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| 內容簡介： |
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《中国深海科学钻探战略与选址研究》聚焦深海科学钻探这一全球海洋科技前沿领域，填补了我国系统梳理深海科学钻探战略、指导钻探选址的著作空白。《中国深海科学钻探战略与选址研究》立足国家“海洋强国”“双碳”战略需求，兼具全球视野与中国特色，既梳理国际深海钻探发展脉络与前沿方向，又明确我国深钻短期、中期、长期规划；以科学问题为导向，融合作者团队多年科考一手数据、观测成果与理论研究，为钻探选址提供可落地技术方案；打破学科壁垒，从地质、海洋、生态、工程等多学科交叉视角，论证战略科学性与选址合理性。
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目录序言前言1 绪论 11.1 地球系统科学“上天、入地和下海”. 11.2 深海认知“三深技术” 21.3 深海钻探机遇与挑战 31.4 钻探选址研究与“梦想”实现 42 国际大洋钻探历史进程与卓越成就 62.1 国际大洋钻探科学主题演变 62.1.1 莫霍钻梦想与深海钻探计划（DSDP） 62.1.2 大洋钻探计划（ODP） 82.1.3 综合大洋钻探计划（IODP） 102.1.4 国际大洋发现计划（IODP） 132.1.5 面向2050年大洋钻探科学框架 152.2 国际大洋钻探存在问题 192.2.1 需深化研究的问题 192.2.2 管理与组织问题 212.2.3 工程技术问题 222.2.4 钻探航次效率问题 262.3 国际大洋钻探发展趋势 272.3.1 大洋钻探国际合作发展趋势 272.3.2 科学主题发展趋势 282.3.3 多钻探平台下运行管理趋势 312.4 中国深海科学钻探机遇与使命 352.4.1 入库建议书科学主题组成 352.4.2 两洋一海与两极地区钻探现状 362.4.3 中国深海科学钻探的机遇 563 中国大洋科学钻探需求分析与战略部署 573.1 中国大洋科学钻探现状分析 573.1.1 中国大洋科学钻探的历史 573.1.2 组织管理模式 583.1.3 钻探航次与创新成果 593.2 中国大洋钻探存在的挑战 613.2.1 创新能力有待提升 613.2.2 航次建议无法实施 613.2.3 急需主导大科学计划 613.3 中国深海科学钻探规划部署 613.3.1 地球动力学 633.3.2 深部生物圈 683.3.3 深时与环境演变 703.3.4 洋底系统演变 763.3.5 深海科学钻探大科学计划路线 784 青藏高原隆升及其效应的全时序沉积演化 794.1 孟加拉湾区域地质概述 794.1.1 孟加拉湾水文与气象 814.1.2 孟加拉湾地形与地貌 824.1.3 孟加拉湾地球物理场特征 834.1.4 孟加拉湾地层格架 864.1.5 孟加拉湾区域构造特征 894.2 孟加拉湾大洋钻探现状 904.2.1 深海钻探计划DSDP-22航次 934.2.2 大洋钻探计划ODP-116航次 934.2.3 大洋钻探计划ODP-121航次 944.2.4 国际大洋发现计划IODP-353航次 954.2.5 国际大洋发现计划IODP-354航次 964.2.6 DSDP-ODP-IODP钻探工作的不足 974.3 孟加拉湾前沿科学问题 974.3.1 青藏高原隆升剥蚀过程的沉积记录 974.3.2 南亚季风的形成演变及古气候变迁 1034.3.3 中生代以来东北印度洋海底扩张过程 1044.3.4 东经85°海脊结构、性质与起源 1064.4 孟加拉湾钻探目标与选址研究 1114.4.1 孟加拉湾科学钻探假说验证 1114.4.2 孟加拉湾选址钻探目标 1144.4.3 钻探井位建议与层位预测 1165 西太平洋菲律宾海板块俯冲与岛弧演化 1275.1 菲律宾海区域地质概述 1275.1.1 地形与地貌特征 1285.1.2 沉积特征与物质组成 1295.1.3 地球物理场特征 1305.1.4 区域构造特征与演化 1365.2 菲律宾海大洋钻探现状 1405.2.1 深海钻探计划DSDP 航次 1475.2.2 大洋钻探计划ODP 航次 1525.2.3 综合大洋钻探计划IODP航次 1565.2.4 国际大洋发现计划IODP航次 1565.3 菲律宾海前沿科学问题 1605.3.1 花东海盆的年代与构造属性 1605.3.2 俯冲启动和岛弧形成过程 1625.3.3 菲律宾海板块形成与重建 1635.3.4 弧后盆地海底扩张过程与动力学机制 1655.3.5 弧前俯冲增生楔结构与孕震机理 1655.3.6 海洋风成沉积及其古环境记录 1665.4 菲律宾海钻探目标与选址研究 1685.4.1 俯冲启动和岛弧早期演化 1685.4.2 三联点岩浆作用过程 1705.4.3 西菲律宾海盆年代与古地磁 1725.4.4 花东海盆年龄和构造属性 1736 南海共轭大陆边缘时空演化特征与科学钻探 1766.1 南海区域地质概述 1766.1.1 水文环流特征 1766.1.2 南海地形与地貌 1776.1.3 南海第四纪地质演化 1786.1.4 南海构造演化特征 1786.2 南海大洋钻探现状 1816.2.1 大洋钻探计划ODP-184航次 1816.2.2 国际大洋发现计划IODP-349航次 1846.2.3 国际大洋发现计划IODP-367/368/368X航次 1906.3 南海重大科学问题研究进展 1976.3.1 南海南北陆缘伸展减薄差异 1976.3.2 南海洋陆过渡带破裂过程与空间分布差异 1996.3.3 南海岩浆活动的地幔动力学机制 2016.3.4 南海莫霍面钻探选区与科学意义 2056.4 南海钻探目标与选址研究 2116.4.1 南海东部次海盆钻探目标与井位建议 2116.4.2 南海西北次海盆钻探目标与井位建议 2146.4.3 南海西南次海盆钻探目标与井位建议 2166.4.4 南海科学钻探站位/井位建议总结 2237 总结与展望 2267.1 总结 2267.1.1 国际大洋钻探成就、问题与趋势 2267.1.2 中国深海科学钻探战略规划 2267.1.3 孟加拉扇钻探选址优选 2277.1.4 菲律宾海钻探选址优选 2277.1.5 南海钻探选址研究 2287.2 建议与展望 2297.2.1 立足本国与面向全球的科学构想 2297.2.2 国际一流钻探平台建设及应用 2307.2.3 百年变局下的国际合作与服务 2307.2.4 大洋钻探选址调查与部署 231参考文献 232
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1绪论 1.1地球系统科学“上天、入地和下海” 人类要从地球中获取食物和能源，必然要关心所居住的地球，并对地球产生求知欲，于是逐渐形成了地球科学的各分支，如气象学、海洋学、地理学、地质学、生态学等。然而，这些分支学科形成的研究方法和手段主要局限在分支学科的范畴。由于地球时空演化的复杂性，尽管有的学科已达定量、半定量化的研究水平，但仍不能完整地认识地球，故传统地学面临着挑战。用系统的多要素相互联系、相互作用的观点去研究地球成为学科发展的必然趋势。地球系统主要由大气圈、水圈、固体地球和生物圈（包括人类）所构成。地球系统科学就是要研究不同圈层之间相互联系、相互作用的机制，探索地球系统变化的规律及其控制机理，从而为地球演化预测建立科学基础，为地球系统的科学管理提供依据。 早在20世纪中期，中国著名的古生物学家、中国科学院*批学部委员（院士）、曾任中国科学院地学部主任的尹赞勋先生提出地质学家要“上天，入地，下海”，不仅仅是向地质学家发出的动员口号，更是科研人员实现“中国梦”的一种奋斗目标。苏联1957年成功发射了人类**颗人造卫星，1961年实现人类*次进入太空;美国后来居上，1969年实现载人登月，并将探测领域发展到太阳系外。近年来，中国人的“航天梦”也取得了举世瞩目的成就，成功实现火星探测绕、落、巡的目标，并*次从月球背面采样返回。20世纪后半叶在世界范围内陆续开展了以地球科学研究为目的的大洋钻探计划和大陆钻探计划，揭示了许多人所未知的地球奥秘，为人类探寻资源、能源和环境及生态等开辟了新疆域。苏联科拉半岛SG-3钻孔/井深度达12262m，为全球**超深井。中国也在一步一步实现大陆科学钻探的突破，2018年松科二井钻探深度达到7018m，2024年我国深地科探井正式穿越万米大关，在深地领域实现重大突破，亦是“上天、入地”探索大自然的壮举。 相对“上天、入地”的历史突破，在“下海”方面的科学进展显得步伐缓慢。地球上海洋总面积约为3.6亿km2，约占地球表面积的71%，平均水深约3795m。通常将海平面200m以下水深的黑暗海域称为深海，所以大洋95%是永恒的黑暗。深度每下降10m，就会增加一个大气压，全球洋底平均有300多个大气压。当今人类已探索的海底只有5%，还有95%的海底是未知的。黑暗无光、海水压力巨大、海底地形地貌复杂，要进行深海探测，就必须发展相应的探测技术。20世纪30年代，人们开始使用声波通过远距离非接触的方法，从海洋外面来探索海洋。20世纪中期，遥感技术的发明带来了海洋探测手段的革命。利用遥感技术，科学家能够从空中对海洋进行大面积观测。但是遥感的电磁波局限在探测海洋的顶层，进入不了深海。之后，能在海水中自由传播的声波，则成为海洋水文测量和水下通讯的主要手段，而对海底地震波的追踪，也成为了探索海底地质结构、揭示地球内部物质组成的重要手段。 1.2深海认知“三深技术” 未来探索深海未知世界，必将是深海潜水器“触诊”、深海观测“CT”和深海钻探“活检”等“三深”技术的综合应用与实际探测。 *先，为人类进入深海提供“入场券”的是深潜技术。*早的深潜器是两位美国科学家乘坐的空心潜水球，1930年在百慕大*次成功下潜到水下183m。I960年，瑞士人设计的“的里雅斯特”号深海潜水器，承载两人深潜到马里亚纳海沟的10916m处，停留了20分钟，一举打破深潜的*高纪录。此后，又逐步出现能够在水下移动、采样，具有探测功能的深潜器。目前，世界上只有中国和美国、法国、俄罗斯、日本5个国家拥有载人深潜器。近年来，我国自主设计和研制的“蛟龙”号、“深海勇士”号和“奋斗者”号深潜器累计下潜超过1000次，下潜深度覆盖了大洋纵深万余米的“全海深”。我国还陆续研制出应用范围更广的无人深潜器和深海机器人，包括遥控水下机器人、自主水下机器人、混合式自主遥控水下机器人、水下滑翔机等，初步建立起全海深潜水器谱系，具备了全海深探测与作业能力，在海洋科学研究方面具有不可替代的作用。回顾历史，人类潜入海洋长期的挑战在于深度，虽然地球上*深的地方马里亚纳海沟的查莫罗海沟达到11034m，但人类深潜纪录早在1960年就已触及10916m，到达海底*深处已然不是梦想；我国自主研制的万米级载人潜水器“奋斗者”号在西太平洋马里亚纳海沟成功下潜10909m，创造中国载人深潜新纪录，获取了海沟底部样本。从科学应用看，当前深潜探测技术面临的挑战在于深水下的运作功能，尤其是高精度的采样和观测能力，例如需要有像人类手指头那样灵活的机械手进行操作。深潜技术的发展和应用也只是人类认识海洋的“触诊”手段。 其次，深海潜器观测仅是短暂的考察，进入海洋内部进行原位长期连续观测更有必要。而能进行这种长期业务化观测的只有海底观测网。海底观测网将各种传感器放到海底，用光电缆联网接到岸上，把测量所得信息传送回来。传感器与穿梭在节点之间的自主水下机器人、着陆器等多种设备配合运行，构成功能强大的深海观测系统，直接在水下分析信息，从而实现从海底到海面全天候、长期、连续、实时、综合原位观测。海底观测网是21世纪的新事物，第一个大型观测网是2009年在加拿大建成的“海王星”网。2015年，日本建成缆线长5700km的海沟海底地震与海啸观测网（S-net），专门预警海底地震与海啸。2016年，美国的海底观测网（OOI）投入使用，包括区域网、近岸网和全球网三大部分，是目前规模最大的海底观测网。我国也已经启动了大科学工程，汇集各学科、各领域、各层次科技资源，正在东海和南海建造海底科学观测网。诚然，海底观测网造价昂贵，短时间内很难全海域铺设，目前部署的也仅是重点海域的局部观测网，要真正实现网络化、业务化观测还有很长的路要走。总之，深海观测网结合已有的地球物理手段，将是人类认识深海的重要探测手段，亦是对地球海洋的“CT”化检查。 *后，“三深”中影响和规模最大的是“深钻”。从深海海底钻探地壳，是难度*高、耗费最大的深海勘探技术。自从1961年美国实施Moho全球钻探实践后不久，深海大洋钻探即发展为国际大洋钻探计划，由若干发达国家共同提供资金，将各国的科技精华集中到同一条钻探船上，向地球深部进军。如前所述，其是迄今历时*长、成果*丰的国际合作计划，其发展经历了深海钻探计划（DSDP，1968～1983年）、大洋钻探计划（ODP，1985～2003年）、综合大洋钻探计划（IODP，2003～2013年）、国际大洋发现计划（IODP，2013～2023年）四个阶段，钻探足迹遍及全球海洋，其主旨始终坚持从海底探索地球深部奥秘的梦想，而探究主题始终引领地球科学发展新方向，其获得的成果从根本上改变了人类对地球的认识。而且，大洋钻探接二连三的重大发现引起了20世纪地球科学革命，即：证实了海底扩张和大陆漂移，推动板块构造理论的建立，从海底沉积物探寻地球气候系统演化的机制。从组织的角度看，大洋钻探计划也是国际科学史上的奇迹：一项由各国政府出资的基础研究的国际计划，居然历经60余年而不衰，进而成了历时*久、效果最好的大型国际科学合作项目。总之，半个多世纪以来，大洋钻探船成为海洋科学的“航母”，大洋钻井犹如一枚枚定海神针，穿越深水插入到地球，不断进行着地球尤其是深海未知区域的“活体检测”。 1.3深海钻探机遇与挑战 半世纪的大洋钻探，在地球科学界可以说是功高盖世，但遗憾的是并没有实现其“初心使命”：打穿莫霍面。海底下大约小于7km的深处是地壳和地幔的分界面，即“莫霍面”。20世纪60年代大洋钻探立项的初衷是打穿地壳进入莫霍面，让人类一睹原位地幔的真面目。虽然迄今为止已执行完成319个航次，在1814个站位钻探了4247个钻孔，总钻进深度达1077668m，总取心数为85039个，获取岩心总长度为484941m，但未能实现该项计划*初立项时的目标。习近平总书记在十九大报告中提出“加快建设海洋强国”，在全国科技创新大会上发出了“向地球深部进军”的号令，指出“深海蕴藏着地球上远未认知和开发的宝藏，但要得到这些宝藏，就必须在深海进入、深海探测、深海开发方面掌握关键技术”。 目前，我国新一代大洋钻探船“梦想”号已经入列，依托“梦想”号钻探船提出和设计部署新一轮的国际大科学计划，不仅能增强科技工作者的创新热情，且在任务制定过程中由过去的旁听讨论为主，转变为以国家需求为指引、以实现海洋科学重大突破为目标、以自主设计主持大洋钻探航次为技术方案的主动“开拓新领域、寻找突破口”。只有充分发挥大洋钻探大科学计划在地球科学领域的高端科技平台作用，群策群力挑战科技前沿，才能实现我国地球科学从“跟跑”到“**”的转变，推动国际合作深入和国际合作平台建设，将我国科学家的智慧与才能转化为推动海洋经济发展的生产力，全面推动海洋强国建设。 正在实施的由美国、日本和欧洲主导的大洋钻探计划为制定更有利于海洋发达国家的国际海洋政策和国际框架协议提供了资料基础和科技支撑，因此可以说，谁主导了国际大洋钻探计划，谁就掌握了国际科研资源，谁就增强了国际海洋事务话语权。过去我国由于没有自己的大洋钻探国际大科学计划，缺乏应有的大洋钻探计划决策权，即使在我国管辖海域获得的宝贵基础资料有时也要交由他国保管，严重削弱了我国维护海洋权益的能力。因此亟须高点定位，依托“梦想”号大洋钻探船平台，组织实施我国大洋钻探大科学计划，切实提升我国国际影响力和话语权。 “梦想”号大洋钻探船的建造与投入使用，将在全球范围内搭建国际地球科学合作的国际重器与交流平台。我国既是这个平台的构建者，又是这个平台的运营者。该平台的成功运营将加大我国同世界各国的地球科学合作，大幅提升我国地球科学水平，并逐步使我国成为全球地球科学研究的中心和领导者，极大地提升我国在国际舞台上的话语权和影响力。 1.4钻探选址研究与“梦想”实现 中国是一个海洋大国，有超过18000km的海岸线，有300万km2的辽阔海疆，拥有东海和南海两个典型的边缘海，理应在未来海洋世纪的竞争中占有一席之地。然而由于历史原因，我国错过了20世纪60年代末由深海钻探引发的世界地学革命。许多国家的先例表明，参与大洋钻探国际合作，都会给本国的地球科学带来深刻的变化，使“内向型”的研究工作转向开放型、全球型，也为各个分支学科带来新意和创新。而且大规模的海洋国际联合开发已成为21世纪的一大特征，现代海洋开发利用所需的科技投入往往非一个国家能力所及，这使海洋事业国际合作趋势日益增强。 迈进新世纪的中国更加开放，在海洋地质以及整个地球系统科学领域，尤其需要具备和实施国际地球科学合作背景的大洋科学钻探计划。在我国一大批专家学者积极呼吁和政府相关部门的支持下，我国最终在1998年正式成为ODP会员，并在1999年实现了中国海域深海科学钻探“零”的突破，执行了由汪品先院士担任*席科学家的ODP-184航次，建立了西太平洋最佳的深海地层剖面，在气候演变周期性、亚洲季风变迁和南海盆地演化等方面取得了很多创新成果，初步形成了一支多学科结合的深海基础研究队伍，从而使中国海洋地学事业从整体上上了一个新台阶。 经过改革开放40多年的经济发展，我国目前的经济状态与40年前不可同日而语。与经济发展同频共振，我国的海洋科学也取得了重大进展和根本性的变化。近年来，随着我国海洋科学视野全球化和国际化持续提升，对大洋钻探的需求越来越强烈。中国要为新世纪的海洋地球科学做出重大贡献，全球的视野和系统的概念是必不可缺的。因此，在中国“梦想”号大洋钻探船入列之际，已经有很多学者在思考新世纪大洋钻探中我国应该扮演怎样的角色，如何深度参与并领导新一轮的大洋钻探国际合作计划。尽管中国在大洋钻探合作中参与较晚，但正以其强大的地学队伍和丰富的研究经验，投入这一巨大的国际地学合作中一显身手，为世界地球系统研究，为大洋钻探科学计划实施和海洋领域的重大突破，为人类的未来，贡献中华民族的磅礴力量，这即是本书编撰的主要目的。 总之，本
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