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同济大学汪品先院士:八年探索“南海深部计划”,提出新概念有力地挑战了传统的偏见! - 海洋地质学家研究

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原标题:同济大学汪品先院士:八年探索“南海深部计划”,提出新概念有力地挑战了传统的偏见!

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汪品先,海洋地质学家,中国科学院院士,现任同济大学海洋与地球科学学院教授。长期致力于中国深海科学的发展,主要研究方向为海洋微体古生物与古海洋学。

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立足西太平洋,探索学术新方向

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“南海深部计划”的8年探索,取得了众多的科学成绩,其中具有显著突破性的进展就是以下3项: 深海盆水体的洋陆相互作用深海盆形成的板缘张烈机制气候演变的低纬驱动

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三者探讨的都是地球科学顶级的重大问题,提出的都是挑战传统认识的新观点。

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大洋和大陆的水在边缘海盆地发生交换,会发生相互影响,但是像南海这样的深层交流却与众不同:大洋深部水进入边缘海,改造以后返回大洋影响北太平洋中层水,并且在南海上返改变南海的上复水体,这种 三维空间的深海洋陆相互作用属于首次发现。

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研究程度较高的边缘海,比如墨西哥湾流穿越尤卡坦通道和弗罗里达海峡形成环流,对湾流产生影响,但只是上层海水发生交换,并没有深层水的上返;地中海有>36.5‰的高盐水穿越直布罗陀海峡进入北大西洋,影响着北大西洋的水文,但这只是地中海上层的水,并不涉及深部。

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可见,南海观察到的深层洋陆相互作用,是 全球范围内新发现的独特现象,属于有待开发的研究新领域。

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套用大西洋模型解释南海成因,多年来已经成为南海从基础研究到油气勘探共同遵守的信条。

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尤其是深部勘探大量使用地震剖面,而这种间接证据 必须依靠一定的理论模型才能解释,一旦模型错误解释就会全盘失真,而这正是在南海发生偏差的原因。

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大西洋破裂的是 联合大陆板块内部坚固的岩石圈,除非被地幔上涌的岩浆冲开(火山型被动边缘),否则就需要地壳先破,经过海水入侵的长期风化,使橄榄岩地幔发生蛇纹岩化,岩石圈才会破裂(非火山型被动边缘)。

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南海也有 共轭边缘,近二三十年来被认为属于“非火山型”的大西洋模式,误以为南海的洋陆过渡带也应该和大西洋一样,发育蛇纹岩化的地幔岩。

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国内外的地震剖面解释,也普遍套用大西洋模式,在洋陆过渡带“发现”蛇纹岩化地幔。

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下图分别是德国科学家(a)和法国科学家(b)对南海地震剖面所作的解释。

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误解的“蛇纹岩”:南海洋陆过渡带地震剖面被误解为“蛇纹岩化地幔”的海区

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南海IODP167/168航次的首要目标,就是钻探洋陆过渡带寻找蛇纹岩,以检验大西洋模式的普适性。

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但是钻探结果否定了原先的猜测,照搬大西洋模式的地质设想已经破灭, 南海的深部构造需要在板缘张裂的基础上重新认识

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和西太平洋众多的边缘海一样,南海是在 板块边缘张裂形成,这里的岩石圈已经减弱,岩浆活动很容易开始,套用大西洋板内张裂的模式是一种误会。

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现在的任务是和大量的边缘海盆地一道, 重新研究南海的张裂机制和西太平洋边缘海系统的成因

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同样,多年来气候演变的研究,也是在套用欧美与北大西洋建立起来的模型,以为北极冰盖和北大西洋深层水主宰着全球的气候变化,不能容忍与此不同的地质记录。

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南海大洋钻探地层分辨率最高的ODP1144井,分析浮游有孔虫氧同位素的结果,得出了百万年来的气候变化曲线。

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近30万年来的两类氧同位素曲线

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因为具有季风型氧同位素的特征,间冰期没有出现轻值的尖峰,就被德国学者认为是地层缺失,而且每个间冰期都不能幸免(下图蓝色时段),殊不知这正是 季风影响区表层海水的特色,地层并不缺失。

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误解的“地层间断”:南海北部大洋钻探ODP1144井近百万年来浮游有孔虫的氧同位素记录

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盲目套用传统模式的危害,可见一斑。

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可见,研究气候演变应当采用 低纬驱动的新概念,从只见冰盖张缩的习惯性思维里解脱出来。

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站在地球系统的高度看,低纬过程驱动的 水文循环碳循环,正是地质历史上气候演变的基本模式;第四纪期间两极冰盖变化的高纬过程确实特别突出,但仍然不能埋没低纬过程的重要作用。

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如何从地质历史和地球系统整体的高度, 重新认识气候演变的机制,是古气候学当前的重要任务。

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无论海盆形成还是气候演变,都是南海深部计划在分析实际材料的过程中,发现与传统概念不合,于是对“公认”的传统进行追究,发现这些误会的来源,都是因为欧洲、大西洋的区域性研究被赋予全球通用的“普适性”,被奉为举世皆准的模板。

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南海的研究分析了 本区域的特色,揭示了传统认识的局限性,进而提出了 自己的理论模型和假说

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南海深部计划的两大突破

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新提出的概念当然并不成熟,但是有力地挑战了传统的偏见,相信通过进一步深入的工作,终能揭出自然界的真谛。

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本文节选自《南海深部过程的探索》

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发表于《科技导报》第18

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信息来源: 科技导报

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南极棉
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