國(guó)際大洋鉆探：可以遲到，但不能缺席

2017年6月，第三次南海大洋鉆探圓滿結(jié)束，“決心”號(hào)首次?？可虾＃◤埥ㄋ?攝）

國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃（IODP，2013—2023）及其前身綜合大洋鉆探計(jì)劃（IODP，2003—2013）、大洋鉆探計(jì)劃（ODP，1985—2003）和深海鉆探計(jì)劃（DSDP，1968—1983）是20世紀(jì)至今地球科學(xué)規(guī)模最大、影響最深的國(guó)際合作研究計(jì)劃，在深海研究和地球科學(xué)領(lǐng)域占有及其重要的地位。大洋鉆探50年來(lái)在全球各大洋鉆井4000多口，取芯40余萬(wàn)米，導(dǎo)致了地球科學(xué)的革命，引領(lǐng)地球深部的探索。大洋鉆探，驗(yàn)證了地球構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的板塊理論，證實(shí)了氣候演變的軌道周期學(xué)說(shuō)，發(fā)現(xiàn)了海底深部生物圈和天然氣水合物，揭示了大洋巖石圈的成礦機(jī)制，改變了整個(gè)地球的發(fā)展軌跡。

經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，我國(guó)分別于1998年和2003年以“參與成員國(guó)”身份加入ODP和IODP（綜合大洋鉆探計(jì)劃）。2013年10月，習(xí)近平總書記批示，我國(guó)進(jìn)一步加大對(duì)大洋鉆探的投入，以年付300萬(wàn)美元會(huì)費(fèi)加入國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃。20年來(lái)，我國(guó)參加大洋鉆探的各項(xiàng)工作取得了突出成績(jī)，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)深海研究的新局面。

20年來(lái)的發(fā)展歷程

1968年，美國(guó)“格羅碼·挑戰(zhàn)者”深海鉆探船首航墨西哥灣，開(kāi)啟了劃時(shí)代的深海鉆探計(jì)劃。50年來(lái)，深海鉆探計(jì)劃實(shí)現(xiàn)了地球科學(xué)一次又一次的重大突破，始終站在國(guó)際學(xué)術(shù)前沿。

2015年12月，“決心”號(hào)啟程奔赴西南印度洋開(kāi)展打穿地球殼幔邊界的大洋鉆探（張建松 攝）

我國(guó)1998年才以參與成員身份(年付50萬(wàn)美元會(huì)費(fèi))加入ODP，開(kāi)啟了中國(guó)大洋鉆探20余年的發(fā)展歷程。2003年，我國(guó)繼續(xù)以參與成員身份(會(huì)費(fèi)增加到年付100萬(wàn)美元)加入綜合大洋鉆探計(jì)劃。2013年，我國(guó)以全額會(huì)員身份加入國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃，并大幅度提高資助強(qiáng)度，除了每年支付300萬(wàn)美元會(huì)費(fèi)，還以匹配經(jīng)費(fèi)的形式資助IODP的航次。在新IODP運(yùn)行的前5年（2014—2018年），中國(guó)為IODP提供了3300萬(wàn)美元的資助，成為僅次于美國(guó)、日本和歐洲聯(lián)合體的第四大資助方。1998年以來(lái)，我國(guó)參加大洋鉆探的工作一直由科學(xué)技術(shù)部牽頭，協(xié)調(diào)相關(guān)部委共同領(lǐng)導(dǎo)，同時(shí)成立了中國(guó)IODP工作協(xié)調(diào)小組、中國(guó)IODP專家咨詢委員會(huì)和中國(guó)IODP辦公室等組織管理機(jī)構(gòu)。

20年來(lái)，先后有來(lái)自中國(guó)科學(xué)院、教育部、自然資源部等所屬的30多家單位的130余位科學(xué)家參加了以南海和菲律賓海為重點(diǎn)的西太平洋以及大西洋、印度洋和南大洋等海區(qū)的60個(gè)大洋鉆探航次。尤其在1999年春，成功實(shí)施了由我國(guó)科學(xué)家建議、設(shè)計(jì)和主持的南海ODP第184航次，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)深海鉆探“零”的突破。近5年，我國(guó)又實(shí)施了3個(gè)“補(bǔ)助性建議項(xiàng)目”航次。在科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)等部門的大力支持下，南海大洋鉆探研究20年長(zhǎng)盛不衰，取得了豐碩的研究成果，使我國(guó)一舉進(jìn)入深?；A(chǔ)研究的國(guó)際前沿，引領(lǐng)我國(guó)深?？茖W(xué)發(fā)展的方向。

中國(guó)參加國(guó)際大洋鉆探突出成就是以我國(guó)為主的4個(gè)ODP-IODP航次：1999年以“東亞古季風(fēng)”為主題的ODP第184航次，由汪品先和Warren Prell為首席科學(xué)家；2014年以“南海海底擴(kuò)張”為主題的IODP第349航次，由李春峰和林間為首席科學(xué)家；2017年以“南海裂谷破裂”為主題的IODP第367和368航次，分別由孫珍和Joann Stock，以及翦知湣和Hans Christian Larsen擔(dān)任首席科學(xué)家；2018年以“重返南海北部U1503站”為主題的IODP第368X航次。近20年來(lái)，在我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)和主持下實(shí)現(xiàn)了“4+1”次南海大洋鉆探，鉆探深海18個(gè)站位，其中，12處水深超過(guò)3000米，取回巖芯近萬(wàn)米，有7處鉆進(jìn)了巖漿巖基底。南海的大洋鉆探使我國(guó)科學(xué)界提出了自己的新認(rèn)識(shí)，在氣候演變和海盆形成方面向套用大西洋模式的流行觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)，使南海成為全球深海研究程度高的邊緣海，并且確立了我國(guó)在南海深海科學(xué)研究中的國(guó)際主導(dǎo)權(quán)。

開(kāi)辟地球系統(tǒng)研究新局面

中國(guó)參與大洋鉆探不僅為我國(guó)科學(xué)家參加三大洋和南北極的深海探索創(chuàng)造了條件，而且使我國(guó)學(xué)術(shù)界進(jìn)入深海研究的國(guó)際前沿，與國(guó)際深?？茖W(xué)的各主要領(lǐng)域全面接軌。譬如，IODP第349航次在南海發(fā)現(xiàn)世界首例由碳酸鹽質(zhì)母巖漿向堿性玄武巖連續(xù)轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象，打開(kāi)了揭秘深部碳循環(huán)的一扇新的窗戶，將大大推動(dòng)有關(guān)深部碳對(duì)巖漿活動(dòng)、地表環(huán)境的影響等相關(guān)研究。又如，南海大洋鉆探在南海水深3500米以下站位的聲學(xué)基底（玄武巖、蝕變玄武巖或者礫巖）之上，發(fā)現(xiàn)有漸新世至中中新世的紅褐色黏土沉積，與廣布于蘇祿海、蘇拉威西海、菲律賓海在內(nèi)的西太平洋洋殼玄武巖之上的紅褐色黏土一致，為重新認(rèn)識(shí)大洋紅層發(fā)育機(jī)理提供了新的證據(jù)。因此，南海大洋鉆探取自深海盆的巖芯，首次為大洋巖石學(xué)和深海沉積學(xué)提供了寶貴材料，使我國(guó)的深海研究從古海洋學(xué)拓展到大洋巖石圈的地球化學(xué)和地球物理研究以及深部生物圈等新領(lǐng)域，我國(guó)的沉積學(xué)從陸地和近岸進(jìn)入深海，從而覆蓋了深海地球科學(xué)的各主要領(lǐng)域，扭轉(zhuǎn)了長(zhǎng)期以來(lái)海陸脫節(jié)、重陸輕海的偏向，將我國(guó)陸地和太平洋地質(zhì)連接起來(lái)，促進(jìn)了海陸結(jié)合的地球系統(tǒng)研究新局面，推進(jìn)了我國(guó)地球科學(xué)整體的發(fā)展。

此外，南海大洋鉆探推進(jìn)我國(guó)對(duì)南海深水油氣勘探的理論認(rèn)識(shí)，為南海的油氣勘探研究提供了對(duì)比的據(jù)點(diǎn)。深海油氣勘探的地質(zhì)判斷，大量依靠地震剖面等地球物理的間接證據(jù)，而大洋鉆探取得的巖芯，為地震剖面的地質(zhì)解釋提供了直接的地層檢驗(yàn)，確立了區(qū)域地層的標(biāo)準(zhǔn)剖面。ODP第184航次的1148站多年來(lái)已成為南海深水油氣勘探的重要參數(shù)井。實(shí)際上，油氣勘探的地質(zhì)研究著重在陸架和陸坡上部，大洋鉆探從深海盆取得的地質(zhì)記錄，為南海資源勘探提供了不可替代的深部信息，深化了對(duì)南海沉積盆地成因的認(rèn)識(shí)，揭示了油氣和天然氣水合物等的形成條件和變化規(guī)律。因此，大洋鉆探從基礎(chǔ)研究角度為資源開(kāi)發(fā)提供了無(wú)可替代的寶貴資料和認(rèn)識(shí)。

中國(guó)大洋鉆探的當(dāng)務(wù)之急

深海海底離地球內(nèi)部較近，從深海海底打鉆，至今還是人類直接探測(cè)地球內(nèi)部無(wú)可替代的高效途徑。大洋鉆探既下海又入地，面臨的是雙重挑戰(zhàn)，然而正是依靠各國(guó)科技界的共同努力，才能在半個(gè)世紀(jì)里譜寫出彪炳史冊(cè)的科學(xué)華章。就當(dāng)前而言，面對(duì)莫霍鉆一類的硬巖石鉆探任務(wù)，科技界正在探索第三代大洋鉆探船的技術(shù)前景。經(jīng)過(guò)50年的鉆探，大洋鉆探初期那種科學(xué)目標(biāo)簡(jiǎn)單、技術(shù)難度不高，可以“一鉆定天下”的站位已經(jīng)越來(lái)越少，僅靠鉆探單一手段解決科學(xué)問(wèn)題的時(shí)代正在消逝，而與深網(wǎng)觀測(cè)、深潛探索相結(jié)合的“三深”技術(shù)正在成為未來(lái)大洋鉆探的新形式。多年來(lái)，在鉆井中設(shè)置“海底井塞”，對(duì)海底下液體流動(dòng)和地殼運(yùn)動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，甚至進(jìn)行微生物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，就是大洋鉆探成功的案例。歐洲幾年前提出“深海與海底科學(xué)前沿”計(jì)劃，體現(xiàn)了“三深”結(jié)合的新思路，就值得我們?cè)谙蛏詈＿M(jìn)軍中密切注意。在作出科學(xué)貢獻(xiàn)的同時(shí)，大洋鉆探也為大型科學(xué)國(guó)際合作，積累了寶貴的精神財(cái)富。

大洋鉆探重要的特色在于其學(xué)術(shù)的前瞻性和開(kāi)放性，大洋鉆探航次的選擇，由各國(guó)科學(xué)家共同投票擇優(yōu)錄取；每個(gè)航次船上兩個(gè)月里的同舟共濟(jì)，為世界各國(guó)不同專業(yè)的科學(xué)家營(yíng)造了獨(dú)特的交流空間，給他們留下終生難忘的學(xué)術(shù)經(jīng)歷。大洋鉆探的科學(xué)計(jì)劃，必須得到世界公認(rèn)。

隨著世界經(jīng)濟(jì)格局的變化，各國(guó)對(duì)大洋鉆探的投入也此起彼伏。然而各國(guó)在大洋鉆探中投入和產(chǎn)出的相對(duì)比例，卻大相徑庭，值得指出的是澳大利亞和荷蘭，都以少量的投入取得重大的收獲。其中澳大利亞得益于地理位置，因?yàn)槟习肭虻拇笱笫菄?guó)際鉆探的熱點(diǎn)；而荷蘭主要依靠人才，少量人員的參加便換來(lái)了重大的研究成果。

在這場(chǎng)半世紀(jì)的國(guó)際深?？萍几?jìng)賽中，中國(guó)遲到了30年，比美國(guó)、日本和歐洲聯(lián)合體的資歷淺得多。但是決心建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的中國(guó)人，正以初生之犢的勇氣和后來(lái)居上的雄心，抓住歷史機(jī)遇試圖問(wèn)鼎大洋鉆探的科學(xué)頂峰。與此同時(shí)，我們又必須腳踏實(shí)地、勝而不驕，認(rèn)真研究和吸取50年來(lái)的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，避免陷入前人的誤區(qū)。圍繞“建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”的目標(biāo)，我國(guó)必將在國(guó)際大洋鉆探中發(fā)揮更大的作用，當(dāng)務(wù)之急是以平臺(tái)提供者的身份進(jìn)入?yún)⒓訃?guó)的核心層。與此同時(shí)，我國(guó)還需要從戰(zhàn)略高度全面考慮在這項(xiàng)國(guó)際大計(jì)劃中所起的作用。

隨著海洋科學(xué)的發(fā)展，大洋鉆探的地理覆蓋面必將擴(kuò)大，越來(lái)越多國(guó)家的“專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)”將成為鉆探的對(duì)象，其中許多屬于發(fā)展中國(guó)家。長(zhǎng)期以來(lái)，大洋鉆探只是個(gè)“富國(guó)俱樂(lè)部”，如何聯(lián)合發(fā)展中國(guó)家的科學(xué)家參加深海研究，擴(kuò)展參與大洋鉆探成員國(guó)的范圍，將會(huì)是擺在我們面前的任務(wù)。大洋鉆探規(guī)劃所采用的是幾十年的時(shí)間尺度，尤其是其硬件建設(shè)，必須有足夠的前瞻性。將來(lái)建造世界第三代大洋鉆探船，必須在發(fā)展新技術(shù)、面對(duì)新目標(biāo)的前提下，凝聚國(guó)際科技界的共同智慧，在充分國(guó)際研討的基礎(chǔ)上著手建造，才能經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)。

為新10年科學(xué)計(jì)劃而努力

改革開(kāi)放40年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)形成了世界上較大的地球科學(xué)隊(duì)伍。但是從整體上看，我國(guó)地球科學(xué)依然沒(méi)有擺脫發(fā)展中國(guó)家“原料輸出型”的范疇，有待向發(fā)達(dá)國(guó)家的“深加工型”轉(zhuǎn)變，向地球系統(tǒng)科學(xué)的方向轉(zhuǎn)型。只有陸上，缺乏海洋，尤其沒(méi)有深海，是發(fā)展中國(guó)家地球科學(xué)的一大特征。因此，發(fā)展大洋鉆探為旗幟的深海地球科學(xué)，是我國(guó)地球科學(xué)轉(zhuǎn)型的必由之路?，F(xiàn)在，國(guó)際大洋鉆探面臨著研討和制定2023年后新10年科學(xué)計(jì)劃的任務(wù)，我國(guó)應(yīng)當(dāng)盡早從學(xué)術(shù)上著手準(zhǔn)備，爭(zhēng)取主辦國(guó)際科學(xué)大會(huì)，為制定計(jì)劃作出實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。

中國(guó)科學(xué)院院士汪品先教授多次說(shuō)過(guò)：“由于歷史的原因，中國(guó)錯(cuò)過(guò)了19世紀(jì)和20世紀(jì)地球科學(xué)的革命，對(duì)于進(jìn)化論和板塊學(xué)說(shuō)的建立愧無(wú)貢獻(xiàn)。隨著地球科學(xué)向系統(tǒng)科學(xué)的方向發(fā)展，勢(shì)將引來(lái)21世紀(jì)的又一場(chǎng)科學(xué)革命，中國(guó)正在經(jīng)歷著科學(xué)發(fā)展的黃金時(shí)期，應(yīng)當(dāng)面對(duì)國(guó)際、朝向未來(lái)，將大洋鉆探國(guó)際合作視作自身發(fā)展的重大機(jī)遇，爭(zhēng)取為全人類作出自己的歷史貢獻(xiàn)。”（國(guó)際大洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃中國(guó)辦公室供稿）