李春峰(左二)与国外科学家研究新钻取的岩芯 李春峰 供图
好不容易中午偷闲,边等盒饭,李春峰边接受记者采访。忽然,有学生来敲门:“李老师,本周的研究生课如何安排?”“真不好意思。因为还在开会,如果同学时间可以,就明天下午吧,谢谢提醒!”
这一周,李春峰确实太忙。自上周日,乘坐大洋钻探船“决心号”南海归来,几乎一天一个场子:新闻发布会、新计划研讨、科协大讲坛……无论是学生、科学家还是市民公众,太想听他讲讲带着清新海风的“南海故事”了。
翻开“南海历史书”
1月29日,当“决心号”缓缓驶离香港,科学家们来到顶层甲板,欢声笑语照相留念,见证由中国科学家主导并成为新的国际大洋发现计划的首航。
李春峰平静地站上甲板,望向远方深远的海面,任凭海风拂面。“内心平静,似乎一切都已准备充分。因为身后有一支强大的国际队伍—30多位具有不同专业背景的科学家、20多位技术精湛的技术员、50多位经验丰富的钻探工程师和船员、锐利精良的超级钻头和世上最先进的海上科研实验室。”
作为一个大陆国家,中国有着灿若星汉的历史宝藏,唯独缺少一颗湛蓝而深邃的“海洋之星”—当美日等发达国家一次次深入大西洋、太平洋甚至印度洋,实地探看深海地形地貌、海流海况时,我们对家门口唯一深过4000米深的南海依然知之甚少。上世纪八十年代末,中国海洋科学家开始启封“南海地理书”。
南海是西太平洋最大的边缘海之一,处地球最高和最低点之间,欧亚、太平洋、印度洋-澳洲三大板块的交会点,对研究中国、东南亚的地质演化、地震灾害、油气资源等意义重大。可“南海地理书”佶屈聱牙、晦涩难读,浩瀚无边令人生畏,仅翻开“扉页”就需各国科学家联手攻关。
1968年始于美国,一项规模最大、历时最久的全球性大洋钻探计划启动,来自各国的科学家乘船出海,在大洋和深海区钻探,通过海底岩心样品和井下测量资料,研究大洋地壳组成与结构、古海洋变化成因与历史,及其与大陆关系。
1998年我国作为“参与成员”加入该计划,赢得1999年春在南海实施首次大洋钻探的机会。中国科学院院士、同济大学海洋与地球科学学院汪品先教授等中国科学家设计、并担任首席科学家的ODP184航次成功实施,使我国开始进入深海研究的国际前沿,开启了南海深部探测和资源勘探的“直通车”。
今年,这列“南海直通车”再次起航,瞄准了更深层的科学问题—南海“身世之谜”。中国在成为“国际大洋发现计划”的“全额成员”后,担纲此次新十年科学大洋钻探的首个航次,即IODP349航次。
中方首席科学家的接力棒,交给同济大学海洋与地球科学学院李春峰教授。早在2008年10月,他牵头提出以钻探深部玄武岩洋壳、揭示南海形成历史的钻探建议书,经多次补充修改与国际评审,于2012年12月通过国际投票,正式被列入钻探计划。
近三四十年来,大量科学考察针对南海大陆架和陆坡海底,各国打的石油钻井超过4000口,而南海中央水深超过4000米的深海盆地却从未钻探。349航次是第一次利用国际最先进技术,探索南海深海盆地的演变历史。
62天“来不及想家”
与陆地工作不同,在“决心者号”上,李春峰每天迎着正午的太阳上班,工作到子夜时分回舱休息。中餐做早餐,晚餐是午餐,夜宵当晚餐,为充分利用时间,船上科学家“两班倒”,昼夜更替工作不停。“因为大洋钻探科考代价巨大,每天花费几十万美元,每位科学家都很珍惜,不舍得浪费海上的一分一秒。”
别人眼中,首席科学家头顶美丽花环,落到李春峰眼前的则是三张密密麻麻英文写就的义务合同书。“协调来自各个国家,拥有不用学科背景的科学家和工程技术人员,在一片汪洋里漂泊62天并精诚协作,这个头衔听上去挺美,做起来很累。”
2008年,李春峰曾经作为海洋地质专家加入“国际大洋发现计划”,在菲律宾海的南海海槽科考2个多月,工作闲暇时,每天上甲板,抬头望天空,四顾海茫茫,新鲜劲过后想家的愁绪不经意间就往上涌。“这次62天航程,连想家的时间都没有。”
每天睁开眼,李春峰在会议模式和报告模式之间转换:先与所有科学家近十个工作组的专家会商,了解各项研究的每日进展,主持学术讲座;和工程项目经理、钻探负责人沟通,商讨钻探计划和当日进度,并与个别科学家沟通相关研究计划;每个站位完成后,审阅船上科学家写成的近十份不同专业的报告。
每天,他还要向中国海警报告位置和船只状态;及时与美国大洋钻探总部沟通,安排并及时根据实际情况调整钻探计划;撰写航次的初始报告,完成航次重要科学发现的总结。
傍晚前后偶尔停顿,李春峰走出船舱沐浴海风,船头传来隆隆的钻探声音,西边的海天一色里落日沉沉,李春峰顾不上借景抒怀,脑子里“科学齿轮”转不停,“一点顾不得想家,会集中思考一下此次大洋探测目标,如何可以实施得更完美。”
打5根“南海金钉”
“总记得小时候遥望月亮的心情,很想知道玉兔的皮毛如何柔软、嫦娥的衣裳怎样华丽,可是没办法触摸。”长大后成为一名地球物理学家,李春峰终于如愿以偿,亲手摸到南海4000米水深以下的“板块肌肤”—打了5根“金钉子”,获取南海最初形成时的岩石。
3000万年之前,曾经沧海桑田,南海是一片大陆。随南海大陆伸展和破裂,地球深部炽热的岩浆溢出,充填南海不断扩大。
海底最顶部形成一种叫大洋玄武岩的岩石,是深部岩浆喷溢后快速冷却形成的,由于冷却速度够快,很好地记录了当时地球磁场的信息。年代久远,“历史被尘封”—沉积岩上落了一层厚厚的“灰”,足有近千米的沉积层。要想打开尘封“南海历史书”,必须潜入数千米深的海底,穿透近千米厚的沉积,撕裂坚硬无比的玄武岩,把南海最初的模样拉出水面。
“第一个钻探位置,水深4200多米,‘打井’花了15天。这里靠近南海的残留洋中脊,即南海海底岩浆过去不断向两侧扩张的轴心部位。由于构造薄弱,又是最接近地球内部的地方,所以在南海停止生长之后,形成了大量海山。”选定位置后,船身下部12个定位螺旋桨旋转,动力定位系统启动,钻探船“立定”了。
船头钻探平台上,马达轰鸣起来,每10米一节,400多根钻管首尾相接,银龙般沉入海面;接触到海底后,钻探“发射”,像一只壮硕的地鼠钻进沉积物,不断垂直向下钻。每深入10米,就取回一节岩芯。
“沉积物上部松软,越往下越硬。到达400多米时,取芯率很差,经常取不上任何岩石。这个现象持续到海底之下600多米,突然岩性发生变化,钻头损坏。”李春峰知道,碰上了最让人担心的事情—科学家没有“透视眼”,向地球深部钻探很可能碰上预料不到的“顽石”。
为了获得更深部的大洋玄武岩,工程技术人员果断决策,重新更换钻头、建立新钻孔,一直钻探至近600多米再重新取芯。结果又超出想象,首次发现了南海的火山碎屑岩,记录了南海火山演化的完整历史。经过船上的初步分析,此处海山主要是在南海停止生长后的四百万年内形成的。
“继续钻探至近900米时,钻探速度明显减慢,一个小时只能钻探几米。经过漫长的等待,南海第一个玄武岩岩芯终于浮出水面。”回想当时,李春峰目光闪亮,“都兴奋,获得南海大洋玄武岩正是这个航次的首要目标之一,终于成功了!”
接下来,科学家又在南海北部、西南部和东部分别打下4根“金钉子”,获取了具有极高科学价值的岩芯,还完成了2个站位的地球物理测井工作。
在船上,来自11个不同国家和地区的32位科学家通力合作,初步完成地质、地球化学、地球物理、微生物等多学科测量和分析工作。两个月后,第一批综合研究成果即将发表。
盼主导大洋钻探船
既有神秘莫测的海底峡谷,又有高耸数公里直插海面形成黄岩岛的雄伟海山,南海算得上风光无限好的“海底地质公园”。但是要饱览平静海面下的大好河山,并非易事。
大洋钻探计划既是国际海洋高科技的结晶,也是“富国俱乐部”的专属运动,近年才有中国、印度和巴西三个金砖国家加入。中国科学家靠具有创新性和开拓性的科学问题,赢得此次大洋钻探的主导权,同时国家也投入300万美元升级会员级别,得以深度参与此项国际合作的海洋科学计划。
南海钻探不仅揭开南海形成之谜,推进深海资源勘探,更为我国地球科学注入新鲜活力。
“一次大洋钻探远远不够,中国科学家钻探南海和国际深海才刚起步。我们需发展起中国主导的深海科学,拥有研究海洋的核心实力。目前全世界仅有两艘大洋钻探船,一是建于1978年的美国‘JOIDES决心号’,另一是2002年下水的日本‘地球号’,我国还没有自己的大洋钻探船。”李春峰说。
在这位首席科学家心里,特别希望能早日登上从规划、制造到科研均由中国主导的大洋钻探船,从中国南海起航,走向更多大洋,探索更广阔的海底世界。
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