我國南海深海沉積觀測野外實驗室獲重要科研成果

  深海沉積是地球表層系統(tǒng)演化重要的“信息載體”。在我國海洋科學(xué)第一個大規(guī)?；A(chǔ)研究計劃——“南海深部計劃”的支持下，我國在南海東北部建成全球先進(jìn)的深海沉積動力過程觀測“野外實驗室”，目前已取得重要科研成果。

  據(jù)該項目負(fù)責(zé)人、正在“決心”號參加第三次南海大洋鉆探的同濟(jì)大學(xué)海洋地質(zhì)國家重點實驗室劉志飛教授介紹，南海是西太平洋地區(qū)最大的邊緣海，瀕臨亞洲大陸，每年要接受數(shù)億噸周邊河流的沉積物，加之西太平洋深層水貫入的長期影響，在南海深海形成復(fù)雜和活躍的底層海流搬運和沉積作用，使南海成為開展深海沉積過程研究的理想場所。

  在“南海深部計劃”支持下，經(jīng)過多年努力，我國已在南海東北部建成全球先進(jìn)的“深海沉積動力過程綜合觀測系統(tǒng)”。這套系統(tǒng)由同步觀測的12套綜合錨系和1套海底三腳架組成，錨系長度在1000米-3300米之間，水深主要分布在1500米-3900米范圍內(nèi)，主要觀測南海的深海海流溫度、鹽度、流速、混合強(qiáng)度等參數(shù)，并收集深海里的懸浮沉積物樣品，成為我國科學(xué)家持續(xù)開展深海沉積學(xué)研究的“野外實驗室”。

  通過長時間的深海錨系觀測，劉志飛帶領(lǐng)科研團(tuán)隊已證實等深流在南海北部海盆長期存在，在國際上第一次定義深海等深流的速度結(jié)構(gòu)及其季節(jié)性變化。他們發(fā)現(xiàn)海表生成的中尺度渦，能夠穿透數(shù)千米水層，與等深流一起，共同對深海沉積物遠(yuǎn)距離搬運起到關(guān)鍵作用。

  他們還鑒別出南海存在兩種典型的深海峽谷，分別是濁流頻繁活動的“高屏海底峽谷”和沉積動力相對安靜的“福爾摩薩海底峽谷”，發(fā)現(xiàn)高屏海底峽谷長年頻發(fā)的濁流事件是由途經(jīng)臺灣的臺風(fēng)引起的。

  每當(dāng)超強(qiáng)臺風(fēng)登陸臺灣，臺風(fēng)帶來的超強(qiáng)降雨，將臺灣大量沉積物通過河流灌入南海，從而沿高屏海底峽谷以濁流形式進(jìn)入深海，是南海的深海物質(zhì)側(cè)向搬運最重要的過程。這些研究是深水沉積過程觀測實驗的先驅(qū)性工作，大大推進(jìn)了我國南海深海沉積學(xué)發(fā)展。

  劉志飛表示，此次參加第三次南海大洋鉆探，就是要追溯南海在數(shù)千萬年前開始形成至今的深海沉積過程，探索深海沉積如何記錄南海周邊大陸和島嶼的滄海桑田演變，通過與現(xiàn)今沉積動力過程觀測的直接對比，從而提取南海深海沉積中的地區(qū)性特征和全球性普適規(guī)律。

  由我國科學(xué)家主導(dǎo)的第三次南海大洋鉆探正在順利進(jìn)行。截至發(fā)稿時，“決心”號大洋鉆探船在第一個鉆探位置，在水深3700多米的南海海底已鉆進(jìn)600多米，年代進(jìn)入800多萬年以前。一管管鉆取的沉積樣品，都記錄著南海深海演變的“歷史檔案”。

  據(jù)劉志飛介紹，這800多萬年的深海沉積歷史雖然都接近南海的現(xiàn)今環(huán)境，但船上初步的研究發(fā)現(xiàn)：距今70多萬年前，可能受全球變化的影響，第一個鉆探位置發(fā)生過大型的海底滑坡，并在500多萬年前發(fā)生兩期“深海碎屑流”事件，每期沉積70余米厚的砂層。這些深海記錄可能預(yù)示著南海曾經(jīng)發(fā)生過“驚心動魄”的深海沉積事件。“決心”號大洋鉆探船上的科學(xué)家正在試圖解開這些蘊(yùn)藏在海底的謎團(tuán)。

  國家自然科學(xué)基金委于2011年正式啟動的“南海深部計劃”，對南海展開三大方面系統(tǒng)研究：以海底擴(kuò)張到板塊俯沖的構(gòu)造演化作為“骨”，以深海沉積過程和盆地充填作為“肉”，以深海生物地球化學(xué)過程作為“血”，在巖石圈、水圈和生物圈相互作用的層面，解讀南海，構(gòu)建邊緣海的“生命史”。