Комплексная программа морского бурения

Комплексная программа океанского бурения ( IODP ) была международная морская исследовательская программа. Программа использовала тяжелое буровое оборудование, установленное на борту судов, для мониторинга и отбора проб на морском дне. С помощью этого исследования IODP задокументировал изменение окружающей среды, земные процессы и эффекты, биосферу, твердые земные циклы и геодинамику. ^[1]

С конца 2013 года программа начала новый 10-летний этап с Международной программы открытия океана ^[2].

Навигация по пути к открытию [ править ]

Научное бурение океана представляет собой наиболее продолжительное и наиболее успешное международное сотрудничество между науками о Земле. Научное морское бурение началось в 1961 году с первого образца океанической коры, извлеченного на борту модифицированной баржи ВМС США CUSS 1 . Американский писатель Джон Стейнбек , также занимающийся океанографией-любителем, задокументировал проект «Мохол» для журнала LIFE .

Устаревшие программы [ править ]

Проект Deep Sea Drilling Project (DSDP), основанный в июне 1966 года, использовался Glomar Challenger для бурения и отбора керна в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, а также в Средиземном и Красном морях. В Челленджера CORING операции позволили DSDP обеспечить следующий интеллектуальный шаг в проверке гипотезы о тектонике плит , связанной с морским дном распространения, по знакомству базальных отложений на разрезах от Срединно-Атлантического хребта .

В июне 1970 года инженеры Challenger DSDP разработали способ замены изношенных буровых коронок и последующего ввода в скважины для более глубокого бурения в Атлантическом океане у побережья Нью-Йорка на глубине 10 000 футов (3048 метров) воды. Это потребовало использования гидроакустического сканирующего оборудования и крупномасштабного конуса входа в атмосферу.

Ориентированные на процессы исследования Земли продолжались с 1985 по 2003 год в рамках проекта JOIDES Resolution , который заменил Glomar Challenger в январе 1985 года, когда DSDP трансформировалась в Программу бурения в океане (ODP). Разрешение JOIDES названо в честь 200-летнего HMS резолюции , который исследовал Тихий океан и Антарктиду под командованием капитана Джеймса Кука .

Программа океанического бурения внесла значительный вклад в расширение научного понимания истории Земли, изменения климата , тектоники плит , природных ресурсов и геологических опасностей. Открытия ODP включали подтверждение:

1. жидкости, циркулирующие по дну океана;
2. образование гигантских вулканических плато с феноменальной скоростью, неизвестной сегодня;
3. природный метан, замороженный глубоко в морских отложениях в виде газогидрата;
4. сообщество микробов, живущее глубоко в океанической коре;
5. циклы изменения климата

Финансовые агентства IODP [ править ]

Национальные консорциумы и государственные финансовые агентства поддержали деятельность IODP в области науки и буровых платформ. Участие в IODP было пропорционально инвестициям в программу.

Соучастник [ править ]

Европейский консорциум для океанических исследований бурения(ECORD) была создана в декабре 2003 г. с 13 европейскими странами для представления европейского вклада в IODP. Консорциум превратился в совместную группу из 17 европейских стран (Австрия, Бельгия, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Исландия, Ирландия, Италия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Великобритания) и Канада, которые вместе составляют агентство, финансирующее IODP. Работая вместе с Японией и Соединенными Штатами, ECORD предоставил научному сообществу IODP доступ к платформам для конкретных миссий, выбранным для выполнения конкретных научных задач. Эти платформы имеют ограниченное пространство на борту для лабораторий и ученых, и для их описания, обработки и анализа образцов отложений, собранных сразу после буровой экспедиции, требуется научное совещание на берегу.

Ассоциированные члены [ править ]

В апреле 2004 года Китайская Народная Республика присоединилась к IODP в качестве ассоциированного члена при спонсорской поддержке Министерства науки и технологий Китая (MOST). Участие Китая в IODP дало китайскому морскому научному сообществу новый импульс и увеличило их возможности для глубоководных исследований. Китайские ученые участвовали в исследовательских экспедициях и представляют интересы Китая в Научно-консультативной структуре IODP.

Республика Корея присоединилась к IODP в качестве ассоциированного члена в июне 2006 г. при спонсорской поддержке Корейского института геонаук и минеральных ресурсов (KIGAM). Меморандум о взаимопонимании между Южной Кореей и ведущими агентствами создал Временный азиатский консорциум.

Министерство наук о Земле (МОН) и правительство Индии присоединились к IODP в 2008 году в качестве ассоциированного члена. С тех пор Индия назначила Национальный центр исследований Антарктики и океана (NCAOR), Гоа, для наблюдения за всей деятельностью, связанной с IODP в Индии (IODP-India). В этом направлении 17–18 октября 2011 г. в Гоа был организован международный семинар по бурению IODP в Индийском океане. Организаторами семинара выступили IODP Management International и ANZIC.

Сотни международных ученых, занимающихся изучением Земли и океана, участвовали в IODP на добровольной основе. Участие принимало разные формы: подача предложения по бурению; плавание в экспедиции; участие в качестве консультанта; посещение семинара по планированию или тематического симпозиума. Центральный офис управления программы, IODP Management International, координировал комплексный план работы между всеми партнерами IODP. Ежегодный план программы составлялся каждый финансовый год и включал цели и задачи, необходимые для эксплуатации бурового судна, от координации научных исследований до публикаций, управления данными и информационно-разъяснительной работы.

Уникально IODP [ править ]

IODP отличается от своих унаследованных программ тем, что использует несколько буровых технологий / платформ и операторов науки / бурения для сбора образцов отложений и горных пород и установки контрольно-измерительных приборов под морским дном. Образцы и данные, собранные во время буровых экспедиций IODP, доступны ученым и преподавателям в открытом доступе после того, как участники экспедиции завершат свои первоначальные исследования.

Планирование бурения IODP: структура научных рекомендаций [ править ]

Процесс предложения по бурению [ править ]

Предложения по бурению исходили от сторонников науки, часто от исследователей в области геологии, геофизики, микробиологии, палеонтологии или сейсмологии. После подачи в IODP предложение было тщательно оценено Научно-консультативной структурой (SAS), группой технических комиссий. Планировалось реализовать только те предложения, которые были признаны наиболее ценными на основании научных и технических достижений.

Группы SAS предоставили консультации по предложениям по бурению как инициаторам, так и руководству IODP. Предложения по бурению принимались дважды в год, в апреле и октябре, и могли быть представлены IODP в электронном виде через их веб-сайт.

Научный план [ править ]

Десятилетний план программы под названием « Первоначальный научный план» (Initial Science Plan, ISP) направлял исследования IODP. В ISP были выделены конкретные научные темы :

1. исследование глубинной биосферы и подводной жизни;
2. изменение климата ;
3. твердые земные циклы; и
4. геодинамика

Как описано в ISP, IODP стремился к лучшему пониманию:

• зона возникновения землетрясений под сходящимися континентальными окраинами;
• сложная микробная экосистема, существующая под морским дном;
• природа газовых гидратов, лежащих под континентальными окраинами;
• история климата, экстремальный климат;
• быстрое изменение климата;
• роль континентального разлома в формировании осадочного бассейна;
• формирование вулканических рифтовых окраин и океанических плато с течением времени; и
• бурение мантии Земли для изучения и мониторинга всего раздела океанической коры

Инструменты, важные для достижения этих целей, включали буровое судно, оборудованное райзером, судно без райзера, дополнительные платформы, подходящие для конкретных экспедиций, усовершенствованные устройства для измерения в скважине и приборы для долгосрочного мониторинга.

Инженерные предложения [ править ]

Процесс подачи инженерных предложений, начатый в апреле 2007 г., способствовал приобретению существующих или скрытых технологий для использования в операциях IODP.

Наука и бурильщики [ править ]

Буровые работы проводились и управлялись тремя организациями-исполнителями IODP:

• Организация-исполнитель США (USIO) провела экспедиции на бесступенчатом буровом судне JOIDES Resolution ;
• ECORD Science Operator (ESO) руководил экспедициями для конкретных миссий на различных платформах;
• Центр глубоких исследований Земли (CDEX) руководил операциями на борту бурового судна Chikyu с райзером .

Каждую буровую экспедицию возглавляла пара соруководителей, а группа ученых поддерживала штатного научного сотрудника. Каждая внедряющая организация предоставила комбинацию услуг: техническое, операционное и финансовое управление; протоколирование; лаборатория; основной репозиторий; управление данными; и публикации. Хотя каждая внедряющая организация отвечала за работу и производительность своей платформы, ее научные операции финансировались ведущими агентствами.

Во время IODP операторы провели следующие экспедиции: ^[3]

Буровые суда и платформы [ править ]

IODP использовала два специализированных буровых судна, каждое из которых спонсируется ведущим агентством и управляется соответствующей организацией-исполнителем:

JOIDES Resolution - без стояка [ править ]

Спонсируемое США буровое судно эксплуатировалось на протяжении всей программы морского бурения и первой фазы IODP. Затем судно было реконструировано, что позволило увеличить лабораторное пространство; улучшенная производительность бурения, отбора керна и отбора проб; и улучшенные системы охраны здоровья, безопасности и окружающей среды на борту. ^[4]

Chikyu - оборудованный стояком [ править ]

Япония начала строительство современного научного бурового судна для исследований в 2001 году с целью достижения мантии Земли и бурения в активной сейсмогенной зоне. Получившееся буровое судно Chikyu (по-японски «планета Земля»), помимо прочего, оснащено системой бурения с райзером, системой динамического позиционирования и системой циркуляции бурового раствора высокой плотности для предотвращения обрушения скважины во время бурения. Chikyu может принять 150 человек, двигаться со скоростью 12 узлов и бурить скважину на глубину более 7000 метров от морского дна на глубине более 2000 метров. Chikyu был поврежден во время цунами 11 марта 2011 года и не работал в течение нескольких месяцев. ^[5] Chikyu вернулся к морскому бурению в апреле 2012 года.

Платформы для конкретных миссий [ править ]

ECORD вводил в эксплуатацию суда для каждой экспедиции, в зависимости от конкретных научных требований и условий окружающей среды. ECORD заключил контракт на использование трех ледоколов для экспедиции Arctic Coring (2004 г.), буровых судов, ныряющих для использования в мелководных водах Таити (2005 г.) и австралийских водах (2010 г.), где ученые отбирали образцы ископаемых коралловых рифов, чтобы исследовать повышение уровня мирового океана после последний ледниковый период и катер для отбора проб на мелководном шельфе Нью-Джерси (2009 г.). Экспедиции, ориентированные на конкретную миссию, требовали значительной гибкости.

Распространение IODP на научное сообщество [ править ]

Публикации, управление данными, онлайн-инструменты и базы данных находятся в стадии разработки для поддержки обмена информацией и ресурсами, чтобы расширить ряды ученых, занимающихся исследованиями морского бурения.

Публикация и управление данными [ править ]

Публикации IODP находятся в свободном доступе в Интернете, а система управления данными объединяет основные и лабораторные данные, собранные всеми тремя организациями-исполнителями и двумя устаревшими программами IODP. Система поиска в Интернете в конечном итоге объединит данные после экспедиции и соответствующие публикации. Запросы данных и образцов можно сделать онлайн.

Банк данных обследования площадки (SSDB) [ править ]

Интернет-банк данных обследования площадок позволил сторонникам получать доступ и хранить большие объемы данных, необходимых для документирования потенциальных участков бурения для оценки. Эти данные были проверены, чтобы убедиться, что экспедиции IODP могут достичь своих целей и соответствовать требованиям безопасности и охраны окружающей среды.

Основные репозитории [ править ]

Три основных репозитория IODP, расположенные в Бремене, Германия (IODP Bremen Core Repository) , College Station, Texas (IODP Gulf Coast Repository) и Кочи, Япония, архивируют ядра на основе географического происхождения. Ученые могут посетить любой из объектов для исследования на месте или запросить ссуду для анализа или для учебных целей. Архивные ядра включают не только образцы IODP, но и образцы, полученные в двух устаревших программах IODP (DSDP и ODP).

См. Также [ править ]

• Международная континентальная программа научного бурения
• JOIDES бассейн

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Официальный сайт Integrated Ocean Drilling Program
• Официальный сайт Европейского консорциума по исследованию океана и бурению
• Центр глубоких исследований Земли
• Устаревший веб-сайт программы океанского бурения
• Узнайте больше о IODP и участии США
• Образовательный взгляд на Комплексную программу морского бурения
• Обучение JOI - образовательные ресурсы и программы, связанные с Комплексной программой морского бурения