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“探海神针”,追寻数万年前的沧海桑田

2018-06-11 10:55 来源:科技日报 本报记者 陈 磊

  6月7日傍晚,“向阳红10”科考船地球物理实验室。梁锦盯着浅剖仪的屏幕,陷入沉思。

  浅剖仪能纵向反映海底浅地层结构。屏幕图像上,像软泥般的沉积物和基岩有明显的分界,前者是浅灰色,后者是深黑色。现在,代表坚硬岩石的黑色部分上方出现了较稳定的浅灰色信号,意味着船所处位置的海底分布有较厚的沉积物,可以下放重力柱了。

  重力柱,就是一种专门用来获取海底沉积物的取样设备。它呈圆筒状,长度可调节,从3米到十几米不等;顶端加了若干铅块,好似杠铃片,每个重达数十公斤,可通过增减铅块调节重量。顾名思义,它是靠重力加速度直接砸进海底,获取一定深度的柱状沉积物。与钻机在坚硬的岩石里开钻不同,重力柱“吃软不吃硬”,适合在软质海底工作。

  大洋49航次在第四航段首次开展重力柱作业。作为该航段首席科学家专业助理,梁锦担心的是,不知沉积物厚度如何,是否又会撞到石头? 因为6月5日至7日,两次作业均告失败,打上来的重力柱取样管是空的。

  “重力柱更适合在深海平原作业,但这次在西南印度洋中脊工作,该区域沉积物较薄,且分布有限,成功率低。如果砸的点正好落在一块大石头上,就取不到样品了。”科考队地质组成员、广州海洋地质调查局工程师任金锋笑称,砸重力柱成功与否主要靠运气和人品。

  “它虽然没有电视抓斗取样效率高,但重力柱够长,取样深,且扰动较少。”梁锦说,比其他取样器优越的是,重力柱取上来的沉积物会保持着原本的沉积层序,反映沉积的历史。

  梁锦决定再试一把,事不过三,这也是最后一次尝试。为了提高稳定性和命中率,他将之前的250公斤铅块加到500公斤。

  下午5时16分,重力柱顺利入水,由缆绳放至3000多米的海底。梁锦来回踱着步子,不时看着实验室屏幕显示的下放数据。

  两个小时后,他又来到控制缆绳的操作室——八角楼,关注进度。与电视抓斗完全不一样,下重力柱是两眼一抹黑。电视抓斗有摄像头,抓什么可以选,抓取样品不好还可以再抓。而对重力柱,工作人员只有凭缆绳长度和张力数据判断其下放情况,受很多不确定因素影响,能否取到样品,也只有将设备回收至甲板才知道。

  在离海底150米时,重力柱开始加速,以每分钟50米的速度快速下放。7时30分左右,缆绳长度大于水深,且缆绳最大张力突然变小,工作人员判断重力柱已见底。

  重力柱底端是双层刀瓣,能伸缩具有弹性,砸下去后刀瓣撑开,软泥塞进套在重力柱的塑料空管里,当缆绳上拉时,刀瓣自动闭合,以防止沉积物泄漏。

  9时21分,重力柱出水。科考队员在后甲板严阵以待,祈祷今天有点好“收成”。打开刀口,取出塑料管,令人惊喜的是,直径110厘米、长度近3米的塑料圆筒装了满满一管“泥”。梁锦如释重负,和大家喜滋滋地将样品扛回实验室,并拍照、处理、保存。

  这一管柱状样品将原封不动地送回国内实验室,等待后续系列分析。虽现场无法看清沉积物的分层,但在处理样品时大家还是发现了沉积物的变化:最底层也就是刀瓣处的沉积物颜色深,偏绿,偏干;顶部的沉积物则是灰白色,偏稀。

  “这里面的沉积物保守估计有十万年的历史。西南印度洋中脊的沉积历史的研究数据目前还相对较少,如果运气好的话,样品也许还能反映附近热液活动的信息。”梁锦说。

  “重力柱取回的沉积物样品能帮助我们了解海底地质的演化历史。”任金锋介绍,可以通过这管样品做该区域的古环境研究,还可以测元素含量以及沉积物年龄。利用沉积物中的生物,如有孔虫的壳体,分析重建不同时代的气候信号,并将其变化曲线与已构建的全球气候变化曲线互相对比验证。

  重力柱砸出看似普通的“深海泥”,也许能为我们讲述数万年前西南印度洋的沧海桑田。

(责任编辑:王蔚)

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