怎么形成、年龄多少……汪品先院士在“南海深部计划”成果汇报会上解“谜”

　　南海——全球最大的边缘海、我国最重要的深海区,浩瀚无际的海水之下,深藏了多少科学之谜?

　　历时8年,来自全国32个单位、700多人次科学家参与,我国海洋科学第一个大规模的基础研究计划——“南海深海过程演变”(简称“南海深部计划”),取得丰硕成果。14日在沪召开的“南海深部计划”成果汇报会上,“南海深部计划”指导专家组组长、同济大学汪品先院士揭开了诸多“南海之谜”的神秘面纱。

　　南海的形成:或将改写教科书

　　在地球漫长的历史岁月中,海洋与陆地“分久必合、合久必分”,南海是地球历史书上的一个精彩篇章。这个篇章的第一节,南海是怎样形成的,是困扰科学家的最大谜题。

　　“关于大陆裂开形成深海盆、由岩浆冷凝成玄武岩的大洋地壳,世界上的研究标准来自北大西洋。上个世纪八十年代以来,欧美学者一直认为南海的形成过程就是大西洋的翻版,只是规模小、年代短而已。”汪品先说,“但我们的研究结果却表明,南海不是小大西洋!”

　　按照大西洋模式,在大洋和大陆地壳的连接处要有长期削蚀的“地幔岩”。可是在“南海深部计划”执行过程中,我国科学家主导的大洋钻探367/368/368X三个航次,从南海洋壳和陆壳连接处的钻井,取上来的却是“玄武岩”。这以实物证据否定了原先的假说。

　　我国科学家还发现,早在南海的大陆岩石圈张裂之初,就有玄武岩涌出,很快就转到海底扩张,形成大洋地壳。而与此不同的是,大西洋是经过长期拉张,使得地幔岩变弱,才破裂出现玄武岩。

　　“我们研究发现这是两种不同的岩石圈:大西洋张裂的是超级大陆内部坚固的岩石圈,南海形成却是在太平洋板块俯冲带相对软弱的岩石圈。”汪品先说,“表面看来有所相似,其实这是两种根本不同的海盆形成机制,前者是‘板内裂谷’、后者是‘板缘裂谷’。”

　　专家们认为,我国关于南海形成之谜的研究,指出了国际文献和产业部门实践中将两者混淆的错误,提出西太平洋边缘海是“板缘裂谷”形成的系列,有待采用新视角、新技术加以重新认识,而这将改写教科书。

　　南海的年龄:3300万年前开始扩张

　　南海的形成,经历了海底扩张形成大洋壳、岩浆溢出造成火山链、板块俯冲消减等三个时期。海底扩张的最早年代,是南海的出生年龄。扩张停止板块俯冲之际,相当于南海的消亡开始。但很长一段时期以来,科学家们对南海的年龄究竟有多大,东西海盆谁的扩张在先等,众说纷纭难成定论。

　　这是因为南海的年龄难以从周边陆地剖面取得证据。而南海的海底,又覆盖了厚厚的沉积物,人们也很难从海底取样。世界各国科学家几乎全都依靠海盆扩张过程中、留在南海洋壳基底的“磁异常条带”,来间接推论南海的年龄。

　　2014年,我国科学家主导了大洋钻探349航次,在4000多米的深海盆三个站位,成功钻取到78米玄武岩。经过科学检测发现,东部海盆形成在先。东部海盆约在3300万年前、西部海盆约2300万年前开始形成,两者都在1500-1600万年前停止扩张。

　　科学家根据深部地球物理推测,南海玄武岩的海底,已经有一大片向东俯冲在菲律宾群岛下面。“可见南海的形成是从东往西推进,一千多万年前的南海比现在几乎大一倍。”汪品先说。

　　南海的海底:海流复杂,生机勃勃

　　现代南海深层水的唯一来源是太平洋。位于吕宋岛和台湾岛之间的巴士海峡,是南海与太平洋之间的唯一通道。太平洋水越过2600米深的海槛进入南海,形成“深水瀑布”,混合后再从中层深度返回太平洋。

　　在“南海深部计划”中,我国科学家在南海布放了数以百计的深海观测潜标,经过长达八年的海下实测,证明南海深海存在逆时针方向的西部深边界流,整个南海的海水呈三层结构。通过用放射性碳测量2000米深处的海水,发现海水的滞留时间不过百余年。

　　此外,我国科学家从南海提出的微生物碳泵,已成为全球大洋碳循环研究的热点之一；碳、氮循环相互关系的研究成果,取得了重要国际影响。

　　在巨厚的海水下方,一片漆黑的南海海底是个怎样的世界呢?

　　在“南海深部计划”中,我国科学家通过多次深潜,在南海的西沙深处和深水海山上,发现了大片茂密丰美的冷水珊瑚林,这在东南亚海域尚属首次；在南海的深海海山上,还看到成片的锰结核；残余的洋脊上,还有古热液矿,这说明南海海底曾有热液活动。