航次主题:胡安•德富卡洋脊的水文地质学。2004年6月27~8月21日,IODP301航次U1301站在胡安•德富卡洋脊钻探了洋壳和沉积物,研究东翼玄武洋壳的水文结构体系:区域化、各向异性、微生物学和地壳尺度的特点。
IODP301航次得益于ODP的钻探技术和科学成就,特别是ODP168航次。168航次致力于研究年轻洋脊翼部基岩最上部和沉积物中的热液过程,尽管168航次非常成功,但同时也对洋脊翼部的热液性质和过程提出了许多新的问题。IODP301航次在168航次钻探横断面的东端实施钻探,其主要目标在于:
1) 对基岩进行更深的钻探、取芯和钻孔测量;
2) 在单一地区的洋脊侧翼进行多学科的综合研究,包括沉积物和基岩的微生物和地球化学分析;
3) 通过建立一个钻孔观测的三维网络,来进行长期的地壳尺度的实验。
IODP301航次是一个双航次计划的第一部分,这是一个多学科的计划,用来评估洋壳形成的水文地质特征;判定在一个活动的热液系统中流体路径是如何分布的,建立流体环流、风化作用和微生物过程之间的联系,追索地震和水文各向异性之间的关系。在301航次期间,科学家们替换了一个位于胡安•德富卡洋脊东翼的已有的深入上部地壳的井位观测系统,并建立了两个新的观测系统,这两个系统深入海底达583米,深入基岩达318米。科学家们采集了沉积物、玄武岩、流体和微生物样品,收集了测井曲线,并在两个基岩钻孔中进行了水文地质实验。岸上研究将会进一步研究微生物生活在地壳什么地方?以及这些生物的碳循环、成岩改造作用以及如何受到流体路径的影响。
在接下来的航次中,科学家们将会首次尝试在洋壳中进行多维的、跨钻孔的实验,包括水文、微生物、地震以及示踪物研究等。在钻探船工作之后,将开始利用海底之下的观测网络进行长期的实验,可以使得研究人员调查比以前更大体积的洋壳含水层系统。通过对不同深度实施监测、采样和实验,还可以评估洋壳在垂向和水平上连接的程度;以及这些连接对流体、溶解物、热量和微生物过程的影响;并测量水文性质的重要性。这些工作可以帮助人们理解可透水路径的特征,环流的深度范围,渗透各向异性的重要性以及地壳中水文地质障碍的意义。