南海海底地形圖：中央深藍(lán)色的深海底表示玄武巖的大洋地殼 ● ● ●
南海平均1200米深，中央深度超過三、四千米的深海盆地底部是玄武巖，這就是大洋地殼，南海形成的歷史就記錄在那里。為揭示其間的奧秘，科學(xué)家們使出了渾身解數(shù)。
由于這里的海水太深，海底玄武巖上還有上千米的沉積物覆蓋，因此深海底的大洋地殼很難采樣，除非用大洋鉆探船打鉆?？茖W(xué)家們一般使用地球物理的間接辦法，從船上測量海底幾千米深處巖層的物理性質(zhì)，用假設(shè)的模型進(jìn)行推斷。直到兩年前，南海的形成歷史就是這樣間接推測的。
2014年至2018年，國際大洋鉆探在南海深海盆12個站位打井，其中6個鉆到了大洋地殼的玄武巖，結(jié)果否定了原先的假設(shè)，在直接證據(jù)的基礎(chǔ)上，我國科學(xué)家提出了南海成因的新認(rèn)識，發(fā)表在最近一期的《國家科學(xué)評論》（National Science Review ）上。這是一組由六篇文章組成的 “南海大洋鉆探” （“The South China Sea Ocean Drilling”）專題。
世界上研究深海盆形成，基地在大西洋。所謂海盆形成就是指大陸巖石圈破裂，從深部涌出巖漿形成玄武巖的大洋地殼。國際大洋鉆探50年里， 有22個航次用來探索大西洋的張裂，發(fā)現(xiàn)有兩種類型：一類是巖漿從地幔深處上涌導(dǎo)致陸地巖石圈破裂，屬于富巖漿型；另一類是大陸巖石圈拉薄，海水從破裂的地殼滲入地幔頂層，地幔的橄欖巖風(fēng)化為蛇紋巖，變得容易破裂，然后才是巖漿涌出形成洋殼，屬于貧巖漿型。大西洋建立的模型在全球廣泛應(yīng)用，是海盆形成的樣板。南海的成因，二十多年來一直被認(rèn)為是屬于大西洋的貧巖漿型，因為從地球物理測量的結(jié)果看兩者十分相像，只不過南海的時間短、范圍小，相當(dāng)于一個小大西洋。但是中國科學(xué)家提出要在南海打鉆探索其成因，因為科學(xué)家只在大西洋經(jīng)過大洋鉆探驗證其模型，迄今還是個孤例。大洋鉆探計劃選擇來南海打鉆，就是為了檢驗大西洋模型的普適性。鉆探的結(jié)果出人意料：南海并沒有打到預(yù)期中的蛇紋巖化地幔巖，鉆井里采到的是大洋中脊型的玄武巖巖芯。原來南海的巖漿作用極其活躍，大洋地殼形成前后都有火山活動，大陸巖石圈的破裂相當(dāng)迅速，非但不屬于 “貧巖漿型”，而且破裂過程與大西洋有根本的不同。一句話： “南海不是小大西洋”。 這次研究的重要結(jié)論，指出南海和大西洋海盆，產(chǎn)生于兩類不同的大陸巖石圈。在空間上，大西洋產(chǎn)生于超級大陸的內(nèi)部, 巖石圈經(jīng)過造山運動加固，很不容易破裂;而南海產(chǎn)生在超級大陸的邊緣，經(jīng)過大洋板塊兩億多年的俯沖，那里的巖石圈早已變?nèi)? 破裂的難度大為降低。在時間上，大西洋產(chǎn)生于超級大陸的瓦解階段， 南海產(chǎn)生于超級大陸瓦解后的板塊碰撞期。前者屬于 “板內(nèi)破裂“， 后者屬于 “板緣破裂”。因此，南海和大西洋代表著海盆形成的兩種類型，把大西洋模型夸大為全球適用，盲目套用到南海來是錯誤的。無論在科研和生產(chǎn)實踐中，都不應(yīng)當(dāng)盲目套用大西洋模型來解釋地球物理剖面，造成誤導(dǎo)的推論。當(dāng)然，提出 “板緣破裂” 的新概念，不等于已經(jīng)認(rèn)識了這種海盆形成的機(jī)制。 “板緣破裂” 是西太平洋邊緣海形成的基本途徑，然而其種類繁多，有待開展系統(tǒng)研究，才能對其嚴(yán)格定義、形成類型和特征標(biāo)識得出全面的認(rèn)識。破裂機(jī)制的新認(rèn)識，也帶來了南海成因的新假說。三十年來，歐美科學(xué)家對于南海成因提出過不同的假說，主要是兩類：法國科學(xué)家提出南海的張裂的 “構(gòu)造逃逸”，成因在西邊；英美科學(xué)家提出是靠古南海的 “板塊俯沖”，成因在南邊。這次大洋鉆探之后發(fā)現(xiàn)，南海最有可能是沿著原有的走滑斷層從東邊打開，然后擴(kuò)張脊向西推進(jìn)，成因是在東邊。可惜東邊最早形成的洋殼，已經(jīng)沿馬尼拉海溝俯沖消失，現(xiàn)在的南海海底的大洋地殼只是剩下的一部分。這項新假說，發(fā)表在 “國家科學(xué)評論” 的專題里。深海海底的研究，在世界上只是最近五六十年的事，而中國則主要在于最近的二十年。關(guān)于南海的成因，歷來是聽歐美科學(xué)家的意見，直到最近五年的大洋鉆探才改變了局面。南海的大洋鉆探，都是在中國科學(xué)家為主提議、設(shè)計和主持下進(jìn)行，并且通過航次后的研究，對于南海成因提出了自己新的觀點，標(biāo)志著中國在深海研究上跨出了一大步。然而這些新觀點的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過南海本身。從南海提出的“板緣破裂”，是邊緣海形成的基本機(jī)制，而世界上75%的邊緣海盆地集中在西太平洋，構(gòu)成了一個完整的系統(tǒng)。南海深部的研究，正是為西太平洋邊緣海系統(tǒng)，提供了解開成因之謎的鑰匙。這次《國家科學(xué)評論》發(fā)表的專題，是 “南海深部計劃” 的成果之一。這是國家自然科學(xué)基金委員會的重大計劃，從2011年到2018年執(zhí)行了8年，32個單位七百多人次參加研究，是我國深海探索第一個大規(guī)模的基礎(chǔ)研究計劃。高新技術(shù)是深海探索的必要條件，包括海底的長期現(xiàn)場觀測，載人和不載人的深潛航次，而其中最大的 “重武器” 就是大洋鉆探。這次關(guān)于南海成因的專題，主要來自大洋鉆探的發(fā)現(xiàn)。大洋鉆探由于技術(shù)要求和經(jīng)費投入都很高，直到今天還是全世界共享一個國際計劃，各國拿出最強(qiáng)的科技力量，在大洋鉆探船同舟共濟(jì)，可以說是深海研究的奧林匹克。大洋鉆探計劃從1968年開始，至少是地球科學(xué)里歷時最久、貢獻(xiàn)最大的國際合作計劃。由于歷史的原因，中國到1998年方才參加，但是二十年來突飛猛進(jìn)，在南海實現(xiàn)了5次大洋鉆探，從撰寫建議書到航次的執(zhí)行和航次后的研究，都是以中國科學(xué)家為主體。現(xiàn)在，南海深部的研究程度已經(jīng)進(jìn)入世界前列，而中國科學(xué)界也已經(jīng)掌握了南海深部探索的主導(dǎo)權(quán)。隨著科學(xué)研究的深入，南海正在成為海洋科學(xué)的天然實驗室，我國學(xué)術(shù)界必將再接再厲，進(jìn)一步推進(jìn)南海的深入研究和國際合作，爭取在深?？茖W(xué)領(lǐng)域里，振興華夏、為國爭光！
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