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题目描述

大洋钻探：揭示地球环境的历史档案

为了解自己生存环境的变化，人类对地球的视野不但要在空间上拓宽，也需要在时间上扩展。地球的环境演变，在不同场合留下了各种各样的“历史档案”，唯独在深海沉积中留下的最为连续、最为全面。对深海大规模的系统研究开始于1968年的深海钻探计划。“深海钻探”、“大洋钻探”和“综合大洋钻探”深海研究的三部曲，是国际地球科学历时最长、规模最大，也是成绩最为突出的合作研究计划。前面说到的“板块”理论，正是DSDP在大西洋洋底的钻探取样和测年分析，发现从大洋中脊向两侧的玄武岩基底年龄越来越老，为洋底扩张的假说提供了决定性的证据。30年前在南大洋的钻探，发现澳洲和南美洲是在二三千万年前才完全离开南极大陆的，于是南大洋形成环南极洋流，造成南极的“热隔离”，结果导致南极冰盖的出现。深海钻探的这项发现，被誉为古海洋学新学科建立的标志。

总之，深海钻探和大洋钻探35年来在全球各大洋钻井近3000口，证实了板块构造学说，创立了古海洋学，把地质学从陆地扩展到全球，导致地球科学一场真正的革命，改变了固体地球科学几乎每一个分支的发展轨迹。

①确实，一些地球环境的历史变化，没有深海海底的钻探取样，是可能发现不了的。②到533万年前海面上升，与大西洋的通道恢复时，“地中海盐度危机”便告结束，大西洋水又呈瀑布状泻入地中海。③现在查明，由于地中海四面被陆地包围，只有水深300米的直布罗陀海峡与地中海连通，一旦构造运动将通道锁闭，地中海便变为一个巨型蒸发盐湖。④20世纪70年代初地中海的深海钻探，发现了二三千米厚的岩盐、石膏层。⑤这类蒸发岩应当是干旱地区的产物，地中海现在水深可达5000米，面积相当于黄海、渤海、东海总和的两倍，居然出现沙漠环境下的岩层，成为轰动一时的科学新闻。⑥距今596万年前开始，相当于全大洋6%的盐分在这里沉淀形成巨厚的蒸发岩层。

我们常说的沧海桑田是一个缓慢的过程，现在看来这一类超出常识范围的灾变事件，地质历史上也【】。现在水深超过2000米的黑海，也只有20多米水深的海峡与地中海相通。近200万年来黑海基本上是个大湖，大约一万年前湖面低于地中海近百米，但随着冰盖消融、洋面上升，到7000多年前地中海海面上升，突破博斯普罗斯海峡涌入黑海，突然造成灾难性洪水事件，最近科学家考证，认为这就是圣经里“诺亚方舟”故事的原型。

上述灾变属于区域性事件，深海钻探还发现了规模更大的全球性巨变。6亿年前，地球的两极大部分时间并没有冰层覆盖，像现在这样南北两极都有冰盖是绝无仅有的特殊时期。和现在反差最大的，是一亿年前恐龙盛行时的地球。当时，高纬度区的温度比现在高出15℃，大气浓度至少比现在高3倍，出现了几百万年大洋底部缺氧的现象，在洋底发现有机质大量堆积，在中东是石油的形成期。

距今最近的环境巨变，是两万年前的冰期，当时整个加拿大、美国和西欧的北部，全都压在几千米的冰盖之下。为什么会出现冰期？这种冰期还会不会再来？什么时候再来？一直是学术界必须回答的问题。现在已经明白：100年前阿尔卑斯山发现的几次大冰期、50年前太平洋沉积中碳酸盐含量的旋回，其实都是地球运行轨道几何形态变化。气候轨道驱动的发现和证实，是20世纪地球科学最辉煌的成就之一；轨道周期在世界各大洋地层中的对应性，为地质时期的纪年提供了天文学的标尺。但后来又发现，极地冰芯气泡反映的大气浓度，和深海沉积中氧同位素反映的冰盖消长，都和地球轨道呈现同样的周期现象。轨道周期如何能造成的变化？在冰期旋回中，究竟是高纬度冰盖的物理变化，还是低纬区碳循环的化学变化起着主导作用？这正是大洋钻探当前面临的课题。

1999年春，由我国科学家建议、设计和主持的南海大洋钻探，钻井17口、取芯5000米，实现了中国海深海科学钻探“零”的突破，首次取得了2300万年气候旋回的深海连续记录，其中一个重要成果，就是发现了40~50万年大洋碳储库的长周期变化，为探索热带碳循环在气候轨道周期中的作用提出了新认识。