南海平均1200米深,中央深度超过三、四千米的深海盆地底部是玄武岩,这就是大洋地壳,南海形成的历史就记录在那里。为揭示其间的奥秘,科学家们使出了浑身解数。
由于这里的海水太深,海底玄武岩上还有上千米的沉积物覆盖,因此深海底的大洋地壳很难采样,除非用大洋钻探船打钻。科学家们一般使用地球物理的间接办法,从船上测量海底几千米深处岩层的物理性质,用假设的模型进行推断。直到两年前,南海的形成历史就是这样间接推测的。
2014年至2018年,国际大洋钻探在南海深海盆12个站位打井,其中6个钻到了大洋地壳的玄武岩,结果否定了原先的假设,在直接证据的基础上,我国科学家提出了南海成因的新认识,发表在最近一期的《国家科学评论》上。这是一组由六篇文章组成的“南海大洋钻探”专题。
南海的成因,二十多年来一直被认为是属于大西洋的贫岩浆型,因为从地球物理测量的结果看两者十分相像,只不过南海的时间短、范围小,相当于一个小大西洋。但是中国科学家提出要在南海打钻探索其成因,因为科学家只在大西洋经过大洋钻探验证其模型,迄今还是个孤例。大洋钻探计划选择来南海打钻,就是为了检验大西洋模型的普适性。
这次研究的重要结论,指出南海和大西洋海盆,产生于两类不同的大陆岩石圈。
在空间上,大西洋产生于超级大陆的内部,岩石圈经过造山运动加固,很不容易破裂;而南海产生在超级大陆的边缘,经过大洋板块两亿多年的俯冲,那里的岩石圈早已变弱,破裂的难度大为降低。在时间上,大西洋产生于超级大陆的瓦解阶段,南海产生于超级大陆瓦解后的板块碰撞期。前者属于“板内破裂”,后者属于“板缘破裂”。因此,南海和大西洋代表着海盆形成的两种类型,把大西洋模型夸大为全球适用,盲目套用到南海来是错误的。
破裂机制的新认识,也带来了南海成因的新假说。三十年来,欧美科学家对于南海成因提出过不同的假说,主要是两类:法国科学家提出南海的张裂的“构造逃逸”,成因在西边;英美科学家提出是靠古南海的“板块俯冲”,成因在南边。这次大洋钻探之后发现,南海最有可能是沿着原有的走滑断层从东边打开,然后扩张脊向西推进,成因是在东边。
这次《国家科学评论》发表的专题,是“南海深部计划”的成果之一。这是国家自然科学基金委员会的重大计划,从2011年到2018年执行了8年,32个单位七百多人次参加研究,是我国深海探索第一个大规模的基础研究计划。高新技术是深海探索的必要条件,包括海底的长期现场观测,载人和不载人的深潜航次,而其中最大的“重武器”就是大洋钻探。这次关于南海成因的专题,主要来自大洋钻探的发现。