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特别的“海上学期”

时间:2017-03-10浏览:13

春节刚刚过,我和我们学院的刘志飞、易亮二位老师就已启程到香港,参加历时两个月的国际大洋发现计划(IODP”367航次。这是以我国科学家为主导的第三次南海钻探,也是我第三次踏入南海,但来到号称深海研究的航空母舰JOIDES Resolution “决心号还是第一次。

213日,在徐徐微风中,决心号起航了,我们特别的海上学期也开始了。经过第一天颠簸的航行后我们到达第一个站位,随着决心号停留在站位U1499,开始的晕船和不适随之消失。我被安排在地球化学实验室,主要进行岩芯顶空气体和沉积物碳酸盐,主要进行岩芯顶空气体,沉积物碳酸盐、有机元素和孔隙水的分析工作,同组工作的还有中国科学院广州地球化学研究所的陈毅凤和美国Brigham Young 大学的 Michael Dorais

 

紧张的工作 

当第一管岩芯上岸后,紧张的工作也开始了。我们需要在岩芯上岸切割后,迅速取一小瓶样品装入玻璃瓶中密封,经加热后在船上实验室内气相色谱仪上检测顶空气体(head space gas)含量和成分,这是岩芯上岸后需要首先采集测量的参数,是钻探过程中非常重要的参数,刚开始的两天,航次项目经理Adam时常过来询问我们情况;每天中午的两班交接例会,我们也会汇报甲烷气体的检测结果,确保钻探的安全性。

与顶空气体同时采集的还用孔隙水样品,样品采集后我们立即回实验室,迅速剐去外表可能受到海水影响的沉积物四周,放入设备中压出孔隙水。这项工作贵在快速,否则海水会侵入岩芯影响孔隙水的实际组成。而在后期随着钻探方式改变需用海水冲洗钻取过程产生的岩屑时,快速处理尤为重要。钻取上来的岩芯浑身都是宝,剐下的泥样也不能随便丢弃,要放入样品袋中,贴好标签,供今后使用。为防止孔隙水放置后成分的可能变化,我们也会尽快测定其碱度、PH值、盐度以及主微量元素等,了解沉积早期的生物地球化学过程。钻探初始每两个小时一个岩芯,往往是这个岩芯的工作刚刚结束,下个岩芯就到了。而一个站位的钻探结束时,意味着数据的总结报告要开始了。

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理论和实践

随着取样深度的增加,孔隙水采集数量的减少,我的工作转移到碳酸盐和元素分析。在这里有个有趣的事,沉积小组在对一些岩芯的岩性的判断出现分歧,刘志飞老师凭经验观察认为是黏土(clay),而几个刚毕业的欧美博士根据薄片观察认为是碳酸盐生物地层(ooze),两方争论不下,最终我们的碳酸盐数据(~10%)证实了刘老师说法的正确。后来刘老师解释,因为他们涂的薄片很薄(一般教科书都强调薄),而黏土很细,在显微镜下呈透明状,因而主要观察到较粗的生物碎屑,若没有经验很容易判断错误。看来欧美学生一样会犯过分相信教科书的错误。任何时候理论和实践结合才能得出正确的结论。本次第一个站位U1499的钻探工作,何尝不是需要理论、实践相结合呢?原先根据地震资料判定的基底界面,实际是沉积层和砾石层的分界面,而这层未曾预料的砾石层到底有多厚,因为钻探难度无法推进而停止,也留下了一个未解之谜。这其实也不算坏事,一方面钻探采集的各种数据将更好的改进我们对地震资料的新认识和解释,另一方面也促使我们思考这层厚厚的砾石层又是如何埋藏在这千万年前的南海呢?或许又会带来新的发现。科学不就是这样在一次次的实践-理论-再实践-再理论中不断前进的吗。

 

大开眼界

决心号不愧为深海研究的航空母舰,不仅配有先进的采样平台,针对不同沉积采用不同的钻探方式,如活塞取样(APC),延伸钻杆取样(XCB),旋转钻杆取样(RCB),同时还是一个大型的海上移动实验室,配置有从岩芯上岸后进行的各项全岩物理参数测试(如磁化率,密度,纵波速度,温度,自然伽马放射性等),到刨开后进行的岩芯拍照,描述,扫描,颜色反射率等,以及取样测定的干湿密度,孔隙度,古地磁,XRD,涂片,地球化学分析,古生物以及测井等各类仪器设备。

这次U1499站位不仅应用到三种采样技术,得到的岩芯也堪称沉积学的教科书。从上层连续的灰绿色深海粘土层到富含微体化石的软泥,不同类型的生物地层粉砂、沙质沉积以及反映滑塌事件的碳酸盐地层;到620米以下随成岩次生作用加强开始出现的深绿到深灰色、固结程度不一的泥岩,粉砂岩或更粗的砂岩;以及750米以下细腻的深褐色泥岩,俗称红层;而从930米以下岩性又发生重大变化,出现了结核以及我们常见的大小不一的青色、黄色砾石(成份多是砂岩)。而且在不同的地层中往往还夹杂或宽或窄不同岩性的条带,以及石英、云母、长石等矿物碎屑或有孔虫、超微化石等生物碎屑,实际的颜色也远比我描述的丰富,组成了一幅美丽变幻的沉积卷轴。每次“Core on deck”响起时,大家不约而同的聚到甲板,期待这次又会出现怎样的惊喜。

以往我们只拿到分析所用的样品,即使有岩芯的扫描照片,也较少关注沉积演变的全貌,这次特别的海上学期,不仅让我亲历深海钻探,了解深海钻探工作的复杂性,也让我与船上来自五湖四海,不同研究方向的国际学者共同体验了南海千万年以来复杂多变的沉积演绎。

 回想自己2003年来到同济,涉足南海,样品就来自汪品先老师担任首席科学家的首次南海大洋钻探ODP184航次,虽然在本航次之前自己也曾申请过参加IODP航次,因为各种原因那个航次被取消,我的IODP首航还是留给了南海,也许这就是缘分。在决心号的首席工作室,在微体显微镜前,在超微小屋,在热闹的core lab,看着前辈老师们曾经工作过的地方,深深感受到他们的努力,追求和奉献,也激励着我们不断前行。虽然已是深夜,甲板上钻井平台的起吊机仍在轰隆隆地响着,钻探在继续,特别的海上学期在继续,对海洋的探索更在继续。(李丽,于决心号钻探船,2017.3.9夜)

最后更新 (2017-03-10 14:08)

 
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