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国际综合大洋钻探计划IODP323白令海航次介绍
国际综合大洋钻探计划IODP323白令海航次介绍
国际综合大洋钻探计划IODP323航次于2009年7月6日开始至9月4日结束在白令海实施.该航次的主要科学目标是通过钻取白令海的海底沉积物岩心样品,获得高纬度边缘海的较长时间尺度沉积序列,用于研究该海区上新世-更新世的从千年尺度到米兰科维奇尺度气候变化及其与太平洋和北冰洋的关联.经历近2个月的海上钻探与研究工作,在7个井位上共钻取5 741 m岩芯,获得上新世(近5 Ma)以来的不同位置岩芯样品,并取得微体古生物与沉积学等分析测试的初步结果.
作者：陈木宏 CHEN Muhong 作者单位：中国科学院南海海洋研究所边缘海地质重点实验室,广东,广州,510301 刊名：地球科学进展 ISTIC PKU英文刊名：ADVANCES IN EARTH SCIENCE 年，卷(期)：2009 24(12) 分类号：P736.22 P722.1 关键词：IODP323航次白令海上新世一更新世气候变化 IODP323 Bering Sea Pliocene-Pleistocene Climate change.。
30海洋开发与管理2023年 第3期大洋科学钻探特点与发展趋势基于国际大洋发现计划科学框架的对比分析徐晶晶,张涛,吴林强,蒋成竹,冉皞(中国地质调查局发展研究中心 北京 100037)收稿日期:2022-06-17;修订日期:2023-02-20基金项目:中国地质调查局 地质调查战略规划政策研究 项目(D D 20221828).作者简介:徐晶晶,工程师,硕士,研究方向为海洋地质与科技战略研究摘要:大洋科学钻探计划是地球科学领域迄今为止历时最长㊁成效最大的国际科学合作计划㊂自1968年以来,先后经历了深海钻探计划㊁国际大洋钻探计划㊁综合大洋钻探计划和国际大洋发现计划4个阶段㊂进入国际大洋发现计划,I O D P 工作组两次发布科学框架,文章对两个科学框架进行了对比分析㊂大洋科学钻探的特点和发展趋势是坚持解决重大科学问题,由地球拓展到太阳系,重视技术和大数据,以及扩大社会影响和宣传㊂这给我国发起国际大科学计划提供了启示,一要注重科技创新,运用大数据等先进技术;二要加强科学管理,促进开放和共享;三要重视提升影响力,扩大宣传和影响㊂关键词:大洋钻探;科学框架;对比分析;发展趋势中图分类号:P 7 文献标志码:A 文章编号:1005-9857(2023)03-0030-09C h a r a c t e r i s t i c s a n dD e v e l o p m e n t T r e n d s o fO c e a nS c i e n t i f i cD r i l l i n g:C o m p a r a t i v e a n a l ys i s b a s e d o n t h e s c i e n t i f i c f r a m e w o r k o f I n t e r n a t i o n a lO c e a nD i s c o v e r y Pl a n X UJ i n g j i n g ,Z H A N G T a o ,WU L i n q i a n g ,J I A N GC h e n gz h u ,R A N H a o (D e v e l o p m e n t a n dR e s e a r c hC e n t e r ,C h i n aG e o l o g i c a l S u r v e y ,B e i j i n g 100037,C h i n a )A b s t r a c t :S c i e n t i f i c o c e a nd r i l l i n gp r o g r a mi s t h e l o n ge s t a n dm o s t ef f e c t i v e i n t e r n a t i o n a l s c i e n -t i f i c c o o p e r a t i o n p r og r a m i nth efi e l do fe a r t hs c i e n c e .S i n c e1968,i th a se x p e r i e n c e df o u r s t a g e s :D e e p S e aD r i l l i n g P r oj e c t ,O c e a nD r i l l i n g P r o g r a m ,I n t e g r a t e dO c e a nD r i l l i n g P r o g r a m a n d I n t e r n a t i o n a lO c e a n D i s c o v e r y P r o g r a m.E n t e r i n g t h eI n t e r n a t i o n a lO c e a n D i s c o v e r y P r o -g r a m ,t h eI O D P W o rk i n g G r o u p r el e a s e dt h es c i e n t i f i cf r am e w o r k t w i c e ,an dt h i s p a pe r p r o v i d e da c o m p a r a t i v e a n a l y s i s of t h e t w o s c i e n t i f i c f r a m e w o r k s .T h e c h a r a c t e r i s t i c s a n dd e v e l -o p m e n t t r e n do f s c i e n t i f i co c e a nd r i l l i ng w e r e t o p e r s i s t i ns o l v i n g s c i e n t i f i c p r o b l e m s ,e x pa n d f r o mt h e e a r t h t o t h e u n i v e r s e ,a t t a c h i m p o r t a n c e t o t e c h n o l o g y a n db i g d a t a ,a n d e x p a n d s oc i a l i n f l u e n c e a nd p u b l i c i t y .T h i sh a d p r o v i de de n l i g h t e n m e n tf o rC h i n a t o l a u n c ht h e i n t e r n a t i o n a l b ig s c i e n c e p r o g r a m.A t t e n t i o n sh o u l db e p ai d t o s c i e n t i f i c a n d t e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o na n db i gd a t a a n do t he r a d v a n c e dt e c h n o l o g i e s t h a tw o u l db eu s e df i r s t l y ,t os t r e n gt h e ns c i e n t i f i cm a n -Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第3期徐晶晶,等:大洋科学钻探特点与发展趋势31a g e m e n t a n d p r o m o t e o p e n n e s s a n ds h a r i n g s e c o n d l y ,a n d p a y a t t e n t i o n t oe n h a n c i n g i n f l u e n c e a n d e x p a n d i n gp ub l ic i t y a nd i n f l ue n c ef i n a l l y.K e yw o r d s :O c e a nD r i l l i n g ,S c i e n t i f i cF r a m e w o r k ,C o m p a r a t i v e a n a l y s i s ,D e v e l o p m e n tT r e n d 0 引言大洋科学钻探计划自1968年启动开始,迄今已有50余年,先后经历了4个阶段(图1)㊂深海钻探计划(D e e p S e a D r i l l i n g P r o gr a m ,D S D P ,1968 1983年)㊁国际大洋钻探计划(O c e a n D r i l l i n g P r o gr a m ,O D P ,1985 2003年)㊁综合大洋钻探计划(I n t e g r a t e d O c e a n D r i l l i n g P r o g r a m ,I O D P ,2003 2013年)和正在进行的国际大洋发现计划(I n t e r n a t i o n a lO c e a nD i s c o v e r y Pl a n ,I O D P ,2013 2023年)是地球科学领域迄今历史最长㊁规模最大㊁影响最深㊁成效最大的国际科学合作研究计划,也是引领当代国际深海探索的科技平台[1-9]㊂所取得的科学成果验证了板块构造理论,揭示了气候演变的规律,发现海底 深部生物圈 和 可燃冰 ,创造了地球科学一次又一次的重大突破,始终站在国际学术领域前沿[2,10-11]㊂目前,共有23个国家参与I O D P ,包括美国㊁日本㊁中国㊁欧洲15国㊁韩国㊁印度㊁巴西及澳大利亚和新西兰等㊂图1 截至2018年1月大洋钻探执行的全部航次站位分布[13]F i g .1 T h e d i s t r i b u t i o nm a p o f a l l v o y a ge s t a t i o n s e x e -c u t e db y i n t e r n a t i o n a l o c e a nd r i l l i n g b y J a n u a r y 2018[13]2023年第4阶段任务即将到期,I O D P 工作组编写了面向2050年的大洋科学钻探框架,提出了七大战略目标㊁五大旗舰计划和四大能力建设举措[12]㊂本研究对大洋科学钻探面向2050年科学框架和2013 2023年科学计划进行了对比分析㊂1 大洋科学钻探进展与成果截至2021年11月,大洋科学钻探已经在世界各大洋执行了303个航次,完成了1732个站位的钻井4043口,采集了超过45.3万m 的岩心和大量的观测数据(表1)㊂各国学者利用这些地质资料实现了一系列科学突破,如验证海底扩张和板块构造㊁重建地质历史时期气候演化㊁证实洋壳结构㊁发现深部生物圈等㊂这不仅使我们更加全面地认识地球的过去与现在,也为预测未来全球变化提供了重要参考[1,5]㊂表1 截至2022年4月大洋钻探执行的全部航次工作量汇总[14]T a b l e 1 S u m m a r y o f t h e t o t a l e x pe d i t i o n sw o r k l o a d of i n t e r n a t i o n a l o c e a nd r i l l i ng b y A p r i l 2022[14]工作量汇总D S D P(19681983年)O D P(19852003年)I O D P(2003 2013年)I O D P(2013 2022年4月)钻井平台 格罗玛㊃挑战者 号乔迪斯㊃决心 号 乔迪斯㊃决心 号 地球 号特定任务平台 乔迪斯㊃决心 号 地球 号特定任务平台航次总数/个96111 3514 5 36 4 4站位总数/个6246691453767163628钻孔总数/个10531797439951154601980总取心数19119357728491927267611617204929最大钻孔深度/m 1741211119283059755180611801335最大钻探水深/m 70445980570869291288502347768023成功取心长度/m97056222704572894886413165860109233741.1 深海钻探计划(D S D P )阶段深海钻探计划(D S D P ,1968 1983年)是由美国主导的海洋钻探计划,通过在世界大洋大量布设钻井,广泛采集沉积岩心,取得洋底地壳上层的资料㊂在这15年里,利用 格罗玛㊃挑战者 号完成了Copyright ©博看网. All Rights Reserved.32海洋开发与管理2023年96个航次,并在除北冰洋以外的各大洋624个站位上钻井1053口,获取岩心97056m㊂该阶段钻探验证了海底扩张和板块构造学说,钻探了太平洋边缘俯冲带㊁洋壳基底火成岩,揭示了新生代以来古温度演化,发现了有机碳含量极高的白垩纪黑色页岩,验证了著名的热点假说,发现了深部生物圈[1,5,15-16]㊂1.2大洋钻探计划(O D P)阶段大洋钻探计划(O D P,1985 2003年)是通过在大洋底部钻探采集洋底沉积物㊁岩石样本并利用钻孔进行井下测试和实验的国际合作项目㊂我国于1998年4月正式加入O D P计划㊂在这18年里,利用 乔迪斯㊃决心 号实施了111个航次的调查,在669个站位上钻井1797口,获取岩心222704m㊂该阶段钻探验证了大西洋贫岩浆型大陆边缘的破裂与洋壳的形成,揭示了喜马拉雅山的隆升过程和其风化作用对海洋化学的影响㊁地球轨道周期与地中海沉积㊁大火成岩省的环境效应,证实了南极与澳大利亚的分离导致南极冰盖的形成,钻取了天然气水合物,钻探了海底热液硫化物矿床[1,5,16-18]㊂1.3综合大洋钻探计划(I O D P)阶段综合大洋钻探计划(I O D P,2003 2013年)致力于开展一系列针对地球系统的㊁以过程为导向的研究计划,更加强调不同国家㊁组织之间的协同联系,一方面使用多种钻井平台以及先进的采样和观测技术;另一方面加强与其他国际性地学研究计划以及石油工业界的合作㊂在这10年里,利用 乔迪斯㊃决心 号 地球 号和特定任务平台,累计完成54个航次,在250个站位上钻井649口,获取岩心66306m㊂该阶段钻探推动了固体地球和地球动力学发展,唤醒了公众对全球气候环境变化重要性的认识,揭示了古新世/始新世大暖期,恢复了新时代赤道地区碳酸盐补偿深度(C C D)演化历史,重建了高分辨率的海平面变化记录,实现了深部生物圈的新发现,探索了天然气水合物研究的新领域[1,5,19-20]㊂1.4国际大洋发现计划(I O D P)阶段国际大洋发现计划(I O D P,2013 2023年)致力于气候与海洋变化㊁生物圈前沿㊁地球联系和活动的地球等四大科学主题研究㊂名称的变化体现了该阶段在钻探目标和研究思路上的调整,以及对新方向和新前景的期待㊂一方面,是为了适应当前科学发展和社会经济可持续发展的需求所进行的必要调整;另一方面,有望构筑起国际地球科学学术界 工业界的研究合作平台,从而更好地为深海新资源勘探开发㊁环境预测和防震减灾等社会目标服务,而且也为应对气候和环境变化提供政策指导㊂截至2020年11月,利用 乔迪斯㊃决心 号地球 号和特定任务平台,累计完成42个航次,在189个站位上钻井544口,获取岩心67393m㊂该阶段钻探证实了大陆破裂的新模式,探索了新生代以来亚洲季风㊁印度 太平洋暖池为代表的气候演变热带过程,研究了基性/超基性岩蛇纹石化或者海底风化的生物和非生物过程,提升了预测未来㊁预警灾害的能力[1,5]㊂2两个阶段科学框架发展路线对比2011年,I O D P工作组出版‘照亮地球:过去㊁现在与未来 I O D P科学计划(2013 2023年)“㊂该科学计划是在前3个阶段大洋钻探计划的基础上进行的,聚焦4个重要主题,每个主题包含一系列最紧迫的科学挑战问题,目的在于指导大洋科学钻探在2013 2023年的多学科国际合作,帮助我们更好地理解地球的过去,更好地预测地球的未来[19]㊂这些主题和科学挑战具有同等的重要性,没有提出具体的发展路线㊂2020年,I O D P工作组出版‘大洋科学钻探探索地球 面向2050年的科学框架“㊂该科学框架的首要目标是加深我们对地球系统的理解,重点关注地球系统的相互联系㊁关键环节㊁演化过程㊁反馈机制和翻转点,提出了 一七五四八 的发展路线,即以一个地球系统为核心,统筹七大战略目标,执行五大旗舰计划,增强四大能力建设,坚持八项指导原则㊂2.1一个地球系统地球是一个复杂的㊁相互联系的系统(图2)㊂动态地球㊁其气候和环境,以及所有在此起源㊁进化的生命,都存在内在联系,这些地球系统的组成部分又与控制地球过程和反馈的周期和速率㊁自然灾害的位置和强度,以及全球海洋的健康和宜Copyright©博看网. All Rights Reserved.第3期徐晶晶,等:大洋科学钻探特点与发展趋势33居性有关㊂大洋科学钻探可以部署设备对海底进行长期观测,提供海底沉积物㊁连续岩心和微生物等样品,科学家通过观测信息研究相互联系的地球系统是如何工作的,并建立揭示真相的地球模型,这将推动对整个地球科学的认知极限,甚至超越地球科学㊂图2 相互联系的地球系统[3]F i g .2 T h e i n t e r c o n n e c t e de a r t hs ys t e m [3]2.2 七大战略目标战略目标包括广泛的地球科学研究领域,涵盖了整个地球系统相互联系的过程和反馈,每个目标都侧重于了解地球系统内部的相互联系,构成了到2050年大洋科学钻探的基础㊂这些目标是多学科的㊁开放的,超越了以往大洋科学钻探的传统主题,鼓励科学思想的创新与演变㊂七大战略目标分别是地球上的生命和宜居性㊁板块的生命周期㊁地球气候系统㊁地球系统反馈机制㊁地球历史的翻转点㊁全球能量和物质循环,以及影响人类社会的自然灾害(图3)㊂2.3 五大旗舰计划旗舰计划由历时10~20年的多次大洋科学钻探来完成,通常结合多个战略目标,是长期的研究工作㊂每一项多学科研究的目标都是检验科学范式和假设,涉及与社会密切相关的问题㊂旗舰计划通常结合多个战略目标的研究目标㊂旗舰计划的执行取决于科学建议,这些科学建议制定的协调战图3 大洋科学钻探面向2050年科学框架的七大战略目标[3]F i g .3 T h e s t r a t e g i c o b je c t i v e s of S c i e n t i f i cO c e a n D r i l l i ng fo r 2050s c i e n t i f i c f r a m e w o r k [3]略,包括长期计划㊁技术发展以及对已有或新的大洋科学钻探数据的创新应用㊂五大旗舰计划分别是未来气候变化真相㊁地球深部探测㊁地震和海啸灾害评估㊁海洋健康诊断,以及生命及其起源探索(图4)㊂图4 大洋科学钻探面向2050年科学框架的五大旗舰计划[3]F i g .4 T h e f l a g s h i pi n i t i a t i v e s o f S c i e n t i f i cO c e a n D r i l l i n g fo r 2050s c i e n t i f i c f r a m e w o r k [3]2.4 四大能力建设能力建设是通过各种广泛的影响和外联举措,Copyright ©博看网. All Rights Reserved.34海洋开发与管理2023年与具有互补科学目标的组织协作,建立伙伴关系,以及持续的技术开发和先进数据分析的创新应用,进而显著推进大洋科学钻探目标的实现㊂四大能力建设分别是扩大影响和宣传㊁由大陆科学钻探到大洋科学钻探㊁由地球到星外,以及技术研发与大数据分析㊂2.5 八项指导原则科学框架的实施需要一种国际方法和一套连贯一致的指导原则,以便将未来的大洋科学钻探信息电子化,是大洋科学钻探可持续发展的重要措施㊂这8项指导原则遵循了当前大洋科学钻探的优势,分别是开放样品和数据㊁统一测量标准㊁自下而上提交建议书和同行评议㊁透明的区域规划㊁通过现场特征提升安全性和成功率㊁定期框架评估㊁协作和包容的国际方案,以及加强多样性㊂3 两个阶段科学框架战略目标发展重点对比地球系统的所有组成部分,包括固体地球㊁水圈㊁大气圈㊁冰圈和生物圈,都通过物质㊁能量流和生命的流传联系在一起[19]㊂大洋科学钻探是通过地质钻探探索整个地球系统,也是评估现代地质过程和影响人类社会的自然灾害的卓越工具[3]㊂两者都向科学界抛出了一系列基础性问题,为全球海洋海底大范围㊁多学科的开拓性研究奠定了基础㊂I O D P 科学计划(2013 2023年)聚焦4个重要主题,分别是气候与海洋变化㊁生物圈前沿㊁地球联系,以及活动的地球㊂在此基础上,面向2050年科学框架提出了七大战略目标,包括广泛的地球科学研究领域,为2050年大洋科学钻探奠定了基础㊂根据发展的延续性和侧重点,对两个阶段科学框架的战略目标发展重点进行对比如下㊂大洋科学钻探2013 2023年科学计划目标[19]研究主题及面临的挑战㊂(1)气候与海洋变化:解读过去,预示未来㊂①地球气候系统对大气C O 2浓度提高如何响应;②冰盖和海平面对气候变暖做何反应;③降水分布由什么控制,如季风和厄尔尼诺的降水分布是受什么控制的;④大洋化学成分发生变动后,是如何恢复的㊂(2)生物圈前沿:深部生命㊁生物多样性和环境驱动的生态系统㊂①海底群落的起源㊁组成及全球意义是什么;②海底深部的生命极限是什么;③生态系统和生物多样性对环境改变的灵敏程度如何㊂(3)地球联系:深部过程及其对地表环境的影响㊂①地球上地幔的组成㊁结构和动力学是什么;②海底扩张和地幔熔融如何与洋壳结构相联系;③洋壳与海水之间化学变换的机制㊁程度和历史是什么;④俯冲带如何开始形成,挥发性物质如何循环,陆壳如何形成㊂(4)活动的地球:人类时间尺度上的灾害与过程㊂①破坏性地震㊁滑坡㊁海啸发生的控制机制是什么;②支配碳在海底以下储存和运移的因素和过程有哪些;③流体与海底以下构造㊁热和生物地球化学过程的联系如何㊂大洋科学钻探面向2050年科学框架战略目标及重点研究方向[3]㊂(1)地球上的生命和宜居性 定义海洋环境中生物生存条件极其生命作用㊂重点研究方向:①宜居性和深部生物圈;②栖居海底的生命类型;③微生物在地球历史中的作用;④海洋生物群落和生物泵;⑤影响海底宜居性的行星过程㊂(2)板块的生命周期 研究海洋岩石圈的形成㊁年龄㊁运动和破坏㊂重点研究方向:①确定板块构造生命周期;②全新大洋的形成;③洋壳起源;④洋壳成熟;⑤蛇纹石化过程;⑥热点火山活动和大型火成岩省;⑦俯冲带中的板块破坏;⑧俯冲作用起源㊂(3)地球气候系统 检验冰盖㊁海洋和大气动力学以及海平面的变化规律㊂重点研究方向:①通过钻探理解气候系统;②海洋环流是气候变化的诱因;③水文气候行为和季风的影响;④气候系统中的遥相关;⑤极地冰的作用;⑥冰盖和海平面上升㊂(4)地球系统反馈机制 制约地球㊁海洋㊁大气和生命之间的活动过程㊂重点研究方向:①构造驱动反馈;②冰冻圈驱动反馈;③海洋天然气水合物和碳循环反馈;④生物驱动反馈;⑤由陆到海反馈;⑥潜在海底微生物反馈㊂Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第3期徐晶晶,等:大洋科学钻探特点与发展趋势35(5)地球历史的翻转点 通过研究地球地质历史阐明未来环境变化㊂重点研究方向:①地球气候系统的翻转点;②翻转点行为的驱动因素;③翻转点的尺度和速度;④结果和恢复㊂(6)全球能量和物质循环 确定地球循环系统的作用㊁机制和重要性㊂重点研究方向:①地球是相互联系的储存系统;②能量循环;③物质循环:水;④物质循环:碳;⑤物质循环:金属㊂(7)影响人类社会的自然灾害 理解海洋环境中的自然灾害㊂重点研究方向:①确定地质灾害的物理控制;②评估灾害周期;③在灾害记录中学习;④海底监控和观测㊂3.1持续发展、不断强化的重点战略目标3.1.1地球气候系统的作用与反馈海洋占地球表面积的71%,在气候系统中起着核心作用㊂深海岩心是最重要㊁分布最广泛㊁也是最连续的地球气候历史档案,只有通过大洋科学钻探才能获得㊂大洋科学钻探所取得的沉积物能重建生物圈㊁水圈㊁大气圈㊁冰圈以及固体地球等各个圈层之间关键的生物地球化学循环㊁通量和相互作用㊂这可以提高古气候重建的连续性㊁分辨率和准确性,建立能够更好地预测未来气候与环境变化的模型㊂I O D P科学计划(2013 2023年)就此提出了 气候与海洋变化 的战略目标,重点关注地球气候系统对大气C O2浓度增高的响应㊁冰盖和海平面对气候变暖的反应㊁降水分布的控制因素,以及大洋化学成分变动后的恢复机制等㊂面向2050年科学框架强化了对地球气候系统的研究,将其作为 地球气候系统 和 地球系统反馈机制 两个战略目标,分别表述了地球气候系统的作用与反馈,研究冰盖㊁海洋和大气动力学以及海平面变化的规律,岩石圈和地幔㊁水圈㊁大气㊁冰冻圈和生物圈之间及其内部的相互作用,以及构造㊁冰冻圈㊁海洋资源等对气候的反馈㊂3.1.2地球生物圈与宜居性地球是目前已知的唯一存在生命的行星㊂地球生物圈不仅分布在地球表层环境,还向下延伸至深海沉积物和岩石圈㊂深部生物圈是地球上活体生物总量的一个重要组成部分,大洋科学钻探为我们了解深部生物圈的起源㊁演化㊁生存环境㊁生物多样性和生物地球化学等方面的问题提供了可能性㊂对深部生物圈的起源和演化,微生物生长的机理,以及深海环境的改变如何影响微生物的总量等问题的理解,既可以使我们对地球古老生命的演化有更为深刻的认识,又可以为我们思考太阳系中其他星球可能存在的生命形式提供线索㊂I O D P科学计划(2013 2023年)就此提出了 生物圈前沿 的战略目标,重点关注海底群落的起源和意义㊁海底深部的生命极限㊁生态系统和生物多样性对环境改变的敏感程度等㊂面向2050年科学框架将 地球上的生命和宜居性 摆在了七大战略目标的首位,不仅对深部生物圈的生命类型及其对地球的作用进行研究,还加强了地球宜居性的研究,为探索其他宜居星球提供线索㊂3.1.3板块的生命周期由于地球内部热动力驱动了洋壳的形成㊁演化和消亡,每2亿年地球表面的2/3被重塑㊂这种行星尺度的演化推动了能量和物质的全球循环,调整了地球的环境条件,产生了关键的矿产资源,控制了对人类社会造成严重影响的自然灾害,并对生命体存在提供了关键支撑㊂形成与破坏大洋盆地,改变陆地位置,以及产生火山和地震的地球动力过程从地核延伸至大气层,对于理解行星演化范畴下的全球变化至关重要㊂I O D P科学计划(2013 2023年)就此提出了 地球联系 的战略目标,重点关注地幔的组成结构与动力学㊁海底扩张和地幔熔融与洋壳结构的联系㊁洋壳与海水之间的交换㊁俯冲带的形成等㊂面向2050年科学框架提出了 板块的生命周期 的战略目标,重点研究海洋岩石圈的形成㊁年龄㊁运动和破坏,对大洋岩石圈演化整个生命周期进行研究,从初始洋壳到最成熟的㊁发生严重蚀变的洋壳,涵盖整个板块演化的完整序列㊂3.1.4影响人类社会的自然灾害地球岩石圈的动力过程作用于广泛的时间和空间尺度上,从造成地震㊁滑坡与海啸发生的张力累积与释放,到海底沉积物与火成岩地壳中碳的循环与储存,以及热量㊁溶解物和微生物物质在海洋与海底之间的流通㊂地震㊁滑坡㊁海啸㊁火山爆发和Copyright©博看网. All Rights Reserved.36海洋开发与管理2023年其他极端事件的破坏性影响对全球人类㊁工业和海洋基础设施构成直接威胁㊂大洋科学钻探能够提供研究地质灾害的位置要素,寻求有效降低其风险的科学认知,有助于评估和对比分析灾害发生前㊁中㊁后的联系㊂I O D P科学计划(2013 2023年)就此提出了 活动的地球 的战略目标,重点关注破坏性地震㊁滑坡和海啸发生的控制机制等㊂面向2050年科学框架则加强了对海洋自然灾害的研究,提出了 影响人类社会的自然灾害 的战略目标,不仅要了解海底灾害,确定地质灾害的物理控制,还要评估灾害周期,对已有灾害进行深入研究,并对海底进行监控和观测㊂3.1.5能量和物质循环物质和能量在不同储库之间的迁移,驱动了地球的长周期演化,也促成了新的海洋盆地扩张㊁造山和陆地风化剥蚀,不断塑造地球的表面㊂同时,还推动了大气和海洋的化学变化,控制了生命发展和进化的物理和化学条件,将地球气候从重大扰动中恢复过来,触发了威胁全球人类的灾害事件,以及聚集了包括淡水和重要金属在内的主要资源㊂大洋科学钻探能够确定地球系统中能量和物质的迁移模式㊁强度和速率㊂I O D P科学计划(2013 2023年)并未单独就此提出战略目标,而是在地球联系和活动的地球中对此有所涉及㊂面向2050年科学框架单独提出了 全球能量和物质循环 的战略目标,要确定地球循环系统的作用㊁机制和重要性,理解地球是由相互联系的储库组成的,并且分别对能量和物质循环进行研究,物质循环中特别提到了水㊁碳和金属㊂3.2新增的重点战略目标地球系统的许多组成部分均受翻转点的影响,当超过一个临界阈值,系统会进入一个新的状态㊂目前,我们对地球系统翻转点产生的原因和阈值的认识仍不充分,对达到和恢复阈值的过程和速率也知之甚少㊂大洋科学钻探通过从浅海陆架到深海大洋所有海洋盆地㊁多种构造环境的钻探获取沉积物和岩石,可以阐明翻转点的驱动和动力学机制,揭示局部和区域范围内的变化对全球系统的影响,定义地球系统翻转点的边界条件㊂为此,面向2050年科学框架提出了 地球历史的翻转点 的战略目标,通过研究地球历史阐明未来环境变化,确定地球其后系统的翻转点,研究翻转点的驱动因素㊁尺度和速率,以及其造成的结果和恢复等㊂4大洋科学钻探的特点与发展趋势大洋科学钻探面向2050年的科学框架坚持开放获取样品和数据㊁数据标准化㊁自下而上提交方案㊁区域规划㊁通过钻探选址特性提高安全性和成功率㊁定期框架评估等原则㊂(1)坚持解决重大科学问题㊂I O D P科学计划(2013 2023年)聚焦气候与海洋变化㊁生物圈前沿㊁地球联系和活动的地球等4个重要主题,面向2050年科学框架关注地球上的生命和宜居性㊁板块的生命周期㊁地球气候系统㊁地球系统反馈机制㊁地球历史的翻转点㊁全球能量和物质循环以及影响人类社会的自然灾害等7个战略目标㊂探索地球系统是大洋科学钻探的永恒主题,面向2050年的科学框架重点强调地球系统的相互联系,通过关注全球自然灾害,着眼于全球海洋的健康和宜居性,将涵盖地球系统的基本组成部分,加深对动态地球㊁气候和环境以及生命之间众多而复杂的各种联系的理解㊂(2)由地球拓展到太阳系㊂大洋科学钻探和大陆科学钻探的目标是紧密联系在一起的,通过两者协同,有望在人类所面临的几个挑战中取得重大科学突破,未来将强调通过从海洋盆地到大陆的横断面钻探,在近海和沿海地区实现从陆地到海洋的联合创新钻探活动㊂面向2050年的科学框架已不局限于地球,而是将探索研究范围拓展到太阳系㊂航天机构旨在加强对地球㊁太阳系和外层空间的认知㊂通过太空探索,人类渴望发现太阳系的基本物理规律,破译推动行星形成和演化所需要的条件,最终揭开太阳系和生命的起源㊂大洋科学钻探与航天机构合作,能够更好地理解行星演化并评估太阳系其他地方是否存在生命的可能性㊂(3)重视技术和大数据㊂从海底获取样品和数据既是一项科学挑战,也是一项工程技术挑战㊂大洋科学钻探的持续成功需要钻井平台和取芯技术能够钻探获取高质量样品,实验室和井下仪器能够Copyright©博看网. 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第18卷第5期2003年10月地球科学进展A DVAN C E I N E AR T H S C I E N CE SV o l.18 N o.5O c t.，2003文章编号：1001-8166（2003）05-0656-06中国加入国际大洋钻探计划的5年总结（1998—2002）中国大洋钻探学术委员会摘 要：国际大洋钻探计划（O D P，1985—2003）及其前身深海钻探计划（D S D P，1968—1983），是20世纪地球科学规模最大、历时最久的国际合作研究计划，30多年来一直在推动学科发展的前沿，导致了学科的一场革命。
我国经国务院批准于1998年春正式加入大洋钻探计划，年付50万美元，成为第一个“参与成员”（a ss oc i a t e d m e m b e r）。
加入大洋钻探计划近5年来，已经取得重大进展。
（1）成功地在南海实施了O D P184航次。
这次在我国科学家建议、设计和主持下的航次在南海2000～3000m深水区的6个站位取芯超过5000m，实现了中国海大洋钻探零的突破，使我国一举进入国际深海研究的前沿。
在航次后的研究中，我国取得的成果也遥遥领先，不仅在不同时间尺度上取得了西太平洋区迄今为止最佳的深海沉积记录，而且在气候演变的周期性、亚洲季风变迁和南海盆地演化等方面获得了大量创新成果，其中包括学术上的突破性进展，目前正在逐步向国际学术界展示。
（2）促进了我国深海基础研究及其基地建设。
加入O D P近5年来，我国深海基础研究迅速发展，继国家自然科学基金重大项目（东亚古季风的海洋记录）后，又于2000年底启动了国家重点基础研究发展规划项目“地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录”，并实现了深海国家重点基础研究发展规划（973）项目和“大洋专项”的相互结合，已有教育部、中国科学院、海洋局、国土资源部等部门的10多个实验室或研究所在不同程度上加入深海基础研究，其中包括至少6所重点大学在内，已经初步建成了以深海研究为重要目标的重点实验室，初步涌现出一批有成就的青年科学家。
碳酸盐岩碳-硫同位素解释模型研究进展
崔一鑫
【期刊名称】《山西大同大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(40)3
【摘要】碳酸盐岩是一类重要的油气储层,其沉积-成岩时期的古环境条件对有机质的富集及有利储层的发育具有重要影响。
碳酸盐岩碳-硫同位素体系是恢复古环境条件的一种有效手段。
针对传统碳酸盐岩碳-硫同位素体系的局限性,一些新的解释模型建立起来,包括孔隙水上涌作用下的无机碳同位素组成(δ^(13)Cc_(arb)),以及同沉积黄铁矿硫同位素体系([pyrite]-δ^(34)S_(pyrite))。
通过系统介绍碳-硫同位素解释模型新进展及应用,以期为古环境条件研究及油气勘探带来启示。
【总页数】8页(P90-96)
【作者】崔一鑫
【作者单位】中国石化石油勘探开发研究院
【正文语种】中文
【中图分类】P632
【相关文献】
1.扬子地台灯影组碳酸盐岩中的硫和碳同位素记录
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4.微区原位碳氧同位素分析技术对碳酸盐岩成岩流体性质的约束——以塔里木盆地寒武系—奥陶系为例
5.湖北宜昌埃迪卡拉系陡山沱组下部无机碳同位素再研究:探寻碳酸盐岩碳同位素组成的原始海水信号
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塔中地区晚寒武—奥陶世碳酸盐岩δ13C同位素组成特征朱金富于炳松黄文辉初广震吕国（中国地质大学北京100083）摘要通过研究、分析塔里木盆地塔中地区寒武系至奥陶系海相碳酸盐岩的碳、氧同位素组成特征，分析和探讨了影响塔中地区寒武系至奥陶系碳酸盐岩碳同位素变化的原因。
结果表明，寒武-奥陶系海相碳酸盐岩的碳同位素的变化可能与海平面变化有密切联系，在晚寒武世至早奥陶世晚期为一海退期，有机质产率及有机碳埋藏速率的下降导致了碳酸盐岩δ13C 值的降低；而在早奥陶晚期-中奥陶世为一海侵期，有机质产率及有机碳埋藏速率的增加导致了碳酸盐岩δ13C值的增高；晚寒武世至早奥陶世海水中的硫酸盐含量高,硫酸盐细菌的还原作用使有机质氧化,从而导致碳酸盐岩δ13C值降低。
关键词寒武-奥陶系碳酸盐岩碳同位素海平面变化硫酸盐第一作者简介：朱金富，男，1978年生，中国地质大学（北京）在读博士，研究方向：含油气盆地沉积学碳氧稳定同位素是解释碳酸盐岩成因的一种重要的地球化学标志。
同时，碳、氧同位素分析是古环境研究中常用的一种手段，它在恢复水体的古温度、古盐度和研究沉积物成岩作用等方面已得到了广泛的应用。
近年来，有关碳氧同位素与海平面变换的关系的研究备受关注（彭苏萍等，2002年；邵龙义，1999年；李儒峰,刘本培，1996年；刘传联，1998年等）。
本文通过对塔里木盆地塔中地区寒武系至奥陶系碳酸盐岩中碳同位素的分析，探讨了碳同位素与沉积环境、相对海平面变化及硫酸盐含量的关系。
塔中低凸起位于塔里木盆地中部，北与满加尔凹陷、南与塘古孜巴斯凹陷、西与巴楚低凸起、东与塔东低凸起相接。
东西长约300km，南北宽约160km，面积约4.8ⅹ104km2(图1所示)。
它分为塔中І号断裂构造带、塔中北坡及中央垄断垒带三个构造单元。
塔中地区地层发育比较齐全，除了缺失侏罗系和大面积缺失震旦系外，寒武系至古-新近系均有分布。
图1 塔里木盆地塔中地区构造位置塔中地区寒武系-奥陶系的岩石类型主要为石灰岩和白云岩两大类型；其次是这两类岩石之间的过度类型；其中寒武系主要以白云岩为主，而奥陶系主要是以石灰岩为主。
甲烷流体活动与沉积物中碳、氮同位素组成响应——南海东北部海洋Ⅳ号地区研究于晓果;金肖兵;姚旭莹;龚建明【期刊名称】《海洋学研究》【年(卷),期】2013(031)003【摘要】南海东沙群岛东北部海洋Ⅳ号地区GC16站重力柱状沉积物中的有机碳、总氮,以及自生碳酸盐岩矿物的无机碳同位素组成分析结果表明,甲烷流体活动区硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ-sulfate methane transition zone)是重要的生物地球化学界面,该带内沉积物中有机碳、氮与无机碳同位素组成变化明显.GC16站SMTZ上界面以下的沉积物中有机碳、氮同位素组成分别比其上的沉积物负偏1.4‰PDB 和0.93‰,反映该带内甲烷缺氧氧化作用(AOM-anaerobic oxidation of methane)与氨氧化作用发育.无机碳同位素组成表明SMTZ界面之下沉积物中的自生碳酸盐岩矿物为以微生物为媒介的甲烷驱动成因,地质历史时期(至柱状沉积物底部沉积时期)曾发生过2次较强烈的CH4流体活动；目前该区甲烷流体活动较弱,甲烷流体影响深度与SMTZ上界面一致,未能到达海底.【总页数】7页(P1-7)【作者】于晓果;金肖兵;姚旭莹;龚建明【作者单位】国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州 310012;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州 310012;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州 310012;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;国家地质调查局青岛海洋地质研究所,山东青岛 266670【正文语种】中文【中图分类】P736.4【相关文献】1.南海东北部岩芯沉积物磁性特征及对甲烷事件的指示 [J], 林荣骁;王家生;苏丕波;林杞;孙飞;杨军霞2.南海东沙东北部甲烷缺氧氧化作用的生物标志化合物及其碳同位素组成 [J], 于晓果;韩喜球;李宏亮;金肖兵;龚建明;Erwin SUESS;黄永样;吴能友;苏新3.元素分析-同位素比值质谱法测量海洋沉积物中有机碳和氮稳定同位素组成的实验室间比对研究 [J], 常文博;李凤;张媛媛;贺行良4.中国西部、东北地区湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机碳同位素组成及与环境的响应 [J], 张成君;张菀漪;张丽;王小雨;IMBABAZI Berthe5.南海东北部甲烷成因碳酸盐岩的矿物学及同位素组成(英文) [J], 陆红锋;陈芳;刘坚;周洋;廖志良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
延长组砂岩中碳酸盐胶结物氧碳同位素组成特征王琪;禚喜准;陈国俊;李小燕【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2007(027)010【摘要】碳酸盐胶结物中氧碳同位素组成研究有助于阐明成岩过程中流体-岩石相互作用的机理.为此,综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法,对鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩中普遍存在的不同期次碳酸盐胶结物的成因机理和物质来源进行了系统研究.结果表明,研究区早期碳酸盐胶结物主要为方解石,其碳同位素值相对较重,为-0.3‰～-0.1‰,氧同位素值较轻,分布范围为-22.1‰～-19.5‰,与碱性湖水中碳酸钙发生过饱和沉淀有关.铁方解石的碳同位素值相对较轻,为-8.02‰～-3.23‰,氧同位素值也较轻,分布范围为-22.9‰～-19.7‰,它的形成明显与早成岩阶段晚期-晚成岩阶段早期的有机质脱羧基作用有关,属于成岩阶段中晚期产物,可以作为指示烃类在油气储层中正在发生显著运移的标型自生矿物.晚期铁白云石的碳同位素值相对较重,为-1.92‰～-0.84‰,氧同位素值变化较大,分布范围为-20.5‰～-12.6‰,它的形成与晚成岩阶段中晚期形成的碱性成岩环境及古代海相碳酸盐岩岩屑提供的碳有关.【总页数】5页(P28-32)【作者】王琪;禚喜准;陈国俊;李小燕【作者单位】中国科学院地质与地球物理研究所气体地球化学重点实验室;中国科学院研究生院;中国科学院地质与地球物理研究所气体地球化学重点实验室;中国科学院研究生院;中国科学院地质与地球物理研究所气体地球化学重点实验室;中国科学院研究生院;中国科学院地质与地球物理研究所气体地球化学重点实验室;中国科学院研究生院【正文语种】中文【中图分类】P61【相关文献】1.砂岩储集层中碳酸盐胶结物特征——以鄂尔多斯盆地中南部延长组为例 [J], 孙致学;孙治雷;鲁洪江;尹希杰2.准噶尔盆地南缘安集海河组砂岩碳酸盐胶结物特征 [J], 张立强;李秀国3.致密砂岩中多期碳酸盐胶结物形成机理——以鄂尔多斯盆地华庆地区三叠系延长组长63为例 [J], 庞军刚;国吉安;杨友运;东玉;尚晓庆;王桂成;李谦4.致密砂岩中碳酸盐胶结物形成机制——以川西坳陷中段龙门山前沙溪庙组砂岩为例 [J], 杨永剑;张世华;杨映涛;朱丽;阎丽妮;张玲5.自生“加大”含铁白云石胶结物特征及对致密砂岩储层的影响——以鄂尔多斯盆地陇东地区延长组4+5段为例 [J], 高阳;刘春;白晓佳;王志章;杨振;陈嘉豪;崔航因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
稳定碳氧同位素在沉积相和成岩环境划分中的应用——以柴
西南翼山浅油藏储层研究为例
李建明;李慧;施辉
【期刊名称】《四川地质学报》
【年(卷),期】2010(030)003
【摘要】碳酸盐岩中的稳定碳氧同位素可以用来定量恢复沉积环境古盐度、成岩环境,表明沉积物形成后大气淡水参与成岩作用强度,圈定潜在储层等.通过同位素δ13C、δ18O值,运用基恩和韦伯方程计算出古盐度参数,可以作为判定沉积环境和成岩环境的标准.以柴西南翼山浅油藏储层为例,运用δ13C、δ18O同位素值来判定其古盐度,为沉积相和沉岩作用的划分提供了科学的依据.
【总页数】4页(P356-359)
【作者】李建明;李慧;施辉
【作者单位】长江大学地球科学学院,湖北,荆州,434023;长江大学地球科学学院,湖北,荆州,434023;长江大学地球科学学院,湖北,荆州,434023
【正文语种】中文
【中图分类】P597
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1.柴西南翼山浅油藏N22岩性与物性的关系 [J], 曾家明;陈新领
2.南翼山浅油藏储层特征 [J], 刘健;陈子钭;马达德;寿建峰;徐峰
3.柴西南翼山浅油藏上油砂山组颗粒滩相研究 [J], 李惠;施辉
4.柴达木盆地西部南翼山浅油藏储层特征 [J], 党玉琪;陈子炓;施泽进;寿建峰;陈洪德
5.柴达木盆地南翼山浅油藏油砂山组储层岩石学特征 [J], 庄玮;邓先伟;高旭明;张兵强
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