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大洋钻探:钻到海底之下,揭开地球的秘密

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汪品先
大洋钻探:钻到海底之下,揭开地球的秘密附照片
大洋钻探:钻到海底之下,揭开地球的秘密附照片
汪品先

  正当全国上下欢度春节之际,有一批海洋科学家却比谁都忙:国际大洋钻探船载着10多位中国科学家,开始进行南海的第二次大洋钻探。他们蛇年小年夜就从香港起航,马年大年初一到井位,年初二开钻。

  海洋的科考航次很多,但此次南海二次钻探引起了全国的广泛关注。这一回的钻探为什么如此重要?这话要从40多年前说起……

  1 验证“板块学说”,大洋钻探引地球科学革命

  大洋钻探1968年始于美国,但传到中国已是上世纪70年代末。随着“文革”结束,中国学术界开始与世界接触,并听说有“板块学说”这一新名词。原来,地球表层分成多个板块在运动,它们张开了形成海洋,碰撞了出现山脉。而证明这一板块学说的正是大洋钻探—用船上的钻机向深海底下打井,取上岩芯测定年龄,结果发现了大洋中间的海底地壳年龄最新,向两边越来越老,这就是板块运动的“海底扩张”。

  大洋钻探难度极大—在4000米深海打钻,从船上将钻具送到海底钻孔,相当于从4000米高空的飞机上向地面投篮。但是,地面的篮框是亮的,海底却一片漆黑。再向下钻进海底1000米,那根5000米长的钻杆长度就相当于5条上海南京路步行街。再说,深海不能抛锚,钻探船要稳定在同一钻孔上方连续作业,才能把钻成的完整岩芯从海底取上。

  因此,大洋钻探是国际海洋高科技的结晶,也是几十年来地球科学新发现的源头。继美国之后,法、英、日等发达国家纷纷加入大洋钻探而形成了国际计划,到现在历经40多年、盛况不衰。到几年前,它已经发展为20多个国家参加、年预算接近2亿美金的巨型国际合作。大洋钻探受重视的根本原因,是人类对深水海底以下几乎一无所知,因此大洋钻探不仅能够证明板块学说,还是各种重大科学发现的源泉。

  深海沉积是千万年来海洋变迁的历史档案,大洋钻探把埋没在海底的“史书”取了上来,发现了出人意料的史前奇闻。比如,在地中海底发现了大量盐层,说明600万年前一度干枯成了晒盐场;北冰洋曾经是个暖温带的淡水湖,5000万年前飘满了浮萍满江红;大洋钻探还证明了6500万年前恐龙灭绝的原因,确实是小行星撞击了地球。

  大洋钻探还有直接应用价值的发现,主要在于资源和防灾方面。比如,大洋钻探揭示了深海形成金属矿的“热液”,和蕴藏“可燃冰”的“冷泉”区;发现了生活在海底岩石里的微生物群—“深部生物圈”,这里是地球上微生物最大的储库,它们可以享有远超“万岁”的高寿;在地震海啸的多发带,大洋钻探可为灾害寻找原因、提供预警。大洋钻探成了地球科学中规模最大、历时最久、成绩也最为显著的国际合作计划。

  1982年,著名的华人科学家许靖华写了一本德文书《一条船引起了科学革命》,译成多国文字,中文叫“地学革命风云录”,说的就是这条大洋钻探船的故事。

  2 相隔15年,两个航次起航“背景”天壤之别

  深海领域的探索长期以来是发达国家的“专利”,大洋钻探也素来是“富国俱乐部”。现在情况又有变化,“金砖四国”已有三个国家参加,其中,中国比印度和巴西早参加10多年。但是,中国参加大洋钻探,也有过曲折的经历。

  大洋钻探计划经历了四个阶段:最初叫“深海钻探”(DSDP,1968-1983),后来叫“大洋钻探”(ODP,1985-2003)和“综合大洋钻探”(IODP,2003-2013),现在开始的是“大洋发现计划”(2013-2023),英文还是IODP。

  在ODP开始的1985年,我国学术界组织了“大洋钻探委员会”争取加入。但是加入是要交美金的,在严重缺乏外汇的80年代,每年几十万美金的成员费简直是天文数字。一直等到1996年,国务院批准参加国际大洋钻探,1997年才正式加入。幸运的是我们提出的南海大洋钻探建议书,在当年全球各国建议书的评价中以第一名的优势脱颖而出,1999年春就实施了南海的ODP184航次,在中国科学家提议、设计和主持下,实现了中国海域首次的深海科学钻探。

  不过,南海首次大洋钻探并非一帆风顺。按计划,第一口井应当打在南沙海域的深水区,南沙在英文里也叫“危险海底(Dangerous Grounds)”,意指暗礁林立、航行艰险。

  记得就在大洋钻探进入南海之前,我们还遇上了海盗事件。当时,美国船长向全体宣布:钻探船直奔东沙海区,放弃南沙井位。后来是在我们严正交涉、坚持原定计划,并得到我国主管部门有力支持、告知“中国海军将关注你们航次”的情况下,南沙钻井终于实施。开钻时候按照美国船长的命令,船上升起了中国国旗。迄今为止,这是南沙唯一的深海井,也是ODP184航次里科学成果最多的一站。

  15年前的首次南海大洋钻探采集了5000米的深海岩芯,取得了西太平洋区最佳的长期沉积记录,发现了气候演变长周期等多种创新成果,使我国一举进入国际深海研究的前沿。然而,与现在正在进行的南海第二次大洋钻探IODP349航次相比,两者之间真可以说有天壤之别。

  15年前,中国是以“参与成员”身份加入大洋钻探计划,每年交50万美金;现在我们是每年交300万美金的“全额成员”,而且为349航次提供600万美金资助,使之安排为新十年IODP的首个航次。当年作为“参与成员”,我们只能每个航次有一

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