PDF《科学大洋钻探回顾与展望 *》

科学大洋钻探回顾与展望* 刘志飞① 拓守廷② ①教授, ②博士生, 中国综合大洋钻探计划办公室, 同济大学海洋地质国家重点实验室, 上海

200092 * 国家高技术研究发展计划(

863 计划) 大洋钻探技术预研究 资助( 批准号: 2004AA615030) 关键词 深海钻探计划 大洋钻探计划 综合大洋钻探计划 地球系统科学 本文回顾了科学大洋钻探

40 多年的发展历程, 综述了大洋钻探计划的重要科学成就 , 展示了新世纪 IODP 大洋 钻探将使用多个钻探平台, 采用新的以地质作用为导向的研究方法 , 着重研究三个大的科学课题 : 深部生物圈与洋底 下的海洋;

环境变化 , 过程和结果;

固体地球循环和地球动力学 .

地球正在 变小 , 人类要改善与她的关系 .IODP 将 为我们提供可能的信息 .

1 发展历程 大洋钻探在当今地球科学研究和教育中成为一项 基本能力, 并用于涵盖从地球气候变化到大陆运动过程 的调查 .钻探是从被大洋覆盖的 70%的地球表面获取 沉积物和岩石的主要工具, 也是从海底以下数米深处采 集样品的唯一手段 .今天的大洋钻探计划是建立在

40 多年科学大洋钻探和研究的深厚基础之上. 故事起源于 莫霍计划 ( Mohole) 提出的一项钻穿 大洋地壳的梦想.

1957 年3月,在美国科学基金会 ( NSF) 地学部召开的一次研究项目评审会上 , 海洋学家 芒克认为, 这些项目中没有一个能导致地球科学的重大 突破 , 应当有一项研究计划能真正解决地球科学的根本 问题 , 他提议打一口超深钻井 , 穿透地壳的底面 ― ― ―莫 霍面 .当时在座的有后来的海底扩张说创始人赫斯教 授, 他正为地球科学家在申请基金时提不出气魄宏大的 项目深感烦恼 , 而此前物理学家已获得了亿万基金建造 了大型加速器 .芒克的一席话使赫斯深受启发 , 他开始 为钻穿地壳的 莫霍计划 奔走游说 [ 1] . 由于大洋底的地壳最薄, 从洋底穿透地壳 、钻进地 幔看来要容易一些.1961 年, 美国启动 莫霍计划 , 派出 卡斯

1 号 钻探船在东太平洋钻了五口深海钻井 . 钻杆穿过了

3 558 m 深的海水 , 然后从洋底往下钻 , 最大 井深

183 m .这是有史以来第一次在深海大洋打钻成 功, 当 卡斯

1 号 船返航回到洛杉矶时 , 美国总结肯尼 迪专门致电祝贺 ,称此举是科学史上划时代的里程碑 . 当钻头穿过海底沉积层遇到玄武岩基底时 , 钻头被 迅速磨坏, 但在当时起钻更换钻头后, 在茫茫大海里就 再也找不到原来的井孔了. NSF 当时对其技术上的难 度和经费上的尺度均估计不足 ,

1962 年2000 万美元的 计划到

1966 年发现一亿一千万还拿不下来 .于是

1966 年 莫霍计划 遭到众议院投票否决 , 莫霍钻( Mohole) 变 为了 乌有钻 ( Nohole) . 当时的另一种主张不赞成在一个点上打这么深的 钻,而是在洋底打数量众多而进尺浅的钻井, 认为这样 不但现实可行而且意义更大 , 比如

20 世纪

60 年代刚产 生的海底扩张假说就有待籍此检验 .1966 年, 美国四大 海洋 所组 成了 地球 深 部采 样 联合 海 洋研 究所 ( JOIDES) , 由NSF 出资于

1966 年委托斯克里普斯 ( Scripps) 海洋研究所创办 深海钻探计划 ( DSDP) .

1968 年8月11 日,120 m 长的 格罗码 ・挑战者号 深 海钻探船首航墨西哥湾, 一项地球科学历史上最大规模 的国际合作计划就此揭幕 . DSDP 的顺利进行 , 不仅在美国扩展到更多的海洋 研究所, 而且在国外吸引了许多国家的地质界队伍 下海 .1973 年,莫斯科 PP Shirshov 海洋研究所有幸成为 JOIDES 的第一个非美国成员.到1975 年, 美国国内的 成员 增 长到