上天、入地、下海洋,是人類自古以來(lái)的三大夢(mèng)想。自1957年前蘇聯(lián)成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星以來(lái),人類已對(duì)太空進(jìn)行了無(wú)數(shù)次成功探索。 人類已經(jīng)不止一次在月球上留下了腳印,未來(lái)若干年,登上火星的夢(mèng)想也即將實(shí)現(xiàn)。/上九天攬?jiān)?下五洋捉鱉0已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。然而比起上天下海,人們對(duì)自己生活的地球內(nèi)部所知甚少。

 

  人們根據(jù)地表及近地表的地質(zhì)研究成果以及地球物理等間接方法提出了一系列學(xué)說(shuō),也一直幻想著各種可以直接入地進(jìn)行觀察觀測(cè)的方法。由于堅(jiān)硬巖石的阻隔,人類對(duì)地球內(nèi)部直接觀察困難重重。到目前為止,人們對(duì)地球內(nèi)部的認(rèn)識(shí)大多是通過(guò)地球物理等間接方法獲得的,這種地表的地球物理遙測(cè)只能獲得構(gòu)造影像,對(duì)地球深部的推測(cè)則存在許多不確定性與/多解性0。 對(duì)地球奧秘最直接的探索和對(duì)地球物理及實(shí)驗(yàn)室取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,必須深入到地球內(nèi)部,獲取樣品及各種信息。科學(xué)鉆探是獲取地球深部物質(zhì)、了解地球內(nèi)部信息的最直接、最有效、最可靠的方 法,是地球科學(xué)發(fā)展的不可缺少的重要基礎(chǔ),對(duì)21世紀(jì)地球科學(xué)和相關(guān)科學(xué)技術(shù)發(fā)展具有重要的推動(dòng)和帶動(dòng)作用,同時(shí)也是解決人類社會(huì)發(fā)展面臨的資源、災(zāi)害、環(huán)境等重大問題的重要途徑之一。通過(guò)數(shù)千米甚至上萬(wàn)米的大陸科學(xué)鉆探,科學(xué)家可以揭示大陸地殼的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)構(gòu)造,校正地球物理方法對(duì)地球深部的遙測(cè)結(jié)果,探索地球深部流體系統(tǒng)、地?zé)?/a>結(jié)構(gòu),監(jiān)測(cè)地震活動(dòng),揭示地震發(fā)生規(guī)律,研究全球氣候變化及環(huán)境變遷,探索地下微生物的分布及潛育條件,預(yù)防環(huán)境及地下水污染,有效處理核廢料,長(zhǎng)期觀察地球變化等等,可以解決一系列重大基礎(chǔ)科學(xué)問題。因此,大陸科學(xué)鉆探工程被形象地譽(yù)為/伸入地球內(nèi)部的望遠(yuǎn)鏡0。對(duì)解決人類社會(huì)發(fā)展所面臨的資源、災(zāi)害和環(huán)境三大問題都有十分重要的意義,同時(shí)也是帶動(dòng)21世紀(jì)地球科學(xué)和相關(guān)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的大科學(xué)工程。

 

  科學(xué)鉆探的興起,始于20世紀(jì)中葉(劉廣志,2005)。1957年3月,美國(guó)國(guó)家基金地球科學(xué)部的成員WalterMunk提出倡議,利用深海鉆探在地殼最薄的地方打穿莫霍面,以研究地球的年齡、地幔的物質(zhì)組成和內(nèi)部作用,這就是著名的/莫霍計(jì)劃0(MoholeProject)。該計(jì)劃首先于1961年3~4月在墨西哥西岸瓜達(dá)盧佩海灣(Guadalupe,Mexico)實(shí)施5口鉆井,最深的一口從水深3566m的洋底向下鉆井183m,其中前170m為中新世的沉積物,向下則為玄武巖,這是人類首次從洋底用鉆探方法獲取的玄武巖樣品。盡管第一期工作取得了史無(wú)前例的成果,但由于技術(shù)、經(jīng)費(fèi)及管理問題,整個(gè)計(jì)劃于1966年終止(汪品先,1994)。

 

  1968年,美國(guó)科學(xué)基金等機(jī)構(gòu)資助實(shí)施了一項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的深海鉆探計(jì)劃(DeepSeaDrillingProject,簡(jiǎn)稱DSDP)。1968年8月,/格洛瑪#挑戰(zhàn)者0號(hào)首航墨西哥,標(biāo)志著DSDP正式開始。從1968年8月11日開始至1983年11月計(jì)劃結(jié)束,/格洛瑪#挑戰(zhàn)者0號(hào)船共完成了96個(gè)航次,鉆探站位624個(gè),實(shí)際鉆井逾千口,累計(jì)在海底之下鉆進(jìn)320km,最深海底鉆井1741m,共獲取巖芯97056m。DSDP是地球科學(xué)史上最大規(guī)模的國(guó)際合作,其結(jié)果證實(shí)了海底擴(kuò)張,建立了板塊學(xué)說(shuō),同時(shí)導(dǎo)致古海洋學(xué)新學(xué)科的建立,為地球科學(xué)帶來(lái)了一場(chǎng)革命(汪品先,1994)。 1983年,DSDP計(jì)劃之后,又開始新一輪的大洋鉆探計(jì)劃(OceanDrillingProgram,簡(jiǎn)稱ODP)。ODP主要由美國(guó)科學(xué)基金資助,參加國(guó)家有澳大利亞、加拿大、中國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)、比利時(shí)、丹麥、芬蘭、希臘、冰島、愛爾蘭、意大利、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士、荷蘭、土耳其、法國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)和俄羅斯等(ODPFinaltechnicalReport,2007)。 歷經(jīng)20年的大洋科學(xué)鉆探(ODP)在地球環(huán)境動(dòng)力學(xué)和地球內(nèi)部動(dòng)力學(xué)等方面取得了一系列重要成果,例如:將深海沉積物中記錄的氣候變化與理論計(jì)算的地球軌道參數(shù)的變化聯(lián)系起來(lái),論證了軌道參數(shù)變化在驅(qū)動(dòng)氣候變化中的作用;以地球軌道周期為基礎(chǔ)的高分辨率地質(zhì)年代表,開創(chuàng)了地質(zhì)年代學(xué)的新階段;證實(shí)了10年至千年際的洋流循環(huán)變化;建立并量化了100Ma來(lái)的全球環(huán)境變化,發(fā)現(xiàn)了全球性瞬時(shí)氣候事件、全球大洋缺氧事件;發(fā)現(xiàn)了氣候周期演變中熱帶碳循環(huán)的作用;對(duì)夏威夷皇帝海嶺的鉆探所鉆取的沉積物和玄武巖樣品的測(cè)年研究表明,這些年齡沿著海底火山鏈或火山脊出現(xiàn)系統(tǒng)的變化,驗(yàn)證了板塊構(gòu)造關(guān)于火山鏈/熱點(diǎn)0成因的假說(shuō)等等(柴育成等,2003)。1998年4月,我國(guó)作為/參與成員0正式加入大洋鉆探計(jì)劃。

 

  2003年,建立在DSDP和ODP基礎(chǔ)之上、規(guī)模更大、參與更加廣泛的綜合大洋鉆探計(jì)劃(IntegratedOceanDrillingProgram,簡(jiǎn)稱IODP)正 式開始。IODP成立之初,即將目標(biāo)定在地球系統(tǒng)(地球、海洋與生命)的綜合研究。