海洋科学钻探新机遇与新成果

2004年是综合大洋钻探计划（IODP）新的一年。尽管IODP在2003年10月正式开始，但2004年是IODP开始在世界三大洋勘探作业的第一年。IODP是使用3种钻探船（套管、无套管和特殊平台）揭示地球历史和构造的一项国际计划。在这些平台上，IODP研究探索了三大主题：深层生物圈和海床底下大洋：环境变化、过程和影响；固体地球循环和地球动力学。以上3个主题的研究将为影响当今社会的一系列问题（包括全球气候变化、自然灾害、海平面变化、矿产资源、能源）提供新的信息。     

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2001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与IODP的平稳过渡及负责与IODP有关的公共活动等工作。     

整合大洋钻探计划展望

在整合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program，IODP)之前，日本于1994年就提出了“深海地球钻探计划(OD21)”，此计划包括建造带有上升装置(riser)的地球深部钻探船。由于即将完成的海洋钻探计划(ODP，1985—2003)中使用的钻探船上没有安装上升装置，所以钻进速率和孔心采取率的提高均受到限制。如果采用通过钻管将钻探岩     

大洋钻探计划（IODP）302科考中的地球物理学研究：原有资料与新成果的大整合

1引言 作为对综合大洋钻探计划（IODP）、北极钻探科考计划实施所做的准备，一个包含了Lomonosov海岭地质与地球物理资料的大型勘测数据库已经建立完成。这一综合数据库包括了自1961年至2001年间从浮冰岛、破冰船以及潜艇上采集到的地球物理数据资料。     

21世纪的大洋钻探——IODP

人类在地球科学方面已取得了相当大的成就,但就研究范围而言,却仅仅触及了地球的表层。IODP是一项国际性的大洋钻探计划,预期将于2003年10月正式开始实施。IODP将运用新的科学方法、科技设备,使人类对大洋底乃至整个地球系统得出更深、更广的认识。简单介绍了IODP的由来、组织机构、钻井技术、前期科学目标及中国的深海研究现状,提出中国参与IODP的必要性和可行性。通过了解21世纪的IODP在研究课题及研究技术方面的最新动态,不仅有助于我国根据国际动态调整深海研究的方向,制定符合我国需求的研究计划,而且有助于我国把握参与21世纪IODP的时机和策略,迎接“海洋世纪”的挑战,从而逐步实现“从地学大国走向地学强国”的目标。     

面向全球系统变化:日本在综合大洋科学钻探计划中的科学计划

综合大洋科学钻探计划 (IODP)是有关调查地球科学 (包括生命科学 )的国际科学研究计划。IODP之科学计划取决于大洋钻探科学的国际研究者委员会 ,其执行则是根据科学家的项目建议书。IODP采用的项目建议书将根据IODP科学顾问组织 (SAS)对建议书的公正与公平的评估而决定。在浅海和冰盖海区将用钻井平台施钻 ,在另外海区将用“地球”号套管(Riser)钻探船和非套管钻探船 (美国提供 )。下面的内容是IODP开始阶段的科学研究热点 ,它们将作为评估项目建议书的标准。这里包括 3个主要科学目标和 8方面创新点。当你写任何一个项目建议书时…     

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。     

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，1985－2003）及其前身深海钻探计划（DSDP，1968－1983），是20世纪地球科学规模最大、历时最久的国际合作研究计划，30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1998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ODP184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5000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2000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”项目和“大洋专项”的相互结合，已有教育部、中科院、海洋局、国土资源部等10多个实验室或研究所在不同程度上加入深海基础研究，其中包括至少6所重点大学，已经初步建成了以深海研究为重要目标的重点实验室，初步涌现出一批有成就的青年科学家。（3）啊我国在有关国际学术界的地位。尽管我国支付的成员费只占ODP整个预算的百分之一强，但是，4年来所起的作用已远不以此为限，特别在筹备新的“整合大洋钻探”计划中，我国代表在有关专业组中的席位已应邀由2个增至4个，仅2001年春以来一年内就有3次大洋钻探的国附我国举行。4年来，在ODP和筹备中的IODP方面，至少有6批共数十人次访华，是20世纪90年代新加入ODP成员中最为活跃的一个。大洋钻探是一项长周期、高层次的国际科研计划，4年来我国以南海航次为中心的研究成果刚开始产出，预计近两年内将达到高潮，而随此建立起来的队伍和基地也可望在未来几年在更大领域范围内进入国际前沿，取得新的重大进展。     

主动大陆边缘的海底块体运动——发震带钻探计划（NanTroSEIZE）第一航次期间在南海（Nankai）海槽所取岩心样之初步结果

2007年底到2008年初，综合大洋钻探计划（IODP）“南海海槽发震带试验”（NanTrosEIZE）的第一阶段是沿南海海槽的汇聚边缘开始钻井、取芯。NanTroSEIZE项目是一个多阶段的IODP钻探计划，重点是通过直接取样、原位测试以及长期监测，了解地震成因、破裂传播以及海啸成因的力学性质。第一阶段包括三个非立管钻探航次，调查几个横穿西南日本纪伊半岛海域的陆坡和隆起的站位。主要目的是研究板块边界和张性断裂的浅部特征，这些钻探航次还为研究主动大陆边缘的海底块体运动提供了有价值的信息。     

南海与大洋钻探计划

１９８５年起开始执行的国际大洋钻探计划，是当今地球科学研究领域最大的国际联合领域研究计划，是地球科学深层次发展的重要手段。本文了大洋钻探计划的组织，运行机制，研究内容，研究目标及其科学意义，提出了南海开展大洋钻探的重要性、迫切性及其可望解决的与南海相关联的７个地球科学发展的重大问题。     

大洋科学钻探特点与发展趋势——基于国际大洋发现计划科学框架的对比分析

大洋科学钻探计划是地球科学领域迄今为止历时最长、成效最大的国际科学合作计划。自1968年以来,先后经历了深海钻探计划、国际大洋钻探计划、综合大洋钻探计划和国际大洋发现计划4个阶段。进入国际大洋发现计划,IODP工作组两次发布科学框架,文章对两个科学框架进行了对比分析。大洋科学钻探的特点和发展趋势是坚持解决重大科学问题,由地球拓展到太阳系,重视技术和大数据,以及扩大社会影响和宣传。这给我国发起国际大科学计划提供了启示,一要注重科技创新,运用大数据等先进技术;二要加强科学管理,促进开放和共享;三要重视提升影响力,扩大宣传和影响。     

大洋钻探与冲绳海槽地质

本文简要回顾大洋钻探计划实施十余年来所取得的成果，评述了西太平洋边缘海盆的研究概况，提出东海大陆边缘的重大地质问题是陆缘的构造演化历史和动力学过程，弧后扩张中心的热液成矿作用以及海洋沉积层序记录的古气候和古海洋环境变化，指出矿物－地球化学在大洋钻探研究中的重要性。     

Organic carbon content/sedimentation rate relationship and its paleoenvironmental significance for marine sediments

Organic carbon content and sedimentation rate data may give information about the depositional environment of marine sediments. For sediments deposited under oxic deep-water conditions, a positive correlation exists between organic carbon content and sedimentation rate, with very high organic carbon values and high sedimentation rates typical for coastal upwelling areas. Under anoxic deep-water conditions, no such correlation exists. This relationship between (marine) organic carbon and sedimentation rate (the “OCSR diagram”) has been used to characterize the depositional environments of Deep-Sea Drilling Project/Ocean Drilling Program (DSDP/ODP) sediments of Late Cenozoic and Cretaceous age. Furthermore, the results are compared with organic carbon/sulfur data.     

Book review

Ocean Floor Mining by John S. Pearson. Noyes Data Corporation, Park Ridge, New Jersey, 1975. 201 pp., $24.00.

Offshore Drilling Technology by Frank R. Carmichael. Noyes Data Corporation, Park Ridge, New Jersey, 1975. 392 pp., $36.00.     

Numerical simulation for fluids mixing within seafloor hydrothermal sulfide deposit: taking the Trans-Atlantic Geo-Traverse (TAG) field for example

The formation mechanism of the large hydrothermal sulˉde deposit is a complex geological process involving many controlling factors. Mixing between hydrothermal °uid and seawater plays a key role in this process. The results of the Ocean Drilling Program (ODP) indicate that mixing of the evolved seawater and hydrothermal °uid, which is wildly developed within the Trans-Atlantic Geo- Traverse (TAG) hydrothermal deposit, governs the internal structure and chemical compositions of the deposit to great extent. Taking the TAG ˉeld for example, the mixing processes of hydrothermal °uid with the seawater heated to di?erent extent are calculated, so as to discuss the impact of hydrothermal °uid/seawater mixing on the formation process of the sulˉde deposit. The results indicate that: (1) mixing between the heated seawater and hydrothermal °uid derived from the deep deposit is largely responsible for the wild precipitation of anhydrite within the TAG hydrothermal deposit; (2) 330{310 ±C is a special temperature range in the mixing process; (3) the mixing and hydrothermal processes in di?erent zones of the TAG hydrothermal deposit (TAG-1, TAG-2 and TAG-5, etc.) have been discussed based on the simulated results.     

ODP与中国固体地球科学

国际大洋钻探计划自１９８３年以来，已成功地实施了６６个航次的深海钻探作业，获取钻探岩芯逾１０００００ｍ。在关于大陆边缘的构造演化，海洋地壳的形成与发展，地壳流体循环和壳幔相互作用海洋沉积结构和古海洋学，地球大气圈、水圈、冰圈、生物圈的长期变化等众多研究领域取得了一系列重大科研成果。     

Are Antarctic Peninsula Ice Sheet grounding events manifest in sedimentary cycles on the adjacent continental rise?

The direct record of Late Miocene–Early Pliocene Antarctic Peninsula Ice Sheet expansions from a previously published seismostratigraphic study of the outer shelf at Ocean Drilling Program Site 1097 is compared to the glacial history we deduced from published proxy evidence within coeval sections on the adjacent continental rise. The proxies are sedimentary structures (laminated vs. massive/bioturbated facies) and clay minerals (predominantly smectite and chlorite contents) from Ocean Drilling Program Site 1095 located on the distal part of a large drift. The comparison shows that more sedimentary cycles are evident on the continental rise for three of the four diatom biozones we considered. This indicates that the continental-rise sedimentology may indeed be related to local or regional paleoenvironmental variability, including Antarctic Peninsula Ice Sheet grounding events on the adjacent outer continental shelf. If correct, this would be a promising result because unlike the outer continental shelf sequences drilled thus far, the continental rise record is relatively continuous and can be dated using paleomagnetic and biostratigraphic data. However, our study also shows that no objective criteria provide direct linkages between the glacial history we deduced from the two continental rise proxies and that previously derived from the continental-shelf seismic stratigraphy. Furthermore, the two sedimentologic proxies on the continental rise do not always provide a consistent picture of glacial history when compared against each other.     

Volcanoclastics of the Walvis Ridge

The paper generalizes the distribution of volcanoclastic material in the Cenozoic sedimentary cover of the Walvis Ridge, made on the basis of the DSDP (Deep Sea Drilling Projects) and ODP (Ocean Drilling Program). The cycles of volcanoclastic accumulation have been distinguished. It has been proved that the distribution of the material in the Paleogene primary reflects the dynamics of volcanism of the ridge itself. The sources of volcanoclastics have been determined. The possibility of the existence of Early Eocene submarine volcanoes in the central part of the ridge has been shown. The dynamics of volcanism of the ridge has been compared with the variability of major climatic markers in sediments, indicating the unity of volcanic processes in the region and processes that led to an increase in the index of ¹³C content in sediments and CO₂ content in the atmosphere.     

The late Miocene onset of high productivity in the Benguela Current upwelling system as part of a global pattern

We have examined the history of the elevated primary productivity associated with the Benguela Current upwelling system off southwest Africa using sediments from 7.5 to 4.8 Ma at Ocean Drilling Program Site 1085 in the middle Cape Basin. Sedimentation rates are low until 6.9 Ma. Low accumulation rates of benthic foraminifers and organic carbon indicate that biological productivity was also low. Paleoproductivity dramatically increased at 6.7–6.5 Ma and was highly variable until 4.8 Ma with productivity maxima during cooler periods. The presence of radiolarian opal only between 5.8 and 5.2 Ma suggests an interlude of silica-rich intermediate water in the Cape Basin. The onset of heightened productivity under the Benguela Current is mirrored by similar increases reported between 6.9 and 6.7 Ma in the tropical eastern Pacific, the western and northern Pacific, and the Indian Ocean. The similarity between the patterns at Site 1085 and in the Pacific and Indian Oceans suggests that the dramatic productivity increase off southwest Africa is part of a global response to paleoceanographic changes.     

Heave compensation and formation strength evaluation from downhole acceleration measurements while coring

In order to evaluate the efficiency of heave compensation in the Ocean Drilling Program, we developed a device measuring the acceleration of the core barrels. First results show that heave compensation limits bit motion to 10% of the surface heave. We also use the acceleration data to characterize the formation. On rotary corers, acceleration amplitudes decrease with increasing hardness of the formation. Comparison with geophysical logs shows that this relationship can resolve cm-scale features. On piston corers, the maximum acceleration is characteristic of the sediment shear strength. Easy and fast to deploy, this tool allows to characterize formations before any sample analysis.