對南海的年齡究竟有多大，東西海盆誰的擴張在先等，眾說紛紜、難成定論。

這是因為南海的年齡難以從周邊陸地剖面取得證據(jù)，而南海的海底，又覆蓋了厚厚的沉積物，人們也很難從海底取樣。世界各國科學家?guī)缀跞家揽亢Ｅ钄U張過程中留在南海洋殼基底的“磁異常條帶”，來間接推論南海的年齡。

2014年，我國科學家主導了大洋鉆探349航次，在4 000多米的深海盆三個站位，成功鉆取到78米玄武巖。經(jīng)過科學檢測發(fā)現(xiàn)，東部海盆形成在先。東部海盆約在3 300萬年前、西部海盆約在2 300萬年前開始形成，兩者都在1 500萬-1 600萬年前停止擴張。

科學家根據(jù)深部地球物理推測，南海玄武巖的海底，已經(jīng)有一大片向東俯沖在菲律賓群島下面?！翱梢娔虾５男纬墒菑臇|往西推進，1 000多萬年前的南海比現(xiàn)在幾乎大一倍?！蓖羝废日f。

海底海流復雜，生機勃勃

現(xiàn)代南海深層水的唯一來源是太平洋。位于呂宋島和臺灣島之間的巴士海峽，是南海與太平洋之間的唯一通道。太平洋水越過2 600米深的海檻進入南海，形成“深水瀑布”，混合后再從中層深度返回太平洋。

在“南海深部計劃”中，我國科學家在南海布放了數(shù)以百計的深海觀測潛標，經(jīng)過長達8年的海下實測，證明南海深海存在逆時針方向的西部深邊界流，整個南海的海水呈三層結(jié)構。通過用放射性碳測量2 000米深處的海水，發(fā)現(xiàn)海水的滯留時間不過百余年。