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研究古海洋倡导“海陆结合”
“中国的海洋地质研究的优势就在海陆结合。尽管我们做的许多材料都来自海底，但海底的沉积物不少来自陆地。山体风化剥蚀后经河流输送或风力运送到了海洋，层层沉积下来，几千万年上亿年以后就是一本厚厚的‘地质历史书’。反过来，地球是个整体，海洋的许多变化会在陆地形成‘记忆’，因此，拿同时代的陆地上的沉积物与海洋的沉积物进行对比，能得出很多有趣的结论。”在解释海洋研究为什么要“海陆结合”时，翦知?说。
创新群体的研究骨干、同济大学海洋与地球科学学院院长郑洪波刚从青海湖钻探取样回来。他说：“从地质学、古环境学的角度来讲，中国的青藏高原与黄土高原是世界上重要的‘科学问题’区，因此很受相关学科的科研工作者的重视。中国的海洋地质研究刚刚兴起，我们这种‘海陆结合’的方式‘从源到汇’，‘以汇溯源’，有利于大家从更广阔的视野来展开研究，所得到的结论也往往更加符合‘科学真相’。”
翦知?透露，创新群体刚刚引进一个博士后，主攻“数字模拟”。“我们的研究成果可以与她的数字模拟成果进行对比和参照。地质学研究要善于与新技术结合，这样能够在群体中形成有机的互补。我觉得，一个团队不是一座山，而是山系，是浑然一体的群山，大家各有各的壮观和秀丽，协作而不内耗。”
通过国际合作提升研究水平
作为上世纪70年代新兴的学科，古海洋学和板块学说一起被视作“深海钻探的一对孪生姊妹”。我国开展深海研究起步晚，对于没有经常性科研经费来源的高校科研组来说，难度更大。因此，从形成之初，该创新群体就很注重开展国际合作，现在，他们不但经常“走出去”，而且经常“请进来”。
上世纪60年代至90年代，国际海洋地质界开展了“深海钻探计划”(DSDP）和“大洋钻探计划”（ODP），美、日、德、英等20余国和地区参加，是迄今地球科学历时最长、规模最大的国际合作，把地质学从陆地扩展到全球，导致地球科学一次又一次重大突破。1999年，ODP第184航次展开了“中国海首次大洋钻探”，当时汪品先院士是首席科学家，翦知?也参加了这个航次，得到了许多“国际水平”的材料。翦知?说：“别小看这些材料，地质学的研究与材料的质量息息相关。国际合作中的这些钻探取样水平很高，有时候能钻探到海底以下数百米至上千米深处的岩芯。这些样品每1寸都是‘古地质史书’的重要档案。有了高质量的材料，后期高水平的分析和理论研究才有可能。”
进入21世纪，“新世纪大洋钻探计划”（IODP）计划启动了。它为国际学术界构筑起新世纪地球系统科学研究的平台。IODP的钻探船增加到两艘以上，钻探范围扩大到全球所有海区，钻探深度增加，研究范围从地学扩大到生命科学，产业界也开始介入。我国与美国、日本、欧盟是该计划的4个成员国，而中国办公室就由这个创新群体来主持。
解读“地质历史书”要有技巧
拿到了国际一流的材料后如何解读呢？
翦知?说，海底里沉积着地球的各种记忆，把这些“记忆体”钻探取样后，需要通过先进的仪器进行高分辨率分析。“我们没有船，野外装备不行，国际合作在某种程度上解决了这些困难。目前我们在室内分析上、在古海洋和古气候研究方面达到了世界水准。科学家拿到手头的这些岩芯、化石其实都是‘地质历史书’的页码和页码上的信息，解读这些信息有多种方法。首先可用测年、古地磁法、同位素地层法和生物地层法等对样品的年龄进行断代。现在我们的研究时间分辨率可以达到10年等级。有了确定的年代，只是明确了这本书的页码，而页码上附集的信息也需要采取多种手段。我们有一些高端设备，能够快速检测出样品内各种元素的含量、同位素组成等。年代和成分搞清楚了，再进行延展研究就容易了。我一直在研究有孔虫，那是一种浮游生物，死后沉积在海底。通过分析其骨骼中钙的稳定同位素，能得出它们活着时海水的温度和盐度，然后再由此推断当时海洋与大气环流的状况、海水的碳‘生产力’状态等。再进一步，配合其他的研究手段，能够还原古代某个时段的全球气候条件。我们这个群体偏重于南海、太平洋一带的研究，分析研究从这些地方的深海沉积物里提取的古气候信息，有助于预测、构建地球整个气候演变的规律。有了规律，也许就能预测什么时候气候干旱或潮湿，季风何时来以至‘厄尔尼诺’和上海的‘梅雨’季节如何变化等对现代社会有帮助的结果。现在，我们的研究领域又拓展了，比如深部生物圈的研究、在分子水平上将地质学和生物学结合都在我们的研究视野内。我们都觉得，研究越做越有味道。”
在以翦知?(前排右二)为学术带人的创新群体中，成员们都觉得研究越做越有味道。资料图片
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