作者:陆琦 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2018/11/10 10:25:32
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大洋钻探:半世纪后迎来更大机遇

 

50年,3700多口井,取芯40多万米,大洋钻探计划是迄今为止深海研究领域乃至整个地球科学研究历史上,规模最大、历时最久的国际合作项目。
 
展望未来,大洋钻探作为“航母”和“旗帜”的作用仍将继续,但是未来还有没有新意?科学上的突破口在哪里?中国科学家能够在其中发挥什么重要作用?《中国科学报》记者就此采访了有关专家。
 
改变地球科学发展轨迹
 
从1968年美国船只在墨西哥湾进行深海钻探开始,50年来大洋钻探的规模和水平节节攀升,开辟了探索地球深部的有效途径,推动了地球科学的革命性进步。
 
比如,大洋钻探确立了地球构造运动的板块理论,证明了全球气候冰期-间冰期演变的轨道控制假说,发现了海底深部生物圈和天然气水合物,揭示了大洋岩石圈的成矿机制。
 
用中科院院士汪品先的话说:“这个国际合作项目改变了地球科学的发展轨迹。”
 
经过了半个世纪的探索,海洋科学家们最关心的是:今天的大洋钻探在科学上还能不能带来新的惊喜?
 
答案是肯定的。
 
50年大洋钻探后,世界大洋仍留下了大片空白。以西太平洋为例,中科院南海研究所特聘研究员林间指出,西太平洋俯冲带钻探目前“偏东轻西”,新一轮钻探将大有可为,而西太平洋边缘海的钻探将包括南海、东黄海、巽他陆架、菲律宾海、苏禄海等。
 
可能的突破口,他认为有:重建西太平洋板块演化历史、边缘海成因与演化;海陆结合聚焦太平洋-东海演化-中国大陆的影响;研究海山地球化学,揭示超级地幔柱成因;研究俯冲带与大地震孕震机制;研究俯冲带与洋弧、蛇纹岩泥火山等。
 
科学探索需求带动技术创新
 
回顾历史,大洋钻探早期面对的是个几乎完全未知的深海海底世界,往往一个航次就会有惊人的发现。
 
“随着深海科学技术的发展,‘一条船引起科学革命’的时代已经发生变化,‘一钻定天下’的机会已经所剩不多。”汪品先说,“在新世纪里,借助于深钻、深潜、深网(海底观测网)相结合的‘三深’技术,探索地球内部与表层系统相结合的新一代科学,将是新时期深海研究的特色。”
 
在美国德州大学奥斯汀分校教授James Austin看来,未来大洋钻探的难点在深部。
 
几十年来的实践表明,地球深部探索的技术要求极高,不仅水深、井深,而且火成岩钻探、取样的难度超过预期。莫霍钻打穿地壳,成为1958年以来学术界60年的梦想。
 
James Austin表示,目前美国“决心号”钻探软的沉积层表现很好,但钻探较深的硬岩石就有些力不从心;日本“地球号”是立管钻探船,船体巨大,运行费用高昂,再加上目前钻探技术的限制,是否胜任莫霍钻的要求,还有待未来的检验。
 
据了解,中国目前正在进行天然气水合物钻采船的可行性研究,预计明后年开工建造。该船建成后将有部分船时可为大洋钻探所用。
 
“中国建造新一代的大洋钻探船,需要面对十多年以后大洋钻探几十年的科学目标。”James Austin说。
 
建立深海研究的中国学派
 
大洋钻探船好比深海研究的航母,大洋钻探活动好比深海研究的奥林匹克,是各国实力展现和较量的平台。
 
从1998年缴纳1/6成员费起步,到2013年成为每年缴纳300万美元的全额成员,加上近年来提供了三次大洋钻探航次的配套经费,使得中国在大洋钻探中的贡献和国际地位大幅度上升。
 
不过,令汪品先感到遗憾的是,现有钻探建议书中我国的参加者只有11人,只占全球总数的1%。
 
“中国学术界应当大规模开展未来大洋钻探科学问题的战略研讨。”汪品先认为,中国科技有待转型,应该由原料输出型、劳动密集型转向深度加工型,建设创新型国家,应该在国际学术界有自己的特色、自己的学派、自己的题目。
 
他殷切期望,国际大洋钻探计划能够唤起我国中青年科学家对于宏观战略思考的兴趣,催生出大量精彩的钻探建议书来。
 
“大洋钻探的组织形式也有待改进。”汪品先指出,交多少钱给多少名额上船的所谓公平模式,极其不利于发展中国家参与,而今后大洋钻探的目标又往往落在发展中国际的专属经济区。
 
他认为,多钻探平台的现实已经产生了多元化的运作方式,集中经营方式已经越来越不符合当前世界经济的多元化趋势。中国一旦进入核心领导,就应当推动大洋钻探改变组织形式。
 
“21世纪地球科学面临的重大挑战的重要答案在海底。新一代大洋钻探,必须国际合作、共同引领。”林间说。
 

 

 
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