Комплексная программа морского бурения - Integrated Ocean Drilling Program - Wikipedia

В Комплексная программа морского бурения (IODP) была международной программой морских исследований. 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]

Программа начала новый 10-летний этап с Международная программа открытия океана, с конца 2013 года.^[2]

Маршрут к открытию

Научное бурение океана представляет собой наиболее продолжительное и наиболее успешное международное сотрудничество между науками о Земле. Научное морское бурение началось в 1961 году, когда на борту корабля был обнаружен первый образец океанической коры. CUSS 1, модифицированная баржа ВМС США. Американский писатель Джон Стейнбек, также океанограф-любитель, задокументировал Проект Мохол за Журнал LIFE.

Устаревшие программы

В Проект глубоководного бурения (DSDP), созданная в июне 1966 года, управляла Гломар Челленджер при бурении и бурении кернов в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, а также в Средиземном и Красном морях. В Challenger’s керновые работы позволили DSDP сделать следующий интеллектуальный шаг в проверке гипотезы тектоники плит, связанной с расширением морского дна, путем датирования базальных отложений на разрезах вдали от Срединно-Атлантический хребет.

В июне 1970 г. Претендента Инженеры 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.

Процессно-ориентированные исследования Земли продолжались с 1985 по 2003 год на борту космического корабля. JOIDES Резолюция, который заменил Гломар Челленджер в январе 1985 года, когда DSDP превратилась в Программа морского бурения (ODP). В JOIDES Резолюция назван в честь 200-летнего HMS Разрешение который исследовал Тихий океан и Антарктиду под командованием капитана Джеймс Кук.

Программа океанического бурения внесла значительный вклад в расширение научного понимания истории Земли, изменение климата, тектоника плит, природные ресурсы и геологические опасности. 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

Финансирующие агентства IODP

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

Участник, вносящий вклад

В Европейский консорциум по исследованию океана и бурению (ECORD) была создана в декабре 2003 г. с 13 европейскими странами, чтобы представлять европейский вклад 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

В апреле 2004 г. Китайская Народная Республика присоединилась к IODP в качестве ассоциированного члена через спонсорство китайской Министерство науки и технологий (НАИБОЛЕЕ). 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 Кореи. Институт геонаук и минеральных ресурсов (КИГАМ). Меморандум о взаимопонимании между Южной Кореей и ведущими агентствами создал Временный азиатский консорциум.

Министерство наук о Земле (МОН), Правительство Индии присоединилось 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

IODP отличается от своих прежних 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

Процесс предложения по бурению

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.

План науки

Десятилетний план программы под названием Первоначальный научный план (ISP) направленное IODP расследование. Конкретные научные темы были подчеркнуты в Интернет-провайдер:

1. расследование глубокая биосфера и подпольная жизнь;
2. изменение климата;
3. твердые земные циклы; и
4. геодинамика

Как описано в ISP, IODP стремился к лучшему пониманию:

• зона, создающая землетрясения 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 до Мантия земли исследовать и контролировать полный разрез 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

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

Наука и бурильщики

Буровые работы проводились и управлялись тремя организациями-исполнителями IODP:

• Организация-исполнитель США (USIO) провела экспедицию на безрайзерное буровое судно JOIDES Резолюция;
• ECORD Science Operator (ESO) руководил экспедициями для конкретных миссий на различных платформах;
• Центр глубоких исследований Земли (CDEX) руководил операциями на борту бурового судна с райзером Chikyu.

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

JOIDES Резолюция

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

JOIDES Резолюция - без стояка

Спонсируемое США буровое судно эксплуатировалось на протяжении всей программы Ocean Drilling и на первом этапе 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

Chikyu

Япония начала строительство современного научного бурового судна для исследований в 2001 году с целью достижения мантии Земли и бурения в активной сейсмогенной зоне. Полученное буровое судно, Chikyu (По-японски «Планета Земля») включает в себя систему бурения с райзером, систему динамического позиционирования и систему циркуляции бурового раствора высокой плотности для предотвращения обрушения скважины во время бурения, среди прочего. Chikyu может принимать 150 человек, курсировать 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 задач

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 Expedition (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 глобального уровня моря после последний ледниковый период и катер для отбора проб на мелководном шельфе Нью-Джерси (2009 г.). Экспедиции, ориентированные на конкретные задачи, требовали значительной гибкости.

Распространение IODP на научное сообщество

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

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 будет собирать данные после экспедиции и связанные публикации. Запросы данных и образцов можно сделать онлайн.

Банк данных обследования площадки (SSDB)

Интернет-банк данных обследования площадок позволил сторонникам получить доступ и разместить большие объемы данных, необходимых для документирования потенциальных площадок для 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

Три основных репозитория IODP, расположенных в Бремен, Германия (Базовый репозиторий IODP в Бремене), Колледж-Стейшн, Техас (репозиторий IODP на побережье Мексиканского залива) и Кочи, Япония, архивные ядра основаны на географическом происхождении. 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).

Смотрите также

• Международная континентальная программа научного бурения
• JOIDES бассейн

Рекомендации

внешняя ссылка

• 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