海洋科学钻探历史与现状

  1．莫霍面钻探计划。
 
  世界上最早的科学钻探活动开始于海洋，第一个科学钻探计划是美国的莫霍面钻探计划(Mo-hole project)。该计划于20世纪50年代末启动，目的是要钻透莫霍面（地壳和地幔的界面），实现地学研究的重大突破。实施该计划采用CUSSI号钻探船。第一口科学钻孔于1961年3月在地拉霍亚海岸附近施工，在水深948m的海底向下钻进了315m。由于实施该计划技术难度大且费用高昂，1966年8月美国国会投票否决了对该计划的拨款预算，计划宣告终止。
 
  莫霍面钻探计划虽然中途夭折，但其实施的意义重大，对于地球科学的发展起了不可估量的作用：一方面它开启了科学钻探的先河，宣告科学钻探作为一种新的地学研究方法开始得到应用；另一方面它证明了实施深海钻探，获取洋底的沉积层和基岩样品在技术上是可行的。
 
  2．深海钻探计划。
 
  1966年6月，美国科学基金会与斯克利浦斯海洋研究所签定合同，由科学基金会提供1260万美元，实施一项以揭示洋底上部地壳为目标的长期钻探计划，即深海钻探计划(deep sea drillingproject, DSDP)，其做法是在世界各大洋施工数量较多但深度较浅的钻孔，广泛采集沉积层样品和岩心。
 
  该计划由地球深部取样海洋研究机构联合体(JOIDES)实施，由斯克利浦斯海洋研究所牵头，采用“格罗马·挑战者”号(Glomar Challenger)科学钻探船。该计划起初由美国单独执行，后逐渐发展成有多国参加的国际性计划。“格罗马·挑战者”号从1968年8月～1983年11月，在世界各大洋完成96个航次，航程60余万公里，在各大洋（北冰洋除外）624个站位上钻孔1092口，取得岩心9.5余万米。DSDP的实施为验证海底扩张和板块构造学说，为古海洋学这一新学科的诞生，立下了丰功伟绩。科学家通过对洋底岩心的分析研究，在海洋的历史、古气候和古生物的演化、海底火山喷发、沉积作用、海底矿产分布等研究方面，取得了重大成果。这对人们重新认识海洋、探讨地球的演化和重建中生代以来古海洋演变的模式，特别是对基础地质理论的发展，产生了深远的影响。
 
  3．大洋钻探计划。
 
  在DSDP进行到最后阶段时，学者们认为，有必要将深海和大洋的钻探继续下去，应该制定一项更长期的国际性大洋钻探计划，提出了新计划组织框架和优先研究领域，大洋钻探计划( oceandrilling program，ODP)因此诞生。ODP从1985年1月开始实施，于2003年9月结束。
 
  ODP的学术领导机构是JOIDES，具体的执行和实施（负责技术装备、船只管理、挑选上船学者、成果发表和储存管理部分岩心）机构是得克萨斯农工大学，哥伦比亚大学的拉蒙特一多尔蒂研究所负责测井工作。
 
  ODP采用“乔迪斯·决心”号(JOIDES resolution)钻探船。该钻探船比DSDP的“格罗马·挑战者”号的装备条件和技术能力要强得多。它的排水量为16 862t，钻探能力为9150m，钻探最大水深能力为8235m;具有先进的动力定位系统和升沉补偿系统，可在暴风巨浪条件下进行钻探作业；船上有7层实验室，总面积达1400m²，可供地质学各学科进行分析、测试和实验。随船携带了直径为127mm和139. 7mm的钻杆9150m。
 
  参与该计划的最初有美国、德国、法国、日本、英国、加拿大、澳大利亚和代表12个国家的欧洲科学基金会，我国于1998年春天作为“参与成员”加入。ODP每年的经费预算约为4000万美元，美国科学基金会是最大的出资机构，其他成员出资不一，其享有的权益（上船学者的人数和在各委员会和专题组中占的席位）与出资成比例。
 
  1985～2003年间，“乔迪斯·决心”号钻探船，航行世界各大洋，钻探了669处站位，在1797个钻孔中采取岩石样品3.5万段，累计岩心长度22万m。
 
  4．综合大洋钻探计划。
 
  深海钻探计划和大洋钻探计划是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余年来在全球各大洋钻井2889口，取岩心31.5余万米。科学家通过研究，验证了大陆漂移和海底扩张假说，创立了板块构造理论和古海洋学，揭示了洋壳结构和海底高原的形成，证实了气候演变的轨道周期和地球环境的突变事件，分析了汇聚大陆边缘深部流体的作用，发现了海底深部生物圈和天然气水合物，导致地球科学一次又一次的重大突破。
 
  大洋钻探计划于2003年10月转入综合大洋钻探计划(IODP)的新阶段。综合大洋钻探以“地球系统科学”思想为指导，计划打穿大洋壳，揭示地震机理；查明深部生物圈和天然气水合物；了解极端气候和快速气候变化的过程；为国际学术界构筑起新世纪地球系统科学研究的平台；同时为深海新资源勘探开发、环境预测和防震减灾等实际目标服务。IODP的钻探范围将扩大到全球所有海区（包括陆架浅海和极地海区），研究领域从地球科学扩大到生命科学，手段从钻探扩大到海底深部观测网和井下试验。美国、日本等国的投入有重大增力。IODP的年度总预算将达到1.6亿美元，是ODP的4倍。
 
  与DSDP、ODP仅仅依靠一艘钻探船的情况不同，综合大洋钻探计划的一个主要特点是将以多个钻探平台为主，除了类似于“乔迪斯·决心”号这样的非立管钻探船以外，加盟IODP的钻探船将包括日本斥资5亿美元建造的5.7万t级的立管钻探船“地球”号(Chikyu)。一些能在海冰区和浅海区钻探的钻探平台也将加入IODP。此外，美国自然科学基金委员正投资，改造升级“乔迪斯·决心”号，使其功能更完备。由于IODP的上述特点，其航次将进入过去ODP所无法进入的地区，如陆架及极地海冰覆盖区；钻探深度则由于立管钻探技术的采用而大大提高，IODP也因此将在古环境、海底资源（包括天然气水合物）、地震机制、大洋岩石圈、海平面变化以及深部生物圈等研究领域里发挥重要而独特的作用。