南海深海钻遇砾石层
2017-03-08   |   8:00 am - 5:00 pm
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        南海第三次国际大洋钻探IODP367航次,经过整整一个月的深海钻探,将于今天完成第一个站位U1499的钻探任务。这个站位的钻探带来了以往研究没有想象到的重大发现,尤其是在最近的一周,当“决心号”钻探船在3760米水深的海底以下930米处钻遇厚层砾石时,给船上和岸上的科学家带来无限的联想,这里曾是深海峡谷吗?甚至是当时陆地山脉的峡谷吗?

      呈现在船上科学家面前的是一颗颗深灰色的砾石,大小在2-3厘米到10多厘米,我们平常称为“卵石”或“鹅卵石”,这是一种在非常强的水动力条件下才会形成。比如,在陆上峡谷的河流中,暴雨冲刷两岸,就会在河床中形成大小不一砾石;在紧邻山区河流的浅海中,可以由山区河流直接将这样的砾石搬运到海洋中沉积;在深海峡谷中,由浊流或碎屑流也可以将上游的砾石搬运到深海峡谷中堆积。这些砾石虽然成份有所区别,但共同特征都是早期形成的砂岩或粉砂岩。根据其成岩和变形程度来判断,估计至少是上亿年前形成的沉积岩,经过再剥蚀和再搬运而形成。目前,这些砾石都保存在南海的深海海底,喻示了南海在当时的地质历史时期曾发生过重大的构造运动。


640(南海IODP367航次钻取的砾石)

        由于砾石都是或接近球形,大小不一,质地坚硬,这给钻探取芯造成了很大困难。因此,“决心号”钻探船每根近10米长的取芯管,每次仅取得不到1米长的岩芯,有时花近10个小时才能取到几十厘米厚的砾石,而大部分砾石层可能被钻探时磨碎或被泥浆冲走,这样我们仅能依赖钻取为数不多的砾石来判断。尽管这样,包括我在内的船上沉积学家,判断这无疑是很厚的砾石层,截止钻探停止时累计算起来有150多米厚。而根据地震剖面推测,这个砾石层可能有300多米或更厚,但“决心号”已无法将其钻穿。

        这么厚的砾石层已足以让国际学术界惊讶!无论从以往的研究积累,还是钻探前的科学预测,都没有想象到南海深海海底1000多米处还存在这个砾石层。根据钻探地层形成的地质年代判断,这个砾石层可能是南海开始形成时的构造运动产物,将对回答南海在数千万年前开始张裂时的构造背景,提供截止至今最佳的研究材料。

640-1

(作者刘志飞教授在“决心号”钻探船上与中科院地化所黄小龙研究员讨论砾石的成因)

        经历近50年发展历史的国际大洋钻探计划(DSDP/ODP/IODP),通过在全球海洋钻探取芯研究地球演化历史,取得一次又一次重大突破,是20世纪以来地球科学发展的重要支柱。这些成果的取得包括钻探前的科学预测和验证,也包括大量没有预测的重大科学发现。IODP367航次在南海深海钻遇数千万年前的砾石层,就是没有事先预测到的钻探发现,必将给南海构造演化研究带来新的突破。(刘志飞,于“决心号”钻探船,2017.3.8晨)

(转自公众号同济海洋official

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