Программа комплексного бурения в океане ( IODP ) была международной программой морских исследований, которая проводилась с 2003 по 2013 год. Программа использовала тяжелое буровое оборудование, установленное на борту судов, для мониторинга и отбора проб подморской среды. С помощью этого исследования IODP документировала изменения окружающей среды, процессы и эффекты на Земле, биосферу, циклы твердой земли и геодинамику. [1]
Программа начала новую 10-летнюю фазу с Международной программы по исследованию океана с конца 2013 года. [2]
Научное бурение океана представляло собой самое продолжительное и успешное международное сотрудничество среди наук о Земле. Научное бурение океана началось в 1961 году с первым образцом океанической коры, извлеченным на борту CUSS 1 , модифицированной баржи ВМС США. Американский писатель Джон Стейнбек , также океанограф-любитель, документировал проект Mohole для журнала LIFE Magazine .
Проект глубоководного бурения (DSDP), основанный в июне 1966 года, использовал Glomar Challenger для бурения и отбора керна в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, а также в Средиземном и Красном морях. Операции по отбору керна Glomar Challenger позволили DSDP обеспечить следующий интеллектуальный шаг в проверке гипотезы тектоники плит, связанной с расширением морского дна, путем датирования базальных осадков на трансектах вдали от Срединно-Атлантического хребта .
В июне 1970 года инженеры DSDP компании Glomar Challenger разработали способ замены изношенных буровых долот и последующего повторного ввода скважин для более глубокого бурения в Атлантическом океане у побережья Нью-Йорка на глубине 3000 м (10 000 футов). Это потребовало использования сканирующего оборудования гидролокатора и большого конуса повторного ввода.
Исследования Земли, ориентированные на процессы, продолжались с 1985 по 2003 год на борту JOIDES Resolution , который заменил Glomar Challenger в январе 1985 года, когда DSDP трансформировался в Ocean Drilling Program (ODP). JOIDES Resolution назван в честь 200-летнего HMS Resolution , который исследовал Тихий океан и Антарктиду под командованием капитана Джеймса Кука .
Программа океанического бурения внесла значительный вклад в углубление научного понимания истории Земли, изменения климата , тектоники плит , природных ресурсов и геологических опасностей. Открытия ODP включали проверку:
Национальные консорциумы и государственные финансирующие агентства поддержали научные исследования и операции буровой платформы IODP. Участие в IODP было пропорционально инвестициям в программу.
Европейский консорциум по исследованию океана (ECORD) был создан в декабре 2003 года 13 европейскими странами для представления европейского вклада в IODP. Консорциум вырос 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 Канады, которые вместе составляют агентство по финансированию IODP. Работая вместе с Японией и Соединенными Штатами, ECORD предоставил научному сообществу IODP доступ к платформам, предназначенным для выполнения конкретных научных задач. Эти платформы имеют ограниченное пространство на борту для лабораторий и ученых и требуют проведения берегового научного совещания для описания, обработки и анализа образцов осадков, собранных сразу после буровой экспедиции.
В апреле 2004 года Китайская Народная Республика присоединилась к IODP в качестве ассоциированного члена благодаря спонсорской поддержке Министерства науки и технологий Китая (MOST). Участие Китая в IODP дало китайскому сообществу морских наук новый импульс и расширило их возможности для глубоководных исследований. Китайские ученые участвовали в исследовательских экспедициях и представляли интересы Китая в Научно-консультативной структуре IODP.
Республика Корея присоединилась к IODP в качестве ассоциированного члена в июне 2006 года через спонсорскую поддержку Корейского института геологических наук и минеральных ресурсов (KIGAM). Меморандум о взаимопонимании Южной Кореи с ведущими агентствами создал Временный азиатский консорциум.
Министерство наук о Земле (MoES) правительства Индии присоединилось к IODP в 2008 году в качестве ассоциированного члена. С тех пор Национальный центр исследований Антарктики и океана (NCAOR), Гоа, был назначен Индией для наблюдения за всеми мероприятиями, связанными с IODP в Индии (IODP-India). В этом направлении в Гоа 17–18 октября 2011 года был организован международный семинар по бурению IODP в Индийском океане. Семинар был совместно организован IODP Management International и ANZIC.
Сотни международных ученых, занимающихся изучением Земли и океана, участвовали в IODP на добровольной основе. Участие принимало различные 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 организационными партнерами IODP. Ежегодный план программы составлялся каждый финансовый год и включал цели и задачи, необходимые для работы бурового судна, от научной координации до публикаций, управления данными и информационно-пропагандистской деятельности.
IODP отличается от своих традиционных программ тем, что использует несколько технологий/платформ бурения и научных/буровых операторов для получения образцов осадков и горных пород и установки контрольно-измерительных приборов под морским дном. Образцы и данные, собранные во время буровых экспедиций IODP, доступны ученым и преподавателям на основе открытого доступа после того, как члены экспедиционных групп завершат свои первоначальные исследования.
Предложения по бурению исходили от сторонников науки, часто исследователей в области геологии, геофизики, микробиологии, палеонтологии или сейсмологии. После подачи в IODP предложение тщательно оценивалось Научной консультативной структурой (SAS), группой технических экспертных групп. Только те предложения, которые были оценены как имеющие наибольшую ценность на основе научных и технических достоинств, планировалось реализовать.
Группы SAS предоставляли консультации по предложениям о бурении как сторонникам, так и руководству IODP. Предложения о бурении принимались дважды в год, в апреле и октябре, и могли быть представлены в IODP в электронном виде через их веб-сайт.
Десятилетний план программы, называемый Initial Science Plan (ISP), направлял исследование IODP. В ISP подчеркивались конкретные научные темы :
Как описано в ISP, IODP стремилась к лучшему пониманию:
Инструменты, имеющие решающее значение для достижения этих целей, включали буровое судно, оборудованное стояком, судно без стояка, дополнительные платформы, подходящие для экспедиций, выполняющих конкретные задачи, усовершенствованные скважинные измерительные приборы и приборы долгосрочного мониторинга.
Процесс подачи инженерных предложений, начатый в апреле 2007 года, облегчил приобретение существующих или скрытых технологий для использования в операциях IODP.
Буровые работы проводились и управлялись тремя организациями-исполнителями IODP:
Каждую буровую экспедицию возглавляли два соруководителя, а группа ученых поддерживалась штатным ученым. Каждая организация-исполнитель предоставляла комплекс услуг: техническое, операционное и финансовое управление; регистрация; лаборатория; хранилище керна; управление данными; и публикация. Хотя каждая организация-исполнитель отвечала за собственные операции и производительность платформы, ее научные операции финансировались ведущими агентствами.
Операторы провели следующие экспедиции в ходе IODP: [3]
IODP использовала два специализированных буровых судна, каждое из которых спонсировалось ведущим агентством и управлялось соответствующей организацией-исполнителем:
Спонсируемое США буровое судно работало в течение всей программы бурения в океане и первой фазы IODP. Затем судно было перестроено, что позволило увеличить лабораторное пространство; улучшить возможности бурения, отбора кернов и отбора проб; а также улучшить системы охраны здоровья, безопасности и защиты окружающей среды на борту. [4]
Япония начала строить современное научное буровое судно для исследований в 2001 году с намерением достичь мантии Земли и пробурить активную сейсмогенную зону. Получившееся буровое судно Chikyū (по-японски «Планета Земля») оснащено системой бурения стояка, системой динамического позиционирования и системой циркуляции бурового раствора высокой плотности для предотвращения обрушения скважины во время бурения, среди прочего. Chikyū может вместить 150 человек, развивать скорость 12 узлов (22 км/ч; 14 миль/ч) и бурить более 7000 м (23000 футов) ниже морского дна на глубине воды более 2000 м (6600 футов). Chikyū было повреждено во время цунами 11 марта 2011 года и было выведено из эксплуатации на несколько месяцев. [5] Chikyū вернулось к бурению в океане в апреле 2012 года.
ECORD заказывала суда на основе экспедиции за экспедицией, в зависимости от конкретных научных требований и окружающей среды. ECORD заключила контракт на использование трех ледоколов для экспедиции по арктическому бурению (2004), буровых судов для дайвинга в мелководных водах Таити (2005) и Австралии (2010), где ученые брали образцы ископаемых коралловых рифов для изучения повышения уровня мирового океана со времени последнего ледникового периода, и подъемного судна для отбора образцов на мелководном шельфе Нью-Джерси (2009). Экспедиции, ориентированные на конкретные миссии, требовали значительной гибкости.
Публикации, управление данными, онлайн-инструменты и базы данных находятся в стадии разработки для поддержки обмена информацией и ресурсами с целью расширения круга ученых, занимающихся исследованиями в области бурения в океане.
Публикации IODP свободно доступны в сети, а система управления данными объединяет основные и лабораторные данные, собранные всеми тремя организациями-исполнителями и двумя устаревшими программами IODP. Веб-система поиска в конечном итоге объединит данные после экспедиции и связанные с ними публикации. Запросы на данные и образцы можно делать в сети.
Веб-база данных обследования участков позволила сторонникам получить доступ и разместить большие объемы данных, необходимых для документирования потенциальных мест бурения для оценки. Эти данные были рассмотрены, чтобы гарантировать, что экспедиции IODP смогут достичь своих целей и соответствовать требованиям безопасности и охраны окружающей среды.
Три хранилища кернов IODP, расположенные в Бремене, Германия (хранилище кернов IODP Bremen), Колледж-Стейшн, Техас (хранилище кернов IODP Gulf Coast) и Кочи, Япония, архивируют керны на основе географического происхождения. Ученые могут посетить любой из объектов для проведения исследований на месте или запросить кредит для анализа или в учебных целях. Архивированные керны включают не только образцы IODP, но и те, которые были получены в двух устаревших программах IODP (DSDP и ODP).
