从ODP到IODP

大洋钻探计划 ( ODP)结束以后实施的整合大洋钻探计划 ( IODP)与以往钻探计划不同的是将以多个钻探平台为主 ,其航次将进入过去 ODP无法进入的地区 ,将在古环境、海底资源 (包括气体水合物 )、地震机制、大洋岩石圈、海平面变化、深部生物圈等研究方面有所突破。从 ODP到IODP有一过渡机构—— ISAS,于 2 0 0 1年 6月开始运作 ,到 IODP开始实施时结束使命。 ISAS将负责航次建议书的接受与评估、确保 ODP到 IODP的平稳过渡及负责与

区别于DSDP—ODP的深海保压保温天然气水合物钻探取心技术

到目前为止 ,任何深海天然气水合物原位岩心样品的钻探、取心技术都离不开ODP(大洋钻探计划 )或DSDP(深海钻探计划 )专用船舶钻探技术 ,该技术主要通过从工作母船上连接几百到几千米钻杆到海底 ,实现 50 0～ 1 0 0 0m的钻探 ,再通过不同类型PCS(保压取心器 )与PTCS(保压保温取心器 )取心工具实现样品采集。重要特点是投入经费巨大。新型保压保温取心钻具是将钻具直接固定在深海海底 ,实现样品的原位保真采集 ,针对国内外两类着底式天然气水合物钻探、取心技术进行了分析 ,对于深海浅表层天然气水合物原位样品采集作业反映了创新的思维、技术模式。

DSDP/ODP在大洋地质构造研究领域的主要成就

本文在对ＤＳＤＰ／ＯＤＰ调查与研究工作进行系统分析的基础上，着眼于大洋地质构造研究的历史与现状，论述了ＤＳＤＰ／ＯＤＰ在全球大洋地质构造研究领域的主要成就及其突破性进展。

古代与现代火山成因块状硫化物矿床研究进展

火山成因块状硫化物(VolcanogenicMassiveSulfide,简称VMS)矿床可见于前寒武纪至现代的各个地质时代。现代海底热液成矿作用为研究VMS矿床提供了一种新的途径,DSDP/ODP钻探资料揭示:①VMS矿床虽然可产生于不同环境,但均与张裂断陷有关。②成矿物质可能来源有2种:一种是含矿火山岩系及下伏基底物质的淋滤;另一种是深部岩浆房挥发份的直接释放。③洋中脊海底热液循环呈双扩散对流模式。在有沉积物覆盖的洋中脊,热液循环更多地考虑流体与沉积物相互作用产生的效果。④从矿物组合的空间分布来看,热液硫化物堆积体上部以烟囱体为主,下部以块状硫化物为主,深部以网脉状硫化物为主,这在不同热液活动区似乎具有普遍性。VMS矿床的矿化模式反映的是一种热液成因,这种热液是深部(1～3km)岩浆侵入所引起并通过海水在热穹隆之上循环产生的。VMS矿床的深入研究要求我们致力于发现新的矿产地,提高样品采集、分析技术,加强海底热液活动与构造、岩浆作用和环境演变的一体化研究。

科学大洋钻探:成就与展望

在回顾ODP学术目标的发展历史的基础上,按照地球环境动力学和地球内部动力学两大科学主题,对ODP在地球环境变化、作为环境变化营力的沉积物、流体和细菌、地球内部物质和能量的传递、岩石圈变形和地震作用等前沿领域所取得的主要科学成就进行了简单的介绍。IODP将以地球系统科学的思想为指导,利用多个钻探平台,以更为广泛的钻探领域和更深的钻探深度,对全球海底进行学术目标更为庞大、系统的科学钻探,并进一步加强与石油工业以及其它国际地学研究计划的合作。

洋底高原:了解地球内部的窗口

洋底高原是洋壳的重要组成部分,它是分布在洋底的一种面积广大、且具有异常洋壳厚度的区域。洋底高原通常规模巨大,绝大多数喷发于大洋环境,岩石组成主要为镁铁质到超镁铁质,岩石类型主要为拉斑玄武岩。大多数洋底高原的岩石组成较为相似,而且均形成于一期或两期时间较短却大规模集中喷发的岩浆活动,目前认为是大规模的热地幔物质从地幔深部上升到岩石圈底部,由于巨大地幔柱头部(地幔羽)引起的熔融作用形成的。正是由于洋底高原与地幔柱之间具有这种十分密切的关系,因此对洋底高原的研究将成为我们了解地球内部的窗口。以ODP对翁通—爪哇和凯尔盖朗(Kerguelen)海台的研究为例,简单介绍了洋底高原的基本特征、地幔柱在其形成过程中的作用以及目前在这一领域还未解决的一些问题。

气体水合物在海洋中的分布及其赋存区域的海洋地质特征

气体水合物是一种潜在的新型能源,在资源开发、环境保护和全球气候变化等方面具有重要的意义。通过对DSDP、ODPI、ODP的大量资料和国际其它最新资料的综合分析,揭示了气体水合物在海洋中的分布规律,即主要分布在主动陆缘的增生楔区、被动陆缘的近海区域和泥火山分布区。阐明了气体水合物赋存区域的沉积速率、沉积物的有机碳含量、沉积物的粒度、水动力条件和海洋生产力等海洋地质特征。

科学大洋钻探中的新技术

大洋钻探诸多科学目标的实现与包括钻探、取芯、测试和海底观测技术在内的各种新技术的开发和革新密不可分。即将开展的IODP计划,将对各种技术提出新的要求。在钻探技术上,将联合使用多平台,以实现区域更广深度更大的钻探作业;在取芯技术上,取样范围更广,从各种岩石取样到地下流体的取样,并要求样品保持原始状态,同时确保获得更高的岩芯采收率;在测试上,要求采用随钻测试技术,以适时地获得地下真实信息;在观测技术上,要求开发各种工具,去除由于钻探造成的扰动,使得各种观测仪器能够进行长期的跟踪观测。

海平面变化的原因及结果

20世纪80年代初期以来,科学大洋钻探已累计完成了DSDP80、93、95和ODP133、143、144、150、150X、166、174A、174AX、182、194等10多个与海平面变化有关的科学航次,在美国新泽西被动大陆边缘、澳大利亚东北部及南部被动大陆边缘、巴哈马台地、太平洋中西部平顶海山等地获得了大量的钻探资料。根据这些资料,建立了过去42Ma来的海平面变化年表,确立了大陆边缘层序界面与全球海平面下降之间的成因联系,在估计全球海平面变化幅度方面取得进展。尽管如此,对全球海平面变化的幅度、机制及地层响应等基本问题的了解,还存在很大的不确定性。在综合有关文献基础上,对科学大洋钻探在海平面变化研究方面所取得的成就、存在的问题及发展方向进行简要介绍。

白垩纪至早第三纪的极端气候事件

地球科学界正在将预测未来气候变化的研究重点放到地球过去突然发生的气候变暖事件。白垩纪至早第三纪发生的极端气候事件被认为是最接近于现今的地球系统,对其研究有利于理解现今地球系统过程在碳循环快速搅动时的响应。这些气候事件主要包括:古新世—始新世最热事件(PETM,～55MaBP)、早阿普第晚期和森诺曼—土仑界线的大洋缺氧事件(OAE1a,～120Ma;OAE2,～93.5MaBP)。PETM事件是中白垩世以来一次突然变暖事件,在10ka年以内深海温度增加～5℃,表层海水温度增加4～8℃,而δ13C至少发生3.0‰的负偏移。目前普遍认为PETM事件是由于海洋气水化合物(CH4)的巨量释放造成的。大洋缺氧事件(OAEs)记录了海洋环境下有机质的大量埋藏,代表了碳循环和海洋生物系统的重大搅动事件。综合大洋钻探计划(IODP)将极端气候确定为优先研究领域,将采取特定的钻探策略,在世界大洋范围内获取最低限度蚀变的新生代至白垩纪沉积物,研究精度要求达到米兰柯维奇的天文调谐时间尺度,其最终目标是定量描述过去全球气候变化,并为未来气候变化预测提供依据。

科学大洋钻探与全球气候变化研究

文章简要地回顾了科学大洋钻探的发展历程。深海钻探计划（ＤＳＤＰ）革命性地改变了地球科学家们对地球动力作用的认识。ＤＳＤＰ的后继者，即大洋钻探计划（ＯＤＰ）正在全球各大洋收集有关这些作用在几万至几十万年时间尺度上变化的高分辨率记录，并已在与全球气候有关的下述领域取得了重要进展：地质历史时期气候变化的幅度、速度及原因，按轨道调谐的新生代（１０Ｍａ前以来）地质年代表，高纬度地区冰盖形成及演化历史，造山运动与长期气候变化之间的相互关系，气体水合物与全球气候变化的相互制约关系。ＤＳＤＰ和ＯＤＰ的成就使地球科学家们相信，在全球年轻的大洋底实施钻探以取得连续的沉积记录和录井记录，是研究过去全球气候的长期、短期变化的有效而重要的手段。

大洋钻探与世界油气资源

全球地质学的进展，包括层序地层学以及沉积盆地数值模拟，极大地推动了油气勘探理论和实践。全球事件的研究揭示了世界油气资源的生成和分布的控制机理。

大洋钻探计划对一些重大地学问题的贡献

到1992年底,大洋钻探计划(ODP——Ocean Drilling Program)已执行了8a多的时间。为了解决一些重大的地学问题,大洋钻探计划的科学钻探船——“JOIDES Resolution”号的航迹已遍及大西洋,东、西太平洋,印度洋,地中海,加勒比海,韦德海,苏禄海,西里伯斯海,菲律宾海,日本海和珊瑚海等。钻探工作的目的包括研究全球环境变化、地幔与地壳的相互作用、

大洋钻探与海底矿产

深海钻探与大洋钻探发现的许多古海洋事件和古环境变化，控制着海洋矿产的形成与分布，并为研究海底成矿作用提供了大量科学资料。大洋钻探及其他有关研究已经证明，南极底层水和上升流的发育，硅质生物的高生产力，以及始新世、渐新世、中新世与上新世的沉积间断，都有利于多金属结核、富钴结壳和磷灰石的形成。因此，深海钻探和大洋钻探对于海洋成矿理论有重大贡献。

科学大洋钻探与深部生物圈

从深海钻探计划(DSDP)在20世纪70年代最早提出海洋沉积物中细菌活动性的证据到90年代大洋钻探计划(ODP)获得了令人信服的海底深部生物的存在证据,并成为即将启动的综合大洋钻探计划(IODP)的一个优先研究领域,深部生物圈成为科学大洋钻探近年来最为重大的发现之一,同时它也将有效地促进地球科学和生物学等其他学科的交叉。

海底未固结成岩地层体积密度的估算方法

为了获得无测井或岩心资料地区天然气水合物赋存海域未固结成岩地层的体积密度,对ODP164、ODP204、IODP311航次实际钻探资料进行了分析,统计了体积密度、孔隙度、颗粒密度的分布情况及其相互关系。分析结果表明,水合物赋存的未固结成岩地层孔隙度很高,一般大于40%,在此范围内体积密度主要受到孔隙度制约,而对骨架颗粒密度的依赖较小。根据3个航次不同站位的体积密度与孔隙度关系,得到未固结成岩高孔隙度地层估计体积密度的方法。经过与中国南海实际钻探资料和含水合物层的资料对比,在高孔隙度条件下,计算得到的体积密度能够很好地反映实际密度分布情况。

宁伏龙:探索“笼中之火”

宁伏龙，中国地质大学（武汉）工程学院勘基系教授。编著了中国地质大学（武汉）地学类精品教材《大洋科学钻探——从DSDP→ODP→IODP》，这是国内第一本较系统介绍大洋科学钻探的科普性教材。发表学术论文50余篇，申请专利11项。201O年和2011年分别入选中国地质大学（武汉）人才队伍建设“摇篮计划”和“腾飞计划”。