海洋锶物质来源及其同位素组成研究的进展及应用

自1948年瑞典地质学家Wickman提出锶同位素地层学开始,海洋碳酸盐岩的锶同位素在探索地质历史过程中的古海平面、古气候变化和全球性构造运动方面,具有非常重要的应用价值。本文简述了目前海洋锶同位素的应用,并回顾了海洋锶物质来源及其同位素组成的研究历史,综述了近十年来的研究进展。自上世纪70年代以来,海洋锶物质来源研究一直是海洋地质学研究的热点之一。早期以陆源锶研究为主,获得了大陆众多主要河流的锶同位素组成数据,并估算了全球河流锶通量和组成特征。90年代以后,在大洋钻探计划和深海钻探计划的带动下,幔源锶研究得到了很大的发展,集中探讨了洋中脊高温热液与洋壳玄武岩的作用机制和向海洋输入的锶通量,初步认为海水与洋壳玄武岩主要发生同位素交换,同位素交换率随深度而降低,但玄武岩锶含量基本不变。与此同时,洋中脊侧翼和与弧相关环境洋壳的低温热液系统锶同位素组成的研究也取得了一定的成果。     

大洋科学钻探的贡献

历经３０年的大洋科学钻探（ＤＳＤＰ和ＯＤＰ）取得了惊人的发现,首先,它验证了根据地球物理资料提出的板块构造学说,诞生和发展了古海洋学。同时,它还有另外两个重要发现:在海洋沉积和洋壳中发现了深部生物圈,以及直接采集到了天然气水合物样品。深海钻探发现,在大洋沉积和洋壳中存在微生物,在数量上占地球微生物总量的三分之二。现在的问题是,这些微生物在确定大气成分（及这样的气候）方面起什么作用？它在油气生成中起什么指示作用？另外,在这样严酷的环境中这种有机物是怎样生存的,它们是否保存数百万年前生命的原始秘码,以及对地球生…     

大洋型地壳

大洋型地壳,亦称洋壳,是深海或大洋底部特有的地壳类型。洋壳与陆壳不同,洋壳缺失花岗岩层(硅铝     

使命莫霍:大洋岩石圈的形成与演化

大洋岩石圈的形成与演化主要是地球化学变异和物理变化的过程,板块构造每100～200 Ma可以完全更新大洋盆地.而岩石圈则是地球的地幔到地壳、地壳到海洋与大气的物质和能量传递与转换形成的产物,独立的阳光与演变的洋壳提供了生命在独特的海底和次海底的类似地球早期生态系统的生长环境.洋壳的形成到重新俯冲到地幔,始终伴随着海水的相互作用,海水与其他物质最终经循环又重新进入了地幔.     

北大西洋中部洋壳的长期剥蚀

北大西洋中部洋壳的长期剥蚀Ｂｒｉａｎ．Ｅ．Ｔｕｃｈｏｌｋｅ等研究区位于大洋中脊西侧，共分（Ａ、Ｂ、Ｄ）３个区，它们可反映年轻洋壳的一般状况。本次调查采用了多种先进方法。Ｂ区的洋壳约２４Ｍａ，展现为Ｎ２４°Ｅ的线性深海丘陵，研究区位于一个１．３ｋｍ高的...     

深海极端环境深部生物圈微生物学研究综述

20世纪下半叶是人类进行自然探索最为活跃的一段时期。新发现、新技术和新概念层出不穷，大大拓展了人们对宇宙和生命的视野和认识。在海洋学领域，深海热液喷口化能自养(chemolithoautotrophy)系统的发现大大激发了人们对洋底生物多样性及生命形式、过程、起源和进化的兴趣和热情(Baross et al.，1985)。最近30年相继开展的国际深海钻探计划(deep sea drilling project，DSDP)和大洋钻探计划(ocean drilling program，ODP)为我们揭示了一个以前未曾想象到的埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的海底深部生物圈(subseafloor deep biosphere)微生物世界。近期研究表明， 深海热液系统中的嗜热和极端嗜热古菌据推测就来源于海底深部生物圈(Delaney et al.，1998;Summit et al.，2001)，由此推断，生命的真正起源就发生在地球深部生物圈内。巨大的深度和广度，使得海底深部生物圈容纳了大量的微生物生物量和新颖独特的代谢潜力(Whitman et al.，1998)。由于洋壳板块运动而产生的海底地质构造和过程的异质性、洋壳地球化学过程的复杂性，以及在漫长地质年代中的气候变迁和海洋真光层颗粒物沉降输出的历史和地理差异性，埋藏在海底沉积物和上部洋壳中的生命赖以维持和繁衍的能量供给形式具有高度的多样性， 海底深部生物圈蕴育着丰富多样的代谢形式和新颖的生理生化机制(IPSC，2001)。海洋深部生物圈内的古菌群落将作为特定地质微生物标志(geomicrobiological signature)，用来指示过去和现代海洋的地球化学变化和地质环境变迁(inagaki et al.，2001)。海洋微生物生态学研究在最近的20年中取得了一些重要进展，与全球海洋地质历史、地质事件、地质过程和地质作用相关的深海微生物生态学研究，已发展成为一门具有独特魅力的新兴学科，即海洋“地质微生物学”(geomicrobiology)。在46亿年的地球历史中，地圈和生物圈的协同进化过程主要是在微生物的作用下完成的，微生物在海洋沉积物和洋壳中的生物地球化学作用，既是微生物的生态学，又是沉积地质过程和洋壳蚀变的动力学，许多原来以为“无机” 的地质过程，其实都是生命活动的结果(汪品先，2003)。在过去的10年中，分子、遗传、生化和基因组学等现代生物技术被引入地质微生物学的研究中，不但揭示了许多地质环境的微生物多样性，而且阐明了微生物在生物地球化学过程中所发挥的独特作用及环境和生态功能(Newman et al.，2002)。海洋深部生物圈微生物的研究已成为新世纪海洋领域中地学和生物学交叉互补、综合研究前沿的一个新热点和生长点，被列入刚刚启动的国际综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program，IODP)研究项目的首选(IPSC，2001；中国大洋钻探学术委员会，2003)。尽管这一领域的研究才刚刚起步，却已显示了旺盛的生命力和发展应用前景。     

洋壳蚀变过程中锂同位素行为研究进展

洋壳自洋中脊形成到俯冲进入地幔之前,与流体（如海水和热液流体）在海底表面及洋壳内部可以发生广泛的水-岩相互作用,通过对洋壳蚀变过程中元素迁移和同位素分馏行为的研究,可以帮助我们认识海底热液循环系统,探究地球表层和深部的物质及能量流通。锂（Li）元素对流体活动敏感,在很多地质过程中（如风化作用、海水及热液蚀变等）同位素分馏显著,因此其含量和同位素比值变化可以记录洋壳蚀变过程中的重要信息。但由于蚀变洋壳的直接测试数据仍很匮乏,已有的Li元素和同位素数据解释存在较大争议,导致关于洋壳蚀变过程中Li元素迁移和同位素分馏的机制尚未达成共识。本文主要汇总了近年来针对大洋钻探获取的基岩岩芯Li同位素行为研究资料,探讨了在玄武岩蚀变和深海橄榄岩蛇纹石化过程中影响Li元素迁移和同位素分馏的主要因素（如蚀变温度、蚀变流体的化学组成、水-岩比值、次生矿物沉淀等）,并进一步提出近期工作可以在以下方面加强：(1)继续完善Li储库和提高分析测试精度;(2)进行不同空间尺度下的Li同位素研究;(3)关注动力学分馏对高温蚀变过程中Li同位素行为的影响;(4)开展Li同位素与其他同位素体系的联用。     

大洋钻探与中国的海洋地质

中国的大洋钻探开始于20年前南海的ODP184航次。20年来,中国在国际大洋发现计划(IODP)中的作用大幅度提升,最近5年里在南海实现了三个半IODP航次以探索其裂谷与扩张过程。积极参加国际大洋钻探合作为中国的海洋地质学科带来了深刻的变化,不但将研究区域从近岸扩大到深海,而且壮大了中国深海科学研究队伍。边缘海构造和气候变化低纬驱动两方面的研究进展,就是成功的例子。现在中国为了增强在大洋钻探国际合作的作用,制定了三步走的方针。作为第二步,中国将提供执行钻探航次的钻井平台,从而进入大洋钻探的核心层。与此同时,中国提出在2020年主办国际学术大会,准备制定2023年以后的国际大洋钻探科学计划。对于中国深海科学界来说,这些新任务都将是空前的挑战,是否能够成功将取决于我们在科学上的准备程度。     

莫霍计划——钻穿大洋地壳至地幔

在大陆和大洋地区,莫霍不连续面代表从地壳到地幔之间的、由地震所定义的一级声阻抗界面.探测莫霍面这个前沿科学问题是许多地质学家梦寐以求的科学目标,但却受到技术的限制而至今未能实现.今天,IODP(综合科学大洋钻探计划)的"地球"号科学钻探船,对于钻探洋盆地壳而到达莫霍面,在技术上已没有问题.     

又一次钻穿洋壳的企图

尽管海洋深海钻探的历史已有40多年了,但是有关洋壳成分和结构的资料仍然很少,并基本上建立在来自最上层的地球物理和零星地质材料的基础上。至今在哥斯达黎加海隆南侧几个航次中所打的深达2 111 m的504B号钻孔,是惟一穿过玄武岩层和大部分下伏岩墙组合的钻孔,但是它未能达到后者与辉长岩之间的边界。众所周知,洋壳第2层(玄武岩)的厚度与其在扩张区的形成速度有关:速度越快,玄武岩层就越薄。最小的厚度位于超快速扩张的洋中脊地段之下,在其轴部。近来已确定,将近2 000~1 100万年前,在太平洋、纳斯卡和科科斯岩石圈板块的三联点附近,形成了…     

IODP345航次——哥斯达黎加地震成因A计划

IODP 345航次将是第二次在快速扩张的东太平洋海隆(EPR)的赫斯深断裂处实施钻探(图1),以期进一步研究地壳的增生过程。此次钻探将充分利用第一次井位调查的资料,钻取包括最底层洋壳的年轻的原始火成岩岩心,主要目的是测试在快速扩张洋中脊中岩浆增生的热液过程学说。     

太平洋年轻吗?

太平洋的年龄一直是争论性极大的问题。在这个问题上有两种意见。一种意见是太平洋非常古老 ,它的历史有数亿年 ,可能超过１０００Ｍａ。另一种意见认为 ,它只是在不早于１８０Ｍａ前的侏罗纪才开始形成。有关大洋古老的证据 ,首先是其周边的地质特征 ,形成于大洋或其相邻海区条件下的岩石（蛇绿岩套）见于所有的环太平洋区域。之外 ,还有一个有利于太平洋古老性的论据 ,即在这个区域缺失任何现代和过去任一时代存在大陆物质的特征。有关太平洋年轻说的证据是 ,海洋深钻无论何处都未揭露（包括年轻海洋中）老于中侏罗世的沉积层。最新的资料…     

南海大洋钻探及海洋地质与地球物理前沿研究新突破

南海是西太平洋地区规模最大且具有代表性的边缘海盆地之一。经过近几十年的研究积累,尤其是通过实施5个国际大洋钻探航次(1999–2018年)与国家自然科学基金委“南海深海过程演变”重大研究计划(2011–2019年),我国科学家获得了大量宝贵的第一手资料,取得了一系列创新进展与重大突破,标志着南海海洋地质与地球物理研究正走向国际前沿。重要研究成果包括:(1)新提出南海是“板缘张裂”盆地,与经典的大西洋型陆缘模式不同;(2)大洋钻探首次获取了基底玄武岩样品,结合中国在南海首次深拖地磁测量实验,精确测定了南海海盆玄武岩年龄,揭示南海海盆从东向西分段扩张;(3)大洋钻探结果发现南海陆缘岩石圈减薄之初岩浆迅速出现,未发现缓慢破裂造成的蛇纹岩出露;(4)发现南海扩张结束后仍存在大量岩浆活动,可能受控于多种构造与地幔因素;(5)地球化学证据与地球动力学模拟都显示南海岩浆的形成受到周边俯冲带的影响。目前我国的海洋地球科学正在进入崭新的发展阶段,有望以南海为基点,开始拓展到周边大洋,通过主导大型研究计划以及建设我国大洋钻探平台,以提升我国在南海、西太平洋与印度洋海洋地质科学研究的实质性影响力与引领地位。     

我国参加国际大洋钻探计划

经国务院和财政部批准,我国从今年起参加国际大洋钻探计划。一大批专家学者正积极努力,争取中国海域深海钻探“零”的突破。如何以此为起点,促进中国地学事业的飞速发展,是日前中国海洋湖沼学会青年工作委员会与地质分会举办的“中国大洋钻探学术目标讨论会”的中心议题。     

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。     

印太科学计划鳌山论坛在青岛召开

<正>2017年5月8-9日,青岛海洋科学与技术国家实验室(以下简称"海洋国家实验室")组织召开了2017年第5期鳌山论坛,10名院士及200多位专家学者济济一堂,围绕"一带一路"战略,聚焦印度洋-太平洋海底过程与资源效应,开展了多角度、跨学科的广泛研讨和深入交流(封底)。论坛分为三个专题、二十六场报告进行,主要包括了深海深地动力、深海深部生物圈、深海深时环境等不同深度、不同尺度的研究主题,旨在通过发展"两洋一海"区域地球科学理论,深入探索板块构造动力学机制,从而更加深刻了解"一带一路"相重叠的特提斯构造域,认识区域资源分布规律,加快中国的大洋钻探及向深海、深地进军的步伐。     

深海钻探三十年及我国台湾的参与简况

国际海洋钻探计划（ＯＤＰ）是国际地科界的大型综合性研究计划,它始于１９６８年的深海钻探计划（ＤＳＤＰ）,至今已有三十年的历程了。三十年来成果丰硕,收集到大量宝贵的海洋岩心标本,提供了解决像板块构造与地体动力学演化、洋壳构成,洋流变迁史等这样众多地球科...     

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。     

从南海与大洋磁异常的相关性探讨南海的成因

对南海与大洋盆地条带状磁异常的相关分析表明，相关系数为０．１１—０．６５９，存在弱线性关系。这从一个侧面反映出边缘海洋壳与大洋壳本质上的差异。边缘海洋壳是玄武岩浆侵入并吞蚀破碎的大陆边缘地壳后形成的不同于大洋壳的新型洋壳。南海盆地磁异常显示其洋壳是新老不一、厚薄不匀的新洋壳的拼合叠覆体。     

大洋钻探计划调查进展

过去的一年 ,是大洋钻探计划面临挑战和取得有益成果的一年。这一年的主要目标是气候／古海洋学、区域地质构造和深部洋壳的研究。大洋钻探计划１７８航次在南极半岛外陆隆钻取的漂积物岩心所保留的连续的高分辨率沉积记录（回溯到大约１０Ｍａ前） ,反映了陆架边缘周期性搁浅的前进冰盖引起了冰川沉积物周期性地向上部陆坡输送。１８１航次对新西兰南部和东部进行调查 ,研究人员对晚第三纪沉积物高分辨率记录进行了有关南极环极海流／深层西部边界洋流演化的研究。与早期钻探成果（深海钻探计划２７７、２７８钻位）相结合 ,获得了该地区晚…