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泥土也能开口“说话” 用地质学的语言

来源:科技日报 作者:本报记者 张盖伦 2017年05月08日 09:09
[导读] 

 

                                                               5月4日,刘传联在“决心”号上涂片。

本报记者 张盖伦摄

中国南海上,国际大洋发现计划(IODP)368航次正在进行第二个站位的钻探工作。在这个站位,科研人员想打到基底岩石,看看它到底属于地壳的上半部,还是下半部,或者说,干脆就是地幔?

“决心”号是执行此次任务的大洋钻探船。在它的岩芯实验室内,你常能看到科研人员聚在一起,围着一快乍看并不起眼的岩芯,展开持续而热烈的讨论。你能感到,似乎他们的喜怒哀乐,大半都由这些岩芯所牵引。

一位颇有音乐才华的科普教育专员Lisa Strong,曾给“决心”号写了首“决心号之歌”。

歌词里唱道:

why come this far to sea

leave land and love behind

they mysterious of the earth

Are hidden deep beneath

(不远千里,行至大海

家乡与爱,都放心怀

只因地球沧海桑田的秘密

埋于深深海底)

船上每位科研人员,都在试图还原“南海海陆变迁之谜”拼图的一片。自然将千万年的时光铺展在人类眼前,而人类,用自己的方式奋力求解。

地球物理组邱宁: 提到工作,就仿佛转换了频道

中科院地质边缘海重点实验室的科研人员邱宁不善言辞,多数时候很安静,坐在自然伽马射线仪器旁,盯着电脑,写写算算,大脑高速运转,成为一台地球物理的计算机器。

为了算数据,他可以整夜不睡觉。第二天白天继续在实验室飘来荡去。别人问他:困吗?他喝下一口葡萄汁,顿了会儿,说:困。但还是没有要休息的意思,挺着。

要打开他的话匣子,就得跟他谈工作。一谈工作,他就跳转到了另一个频道。

一次晚饭时闲聊,有人问:今天有什么新发现吗?

正拿着叉子插入土豆的邱宁立刻抬起头来:第四十五管岩芯,自然伽马射线强度比之前下降了30%左右。这是一个突变。

他总是显得忙碌,窝在一个角落,计算或者测量。但他也愿意花时间,为你解释一些最为基础的问题。

邱宁的个人电脑里有一大堆地球物理资料和PPT,他总能帮你找到最合适的东西。

“这里是重力异常值图像,可以看到你在海底看不到的东西。”邱宁打开一幅PPT——喏,这转换断层,这是大西洋底的洋中脊。看了一会儿,他又觉得,这些信息对一个地球物理小白来说太过高深,于是,他又在电脑中寻找另一份PPT——“这个PPT可以告诉你,南海是如何形成的。”

大陆板块和大洋板块,在千万年的时光里,漂移、碰撞。邱宁用笔指着屏幕:看,这是中国,这是日本。他的笔往南挪了挪:“这里就是南海。几千万年前,这里就是陆地。然后大陆张裂,往两边移动,才有了海。”

邱宁从最基础的讲起,当大洋遇上大洋,大陆遇上大陆,或者大陆遇上大洋,会产生怎样奇妙的反应,留下怎样的痕迹。

而他们要做的,就是给地球做CT,看到地表之下的东西,推测地表之下的环境。钻探,只是在大洋底部打出一个点,地球物理学家则要根据各种已知的地球物理参数,将“点”推到“线”再推到“面”,了解一个区域的地质演化过程。

知道地球以前是什么样子的,这是邱宁想探索的奥秘。

沉积组钟广法: 探查岩芯的历史脉落,不制造“冤假错案”

沉积组科学家、同济大学地球与海洋科学学院教授钟广法做的是岩芯描述。他总是在看,坐在工作台前,戴着手套,看完了,就得侧过身,把数值和描述填入旁边的电脑。有时他得俯下身去,将眼镜摘掉,眯起一只眼睛,手持放大镜,贴得极尽地看。“这个工作需要注意力高度集中。”他说。

他总是气定神闲,不疾不徐,说话时喜欢把调子微微拖长。最具个人特色的是他的“嗯”,嗯得一波三折回味悠长。“嗯……这个菜好吃啊。”——这是吃饭的时候。“嗯……这个岩芯漂亮啊。”——这是工作的时候。

岩芯描述,就是要对岩芯进行客观记录。岩芯颜色、结构和沉积构造都是他们要描述的项目。光是“结构”,就包括粒度粗细、磨圆性、分选性等多个指标。“岩芯就好比犯罪现场。侦探要看犯罪现场有没有血迹、头发丝和脚印等蛛丝马迹,我们也是一样,要搜集证据,找到犯罪嫌疑人。”所谓“嫌疑人”,就是这些岩芯当年的沉积环境。

岩芯描述是个细致活,船如果晃起来,那就是严峻的考验。“看得我脑袋要爆炸了。”在连续看了多筒岩芯后,钟广法难得表达了些痛苦情绪。但语气还是慢吞吞的,听不出多少抱怨。

钟广法强调客观:“一个好的岩芯描述者,就跟好的侦探一样,不能制造冤假错案。”不过,客观记录,并不妨碍钟广法欣赏那些他眼中的“无与伦比的美丽。”

“这个叫觅食迹。”那是生物的痕迹化石,一个小圆圈挨着另一个,密密排开,缀成岩芯上的一条项链。“诺,虫子都是很聪明的,它在海底打了个洞,在这里找食物。”钟广法拿手做蠕动状,“它就一拱一拱往前走嘛,找吃的。这个痕迹就留下来了。”他解释着,又看着岩芯频频点头,“嗯……多漂亮的遗迹化石啊,真漂亮。”

钟广法总能随口就讲出一个故事。有一管岩芯上,有一个小的凹陷,凹陷边缘还嵌着白色的钙质化石。“这就好比,很久很久以前有个人,给自己盖了个房子,在这里小日子过得很潇洒,吃吃喝喝嘛,骨头吐得满地都是。”

古生物组刘传联: 任大海浩瀚,只取“微生物”一瓢饮

和钟广法一样,古生物组科学家、同济大学地球与海洋科学学院教授刘传联的主要工作,也是“看”。他是要在岩芯里找钙质超微化石,它们只有几个微米。

提到大海,人们总想到鲸鱼、海豚。刘传联强调,大海真正的主人是微生物。如果在显微镜下看海洋,你一定会感慨——小即是美。

“总盯着显微镜看,是累。船要是一晃,就更难受。现在年轻学生都不愿意看啦。”刘传联一边说着,一边拿牙签在玻片上来回涂抹。一点点样品,加点水,拿牙签把它涂匀成薄薄一层,封上胶,放到紫外线下烤个五分钟,就能开始找化石了。

“我们这个快,一下子就好。”刘传联所在的超微钙质化石组,也是为岩芯定年的“排头兵”。古生物组里,挂着一幅完整的生物地层年代划分表。如果找到标志性化石,就能确定这一筒岩芯的年代。

刘传联工作的电脑里,最常开着的,就是超微钙质化石的网站。他常常把各种超微化石的图调出来,靠在椅子上看,语气如同夸赞自家孩子:“这个,好看吧;再给你看看这个,多漂亮啊。”化石们姿态各异,有的像星星,有的像花。也只有在高倍显微镜下,它们才向人类大方地展示出自己的美来。

古生物组的另一个工作,是找有孔虫。有孔虫虽小,携带的信息却特别丰富。除了定年,它还能反映当时的海洋环境,反映长时间尺度上的地球气候变化周期。

有孔虫壳体的缝隙里,常常就塞满了各种超微化石,刘传联指着这些图:“看看,我们这化石,就可怜巴巴地挤在人家缝里。”在深海,化石有些残缺不全,刘传联边看边感慨:“哎哟,这缺胳膊少腿的。”

他还喜欢一种名字极长的化石,叫Reticulofenestra umbilicus,这也是进行地层地质定年的标准参照物。“它特别大(其实就是大于14微米),特别单纯。”刘传联看着电脑里的图,嘴角带着笑,眼里有欣喜,“像个大眼睛,我喜欢。”

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[责任编辑:xiangzheng]
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