深海钻探计划从洋底直接取样

从1968年开始，美国领导的深海钻探计划使用一艘名为“格罗玛·挑战者”号的钻探船，以科学方法从洋底直接取样。该计划在1985年被国际性的“大洋钻探计划”所取代，后者使用的是改进的“联合果敢”号。项目进行了大约200个单独的航程或航段，每个历时两个月左右，在每一个区间分别钻探取得了岩芯样本。最深的钻孔超过两公里，总共采得数千公里长的岩芯样本。其中很多都包含不同深度的沉积物，最深可达火山玄武岩。它们都记录了自身的起源以及气候和海洋的变迁。沉积的速率非常缓慢，远远比不上侵蚀陆地与河流三角洲的速率。在高纬度地区，沉积物中还含有乘着冰山漂流的黏土和岩石碎片，冰山融化后，它们就被遗留在那些地方。在别处，乘风而来的沙漠尘埃和火山灰在深水沉积物中占据了更大的比例，有时还会伴随着微小陨石的尘埃、鲨鱼的牙齿，甚至还有鲸鱼的听小骨。

表层水体的海洋生产力很高，还经常会有各类浮游生物沉下的残余物。在相对较浅的水体，石灰质鞭毛虫和有孔虫类动物的石灰质骨骼随处可见，形成了石灰质软泥，固化后可形成白垩或石灰岩。但碳酸钙的溶解度随着深度和压力的增加而升高。在水中3.5-4.5公里深处，就到了所谓的碳补偿深度，在这一深度之下，微小的骨骼往往会溶解消失。在这里，它们会被硅质软泥取代，后者是由硅藻和放射虫的微小硅酸骨骼构成的。硅酸也会溶解，但在南大洋以及印度洋和太平洋的部分海域，未溶解的量也足以形成明显的覆层。在少数海域，通常是黑海等大洋环流受限之地，底层水没有氧气，黑色页岩沉积下来。这些黑色页岩有时富含未在厌氧条件下被氧化或消耗的有机物，这些物质可以慢慢变成石油。厌氧沉积物偶尔会散布得更加广泛，表现出所谓的缺氧事件，在那里，大洋环流的变化阻碍了富氧水体沉到洋底。