南海海底“超微世界”的语言

2017年03月23日   文章来源:新华社   

  

  新华社“决心”号3月22日电 题:古今尘世知多少 沧海桑田几变迁——南海海底“超微世界”的语言

  新华社记者张建松

  

  这是在显微镜下拍摄的“超微化石”(2月22日摄)。新华社发(苏翔 摄)

  

  中国科学院南海海洋研究所苏翔在“决心”号上进行“超微化石”取样(3月21日摄)。新华社记者 张建松 摄

  古今尘世知多少,沧海桑田几变迁——在放大1000多倍的显微镜下,“决心”号上科学家读懂了从南海海底钻取的岩芯中“超微世界”的语言。

  钙质“超微化石”显身手

  在浩瀚的海洋世界,生活着一群非常特殊的单细胞浮游藻类。

  它们漂浮在200米以浅的上层海水中,依靠光合作用生长;它们个头极小,直径仅几微米至几十微米,需将显微镜放大1000倍以上才能看到;它们数量众多,平均1升海水中就生活了成千上万的“居民”;它们生命很短,多则数周,少则几天。

  然而,就在这短暂的生命里,它们能分泌许多圆盘状的碳酸钙“骨骼”,一片一片包裹在身体外面,像穿上了一套盔甲。这种微小的“骨骼”,科学家们称为“颗石”,这种藻类就被称为“颗石藻”。

  当“颗石藻”死亡后,记录它的生命及生长环境信息的“颗石”,就会慢慢沉降在大洋深处,逐渐变成化石,长久保存下来。科学家将这类微小生物成因的碳酸钙质化石,称为“钙质超微化石”。

  1836年,德国自然学家克里斯汀·戈特弗里德·埃伦伯格在波罗的海吕根岛白垩纪灰岩中,第一次发现了钙质超微化石。此后,随着显微镜技术发展和深海钻探的开展,钙质超微化石越来越受到重视。由于具有演化快、分布广、全球可对比性好、样品制作简单、鉴定速度快等优点,钙质超微化石在生物地层鉴定和古海洋学研究中大显身手。

  正在进行的第三次南海大洋钻探IODP367航次中,中国科学院南海海洋研究所苏翔和意大利帕维亚大学克罗蒂亚·卢比,负责钙质超微化石地层鉴定工作。

  亲历南海“翻天覆地”大事件

  在每一管岩芯最底部的钻头样品中,苏翔和克罗蒂亚只需用牙签挑起一点点沉积物,然后涂片、封片、固定,仅几分钟时间就可制成超微化石玻片。放在显微镜下观察,寻找超微化石标志性属种,进行地层定年。

  “鉴定工作开始很顺利,在第一个钻探站位的第一管岩芯中,我们就发现了一个生活在29万年前的标志性属种,从而可判断第一管岩芯是小于29万年的中晚更新世沉积物。”苏翔介绍说,“但是,随着钻孔越来越深,超微化石越来越难找。”

  这是因为钻探海域水深有3770米,在南海的这个深度,碳酸盐极易溶解、很难保存,钙质超微化石受到很大影响,很多化石都“缺胳膊少腿”,保存得很不完整。

  “但从第六管岩芯开始,超微化石又变得健康完美。在显微镜下,个个结实饱满、数量众多、密密麻麻。地层年龄上,从40万年直接跳到300万年左右。变化之大,着实令我们吃惊。”苏翔说。

  这种不正常的现象,在钻孔中从50米一直持续到110米左右。直到第12管岩芯才恢复到正常状态,超微化石指示的年龄在70至80万年。

  “这种‘新-老-新’交错的地层年龄,在正常沉积过程中是不可能出现的。然而,超微化石用它们的亲身经历告诉我们:这里一定发生了一次翻天覆地的大事,彻底改变了地层面貌。此后,船上沉积学家也判断这是一个巨大的滑塌体,这些沉积物都是从其它地方整体搬运过来的。”苏翔说。

  在南海海底书写“地层小说”

  随着钻探不断深入,超微化石的世界越来越丰富多彩,个体差异也越来越大。既有2至3微米的“小网床石”,也有直径20多微米的“盘星石”;它们的身材有胖有瘦,个头有高有矮,形状有圆形、椭圆形、五角星形、六角星形等。

  “在超微世界的江湖里,每一个超微化石属种就好像一个武林门派。各个门派从创立到兴盛再到衰落,在地层的历史舞台上,轮流坐庄,你方唱罢我登场,好不热闹。”苏翔形象地说,“对超微世界越了解,就越觉得每天在显微镜下看到的,不是一枚枚枯燥化石,更像是阅读一部用它们语言书写的、跌宕起伏的武侠小说。”

  精彩的小说都会在结尾留下许多悬念。在此次南海大洋钻探的第一个站位,超微化石书写的这部“地层小说”亦是如此。

  在距今大约2000多万年的地层之下,钻取出来的是一段段颜色和岩性都高度变化的沉积层。既有红色泥岩,也有灰绿色角砾岩,有的中间还“镶嵌”着花蕊般的矿物结核。超微化石的保存状况和组合变化都很大,所指示的地层年龄更是复杂。短短几米的沉积,时间跨度高达近1000万年。在这些复杂的沉积之下,紧接着长达150米的砾石层,再也没有找到一枚超微化石了。

  “这就像众多帮派云集、群雄争霸的武林大会。各个门派纷纷登台亮相,比试完了精彩武功后,便一起金盆洗手、隐退江湖,从此不再过问世事。令人无限唏嘘,充满遐想。”苏翔说,“究竟是什么原因造成超微化石有如此巨大的变化?是沉积环境的演变?还是构造运动的影响?这些科学之谜,都有待深入研究,寻找答案。”

  更多精彩!欢迎关注“科普中国-科技前沿大师谈”官方微信(kjqydst)。

  本作品为“科普中国-科技前沿大师谈”原创,转载时务请注明出处。

  作者: 张建松 [责任编辑: 宋金玉]

分享到

推荐

more >
<
权利声明-免责声明-联系我们
主办单位:中国科学技术协会 承办单位:科学普及出版社 版权所有:科学传播网 京ICP备16005954号 京公网安备11010802014557号