大洋钻探与我国地球科学的发展

１９６８－１９８３年的深海钻探（ＤＳＤＰ）导致了地球科学的革命；１９８５年以来的大洋钻探（ＯＤＰ）正在把地球科学提升到地球系统演化的高度。本文从地壳与上地幔的成分、结构与动态和大洋与气候变化的原因与效应两方面简述了大洋钻探的学术成果与研究方向，指出大洋钻探与我国地球科学的密切关系。当前，世界上正在组织＂新世纪大洋钻探＂计划，我国是参与还是旁观？这将在很大程度上决定我国地球科学下世纪的前景。     

全球季风与大洋钻探

正从第四纪冰期起步的古气候学,历来将北半球冰盖作为研究的核心,大洋钻探的古气候学、古海洋学研究也不例外;然而,近20多年来低纬地区古季风的研究却变得重要起来.大洋钻探在1996年编制的科学计划里,气候环境的主题是北极冰盖、海平面和大洋     

蛇绿岩研究现状及华南蛇绿岩问题

蛇绿岩概念自上世纪70年代提出以来,就成为确定古板块边界的重要证据,具有重要大地构造学意义,一直是地质学家研究的热点之一。近年来,随着地球化学技术的发展以及深海钻探计划和大洋钻探计划的实施,世界各地蛇绿岩研究不断深入,取得了很大的发展,同时也提出了很多新的问题。本文主要论述了蛇绿岩研究的最新动态,并对华南蛇绿岩的研究进展进行了分析梳理,对存在的一些问题作了初步讨论。     

2011年日本东北地区近海大地震板块边界滑动带的地质构造和物质组成

俯冲带大地震的机理受到板块边界断层的摩擦性质、地质构造和物质组成的影响。通过利用综合海洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program,IODP)343和343T勘探结果,我们观测到2011年日本东北地区近海地震和海啸的较浅断层的地质构造和物质组成。随钻测井和岩心采样观测结果表明,在该钻探点,单个的主要板块边界断层与日本东北地区近海地震破裂的大型滑动相吻合,且与附近几乎所有累积的板内运动相一致。深海粘土有限厚度(小于5m)的局部形变被认为是浅层地震断层的特征,表明深海粘土可能在区域尺度上控制着海啸地震。     

测井技术的应用及其在科学钻探研究中的意义

测井技术是从上世纪20年代发展起来,60年代渐趋成熟,现已被广泛应用于油田、煤田等地质勘探工作中.上世纪开始的DSDP(深海钻探)、ODP(大洋钻探)I、CDP(国际大陆科学钻探计划)、KTB(德国的大陆科学钻探计划)等项目采用测井曲线研究古环境、古气候,确定地层性质等方面取得了进展,极大的拓展了地球物理测井在地质上的应用范围,使测井技术由油气、煤炭测井的地层分析上升到测井地质的成因研究,也渗透到提取古气候信息的领域上.我们在柴达木盆地盐湖科学钻探工程中也采用了测井技术,旨在通过与岩芯多指标对比分析,探索应用其指示意义测井技术在石油、盐类资源普查及古环境研究中.     

海洋天然气水合物发育顶界的模拟计算

天然气水合物顶界的确定对于其资源评价十分重要,但目前还没有很好的方法来确定.本文利用在甲烷-硫酸根（SMI）界面硫酸根与甲烷所消耗的量相等和水-天然气水合物二相体系甲烷溶解度模型,建立了水合物顶界埋深计算的数学模型,并考虑硫酸根氧化有机质和微生物原位甲烷生成的影响.计算的ODP1245和IODP1327站位水合物顶界埋深分别为53 mbsf和83 mbsf,与钻探获得的水合物顶界埋深相吻合.     

OBS2018-H2测线反射与折射数据联合揭示南海北部陆缘洋陆转换带的深部地震结构

南海北部陆缘洋陆转换带是减薄陆壳和正常洋壳之间的过渡区域, 蕴藏着南海从张裂、破裂至初始海底扩张的重要信息.OBS2018-H2测线穿过了国际大洋发现计划(IODP)的钻探站位U1499和U1502, 是一条平行于南海北部陆缘构造走向的深地震测线.我们利用测线上10台海底地震仪记录的走时数据, 采用RayInvr正演和Tomo2d反演相结合的方法, 获得了深达上地幔的速度结构; 同时结合高精度多道反射地震数据以及IODP367/368/368X航次的钻探资料, 将速度模型划分为西部残存的减薄地壳区(0~63 km)、中部岩浆构造转换带(63~120 km)和东部中下地壳剥露区(120~180 km)三部分; 然后综合与该测线垂直的Lw7反射地震剖面, 建立了南海北部陆缘张裂-破裂地质模型.研究揭示在晚始新世至早渐新世(34~30 Ma)时期, 陆壳快速伸展减薄, 引发了软流圈的强烈上涌, 并伴生大量岩浆侵入到减薄地壳; 熔融物质在~30 Ma破坏减薄陆壳并触发岩石圈破裂, 快速(~28.7 Ma)过渡到火成岩地壳增生, 形成了相对狭窄的洋陆转换带.该研究揭示了南海陆缘洋陆过渡带的深达上地幔的地震速度结构, 以及复杂的构造-岩浆相互作用, 为全球张裂-破裂过程研究提供了重要参考.

     

板块内部探测

德国大陆深部钻探计划（ＫＴＢ）是一次引人注目的尝试,它加深了我们对最薄的地球外层大陆结晶地壳的了解。但与该计划有关的报告并没有被广泛地发表,只在《地球物理研究杂志》（１０２,Ｎｏ．Ｂ８,１９９７）上发表了一组有价值的专门文章,把ＫＴＢ计划的主要科学研...     

水热条件下含橄榄石大洋玄武岩的摩擦特性实验研究

玄武岩作为大洋地壳上的主要成分, 研究其摩擦特性是更好地探究逆冲板块边界上大地震等力学行为机理的基础.为了研究少量橄榄石矿物是否会影响玄武岩的摩擦特性, 本研究选用了国际大洋钻探计划(IODP)349航次获取的玄武岩样品, 其中含有少量的橄榄石矿物.本次研究的实验温度范围为100~600 ℃, 施加的有效正压力和孔隙水压分别为150 MPa和100 MPa.实验中玄武岩样品在300~400 ℃的温度条件下表现出不稳定的准静态震荡现象, 并且在高温条件下(T＞400 ℃)其剪切强度表现出显著的位移弱化现象, 即摩擦系数随着剪切位移的进行而持续减小.在3 mm的剪切位移范围内, 摩擦系数的变化范围为0.7~0.55.通过初步的微观剪切变形研究, 我们推测橄榄石在摩擦实验过程中对一种弱矿物的生成可能起到了催化作用, 但生成的弱矿物含量不足以显著地弱化断层泥的摩擦强度.同时微观构造分析也发现, 随着温度的升高, 断层泥的剪切构造由局部剪切向整体弥散性剪切变形转变, 同时伴随着孔隙度的显著降低, 因此我们认为剪切强度的位移弱化现象与流体参与下的颗粒间的压溶过程的逐步增强有关.

     

台湾车笼埔断层深井钻探计划(TCDP)概述

台湾车笼埔断层深井钻探计划(TCDP)是台湾车笼埔断层上进行的科学钻探工程。该计划于2004年开始实施,拟通过深达2 000 M的钻探,获取台湾1999年集集MW7.7地震深部断层带的岩芯样本和流体观测资料,并通过一系列的深井探测和观测研究,分析车笼埔断裂产生剧烈错动的原因。本文介绍了台湾车笼埔断层深井钻探计划(TCDP)的基本情况,论述了TCDP项目的科学假设、工作计划、合作项目以及近期的进展。全面了解TCDP相关内容,对我国大陆进行地震研究和深井钻探工作具有重要借鉴意义。