Towards the New Decade of Ocean Drilling: Preparing its Science Plan
Wang Pinxian
State Key Laboratory of Marine Geology, Tongji University, Shanghai 200092, China
中图分类号:
P756.5
文献标识码:
A
文章编号:
1001-8166(2017)12-1229-07
收稿日期:2017-10-16
修回日期: 2017-11-16
网络出版日期: 2017-12-20
版权声明:
2017 地球科学进展 编辑部
作者简介:
First author:Wang Pinxian(1936-),male,Suzhou City,Jiangsu Province, Professer Academician of Chinese Academy of Sciences. Research areas include marine geology and palaeoenvironment.E-mail:pxwang@tongji.edu.cn
At the IODP Forum 2017 in Shanghai, IODP-China proposed initiating the discussions on “IODP beyond 2023”, and the meeting supported China’s proposal to host and co-lead the activities for preparing the science plan of ocean drilling after 2023. The present paper started from an overview of the planning processes of ocean drilling science over the past decades, then analysed the scientific targets and perspectives of the future ocean drilling, and concluded with suggestions about how China should prepare the international discussions on “IODP beyond 2023”.Since half a century, the ocean drilling has played a role of locomotive in international Earth science community and of flagship in deep-sea research.China’s initiation and co-leadership in preparing its science plan for the next decade will promote the upgrading of Earth science in our country, yet the success of the endeavor heavily depends on active involvement of the scientific community , especially on its contribution with creative thinking.
Keywords:Scientific ocean drilling
;
Science plan
;
International discussions
;
China.
与ODP相比,新世纪IODP科学计划的制定显得更为复杂,因为日本决定建造立管钻探船,欧盟也在准备采用租船打钻的新模式,大洋钻探即将从单船进入多船钻探的新时期[6,9],国际学术界也正兴高彩烈地迎接着新世纪的新前景。为此,1997年7月22~24日先在东京举行了“合作大洋立管钻探国际会议(Conference of Cooperative Ocean Riser Drilling,CONCORD)”[5],来自各国的150名科学家和工程师围绕着日本将要建造新船的设计装备,讨论立管钻探船为大洋钻探服务的科学计划,按气候与深部生物圈、大洋岩石圈、大陆漂移与大火成岩省、俯冲与地震、海底井下观测以及钻探工具与技术等专题,分成6个工作组进行讨论。同时,美国和欧盟又分别为各自的钻探平台组织了科学计划的研讨。然后于1999年5月,在加拿大温哥华举行了“大洋多平台探索大会(Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean,COMPLEX)”[6],350余名学者对大洋钻探3个平台的新十年科学计划进行整体讨论,选定了更加多样的科学主题。 最后2003年,在反复研讨的基础上定稿出版了《地球,海洋与生命》的IODP科学计划[7],作为2003—2013年大洋钻探的指针。
当前运行的是“国际大洋发现计划IODP(2013—2023)”,其科学计划制定过程,进一步展现了空前规模的吸引力。2009年9月22~25日在德国不莱梅大学举行的“IODP科学目标新探索(IODP New Venturesin Exploring Scientific Targets,INVEST) 大会”,有21个国家的584人参加,其中包括64名学生,分别在气候变化、岩石圈、生命、人地关系以及技术等方面开展讨论[11,12]。会后成立了13人的编写组,于2010年年底完成初稿,经过外审、修改,最终在2011年出版了《照亮地球: 过去、现在与未来》的科学计划[8,13]。其实在不莱梅INVEST大会之前,发达国家分头进行了密锣紧鼓的准备工作:2009年2~3月,美国组织了6周的网上讨论,有186位科学家参与撰写建议、提出意见,最后形成了“为未来科学大洋钻探拟定航程”(CHARTing the Future Course of Scientific Ocean Drilling,CHART)[14]的报告;4月24~25日,欧盟在维也纳集会讨论,撰写出《2013年后欧洲的科学钻探研究》报告[15]; 接着,英国又于5月18~19日在皇家学会召开英国的IODP大会,进行单独讨论; 日本也在1~2月组织讨论,并于7月提出了相应的报告。 与此同时,一些国际组织也组织了专题讨论会迎接INVEST大会,如国际大洋中脊计划 (InterRidge) 于2013年7月在英国南安普顿组织讨论会,发表了题为《熔融,岩浆,液体与生命》的报告[16]。 正是由于多方面的认真准备,不莱梅大会收到了各国科学家110份科学建议“白皮书”,为会议的成功召开和报告的成功撰写奠定了基础。 由上可见,大洋钻探是一项十分严肃的国际活动,在其半世纪以来的成就中,凝聚着各国科学家长期来的努力与心血。
与此同时,大洋钻探的专题研讨也在进行,其中最具有挑战性的当然是“莫霍钻”的实现。打穿地壳是地球科学界最高的理想之一,不但是1957年美国提出大洋钻探建议的初衷,更是世纪之交日本论证“地球号”建造时主打的科学目标,虽然目标的实现至今遥无期限,学术界推进“莫霍钻”的热情却从未稍减。从2006年以来,先后举行了多次国际会议,2012年又提出了“莫霍钻打地幔(MoHole to the Mantle )”的M2M计划,探讨利用“地球号”打莫霍钻的途径[23]。 另一方面,学术界发现莫霍面不一定就是地幔的顶界,也有可能是海水下渗使地幔岩蛇纹岩化的下界。因此,IODP设立了“慢莫霍(SloMo)计划”,探索“慢速扩张脊下地壳和莫霍面的性质(The nature of the lower crust and Moho at slower spreading ridges)”。
Fig.1 Core countries of IODP (a)2003-2003; (b)Since 2013; (c)Proposed new status. Note the difference between (a) and (b), showing the more independent operations of the three platform providers since 2013
说到科学战略研究,我国学术界并不陌生,近几十年来我们不知道开过多少会、订过多少计划,但是在不良风气的影响下,不少的“战略研讨”其实是少数人对于未来经费的一种预分配,与会者关心的只是“我的题目在哪里”,并没有开拓新领域、寻找突破口的目光和勇气。而此番进行的是国际计划的战略研究,就要求真刀真枪参与争论,特别需要富有创意的新思路、新题目。从我国近来的发展趋势看,应当说不乏有国际竞争力的潜在重点题目,比如西太平洋和东亚边缘深部构造与演变、低纬过程对气候演变的驱动等一类题目,都有可能争取走上国际舞台。值得一提的是2017年9月在上海举办的全球季风国际研讨会(IODP-PAGES Workshop on Global Monsoon), 7个IODP航次的11位首席科学家和多位ODP航次的古季风专家聚首一堂,提出了钻取全球季风长记录的建议,就是这类研讨的成功一例。
Table 3
表3
表3 不同大洋钻探计划与报告的科学主题
Table 3 Major scientific themes in various plans of ocean drilling
... Preparation of science plan for the international ocean drilling
阶段
会议
地点
年份
备注
ODP 1985—2003年
科学大洋钻探大会 COSOD I[1] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
美国 奥斯丁
1981
《大洋钻探长期科学计划》于1990年出版 ODP Long Range Plan (1989-2002)[3]
科学大洋钻探大会 COSOD II[2] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
法国 施特拉斯堡
1985
《通过大洋钻探理解我们动态的地球》于1996年出版 Understanding our Dynamic Earth through Ocean Drilling[4](ODP Long Rang Plan into the 21st Century)
IODP 2003—2013年
合作大洋立管钻探大会CONCORD[5] Conference on Cooperative Ocean Riser Drilling
日本 东京
1997
《地球,海洋与生命》2001年出版[7] Earth, Ocean and Life
大洋多平台探索大会 COMPLEX[6] Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean
加拿大 温哥华
1999
IODP 2013—2023 年
IODP探索科学目标新挑战大会 INVEST IODP New Venture in Exploring Scientific Targets
德国 不来梅
2009
《照亮地球:过去,现在与未来》2011年出版 Illuminating Earth’s Past ?Present and Future[8]
注:备注中斜体为书名 ...
JOIDES. Report of the Conference on Cooperative Ocean Riser Drilling[R]
2
1997
... Preparation of science plan for the international ocean drilling
阶段
会议
地点
年份
备注
ODP 1985—2003年
科学大洋钻探大会 COSOD I[1] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
美国 奥斯丁
1981
《大洋钻探长期科学计划》于1990年出版 ODP Long Range Plan (1989-2002)[3]
科学大洋钻探大会 COSOD II[2] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
法国 施特拉斯堡
1985
《通过大洋钻探理解我们动态的地球》于1996年出版 Understanding our Dynamic Earth through Ocean Drilling[4](ODP Long Rang Plan into the 21st Century)
IODP 2003—2013年
合作大洋立管钻探大会CONCORD[5] Conference on Cooperative Ocean Riser Drilling
日本 东京
1997
《地球,海洋与生命》2001年出版[7] Earth, Ocean and Life
大洋多平台探索大会 COMPLEX[6] Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean
加拿大 温哥华
1999
IODP 2013—2023 年
IODP探索科学目标新挑战大会 INVEST IODP New Venture in Exploring Scientific Targets
德国 不来梅
2009
《照亮地球:过去,现在与未来》2011年出版 Illuminating Earth’s Past ?Present and Future[8]
注:备注中斜体为书名 ...
... 与ODP相比,新世纪IODP科学计划的制定显得更为复杂,因为日本决定建造立管钻探船,欧盟也在准备采用租船打钻的新模式,大洋钻探即将从单船进入多船钻探的新时期[6,9],国际学术界也正兴高彩烈地迎接着新世纪的新前景.为此,1997年7月22~24日先在东京举行了“合作大洋立管钻探国际会议(Conference of Cooperative Ocean Riser Drilling,CONCORD)”[5],来自各国的150名科学家和工程师围绕着日本将要建造新船的设计装备,讨论立管钻探船为大洋钻探服务的科学计划,按气候与深部生物圈、大洋岩石圈、大陆漂移与大火成岩省、俯冲与地震、海底井下观测以及钻探工具与技术等专题,分成6个工作组进行讨论.同时,美国和欧盟又分别为各自的钻探平台组织了科学计划的研讨.然后于1999年5月,在加拿大温哥华举行了“大洋多平台探索大会(Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean,COMPLEX)”[6],350余名学者对大洋钻探3个平台的新十年科学计划进行整体讨论,选定了更加多样的科学主题. 最后2003年,在反复研讨的基础上定稿出版了《地球,海洋与生命》的IODP科学计划[7],作为2003—2013年大洋钻探的指针. ...
COMPLEX: Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean
3
1999
... Preparation of science plan for the international ocean drilling
阶段
会议
地点
年份
备注
ODP 1985—2003年
科学大洋钻探大会 COSOD I[1] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
美国 奥斯丁
1981
《大洋钻探长期科学计划》于1990年出版 ODP Long Range Plan (1989-2002)[3]
科学大洋钻探大会 COSOD II[2] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
法国 施特拉斯堡
1985
《通过大洋钻探理解我们动态的地球》于1996年出版 Understanding our Dynamic Earth through Ocean Drilling[4](ODP Long Rang Plan into the 21st Century)
IODP 2003—2013年
合作大洋立管钻探大会CONCORD[5] Conference on Cooperative Ocean Riser Drilling
日本 东京
1997
《地球,海洋与生命》2001年出版[7] Earth, Ocean and Life
大洋多平台探索大会 COMPLEX[6] Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean
加拿大 温哥华
1999
IODP 2013—2023 年
IODP探索科学目标新挑战大会 INVEST IODP New Venture in Exploring Scientific Targets
德国 不来梅
2009
《照亮地球:过去,现在与未来》2011年出版 Illuminating Earth’s Past ?Present and Future[8]
注:备注中斜体为书名 ...
... 与ODP相比,新世纪IODP科学计划的制定显得更为复杂,因为日本决定建造立管钻探船,欧盟也在准备采用租船打钻的新模式,大洋钻探即将从单船进入多船钻探的新时期[6,9],国际学术界也正兴高彩烈地迎接着新世纪的新前景.为此,1997年7月22~24日先在东京举行了“合作大洋立管钻探国际会议(Conference of Cooperative Ocean Riser Drilling,CONCORD)”[5],来自各国的150名科学家和工程师围绕着日本将要建造新船的设计装备,讨论立管钻探船为大洋钻探服务的科学计划,按气候与深部生物圈、大洋岩石圈、大陆漂移与大火成岩省、俯冲与地震、海底井下观测以及钻探工具与技术等专题,分成6个工作组进行讨论.同时,美国和欧盟又分别为各自的钻探平台组织了科学计划的研讨.然后于1999年5月,在加拿大温哥华举行了“大洋多平台探索大会(Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean,COMPLEX)”[6],350余名学者对大洋钻探3个平台的新十年科学计划进行整体讨论,选定了更加多样的科学主题. 最后2003年,在反复研讨的基础上定稿出版了《地球,海洋与生命》的IODP科学计划[7],作为2003—2013年大洋钻探的指针. ...
Earth, Ocean and Life. IODP Initial Science Plan: 2003-2013
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2003
... Preparation of science plan for the international ocean drilling
阶段
会议
地点
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ODP 1985—2003年
科学大洋钻探大会 COSOD I[1] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
美国 奥斯丁
1981
《大洋钻探长期科学计划》于1990年出版 ODP Long Range Plan (1989-2002)[3]
科学大洋钻探大会 COSOD II[2] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
法国 施特拉斯堡
1985
《通过大洋钻探理解我们动态的地球》于1996年出版 Understanding our Dynamic Earth through Ocean Drilling[4](ODP Long Rang Plan into the 21st Century)
IODP 2003—2013年
合作大洋立管钻探大会CONCORD[5] Conference on Cooperative Ocean Riser Drilling
日本 东京
1997
《地球,海洋与生命》2001年出版[7] Earth, Ocean and Life
大洋多平台探索大会 COMPLEX[6] Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean
加拿大 温哥华
1999
IODP 2013—2023 年
IODP探索科学目标新挑战大会 INVEST IODP New Venture in Exploring Scientific Targets
德国 不来梅
2009
《照亮地球:过去,现在与未来》2011年出版 Illuminating Earth’s Past ?Present and Future[8]
注:备注中斜体为书名 ...
... 与ODP相比,新世纪IODP科学计划的制定显得更为复杂,因为日本决定建造立管钻探船,欧盟也在准备采用租船打钻的新模式,大洋钻探即将从单船进入多船钻探的新时期[6,9],国际学术界也正兴高彩烈地迎接着新世纪的新前景.为此,1997年7月22~24日先在东京举行了“合作大洋立管钻探国际会议(Conference of Cooperative Ocean Riser Drilling,CONCORD)”[5],来自各国的150名科学家和工程师围绕着日本将要建造新船的设计装备,讨论立管钻探船为大洋钻探服务的科学计划,按气候与深部生物圈、大洋岩石圈、大陆漂移与大火成岩省、俯冲与地震、海底井下观测以及钻探工具与技术等专题,分成6个工作组进行讨论.同时,美国和欧盟又分别为各自的钻探平台组织了科学计划的研讨.然后于1999年5月,在加拿大温哥华举行了“大洋多平台探索大会(Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean,COMPLEX)”[6],350余名学者对大洋钻探3个平台的新十年科学计划进行整体讨论,选定了更加多样的科学主题. 最后2003年,在反复研讨的基础上定稿出版了《地球,海洋与生命》的IODP科学计划[7],作为2003—2013年大洋钻探的指针. ...
... Major scientific themes in various plans of ocean drilling
Earth, Ocean and Life. IODP Initial Science Plan: 2003-2013
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2003
... Preparation of science plan for the international ocean drilling
阶段
会议
地点
年份
备注
ODP 1985—2003年
科学大洋钻探大会 COSOD I[1] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
美国 奥斯丁
1981
《大洋钻探长期科学计划》于1990年出版 ODP Long Range Plan (1989-2002)[3]
科学大洋钻探大会 COSOD II[2] (Conference on Scientific Ocean Drilling)
法国 施特拉斯堡
1985
《通过大洋钻探理解我们动态的地球》于1996年出版 Understanding our Dynamic Earth through Ocean Drilling[4](ODP Long Rang Plan into the 21st Century)
IODP 2003—2013年
合作大洋立管钻探大会CONCORD[5] Conference on Cooperative Ocean Riser Drilling
日本 东京
1997
《地球,海洋与生命》2001年出版[7] Earth, Ocean and Life
大洋多平台探索大会 COMPLEX[6] Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean
加拿大 温哥华
1999
IODP 2013—2023 年
IODP探索科学目标新挑战大会 INVEST IODP New Venture in Exploring Scientific Targets
德国 不来梅
2009
《照亮地球:过去,现在与未来》2011年出版 Illuminating Earth’s Past ?Present and Future[8]
注:备注中斜体为书名 ...
... 与ODP相比,新世纪IODP科学计划的制定显得更为复杂,因为日本决定建造立管钻探船,欧盟也在准备采用租船打钻的新模式,大洋钻探即将从单船进入多船钻探的新时期[6,9],国际学术界也正兴高彩烈地迎接着新世纪的新前景.为此,1997年7月22~24日先在东京举行了“合作大洋立管钻探国际会议(Conference of Cooperative Ocean Riser Drilling,CONCORD)”[5],来自各国的150名科学家和工程师围绕着日本将要建造新船的设计装备,讨论立管钻探船为大洋钻探服务的科学计划,按气候与深部生物圈、大洋岩石圈、大陆漂移与大火成岩省、俯冲与地震、海底井下观测以及钻探工具与技术等专题,分成6个工作组进行讨论.同时,美国和欧盟又分别为各自的钻探平台组织了科学计划的研讨.然后于1999年5月,在加拿大温哥华举行了“大洋多平台探索大会(Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean,COMPLEX)”[6],350余名学者对大洋钻探3个平台的新十年科学计划进行整体讨论,选定了更加多样的科学主题. 最后2003年,在反复研讨的基础上定稿出版了《地球,海洋与生命》的IODP科学计划[7],作为2003—2013年大洋钻探的指针. ...
... Major scientific themes in various plans of ocean drilling
... 与ODP相比,新世纪IODP科学计划的制定显得更为复杂,因为日本决定建造立管钻探船,欧盟也在准备采用租船打钻的新模式,大洋钻探即将从单船进入多船钻探的新时期[6,9],国际学术界也正兴高彩烈地迎接着新世纪的新前景.为此,1997年7月22~24日先在东京举行了“合作大洋立管钻探国际会议(Conference of Cooperative Ocean Riser Drilling,CONCORD)”[5],来自各国的150名科学家和工程师围绕着日本将要建造新船的设计装备,讨论立管钻探船为大洋钻探服务的科学计划,按气候与深部生物圈、大洋岩石圈、大陆漂移与大火成岩省、俯冲与地震、海底井下观测以及钻探工具与技术等专题,分成6个工作组进行讨论.同时,美国和欧盟又分别为各自的钻探平台组织了科学计划的研讨.然后于1999年5月,在加拿大温哥华举行了“大洋多平台探索大会(Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean,COMPLEX)”[6],350余名学者对大洋钻探3个平台的新十年科学计划进行整体讨论,选定了更加多样的科学主题. 最后2003年,在反复研讨的基础上定稿出版了《地球,海洋与生命》的IODP科学计划[7],作为2003—2013年大洋钻探的指针. ...
... 与ODP相比,新世纪IODP科学计划的制定显得更为复杂,因为日本决定建造立管钻探船,欧盟也在准备采用租船打钻的新模式,大洋钻探即将从单船进入多船钻探的新时期[6,9],国际学术界也正兴高彩烈地迎接着新世纪的新前景.为此,1997年7月22~24日先在东京举行了“合作大洋立管钻探国际会议(Conference of Cooperative Ocean Riser Drilling,CONCORD)”[5],来自各国的150名科学家和工程师围绕着日本将要建造新船的设计装备,讨论立管钻探船为大洋钻探服务的科学计划,按气候与深部生物圈、大洋岩石圈、大陆漂移与大火成岩省、俯冲与地震、海底井下观测以及钻探工具与技术等专题,分成6个工作组进行讨论.同时,美国和欧盟又分别为各自的钻探平台组织了科学计划的研讨.然后于1999年5月,在加拿大温哥华举行了“大洋多平台探索大会(Conference on Multiple Platform Exploration of the Ocean,COMPLEX)”[6],350余名学者对大洋钻探3个平台的新十年科学计划进行整体讨论,选定了更加多样的科学主题. 最后2003年,在反复研讨的基础上定稿出版了《地球,海洋与生命》的IODP科学计划[7],作为2003—2013年大洋钻探的指针. ...
... 同时作进一步探讨的还有日本.国际大洋钻探2013—2023年的10年计划是按照美国、日本和欧洲3个平台为基础制定的,计划中有些探索地球深部的内容,只能靠日本“地球号”的立管钻探才能完成.为展望新10年“地球号”大洋钻探船的科学目标,日本海洋科学技术中心(Japan Marine Science and Technology Center,JAMSTEC)在2012年成立了美国、日本、澳、德国、英国、法国、中国和意大利共19人的指导委员会,确定了“地球号”科学目标的五大领域. 接着于2013年4月22~23日在东京举办了“地球号”十年展望的 “Chikyu+10国际研讨会”,有来自21个国家和地区的397人参加,代表了180个研究单位,总共提交了127份白皮书,结果归纳出八大“旗舰项目”(表2),用作指导今后10年“地球号”钻探的科学目标[21,22].这项计划范围广阔、气势宏大,但是在会上就有专家指出,根据“地球号”的现有进度,想要实现所列的科学目标并不现实.几年来,由于经费和技术的困难,“地球号”钻探航次寥寥无几,专家们当时的担心不幸言中.但是这次国际研讨,已经为今后立管船钻探项目的选择提供了丰富的信息和优先程度的排序. ...
我国参加大洋钻探的近十年回顾与展望
1
2014
... 同时作进一步探讨的还有日本.国际大洋钻探2013—2023年的10年计划是按照美国、日本和欧洲3个平台为基础制定的,计划中有些探索地球深部的内容,只能靠日本“地球号”的立管钻探才能完成.为展望新10年“地球号”大洋钻探船的科学目标,日本海洋科学技术中心(Japan Marine Science and Technology Center,JAMSTEC)在2012年成立了美国、日本、澳、德国、英国、法国、中国和意大利共19人的指导委员会,确定了“地球号”科学目标的五大领域. 接着于2013年4月22~23日在东京举办了“地球号”十年展望的 “Chikyu+10国际研讨会”,有来自21个国家和地区的397人参加,代表了180个研究单位,总共提交了127份白皮书,结果归纳出八大“旗舰项目”(表2),用作指导今后10年“地球号”钻探的科学目标[21,22].这项计划范围广阔、气势宏大,但是在会上就有专家指出,根据“地球号”的现有进度,想要实现所列的科学目标并不现实.几年来,由于经费和技术的困难,“地球号”钻探航次寥寥无几,专家们当时的担心不幸言中.但是这次国际研讨,已经为今后立管船钻探项目的选择提供了丰富的信息和优先程度的排序. ...
Drilling to Earth’s mantle
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2013
... 与此同时,大洋钻探的专题研讨也在进行,其中最具有挑战性的当然是“莫霍钻”的实现.打穿地壳是地球科学界最高的理想之一,不但是1957年美国提出大洋钻探建议的初衷,更是世纪之交日本论证“地球号”建造时主打的科学目标,虽然目标的实现至今遥无期限,学术界推进“莫霍钻”的热情却从未稍减.从2006年以来,先后举行了多次国际会议,2012年又提出了“莫霍钻打地幔(MoHole to the Mantle )”的M2M计划,探讨利用“地球号”打莫霍钻的途径[23]. 另一方面,学术界发现莫霍面不一定就是地幔的顶界,也有可能是海水下渗使地幔岩蛇纹岩化的下界.因此,IODP设立了“慢莫霍(SloMo)计划”,探索“慢速扩张脊下地壳和莫霍面的性质(The nature of the lower crust and Moho at slower spreading ridges)”. ...