汪品先

       碧波万顷的南海深海盆是地球故事的记录者。解开它形成与发展的奥秘，不仅对了解我国的蓝色国土意义重大，而且作为世界上最大的边缘海，南海的故事也为同类海盆研究开了先河。

       2011年，我国启动“南海深海过程演变”重大研究计划（简称“南海深部计划”），前后共700多位科学家经过三个半航次的大洋钻探、四个深潜航次的艰苦努力，通过对南海进行的系统观测和分析，得出了新的认识，对国际传统主流观点提出了挑战。

       2019年，“南海深部计划”交出了一份答卷。作为该计划指导专家组组长，中国科学院院士、同济大学教授汪品先在成果报告会上采用章回体小说的形式，向公众讲述了南海的前世今生。本刊特此摘编了这篇荡气回肠的成果报告，以飨读者。

——编者

       南海八年探索确实硕果累累。如今新一轮的探索已经开始筹备，更多的发现值得期待。有诗为证：

鲲鹏展翅飞南溟，

万仞千山水底行。

喜遇神州追梦日，

龙宫深处探真情。

-- 汪品先院士从“深海勇士”号载人舱走向母船 新华社发

向原有“共识”提出挑战

       对南海身世的研究，从立项算起总共八年，加上2019年的补充、集成，从60个研究项目汇聚为板缘张裂、低纬驱动等突破性成果，终于进入了丰收季节。若问这八年科研长跑的核心收获何在，那就是两点：一是向原有的“共识”提出挑战，二是把分散的知识交织成篇。

       现代自然科学起源于欧洲，地球科学先天带有某种程度的欧洲烙印。就拿深海研究的透彻程度来说，当数北大西洋最高，因此一系列学术标准和模式也从那里引出。故而，近二三十年来，国际学术界主流观点认为南海的形成属于北大西洋“非火山型”的翻版，只是规模小、年代短而已。

       不过，按照这种模式，南海的大洋和大陆地壳连接带，应该是长期削蚀的地幔岩。但这几年，南海钻探的结果却出乎意料：钻井取上来的是玄武岩，这就否定了原先主流观点假想的模式。

       后续研究发现，大西洋和南海的岩石圈有着本质区别：虽然两者都是岩石圈破裂形成的深海盆，却属于板块不同部位在不同演化阶段的产物。进一步研究发现，南海打开的动力来源在东边，而不是以前认为的西边或者南边。此外，在气候演变方面，历来认为北大西洋决定着全球气候变化，南海的记录却并不符合这种流行观点，中国科学家由此提出了“低纬驱动”的新假说。

       如今，南海已成为世界深海研究程度最高的大型边缘海。尽管南海的新发现目前还不够成熟，但其重要意义在于向国际流行观点提出了挑战。当前，中国的自然科学正处于转型的关键期，需要从“原料输出”转向“材料深加工”，并且进一步争取形成中国自己的学派。

       南海深部八年研究，横跨学科、穿越时空，把南海当作一只麻雀来解剖——海盆构造是麻雀的骨架，沉积地层和海水是麻雀的肉和血——在构造与岩浆活动、古海洋学与沉积，以及生物地球化学三方面的研究基础上，将三者结合起来探索南海的演变。研究结果表明，南海宛如一个骨肉相连的血肉之躯，它的发育过程就是一部边缘海的演变历史。

       这部活生生的南海史不该埋没在学术界的小圈子里。为此，我们不揣浅陋，试着借用传统形式，将南海的前生今世向大众做个交代，姑且称为“南海演义”。

第一回

大洋板块俯冲生变 东亚边缘海盆丛生

       话说天下大陆分久必合，合久必分。大陆分裂，出现海盆；大陆碰撞，海盆关闭。此话说来简单，其实箇中道理，看官不见得明白。

       人类自封“万物之灵”，可惜最多活个百把来岁，何曾见过移山倒海，怎能感受到岩石圈漂移，岂知道今天的五大洲、三大洋，都不过是大陆分解的结果。

       远的不说，单讲距今二三亿年前，那时候世界大陆连成一片，一个“超级大陆”对一个“超级大洋”，倒也相安无事。不料一亿二千万年前变数突现，超级大陆中央破裂，遂而生出大洋地壳，东边为欧洲与非洲，西边是南北美洲。那中间新出现的大洋，则逐渐向两边扩张，以致东西相距二三千千米，人称大西洋。

       花开两朵，各表一枝。先说那原先的超级大洋，虽然唤作太平洋，其实洋底之下又何尝太平，其周遭火山密布，基底板块几经更替。在距今一亿六千万年前，正当陆上恐龙猖獗、海里鱼龙翻滚之际，太平洋中央出现了新生板块，直向四周扩张，西行到亚洲大陆便向地壳深处俯冲下去，隐没在东亚大陆之下。

       斗转星移，日月流光。这大洋板块俯冲亿万年之后，倾角变陡、板片脱落，引发出大量岩浆升起，从而造就了大片花岗岩区，分布在我国华南方圆20多万平方千米之内。如今看官所见的那些岭南山水、闽浙山景，便是那时的遗迹。

       再说那太平洋板块斜向俯冲在亚洲之下，久而久之又引得地球深处生变——亚洲东边的岩石圈陆续破裂。从距今五千万年光景开始，那里先后形成一连串海盆，大的如日本海、南海、鄂霍茨克海，小的如苏禄海、苏拉威西海。此类海盆皆有玄武岩为底，外侧则有岛弧为界，论深度可与大西洋相比，只是面积和寿命都要小上一个量级。这类边缘海中最大的一个，便是南海。欲知南海如何产生，且看下文分解。

第二回

断层复活南海张开 裂谷拓展西向推进

       却说南海虽然有300多万方千米面积，但只有在中央超过3500米的深水区，以玄武岩为底的那40多万平方千米洋底，才是大洋地壳。

       这地壳分为两类：大陆壳是花岗岩类基底，比重2.7；而大洋壳是玄武岩类基底，比重2.9。正因为玄武岩比重大，向下沉，才形成了深海盆。所谓南海的形成，说的便是中央的玄武岩洋壳如何产生；至于南海的演变历史，其根子也在深海盆。

       要探究这深海底部玄武岩洋壳的由来，必须取样分析，而取样的最佳途径莫过于大洋钻探。

南海深部地形图

       从钻探结果探知，南海中央海盆被一断层切成东西两部分，东部海盆形成于距今3200万到1600万年之间，西盆形成于距今2400万到1500万年之间——东部形成比西部早，海盆形状也是东宽西窄，尤其是西南端的尖角，指明了海盆由东向西分段推进的形成过程。

       钻探还发现，南海早在玄武岩洋壳之前，已经有过深海环境，也有过岩浆活动。可见南海地区早先地质运动已经十分活跃，南海东边沿着台湾岛-吕宋岛弧，也早就有断层活动。种种迹象指向一点：南海深海盆是从东边打开，趁着原有断层的复活，从东向西逐段推进。

       列位看官有所不知，关于南海成因，早已众说纷纭：有的说是印度撞上亚洲大陆，挤出了印支半岛，从而拉开了南海盆地，将成因归于西边；有的说是婆罗洲北部有古南海板块俯冲带，向南俯冲的拉力使南海破裂，因而成因在南边。但现在看来，南海大洋地壳张裂由东向西，东边原有的断层才是破裂的主要途径，南海成因的关键在其东边。

第三回

大陆破裂岩浆活跃 深海盆内海山成链

       如此说来，南海的形成，已是三千万年到一千多万年前的旷古旧事。等到人类出现来到南海，只见浩瀚海水，平波万顷。

       可叹的是，人类的凡胎肉眼，至今依然看不到深海底下的危峰峻峭。除非能将南海海水抽干，方可见其海底地形之惊心动魄：原来深海盆里，竟然有着峭壁林立的海山世界。

       千百万年来，这些岩浆上涌形成的海山高耸海底，矮者千米，高者逾三千米，而且往往排列成行，是为“海山链”。其中，黄岩礁向西分布的珍贝-黄岩海山链最为突出。它们大都形成在玄武岩洋壳产生之后，距今已有七八百万年。

       这些都是地球深处大量岩浆上涌的结果，据南海北部45座海山的统计，其岩浆总量居然逼近50座泰山。相比之下，当今南海的火山活动并不活跃，地层里火山踪迹亦不多见。那么，究竟南海岩浆活动是在何时活跃，又在何时休止的？且请听在下细细道来。

       南海岩浆活动的历史，确实有过多次反复。早在洋壳玄武岩形成之前，南海北部便已有玄武岩出现；而在玄武岩大洋壳形成之后，还有多次岩浆溢出或喷发。大洋钻探发现，在深海盆底里，有着多次堆起的玄武岩层或火山灰层，深海盆里又有大批海山链产生。过去二三十年，因为缺乏深部探测，把南海说成“非火山型”实属误会，直到近几年大洋钻探结果，才终于还我真相。

       活跃的岩浆作用，正是“板缘张裂”的特色。产生在超级大洋和超级大陆边缘的南海，底下的地幔是几亿年板块俯冲的“板片坟场”，岩浆活动曾经如此活跃，虽属意料之外，却又在情理之中。

第四回

海底扩张英年“早逝”板片俯冲海盆消亡

       南海史上轰轰烈烈的岩浆活动，暂且按下不表。单说今天南海最大的水深，是其东北角马尼拉海沟的5140米。看官或许会问，为何这边海水独深？请看世界大洋：因是太平洋板块俯冲的入口，马里亚纳海沟成为地球上海水最深之所在，约有11000米。同理可知，马尼拉海沟则是南海海底向东俯冲的入口，自然也就成了南海最深处。

       话说那南海三千多万年前开始海底扩张，形成洋壳之后，便进入了风华正茂的大好青春。孰料好景不长，距今1500万年前，随着印度-澳大利亚板块的北上和菲律宾海板块的旋转，南海遭到相邻板块的挤压，不仅海底扩张被迫结束，而且南海板块本身也向东俯冲，开始沿马尼拉海沟向菲律宾岛弧下的地幔深处隐没，进入板块消亡期。

南海历史

       掐指算来，从产生到消亡，南海洋壳只不过1600万年历史，这便是“板缘张裂”的短处。相比之下，大西洋板块从开始形成以来，1.2亿年一直在扩张增大，至今毫无休止之意，显示出“板内张裂”的优越。须知大西洋在张裂之前，经过了上亿年的长期筹备，不像南海张裂那样的草率。

       有道是，海洋如人生，有的鹤算松龄，叶茂根深；有的来去匆匆，转瞬而逝。南海扩张方才春风得意，却匆匆步入暮年：自从1500万年前南海板块开始俯冲以来，相当一部分已潜没入地幔。根据地球物理方法的推断，南海洋壳已经有将近一半的面积俯冲消失。遥想南海鼎盛期时，面积较现在几乎要大出一倍。

第五回

河系更替沉积犹在 珊瑚盛世地层作证

       南海从海底扩张到俯冲消亡的发育史，在四十亿年地球历史里只能说是昙花一现。好在俯冲消亡十分缓慢，好在深海盆地已经形成，南海依然碧波千里，无碍海纳百川。

       在南海周围，无论大陆还是岛屿，都有河流将泥沙输运入海，更有生物产生的碳酸盐在海盆堆积，三千多万年来络绎不绝，绵延至今。不过，这两者却生性相克：河流泥沙多了，对珊瑚礁生长不利。所幸在南海北部，两三千万年前虽有“昆-莺-琼河”从印支半岛东流入海，但好在沉积不多，为珊瑚礁生长开创了条件。

       故而，等到两千多万年前，水温上升、泥沙减少的时候，珊瑚发育也就进入了黄金期。放眼我国如今的南海珊瑚礁群，从西沙群岛到南沙群岛，主要都是两千多万年以来珊瑚、苔藓虫、钙藻等底栖生物构筑的礁体。随着地壳向下沉降，礁体向上生张，积千万年的底栖生物骨骼而形成碳酸盐台地，造就了今天南海深海盆中珍珠般的珊瑚礁体。

       地层资料表明，距今两千万年前，南海珊瑚礁的分布比现在广泛得多。到距今一千万年前，礁群逐渐没落。五六百万年前，珠江水系流量大增，输入南海的泥沙量也随之增加，许多礁体被泥沙沉积掩埋。时至今日，南海北部的珊瑚礁群虽然仍相当可观，但与昔日相比，已是风光不再了。

第六回

宝岛升起海峡成型 瀑布入海水流强劲

       如果把南海的洋壳形成算作古代史，俯冲开始算近代史，那么台湾岛的隆升就是近代史里最重要的事件。

       南海向东俯冲的板块汇聚，引起造山运动。在距今650万年前，台湾岛开始隆升。同时，台湾岛和吕宋岛之间的巴士海峡，也成为南海与太平洋之间唯一的深水通道。巴士海峡2600米深的海底犹如一道门槛，成为太平洋深水进入南海必须跨越的关口。正因为巴士海峡“一夫当关”，使得南海成为半封闭海盆，从而改变了南海深水的性质。

       我们习惯了陆地上的大江东流，但是海流却常常呈绕着圈子走的涡流状。为了观测南海深部水流，科学家先后将数百串传感器投入南海深处，终于揭示出了南海深层水的流向：南海的深层水来自太平洋，翻越过巴士海峡两千多米深的“海槛”进入南海，以相当于20多条长江的巨大水量，形成“深海瀑布”，朝西南方向流去，并到达西边形成边界流。

       深海底里的水归根到底来自海面，若说太平洋底层的海水，是从海面下沉逾千年的“古水”，那南海底下却是经上下混合、下沉不过几十年的“新水”和“活水”。南海海水先有巴士海峡的翻越，后有海山丛里的碰撞，这使得南海深部的水流强烈搅动，更替迅速。

       看官见惯了海面的巨涛骇浪，殊不知海洋内部也有波浪。海水的密度差可在海水内部掀起波浪，叫做内波。海水流经巴士海峡激起的内波举世闻名，可以有五十层楼高，能在海底堆起十多米高的沙丘。

       南海深处如此强烈的水流，都是台湾岛升起、巴士海峡“海槛”形成之后的现象。如今的南海深层水仍十分活跃，还会把台湾岛的河流输出的泥沙、太平洋海水中的溶解碳，一道向西送入南海内部，从而改变南海深部的生命世界。

巴士海峡的深海瀑布

第七回

海山喜见铁锰结核 深海惊现珊瑚成林

   却说那南海海面阳光灿烂，蔚蓝色海面上白浪翻滚，鱼跃鸟翔，可到了千丈深渊处，却是一团漆黑。南海海底自形成以来，经历了三千多万年的黑暗，这里很容易被误会为一个死寂世界。直到近年，人类采用高新技术探索深海，方才发现海底不仅有海山、深沟，还有流体喷出造成的麻坑、泥火山。

       近年来，华夏振兴， “蛟龙号”“深海勇士号”深潜器先后问世。人类亲身下潜到深水海底，随着科学探索灯光的照射，深海奥秘逐一揭开。

       首先是铁锰结核。科学家先在海山上发现了这种太平洋著名深海矿产的踪迹，后又在三千多米的蛟龙海山、一千多米的玳瑁海山上发现了它，其分布密度甚至超过太平洋矿区。

       还有可燃冰。它不但是南海重要的深海资源，其矿藏的甲烷析出处，还有冷泉生物群的奇观：堆积如山的贻贝、密密麻麻的管状蠕虫，都是独见于深海的景色。

       然而，要比深海景色，当然首推冷水珊瑚林。如同陆地上的园林一般，那些高大的竹珊瑚像乔木，低矮的扇珊瑚像灌木，而贴在海底的海绵之类相当于草本植物，还有栖息在珊瑚上的鱿鱼、鱼虾等海洋动物，犹如鸟兽归林一般，将这里当作了栖居地。

——自文汇报转载

2020.2.9 第1206期