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南极科考追寻地球的前世今生

2019-05-14 16:39:18| 来源:| 编辑:| 点击:7次

南极科考:追寻地球的“前世今生”

在南极中山站度夏科考时,作为同行的澳大利亚戴维斯站站长特意托人找到中国地质科学院地质研究所研究员王彦斌,指名要一篇他曾发表的论文。

这篇题为《东南极中元古代晚期至新元古代早期的构造热事件——来自普里滋湾拉斯曼丘陵锆石年龄的制约》的论文曾引起国际同行关注,但将对话背景置身南极,还是让王彦斌有点感慨:“南极的微小进步都有可能引发人类对我们居住的地球构造演化有进一步的理解和认识,推动南极地球科学的进步。”

弄清南极大陆地质构造的“家谱”

南极大陆90%以上的表面终年冰雪覆盖,只有少部分在夏天脱去白色外套,露出棕褐色的岩石,虽然岩石上不长一草一木,地质学家却管这有限的露头叫“绿洲”。

王彦斌和中科院广州地球化学研究所研究员仝来喜的工作就是透过有限的“绿洲”勾勒南极的地质构造轮廓,并进行分析推理研究,进而推及整个大陆。

“来一次不容易,所以我们跑得比较多。”王彦斌已是第4次来到南极。他和仝来喜相识于近20年前的南极科考,两人如今是很好的工作搭档和合作伙伴,出野外时互相为伴,形影不离。

2010年12月上站后,两人就忙着按计划出野外。

Vikoy岛、Kolloy岛、Stornes半岛、Steines半岛等离中山站较远,有的还要宿营,得依靠直升机才能抵达,在看天吃饭的南极,这些地方被优先考虑,只要天气允许就争取去;南极中山站所在的拉斯曼丘陵范围内的Mirror半岛和Broknes半岛步行或乘雪地车可到达,则安排靠后。

离开中山站时,两人采集的几百块样品得用吊车从宿舍楼下转运至停机坪,通过直升机吊挂至“雪龙”号。

“经过1个多月详细的野外地质构造关系观察,我们选取代表性矿物组合的岩石进行采样、素描与记录,这将为进一步深入详细的室内分析研究打下基础。”王彦斌说。

目前国际地质界关注的焦点之一是冈瓦纳古大陆。研究表明,曾位于南半球的原始古大陆,又称冈瓦纳大陆或南方大陆,其组成大体包括现代的南美洲、非洲、南极洲、澳大利亚以及亚洲的印度半岛和阿拉伯半岛。

由于所处的特殊地质、地理位置,南极大陆固体地球科学研究对于探索冈瓦纳古大陆的演化、欧亚大陆增生以及特提斯构造带的演化等全球性构造问题有着十分重要的科学意义。

南极中山站和澳大利亚戴维斯站同属东南极普里兹带,二者之间直线距离约100公里,岩石年龄跨度却近20亿年。这是中外地质学家在东南极研究地球超级大陆的关键地区,对其研究不仅可以揭示冈瓦纳超大陆的拼合过程与机制,而且可以追溯冈瓦纳古大陆之前的地质历史,这对太古代至早古生代全球构造演化的研究具有重要的科学意义。

王彦斌这次的工作是对中山站所在的拉斯曼丘陵及邻区含有格林维尔(~1000Ma)和泛非(~500Ma)两期高级构造变质事件的代表性岩石类型和单元进行详细的野外观察和采样,通过对锆石进行系统精确的U-Pb和Hf同位素年代学分析测定及深入系统的地球化学分析,进一步限定构造变质事件发生的确切时间并制约其原岩的产出构造环境,最后对不同变质地体进行联系和对比。这项研究在认识和解决普里兹带的区域构造演化历史和源区性质等关键问题及了解冈瓦纳超大陆的聚合过程方面,具有极其重要的科学意义。

“通俗地说,我的工作就是要弄清南极大陆地质构造的‘家谱’,如谁是爷爷谁是孙子,他们是何时形成的,在他们各自身上都发生了什么地质事件。”王彦斌解释,之所以选择锆石,是因为锆石为非常稳定的矿物,能保留以前地质构造热事件的年龄和地球化学信息。

“这些信息类似于人的基因,是子孙和祖先之间相互关联的唯一秘密;它又好比树木稀疏有致的年轮,如果在成长过程中发生过地质构造热事件,会在锆石上留下特别的有如指纹一样的标记。”

管窥全球地质演化的规律

“南极研究除了国际合作,还要体现国际竞争。”在接受本报采访时,王彦斌认为我国科学家对南极地学的重要问题要有自己的贡献。

1989年建立中山站后,我国地质学家对中山站所在的拉斯曼地区及其邻区做了大量而深入的研究工作,尤其是从矿物岩石、构造、同位素年代学、南极洲地质图的编制等方面,对普里兹带乃至东南极的地质演化研究都有贡献。

王彦斌喜欢拿的职业和自己的工作类比。“我们的工作有很多共通的地方。你是,遇到很好的科技你不可能错过,不能说领导没叫我去就不去。我是真心热爱这个事业,而且研究的是国际前沿课题,有需要了就要来,不一定非要有项目牵引。”

这次南极之行的直接诱因是2007年在美国参加的第十届国际南极地球科学会议,王彦斌发表的一篇论文颇受圈内人关注,但他感觉还有很多工作可以深入。

曾在南极期间跟随王彦斌和仝来喜乘直升机去了趟与中山站直线距离约20公里的Storoy岛(属于Bolingen群岛)。当时该岛大部分表面仍被冰雪覆盖,只有少量岩石裸露在外。王彦斌和仝来喜忍受强烈紫外线照射,踩着海冰,在岛之间徒步穿梭取样。午饭是从中山站带出来的早餐——煎饼,喝的是用暖水壶从站上灌的白开水,身上背负着沉重的地质样品。

“在南极做科研,没有人逼你,但要是没有成果,将是一个无形的压力。”王彦斌说得实在。

有关南极的研究也拓展了王彦斌的视野,他目前的一项新课题是研究同属于冈瓦纳古大陆的西藏。

作为位于地球一隅孤僻独立的白色大陆,南极洲的存在和演变与我国有着密切的关系。我国喜马拉雅山地区就属于冈瓦纳古陆的一部分

南极科考追寻地球的前世今生

,当冈瓦纳古大陆的一部分印度板块,向北漂移过来,猛冲到欧亚板块之下,把青藏高原垫高,在交界处形成了喜马拉雅山脉,挡住了亚热带暖湿气流的北进。接着,造就了塔克拉玛干沙漠、腾格里沙漠等大片沙漠死海,昔日繁茂的植被被深深地埋在地下。研究南极洲及冈瓦纳古大陆的演变对于认识我国的地壳演化以及成矿规律意义非凡。

此外,科学探测表明,南极地下不仅有黄金,还有丰富的其他矿产资源。英国、澳大利亚和新西兰各有一家大型矿业勘探公司向各自的政府提出寻求在南极的独家矿产开发权,提出进行商业勘探开发。虽然南极条约不承认任何国家对南极的占有,规定50年内不允许任何国家对南极的矿产资源进行开采,但50年后南极矿产资源的走向是人们不得不关心的问题。(本报“雪龙”号3月25日电)

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