金沙澳门官网手机版:第三次南海大洋钻探进入“下半场”

IODP年度论坛以2023后大洋钻探科学计划为主题,第三次南海大洋钻探包括IODP367和368两个航次,这次南海大洋钻探航次是在前两次钻探的基础上,写在国际大洋发现计划368航次即将起航之际

2019年5月6日至9日,国际大洋发现计划(IODP)年度论坛和“决心号”钻探船平台管理委员会(JRFB)会议在美国科罗拉多州丹佛市举行。来自各成员国的科学管理机构、执行机构、资助机构和科学家代表共60余人出席了会议。21世纪中心海洋处等相关同志参加了本次会议。
IODP年度论坛以2023后大洋钻探科学计划为主题,组织各方尤其是科学家代表进行了深入研讨和交流,并创新性地提出了新时期的气候变化、灾害、深部生物圈、地球联系、地球动力学等多个主题下139个前沿科学问题,为下一步科学计划的制定奠定了基础。
JRFB会议对IODP
《2013-2023年科学计划》的前5年执行情况进行了回顾和评估;听取了IODP科学支撑办公室最新工作进展报告,以及美国国家科学基金会、美国“决心号”科学执行机构(JRSO)、日本“地球号”IODP委员会(CIB)、欧洲大洋钻探研究联盟(ECORD)、澳新联盟、中国、韩国等国家及机构关于各方工作进展和未来工作计划的报告;讨论了建造新型大洋钻探船、2020年工作计划和预算安排、2021-2022年航次评价和安排建议等议题。
此次会议肯定了国际大洋发现计划的科学成果和引领作用,强调了进一步加强国际科学合作的重要性,围绕2023年后新阶段科学计划作了广泛深入研讨,对推动大洋钻探计划运行和实现科学目标发挥了良好作用。背景介绍:
国际大洋发现计划(International Ocean Discovery
Program,IODP),是地球科学领域迄今历时最久、规模最大的国际大科学计划,其宗旨是促进地球科学领域的国际科学合作,为海洋和全球环境变化提供政策指南。IODP自1968年成立以来,对人类认识气候和海洋变化、理解地球演化规律起到了巨大推动作用。中国于1998年加入IODP,1999年实现了中国海域首次深海科学钻探,发现了气候演变长周期等多种创新成果,此后通过“匹配性建议项目”(CPP)的形式在南海实现了三次钻探,为边缘海的演化机制开拓了新的研究视角。2014年,中国组建了新一届的中国IODP管理机构,确定了由科技部牵头的中国IODP工作协调小组,成立了以丁仲礼院士为主任的专家咨询委员会,并依托同济大学成立了中国IODP办公室。

金沙澳门官网手机版,6月11日,随着美国“决心号”钻探船缓缓停靠上海南港码头,由中国科学家建议、设计并主导,由2个航次组成、历时4个月的我国第三次南海大洋钻探科学考察圆满落下帷幕,解开南海形成之谜又获重要突破。这也是国际大洋钻探船首次停靠中国大陆港口。

2月8日,来自中国、美国、法国、意大利、挪威、瑞士、澳大利亚、
日本和印度等国家的33名科学家在香港码头登上美国“决心号”大洋钻探船,即将奔赴南海执行国际大洋发现计划367航次任务,由中国科学家领导的第三次南海大洋钻探正式拉开序幕。

写在国际大洋发现计划368航次即将起航之际

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这一次,要讲述的,是南海如何从陆地变成海洋的故事。故事的挖掘者,是正停在香港招商局码头的决心号大洋钻探船;故事的解读者,则是来自全世界各个领域的科学家。

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新华社记者张建松 摄

这是第三次南海大洋钻探,由我国科学家主导,它包括国际大洋发现计划367和368两个航次,共有来自13个国家的66名科学家参加,其中我国科学家为26名。

12日,国际大洋发现计划中国办公室、同济大学联合召开新闻发布会,介绍此次南海新一轮大洋钻探的科考情况及多项重要科学发现。中国IODP专家咨询委员会顾问、中科院院士、我校海洋与地球科学学院汪品先教授,中国IODP专家咨询委员会副主任、中国海洋石油总公司原总地质师朱伟林,中国IODP专家咨询委员会副主任、南海IODP368航次首席科学家、我校海洋与地球科学学院翦知湣教授,南海IODP367航次首席科学家、中科院南海海洋研究所孙珍研究员等出席。

这次南海大洋钻探航次是在前两次钻探的基础上,由我校联合中国科学院南海海洋研究所等单位提出的科学钻探建议IODP
878号建议书,并通过国际评审。由于这次设计的钻井更深,难度更大,需要四个月才能完成,因此安排为
IODP 367和IODP
368两个航次,于2017年2月8日至6月11日在南海北部海域执行。这次钻探的科学目标将聚焦在南海扩张之前的大陆破裂,回答“为什么陆地会变为海洋
”的根本性
科学问题。计划在南海北部水深三、四千米的深海海底,选取四个站位,往下钻探千余米,钻取南海张裂前夕的基底岩石,揭示南海的成因,检验国际上以大西洋为蓝本的“大陆破裂”理论,揭示“海洋盆地怎样形成”的科学之谜,有望使南海成为世界边缘海研究的典范。
IODP
367航次首席科学家由中国科学院南海海洋研究所孙珍研究员和美国加州理工学院Joann
Stock教授共同担任;IODP
368航次首席科学家由我校海洋与地球科学学院翦知湣教授和丹麦地质学会Hans
Christian
Larsen教授共同担任,Larsen教授同时也入选“国家外专千人计划”,为我校访问教授。
除首席科学家外,还有来自国内13个单位的24位科学家参加第三次南海大洋钻探,每个航次分别为12位。其中,我校海洋与地球科学学院刘志飞、李丽和易亮三位老师参加IODP
367航次,刘传联、钟广法、黄恩清和金海燕四位老师将参加IODP
368航次。据悉,IODP
368航次结束后,“决心号”钻探船将于2017年6月11日靠港上海临港码头,届时我校将举办系列学术和科普活动。金沙澳门官网手机版 4我校刘志飞教授、李丽教授和易亮副研究员参加IODP
367航次
我国于1998年加入大洋钻探以来,由我校汪品先院士领衔的团队先后设计和主持了两次南海大洋钻探,即1999年的ODP184航次和2014年的IODP349航次。通过深海钻探获取的科学研究样品,揭示了南海气候演变和海盆形成过程,为研究边缘海构造和环境变化规律提供了宝贵资料。
国际大洋发现计划及其前身综合大洋钻探计划、大洋钻探计划和深海钻探计划,是地球科学历史上规模最大、影响最深的国际合作研究计划。目前,共有26个国家参与其中,包括美国、日本、欧洲18国、中国、巴西、印度、韩国、澳大利亚和新西兰等。科技部代表我国政府参与IODP计划,并在同济大学设立中国IODP办公室负责具体组织实施。

367航次首席科学家由中国科学院南海海洋研究所孙珍研究员、美国加州理工学院乔安斯道克教授共同担任。368航次首席科学家由同济大学海洋与地球科学学院翦知湣教授、丹麦与格陵兰地质学会汉斯克里斯汀拉尔森教授共同担任。

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14日清晨,IODP
368航次即将起航。科研人员将用接下来两个月的时间,继续探寻南海海陆变迁之谜。

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367航次的惊喜与疑问

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决心号第三次驶入南海海域,这次聚焦的,是南海扩张之前的大陆破裂。

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2015年,以我国科学家为主导提交的IODP第878号建议书检验大陆裂解期间岩石圈的减薄过程:在南海张裂陆缘钻探经IODP平台管理委员会审议通过。决心号将用120天的时间,在南海北部水深3000到4000米的深海钻四口深井,获取南海张裂前夕的基底,检验国际上以大西洋为蓝本的海洋形成理论。

第三次南海大洋钻探包括IODP367和368两个航次,自2月8日在香港起航,共有来自中、美、英、德、法、意等14个国家的64名科学家参加,其中26人为中国科学家,来自国内13所高校和研究所,包括我校海洋与地球科学学院8位教师。367航次首席科学家由中国科学院南海海洋研究所孙珍研究员、美国加州理工学院乔安·斯道克教授共同担任。368航次首席科学家由同济大学翦知湣教授、丹麦与格陵兰地质学会汉斯·克里斯汀·拉尔森教授共同担任。拉尔森教授入选我国外国专家“千人计划”,现为我校访问教授。

金沙澳门官网手机版:第三次南海大洋钻探进入“下半场”。金沙澳门官网手机版:第三次南海大洋钻探进入“下半场”。其实,这就是在讲述南海出生的故事。

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金沙澳门官网手机版:第三次南海大洋钻探进入“下半场”。金沙澳门官网手机版:第三次南海大洋钻探进入“下半场”。IODP
367航次已经于4月9日结束,它在南海北部U1499和U1500两个钻探站位进行了4个钻孔的钻探。这个航次非常成功地打到了胚胎时期的洋壳,它是一个重要的时间标志。11日,IODP
368航次首席科学家、同济大学翦知湣教授告诉科技日报记者。

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钻井打透海底厚厚的沉积层,到达硬石基底,再继续往下,打到新鲜的玄武岩。这是个惊喜,也让人疑惑。因为,在这一站位,科学家原本期待的,是读到陆壳的故事。没有料到,钻出来的,已经是洋壳。

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南海从陆地张裂到海洋打开的时间,似乎比我们之前想象的要快。中国科学院南海海洋研究所特聘研究员、第二次南海大洋钻探首席科学家林间教授介绍。要了解我们母亲海南海的生命史,理想的状况,是决心号能在减薄陆壳、过渡带、洋壳都取到样品,这样科学家可以解读封存于其中的历史信息,展现南海从出生到成长的完整故事。

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不过,这就是大洋钻探。你无法百分之百确定,钻头往下会碰到什么,会取出什么。沧海桑田,时间将无数秘密掩埋于海底,而解开它,需要勇气、决心,还要有点小幸运。

翦知湣教授介绍,此轮南海大洋钻探聚焦南海扩张之前的大陆破裂,旨在探讨“陆地如何变成海洋”这一基础科学问题,同时也为南海北部油气勘探战略中的关键问题寻求科学答案。此次在南海北部海域一共钻探七个站位17个钻孔,总钻探深度达7669.3米,在其中六个站位成功获取2542.1米具有极高科学价值的沉积物、沉积岩、玄武岩和变质岩宝贵岩芯,为航次后续的深入研究打下了坚实基础。
六个站位由北向南依次为被动大陆边缘、陆洋过渡带、以及早期洋壳,所钻取的新生代沉积层基底,第一次发现南海前张裂和同张裂期的构造、沉积和岩浆活动。钻探结果显示,南海大陆边缘在始新世时已发生陆壳减薄和沉降,在渐新世的同张裂期已处于深水环境,并发生复杂的沉积和深海火山活动,稍后期的岩浆活动已具有典型洋中脊玄武岩特征。翦知湣教授表示,南海这种独特的“非火山型”张裂过程,明显不同于北大西洋伊比利亚-纽芬兰“非火山型”这一世界典型,由此揭示了南海不同于大洋模式的边缘海的张裂机制。南海的发现丰富了我们的认识,大陆破裂的机制有待重新评价。
此轮南海大洋钻探还发现了距今三千多万年的始新世深海底栖有孔虫,有望打破学界四十年来关于南海成因的观点:法国人提出印度的碰撞使印支半岛向南突出,推出了南海,原因在北边;英国人认为古南海向婆罗洲的俯冲,拉开了南海,原因在南边。南海大洋钻探的结果揭示了南海深海盆由东向西推进的记录,说明原因很可能在东边,这有待进一步研究和验证。

第三乐章第二节

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随着科学家们的登船,南海大洋钻探的故事,如今已经讲到了第三章第二节。

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故事的开篇,是1999年同济大学汪品先院士主持的ODP184航次。当年,林间就曾随船出海科考。那时我们讲的是季风的故事。

在同日举行的学术论坛上,367、368航次的首席科学家、专家们介绍了科学发现,也回顾了中国加入国际大洋钻探计划近20年来,在深海研究领域所取得的重要进展。1999年,大洋钻探船“决心号”首次驶入南海,执行ODP184航次,实现了中国海区深海科学钻探零的突破。2014年和2017年,又在南海成功执行了IODP349、IODP367和368这3个航次。这四个大洋钻探航次,都是由我国科学家建议、设计和主持完成;而且在过去四年里,中国参加IODP“决心号”航次的人数仅次于美国,跃居第二。
科学家们表示,四次南海大洋钻探成功获取了反映南海深海盆长期演化历史的岩芯,从海盆如何张裂形成、海底如何扩张,到气候环境和沉积作用如何演变,均取得了一系列的突破性进展。这不仅使南海成为全球地质研究最好的边缘海之一,而且由此建立起我国具有国际水准的深海研究队伍,推动我国的深海科学进入深海研究的国际前沿,同时还推进我国对南海深水油气勘探的理论认识,从基础研究的角度为南海资源开发服务。
据介绍,中国IODP“三步走”战略目标已经确定:第一步,实现2至3个以我国为主的匹配性项目建议书航次;第二步,仿效欧洲,争取成为IODP又一个“平台提供者”;第三步,建造中国自己的大洋钻探船。此轮第三次南海大洋钻探圆满画上句号,标志着中国IODP“三步走”战略目标中的“第一步”圆满完成、“第二步”开始。
汪品先院士表示,半个世纪以来,国际大洋钻探一直是地球科学的最前沿,而当前国际深海研究经费支持发生困难,客观上为我国提供了良机,走“第二步”进入国际大洋钻探的领导层。我们要积极推进由我国执行的巽他陆架大洋钻探,建造国际第四个大洋钻探岩芯库和实验室,并且发起和主办大洋钻探新十年学术目标的国际讨论。争取2019年主办讨论科学计划的国际大会,与国际学术界共同制定新十年大洋钻探的科学目标,并由此得出对世界第三条大洋钻探船的技术要求。在此基础上,实现中国IODP“三步走”战略的“第三步”目标,建造国际大洋钻探船,从国际的最高层深海合作中脱颖而出,力争在2028年前后成为国际大洋钻探的重要领导力量,为我国建设“海洋强国”做出关键性的贡献。
此次“决心号”钻探船停靠上海南港码头3天时间内,中国IODP办公室和同济大学还联合举办“南海大洋钻探国际论坛”、中国大洋钻探成就展、公众参观“决心号”钻探船等学术和科普活动。

金沙澳门官网手机版:第三次南海大洋钻探进入“下半场”。2014年,IODP
349航次起航,林间担任首席科学家。这次我们讲的是南海海盆出生和死亡的故事。林间说。所谓出生,就是南海海盆大约在三千两百万年前开始快速扩张;而所谓死亡,就是在大约一千六百万年前,南海海底停止了扩张。

附:南海四次大洋钻探的科学收获

提到IODP
349,林间和翦知湣难掩兴奋:我们取得了很突出的成果:我们第一次在中国南海取到了洋壳的玄武岩,分出了南海的中央海盆和西南次海盆谁长谁幼;钻探发现大量红层和多期次的深海海底浊流沉积,表明南海形成后经历过复杂多变的沉积环境,深海不曾平静。

使南海成为全球地质研究最好的边缘海之一,可望成为国际海洋科学的天然实验室

IODP 367和368航次,则试图追溯南海更为早期的那段岁月。

南海具有先天的优越条件,但南海的深海研究严重空缺,四次大洋钻探取得重大进展:

地球演变过程是有共性的。通过研究南海的生命史,我们也可以找到边缘海出生、演化再到死亡的共性。林间解释。相比大洋,南海很小;但是它麻雀虽小,五脏俱全。南海是解释地球生命演化规律的重要窗口之一,它是一个天然实验室。林间也希望,中国科学家能够引领对南海这一实验室的探索。

1、改变了南海成因的原有观点,可望导致东亚和西太演变历史的重新认识。四十年来关于南海成因的观点来自欧洲:法国人提出印度的碰撞使印支半岛向南突出,推出了南海,所以原因在北边;英国人认为古南海向婆罗洲的俯冲,拉开了南海,原因在南边。大洋钻探的结果揭示了南海深海盆由东向西推进的记录,
说明原因很可能在东边。

除了能验证科学理论,让科学家心驰神往;大洋钻探,同样也可能与普通人产生连接。

2、揭示了边缘海张裂与大洋的不同模式。世界上被动大陆边缘张裂的模型来自大西洋,南海和北大西洋伊比利亚—纽芬兰边缘相似,都属于“非火山型”。但是大洋钻探结果表明南海张裂开时就是深海环境,岩浆活动也与大西洋不同,揭示了与大洋模式不同的边缘海的张裂机制。

比如,了解南海北部盆地的发育史,可以推测深海石油、天然气水合物的形成机理;而海底沉积层中,藏着数千万年来气候变化的历史书,根据再造的过去温度和二氧化碳含量变化,我们可以恢复过去季风演化的历史,了解地球气候演变的机制。同时,它对研究地震发生机制也有帮助。现在,大洋钻探可以利用海底钻孔放置地震监测设备、进行长期观测。新十年的大洋钻探更加关注与人类生存环境和经济发展密切相关的问题,更加关注气候变化、海洋资源和海洋灾害。
翦知湣说。

3、提出了气候演变低纬驱动的新观点。南海深海沉积为季风气候的地质演变提供了几千万年的记录,通过大洋钻探发现了40万年的长周期。从南海出发与各大洋进行比较,发现这是低纬区水汽交换驱动的水循环和碳循环的周期性,从而提出了全球季风为标志的水循环假说,和以微生物碳泵为基础的溶解有机碳假说。

使我国学术界进入国际深海研究的国际前沿,与深海科学的各主要领域全面接轨

1、我国深海研究从古海洋学拓展到大洋岩石圈和深海沉积学等新领域。南海大洋钻探取自深海盆的岩芯,首次为大洋岩石学和深海沉积学提供了宝贵材料,使我国的深海研究从古海洋学拓展到大洋岩石圈的地球化学和地球物理研究,使我国的沉积学从陆地和近岸进入深海,从而覆盖了深海地球科学的各主要领域。

2、改变了我国固体地球科学重陆轻海的偏向,建立了国际水准的深海研究队伍。南海大洋钻探吸引了我国固体地球科学众多的学术带头人和青年学子“下海”,参加大洋钻探船上和陆上的国际合作,直接面对国际学术竞争,扭转了长期来海陆脱节、重陆轻海的偏向,在多个学术单位形成了围绕大洋钻探深海研究队伍。

3、确立了我国大陆在国际南海深海研究中的主导地位。大洋钻探是国际深海研究的“航母”,南海的所有四次大洋钻探航次全都是中国科学家提议、设计和主持完成的,其研究成果正逐步发表,保证了我国占领南海学术高点,确立了我国在南海的学术主导地位。

推进我国对南海深水油气勘探的理论认识,从基础研究角度为南海资源开发服务

1、提供了南海沉积盆地形成、演化的历史,和烃源岩形成的环境条件。油气勘探的地质研究着重在陆架和陆坡上部,大洋钻探从深海盆取得的地质记录,为南海石油勘探提供了不可替代的深部信息,深化了对南海沉积盆地成因的认识,揭示了油气生、储条件出现的地质背景。

2、澄清了油气勘探中地球物理信息的地质解释,确立了区域地层的标准剖面。深海油气勘探的地质判断,大量依靠地震剖面等地球物理的间接证据,而大洋钻探取得的岩芯,为地震剖面的地质解释提供了直接的地层检验,纠正了原有解释中的误区。