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

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。

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。

中国加入国际大洋钻探计划的4年回顾

国际大洋钻探计划 ( ODP,1 985-2 0 0 3 )及其前身深海钻探计划 ( DSDP,1 968-1 983 ) ,是 2 0世纪地球科学规模最大、历时最久的国际合作研究计划 ,3 0余年来一直是推动学科发展的前沿 ,导致了学科的一场革命。我国经国务院领导批准于 1 998年春正式加入大洋钻探计划 ,年付 50万美金 ,成为第一个“参与成员”( Associated Member)。 4年来 ,已经取得重大进展。( 1 )成功地在南海实施了 ODP1 84航次。这次在我国科学家建议、设计和主持下的航次在南海二、三千米深水区的 6个站位取岩心 50 0 0多米 ,实现了中国海大洋钻探零的突破 ,使我国一举进入国际深海研究的前沿。在航次结束后的研究中 ,我国取得的成果也遥遥领先 ,不仅在不同时间尺度上取得了西太平洋区迄今为止最佳的深海沉积记录 ,而且在气候演变周期性、亚洲季风变迁和南海盆地演化等方面也获得了大量创新成果 ,其中包括学术上的突破性进展 ,目前正在逐步向国际学术界展示中。( 2 )促进了我国深海基础研究及其基地建设。加入 ODP4年来 ,我国深海基础研究迅速发展 ,继国家自然科学基金重大项目 (东亚古季风的海洋记录 )后 ,又于 2 0 0 0年底启动了国家重点基础研究规划项目 (地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录 ) ,并实现了深海“973”项目?