国际大洋钻探全球海平面变化研究进展

国际科学大洋钻探计划对全球海平面变化问题的关注始于1980年代初,至今已在被动大陆边缘、孤立碳酸盐台地、混积台地边缘、平顶海山等不同类型海区执行了23个与海平面变化相关的专题航次,采集了大量的钻探资料,为全球海平面变化研究提供了关键信息。依据这些资料,重建了近100 Ma以来的全球海平面变化历史,检验了Exxon的层序地层模型和海平面假说,明确了海平面变化的地层响应,建立了南极冰盖演化与海平面变化的关系。尽管如此,科学大洋钻探海平面变化研究仍存在一些不足,如钻探区的地域代表性还不够多,全球海平面变化信息提取时难以消除其他地质因素(如构造沉降)的影响,海平面变化记录的精度有待提高,多种因素作用下地层结构对海平面变化的响应还需进一步研究,海平面变化机制特别是冰盖动力学对海平面变化的影响及暖期海平面变化的原因还认识不清。在当今气候变暖的大背景下,这些问题的解决有助于提升未来海平面变化趋势预测的可靠性。     

国际大洋钻探计划研究方向与钻探目标

从地球环境动力学和地球内部动力学２个方面介绍国际大洋钻探计划研究方向与钻探目标,前者主要试图了解地球气候变化历史与规律、海平面变化的原因与影响以及通过沉积物、液体和细菌等研究了解全球碳循环、气水合物形成和深海生物资源等重要问题;后者主要试图探测地球深部热与物质的转换、调查岩石圈变形与地震形成过程。同时,也介绍了ＯＤＰ提出的３个挑战性项目,即自然气候变化和气候剧变原因、地质过程的现场监测和大陆边缘与洋壳深部结构探测。     

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     

从源到汇：大陆边缘的沉积作用

大陆边缘作为地球上沉积物堆积的主要区域,其沉积层保存着全球海平面变化、气候变化、岩石圈变形、大洋环流、地球化学循环、有机生产力和沉积物补给等重要信息。然而,尽管对大陆边缘沉积系统进行了几十年的研究,但仍有许多问题没有得到充分的解决,尤其是没能实现对大陆边缘沉积物扩散系统和相关地层的定量解释。为此,近年来国际地学界开始构思源到汇---大陆边缘沉积作用的系统过程研究,以提高对大陆边缘物质扩散系统行为的预测能力。介绍了源到汇---大陆边缘的沉积作用的研究对象、内容和拟解决的主要科学问题以及DSDP和ODP在大陆边缘沉积作用研究中的主要贡献和目前的进展情况。     

国际大陆科学钻探进展及我国的研究现状

始于60年代的大洋钻探取得了举世注目的成就。其直接验证了板块构造理论,极大地推动了地球科学的发展。当地质学家们将该理论应用于大陆,以解决大陆动力学问题时却遇到了极大的困难,大陆的问题远比大洋复杂,因而到80年代,人们把更多的注意力投向大陆。而且,人类赖以生息的大陆与人类社会的生存与发展关系更为密切,大陆地质的复杂性决定一般的研究手段(地表地质及地球物量)很难弄清     

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，并将给未来全球变化的研究带来启示     

海平面变化成因及其盆地响应

海平面及海平面变化研究成果可概括为10个方面,但应将海平面与海平面变化,海平面升降与振荡、波动,全球与相对、高频、复合海平面、T-R旋回与海平面变化等的概念理清,限制其概念的外延和内涵及其相互之间的关系。对利用沉积记录来研究海平面变化的重视程度很高,但对海平面变化对沉积盆地的影响注意甚少。建议关注海平面升降变化对盆地充填物的作用,对沉积型矿床的控制和对大陆边缘地壳变形的反弹作用过程的研究及定量模拟是一个重要方向,它可能为大陆边缘动力学研究提供一方面的思路。     

海平面及海平面变化综述

分析总结了海平面及海平面变化的有关问题,如相关概念及其关系的理解,海平面变化旋回等时性及可对比性,海平面升降曲线的表示方法、内容及绘制技术与原理,其升降幅度的定量化计算和模拟,海平面变化成因的旋回级别、动态分异及成因标识,海平面变化对沉积盆地的影响等等。提出部分建议,包括理清海平面与海平面变化,海平面升降与振荡、波动,全球与相对、高频、复合海平面,ＴＲ旋回与海平面变化等概念;限定其概念的外延、内涵及其之间的关系,以及三、四级海平面变化旋回用于同一大陆或泛大陆的对比性;分清各种表示方法、技术的使用范围,相对水深曲线转换为海平面升降曲线过程中成岩作用、构造沉降、沉积（生产）速率的影响校正及定量模拟;在海平面变化旋回级次格架下结合两种思路进行成因分析;推荐相对海平面升降成因分析按曲线对比法→构造沉降→回剥法思路进行;建议加强海平面升降变化对盆地充填响应的研究;重视对沉积矿床的控制和大陆边缘地壳变形的反弹作用过程及定量模拟。     

论地质历史中区域构造沉降史与海平面变化

区域构造沉降史和海平面变化是层序地层学中起决定作用的两个主参数。运用“反剥法”。（back-stripping）建立了研究区内泥盆纪至三叠纪盆地构造沉降地球动力学曲线模型,识别出盆地演化从被动大陆边缘、成熟被动大陆边缘、周缘前陆盆地到后造山前陆盆地的演化序列。同时,运用沉积体系域、地震及碳氧同位素信息反演编制了二叠-三叠纪海平面变化轨迹曲线,研究区内海平面变化与全球海平面升降具同步效应,至晚三叠世研究区海平面变化表现为上升趋势,而全球海平面变化总体处于海平面下降阶段,这与前陆挠曲变形和造山俯冲有关。     

极地地质钻探研究进展与展望

南北极在全球海平面变化和碳循环中扮演着关键角色,并蕴藏着地球如何从新生代初期的温室转向现代冰室演变过程的关键信息,因而成为地球科学研究的热点地区。极地地质钻探计划(如DSDP/ODP/IODP/ICDP)研究所取得的成就令人瞩目,刷新了人类对过去全球变化的认识,成为探究地球气候系统演化的一个窗口。通过这些钻探计划,发现了新生代以来气候变冷,南北极冰盖几乎同时形成;揭示了南极冰盖形成和陆地风化的加剧,导致南极中深层水和底层水的生产加速并向北推进,造成全球大洋环流的重大变化;南大洋对大气CO_2的调控作用、全球大洋深部循环、营养盐的分布和海洋生产力等多方面在不同时间尺度上都发挥着重要作用;检验了南北极冰盖形成和消融与海平面变化的关系,为人类预测未来海平面变化提供了历史依据。未来的南北极国际大洋发现(IODP)计划将继续关注于极地冰盖的演变历史、南大洋古海洋学演变历史,追踪北极海—陆环境的联系及其对全球气候的影响。这些结果将对未来全球气候预测提供重要的参考和边界条件。     

被动大陆边缘：从大陆张裂到海底扩张

被动边缘是研究大陆张裂、破裂到海底扩张的关键。ODP103、149、173航次对伊比利亚-纽芬兰非火山型共轭边缘的研究,证实了洋陆过渡带和低角度拆离断层的存在,其中洋陆过渡带中广泛出现蛇纹岩化地幔橄榄岩,钻探结果支持不对称单剪模式。ODP104、152、163航次对挪威-格陵兰东南火山型共轭边缘的调查,揭示了典型的向海倾斜反射层（SDRS）的特征,反映了岩浆活动在边缘形成中的主导作用。为了进一步了解大陆从张裂到破裂到洋底扩张过程的一系列学术问题,需要在IODP阶段继续对共轭被动边缘以及包括冲绳海槽和南海在内的典型地区,通过钻探、采样和观测进行更深入的研究。     

海底地震学

在海洋地区进行高质量的长期地震观测是全球地震观测的一个重要组成部分，DSDP／ODP是唯一能够钻穿软的沉积物、在坚硬的岩石里安置地震传感器这一目标的科学计划。介绍了ODP航次在井孔中设立地震台站、并获得一些有趣的结果的成功例子。ODP在日本外海布置了两个井中地震台站，与陆上台站一起来观测板块边界的活动性。此外，还介绍了西太平洋井中宽带台站、海上地震信号和噪音等问题。     

大洋钻探与地层学——高分辨率磁性生物年代地层格架

深海钻探计划（ＤＳＤＰ）和大洋钻探计划（ＯＤＰ）实施以来促进了地层学的发展。通过对大洋沉积物的研究，利用生物属，种的始，末现面事件建立起了晚中生代－新生代高精度的钙质超微化石，有孔虫，放射虫以及沟鞭藻的化石带，综合利用这些基准面事件，可使地层划分精度达１０万年以内。使用液压活塞取心技术，建立起了完整，连续的中，新生代磁性地层剖面，加之放射性年龄的测定，确定了数百个生物属，种始，末现面的绝对年龄值，     

大洋钻探计划与古海洋学的发展

介绍了大洋钻探（包括其前射深海钻探）计划，阐述了古海洋学在这外计划实施的推动下所获得的巨大进展，大洋钻促进并完美了大洋沉积的高分辨率的浮游生物带的建立，并确定了各带个的绝对年龄，最精细达１０万年或更短；揭示出大洋热结构在地质历史上的变化，如晚白垩世时全球大洋无冰，温度大大高于今日，早渐新世开妈形成冰冷的南极底部水，促使大洋的热结构产生相应的变化；也查明了大洋的碳酸盐补偿深度在地质历史时期的变化及各     

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。     

A study of celestine equilibrium in marine sediments using the entire ODP/IODP porewater data base

The stability of celestine (SrSO₄) in marine sediments has been investigated through the calculation of its saturation index at the in situ temperature and pressure, using the entire ODP/IODP porewater composition data base (14,416 samples recovered from sediments collected during 95 ODP and IODP Legs) that has been thoroughly corrected for missing data and inconsistencies. The porewater in situ pressure has been obtained from depth data, and the in situ sample temperature has been calculated from the bottom seawater temperature and from the measured thermal gradient. When the latter is unavailable, a default value of 35 °C/km or an assumed gradient similar to that of a site located close to the study area has been used. Molarities have been converted to molalities through the calculation of the porewater densities, which have represented by an empirical function of the total dissolved solids load up to 150 g/L.Ocean bottom waters are largely undersaturated with respect to celestine. Yet sediment porewater saturation is not uncommon: it is reached in 83 boreholes (i.e. about 10% of all boreholes) drilled during 22 ODP/IODP Legs. Celestine equilibrium can be reached through two different non-exclusive causes: a strontium increase in porewater linked to the dissolution of Sr-rich aragonite or biogenic calcite and precipitation of Sr-poor calcite (carbonate recrystallization), or an increase in the strontium and sulfate porewater concentrations linked to a salinity increase due to the presence of brines.Sediments at most of the sites exhibiting celestine equilibrium share common characteristics such as a carbonate-rich lithology (typically higher than 80 wt.%) and a low organic carbon content (generally below 1 wt.%). These results indicate that modification of porewaters during burial diagenesis can easily lead to celestine saturation, especially in carbonate-rich sediments. We then briefly discuss former interpretations of the presence of celestine in ancient and recent marine sediments, as well as the consequences of the incorporation of celestine formation in diagenetic models using the porewater Sr content and Sr isotopic composition.     

新世纪的大洋钻探

较为详细地介绍了大洋钻探计划（ODP）的科学目标，研究主题及其重要的科学意义，大洋钻探计划是当今举世瞩目的国际性海洋科学研究计划，其前身深海钻探计划（DSDP）孕育了20世纪70年代的地学革命,为“新全球构造理论”－－板块构造学说的发展提供了关键性的证据。自1985年开始的ODP成功地探查了地质历史演化中塑造我们这颗星球并决定了其现今环境状态的各种地质过程，揭示了控制地壳形成，海洋化学，海洋的深部和表面循环的各种地质以及生物圈和环境物理化学间相互作用的复杂性，DSDP和ODP的成功为实施新世纪海洋钻探－综合海洋钻探项目（IODP）的目标铺平了道路，IODP是在21世纪初即将实施的新的大洋钻探计划。