四、大洋钻探一个成功的国际合作研究计划1.大洋钻探的由来和发展2.大洋钻探计划的组织与运作方式 3.全球气候变化 4.新世纪的大洋钻探 5.OD21日本提出新世纪大洋钻探计划四、大洋钻探的由来和发展1.莫霍计划及其夭2.从长岩芯计划到深海钻探计划3.深海钻探计划科学成就概览4.大洋钻探计划的提出5.大洋钻探计划的学术目标四、莫霍计划及其夭折(一)1957，3，23 美国科学基金会地学部项目评审会1957，4，20美国混成协会在Munk家的早餐会1958，4，混成协会改建、莫霍计划诞生1961，3，第一次试钻，61年3，234，12水深3558米，井深183米，基底13米，2.5Ma四、莫霍计划及其夭折(二)1.CUSS1号退役引发的政治纷争2.学术界的争论3.经费预算扶摇上升4.众、参两院的分歧四、从长岩芯计划到深海钻探计划62年2月，Emiliani与B.Ginsburg聊天62，10长岩芯计划委员会成立64，5 JOIDES(地球深部取样海洋研究机构联合体)成立65，4-5钻井14口66，6，24 DSDP（Deep Sea Drilling Projest）高科技技术，动力定位，重返钻孔四、深海钻探计划科学成就概览1验证海底扩张和板块构造学说 2大西洋与古特提斯洋的演化史 3地中海深海钻探4钻探太平洋边缘的俯冲带 5东经90度海岭的钻探与印度快速北移 6南极海域的钻探与新生代变冷过程 7钻探天皇海岭，验证热点假说 8钻探地壳基底火成岩 9白垩纪黑色页岩及其他发现海海 底底 构构 造造DSDP第三航次在南大西洋南纬300附近，垂直于大西洋中 脊走向布置了九个井位。根据海底扩张原理和 瓦因-马修斯假说，每一磁异常条带对应于一定 的洋壳年龄（即在中脊轴带洋壳冷凝形成的年 龄）。这一年龄随远离中脊轴带而增大。结果 表明，洋底年龄确实随远离脊轴有规律地变 老。俯冲碰撞带：俯冲碰撞带：板块消减部位板块消减部位在大陆漂移和板块理论中，印度裂离南极洲，长驱北上数 千里，最后与西藏相撞，随着印度北漂，印度洋扩张，其洋 底必会留下印度板块北漂的记录。东经九十度海岭沿900E经线附近近南北向展布，钻探结果 表明，海岭下伏火山岩基底，其上最老沉积物的年龄自南向 北逐渐变老。印度板块在晚白垩世至始新世末曾以大于10cm/a的速率快 速向北漂移。始新世末印度与亚洲大陆主体相撞北漂的速率 骤减至5cm/a。东经九十度海岭的钻探不仅论证了岩石圈数千公里的水平 运动，还揭示了洋底大幅度的垂直运动。加拿大学者（J.T.Wilson）注意到构成夏威夷海岭的海山 呈线状排列，其年龄随远离夏威夷活火山而变老，据此提 出了著名的热点假说。夏威夷的火山源地（热点）位于岩石圈以下，且固定不 动，而洋底岩石圈自东南向西北方向越过热点，热 点处岩 浆上涌，在岩石圈板块之上形成火山，先成的火山随洋底 板块移出热点，脱离火山源地，成为死火山，热点处又会 形成新的火山。这样不断地推陈出新，就会形成由新到老 的一列线状火山。夏威夷海岭上的所有海底火山都源出于 同一地点（夏威夷热点）。55航次的四个井位，自南而北布置在西北太平洋的天皇 海岭上。天皇海岭是夏威夷海岭的北延段落。证明海山年 龄随远离夏威夷热点而变老的规律是十分明显的。热点热点- -板块运移板块运移的联合产物的联合产物热热 点点 活活 动动地幔羽地幔羽 （Mantle PlumeMantle Plume） 大洋钻探计划（大洋钻探计划（ODPODP）：）：Ocean Ocean Drilling ProgramDrilling Program（1985-20031985-2003）作为DSDP的延续，大洋钻探计划通过对全球大洋盆地的调查，研究全球尺度的地质和海洋问 题。与DSDP相比，大洋钻探计划具有更加广 泛、宏伟的目标，即探测地球系统-紧密相关着的地壳、地幔、大气、海洋和生物圈之间的交互系 统。四、大洋钻探计划的提出1从“大洋边缘钻探计划”到“大洋钻探计划”科学目标和组织形式的变更2“JOIDES.决心”号钻探船与高、新技术船的设施、性能、活塞取芯、硬岩导引底盘四、大洋钻探计划的学术目标1地壳与上地幔的成分和结构研究2岩石圈的运动学、动力学和形变作用3岩石圈内的流体循环与全球地球化学平衡4大洋与气候变化的原因与效应5全球海平面变化史6生物圈的演化过程四、大洋钻探计划的组织与运作方式美国科学基金会 62.5% 英国 6.3% 法国 6.3% 德国 6.3% 日本 6.3% 加拿大/澳大利亚联合体 6.3% 欧洲科学基金会大洋钻探联合体 6.3% 芬兰、比利时、瑞典、瑞士、挪威、西班牙、丹麦、意大 利、冰岛、希腊、荷兰、土耳其 （美国之外的各成员国（联合体）的成员费为295万美金 ）参与国及其分摊的经费四、大洋钻探计划的组织与运作方式机构名称 加入年份 加州大学（圣地亚哥）斯克里普斯海洋研究所1964 哥伦比亚大学拉蒙特一多尔蒂地球观测所1975 迈阿密大学罗森蒂尔海洋与大气学院 1964 俄勒冈州立大学海洋与大气学院 1975 罗德岛大学海洋研究生院 1975 德克萨斯农工大学地学与海洋学院 1975 德克萨斯大学地球物理研究所 1982 华盛顿大学海洋与渔业学院 1968 伍兹霍尔海洋研究所 1964 夏威夷大学海洋与地球科学技术学院 组成JOI，Inc.的美国研究机构四、大洋钻探计划的组织与运作方式出面单位 代表国家 加-澳联合体：加拿大国家资源局 加拿大澳大利亚地质调查局（AGSO） 澳大利亚 德国联邦地质矿产局（BGR） 德国 法国海洋开发研究所（IFREMER） 法国 日本东京大学海洋研究所（ORI） 日本 英国自然环境研究委员会（NERC） 英国 欧洲科学基金会大洋钻探联合体（ECOD）(比利时 冰岛 西班牙 丹麦 意大利 瑞典 芬兰 荷兰 瑞士 希腊 挪威 土耳其)JOIDES的国际成员单位四、大洋钻探计划的组织与运作方式ODP 数据 库与 岩芯 库国 际 学 术 界 的 建 议JOIDES JOIDES执 各学术，行委员会 服务专题 计划委员 组 会JOIDES办公室JOI美国科学基金会德克萨斯农工大学负 责钻探船管理与学术 计划的执行拉蒙特-多尔蒂地 球观测所 负责录井服务和 数据库ODP 理事会其他成员国（联合体）ODP的管理、运行结构四、大洋钻探计划的组织与运作方式财政年度 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 10.1-9.30 项目 总经费32.51 34.50 34.94 36.25 38.00 41.14 43.63 45.29钻探船管理17.57 17.86 18.64 19.16 18.97 20.82 21.18 20.78ODP/TAMU 11.01 12.21 11.97 12.35 14.11 15.33 14.18 18.57ODP/LDEO2.52.752.783.123.203.573.764.00JOI/JOIDES1.431.481.541.611.731.411.841.9419861993各年度ODP的实施经费分布一览（百万美元）四、ODP科学业务中心主任副主任德克萨斯农工大学 研究基金会科学业务部经理工程和钻探部经理科学服务部经理技术和后勤部经理数据 库科学 支持钻探业 务工程开 发图书和 岩芯库出版物计算机 设备技术 支持后勤支 持ODP/LDEOODP/TAMU斯克里普斯海 洋所德国不菜梅 大学学术目的全球气候与环境演变壳幔相互作用地壳中的流体循环和全球地球化学平衡岩石圈的应力和形变生物圈的演化过程 1989-2002 ODP长远规划地壳和上地幔（岩石圈和软流圈）的成份构 造和动力学地球环境-水圈、冰圈、大气圈和生物圈的演 化决心号决心号 JOIDES . ResolutionJOIDES . ResolutionODP 组织与运作方式美国十家研究所，德、法、日、英每年各出资300 万美元加拿大和澳大利亚每年各出资150万美元（1/2股 ）欧洲12国联合出资1股中国 参与成员 出资50万美元（1/6股）各ODP成员根据出资多少按比例享受相应的权益（包括上 船学者人数和在各委员会及专题组中占有的席位） 整合大洋钻探计划（整合大洋钻探计划（IODPIODP）：）：Integrated Ocean Drilling ProgramIntegrated Ocean Drilling Program以多条船为基础，去进一步探索以往不能钻探 的海区和深度，去解决过去未能回答的问题。通过钻探海底研究地球历史和地球系统过程 (Earth system process)。四、全球气候变化1.引言2.从“温室”到“冰室”的地球3.新生代变冷的原因之争4.大气环流与季风演变四、DSDP/ODP的气候变化研究从陆地扩展到世界大洋，特别是高纬海区 使古气候研究从现象描述进入到机理探索 从古气候角度看今天的气候格局很特殊，两极常年有冰、 从冰期旋回的尺度看，近二万年前全球大陆的1/3被冰覆盖 ，海平面比今低百余米 如何认识这些与今不同的气候格局？这就要求从地球表层 系统的观点出发，通过气候模拟揭示地球上不同气候模式 的运行机制与地质史上气候演变的原理，而大洋钻探中古 气候研究的任务就在于此。 CLIMAP计划 对末次冰期与间冰期的气候再造与模拟， 对上新世中期的古气候进行再造和模拟，（ Poore&Chandler,1994）。四、从“温室”到“冰室”的地球1氧同位素曲线的温度与冰盖信息 2古新世末增温事件3始新世大暖期 4早渐新世冰盖增大事件 5中新世大洋与“蒙特里假说” 6中上新世暖期7北极冰盖的形成四、新生代变冷的原因之争1洋流说2高原说3CO2说四、大气环流与季风演变风尘沉积与大气环流印度洋记录的南亚季风研究成果中国海记录的东亚季风研究前景（1）亚洲季风（2）东亚季风演变的初步认识（3）东亚季风的海洋记录四、新世纪的大洋钻探ODP长远规划ODP确定的新世纪大洋钻探学术目标新世纪的大洋钻探技术IODPIODP的科学目标分为三个主题的科学目标分为三个主题 深海生物圈和次海底大洋深海生物圈和次海底大洋地壳和上