Проект глубоководного бурения ( DSDP ) представлял собой проект океанского бурения , осуществлявшийся с 1968 по 1983 год. Программа имела успех, о чем свидетельствуют появившиеся в результате нее данные и публикации. Данные сейчас хранятся в Техасском университете A&M , хотя программу координировал Институт океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего . DSDP предоставил важные данные для поддержки гипотезы о расширении морского дна и помог доказать теорию тектоники плит . DSDP была первой из трех международных научных программ океанского бурения, действовавших более 40 лет. За ней последовала Программа океанского бурения (ODP) в 1985 году, Комплексная программа океанского бурения в 2004 году и нынешняя Международная программа открытия океана в 2013 году. [1]
Первоначальный контракт между Национальным научным фондом (NSF) и регентами Калифорнийского университета был подписан 24 июня 1966 года. Этот контракт положил начало первому этапу DSDP, который базировался в Океанографическом институте Скриппса при Калифорнийском университете. , Сан Диего . Буровые работы проводила компания Global Marine, Inc. Судостроительная компания Левингстона заложила киль Glomar Challenger 18 октября 1967 года в Ориндже, штат Техас . [2] Он доплыл по реке Сабина до Мексиканского залива , и после периода испытаний DSDP принял корабль 11 августа 1968 года. [1]
Посредством контрактов с Объединенными океанографическими институтами (JOI) NSF поддержал научно-консультативную структуру проекта и профинансировал геофизические исследования перед бурением. Научное планирование проводилось под эгидой Объединенного океанографического института по отбору проб из глубин Земли (JOIDES). Консультативная группа JOIDES состояла из 250 выдающихся ученых из академических учреждений, государственных учреждений и частного бизнеса со всего мира. В течение следующих 30 месяцев второй этап включал бурение и отбор керна в Атлантическом , Тихом и Индийском океанах , а также в Средиземном и Красном морях . За отчетный период последовали технические и научные отчеты. Второй этап DSDP закончился 11 августа 1972 года. [3]
Успех Glomar Challenger был почти немедленным. На одном из участков с глубиной воды 1067 м (3501 фут) образцы керна выявили наличие соляных куполов . Нефтяные компании получили образцы после того, как согласились опубликовать результаты своего анализа. Потенциал нефти под глубокими соляными куполами океана сегодня остается важным направлением коммерческого развития. [4] [1]
Что касается целей научных исследований, то одно из наиболее важных открытий было сделано, когда команда пробурила 17 лунок в 10 различных местах вдоль океанического хребта между Южной Америкой и Африкой . Полученные образцы керна предоставили убедительные доказательства дрейфа континентов и обновления морского дна в рифтовых зонах . [5] Это подтверждение теории дрейфа континентов Альфреда Вегенера усилило предположение о едином древнем массиве суши, который называется Пангея . Образцы предоставили дополнительные доказательства в поддержку теории тектоники плит , которая в то время пыталась объяснить образование горных хребтов, землетрясений и океанических желобов . [6] Еще одним открытием стало то, насколько молодо океанское дно по сравнению с геологической историей Земли. После анализа образцов ученые пришли к выводу, что возраст дна океана, вероятно, не превышает 200 миллионов лет. [7] [1] Это по сравнению с возрастом Земли в 4,5 миллиарда лет.
Международная фаза океанского бурения (IPOD) началась в 1975 году, когда Федеративная Республика Германия , Япония , Великобритания , Советский Союз и Франция присоединились к Соединенным Штатам в полевых работах на борту корабля «Гломар Челленджер» и в научных исследованиях после круиза. [8] «Гломар Челленджер» в последний раз состыковался с DSDP в ноябре 1983 года. Части корабля, такие как система динамического позиционирования, моторный телеграф и консоль подруливающего устройства, хранятся в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия . Более крупные и совершенные буровые суда, Резолюция JOIDES заменила Glomar Challenger в январе 1985 года. Новая программа, получившая название « Программа океанского бурения » (ODP), продолжала разведку с 1985 по 2003 год, после чего она была заменена Комплексной программой океанского бурения. (ИОДП). [1]
Несмотря на то, что Glomar Challenger сам по себе является выдающимся инженерным достижением, он продемонстрировал множество достижений в области глубоководного бурения. Одна из решенных проблем заключалась в замене изношенных сверл. [2] Длина трубы, подвешенной от корабля до морского дна, могла достигать 6 243 м (20 483 фута). Максимальная глубина проникновения на дно океана могла достигать 1299 м (4262 фута). Для замены долота необходимо поднять бурильную колонну, прикрепить новое долото и переделать колонну вниз. Однако экипажу пришлось продеть эту струну обратно в ту же скважину. Техника для этой огромной задачи была выполнена 14 июня 1970 года в Атлантическом океане на глубине 3000 м (10 000 футов) у побережья Нью-Йорка . Вход в атмосферу был осуществлен с использованием оборудования гидролокационного сканирования и конуса входа в атмосферу диаметром 5 м (16 футов) и высотой 4,5 м (14 футов). [2]
Одним из крупных технологических достижений стало более широкое использование отверстий после сверления. [9] Во время и после бурения проводились геофизические и геохимические измерения, а иногда в скважинах устанавливались устройства долговременного сейсмического мониторинга. Это расширенное понимание динамических процессов, связанных с тектоникой плит . Еще одним технологическим достижением стало внедрение в 1979 году гидравлического поршневого бура (HPC [10] ), который позволил извлекать практически нетронутые керны отложений. [11] Это значительно расширило возможности учёных по изучению древней среды океана.
С 11 августа 1968 г. по 11 ноября 1983 г. Glomar Challenger добился следующих достижений:
Корабль извлек образцы керна длиной 9 метров (30 футов) и диаметром 6,5 см (2,5 дюйма). Эти ядра в настоящее время хранятся в трех репозиториях в США, Германии и Японии. Половина каждого ядра называется архивной половиной и сохраняется для использования в будущем. Рабочая половина каждого ядра используется для предоставления образцов для текущих научных исследований. [9]
Научные результаты были опубликованы как «Первоначальные отчеты проекта глубоководного бурения», которые содержат результаты исследований извлеченного кернового материала и связанную с ними геофизическую информацию из экспедиций с 1968 по 1983 год. [12] В этих отчетах описывается керн. материалы и научные данные, полученные в море и в береговых лабораториях после круиза. Эти тома были первоначально подготовлены для NSF по контракту с Институтом океанографии Скриппса Калифорнийского университета . В 2007 году печатные книги были отсканированы и подготовлены для электронной презентации Колледжем геонаук Техасского университета A&M . [12]
DSDP завершила четыре программы бурения; 28, 29, 35 и 36 этапы вокруг Антарктиды в течение четырех австралийских лет: 1972–73, 1973–74, 1974–75 и 1975–76 годов. Эти программы были сосредоточены на двух основных целях: кайнозойские глобальные палеоклиматические изменения и тектонические движения плит вокруг Антарктиды. [13] [14] [15] [16] Всего было пробурено 15 скважин вокруг Антарктического континента, в том числе 4 скважины в море Росса, 5 скважин на окраинах континента, 2 скважины на абиссальной равнине и 4 скважины в поперечном направлении. Юго-восточный Индийский хребет, среди которого на самой высокой широте (77°26,45′ ю.ш.) была пробурена Зона 270 [13] [a] Анализ данных, собранных в ходе бурения, позволил получить следующие результаты:
До программы глубоководного бурения возраст океанического базальта оценивался на основе магнитных линий, возникающих в центре распространения при разрыве морского дна. Отложения, непосредственно перекрывающие базальт, должны иметь возраст, аналогичный возрасту магнитных полос. Это подтверждается микропалеонтологическими анализами базальных отложений, отобранных над внедрёнными базальтами. Эти анализы также подтверждают, что Австралия была отделена от Антарктики 85 млн лет назад [миллионов лет назад] [18] [19] [13] [b]
Согласно палеопочвенным исследованиям, шельф Росса начал опускаться ниже уровня моря примерно на 25 млн лет назад в олигоцене. Это говорит о том, что антарктические ледники уже продвинулись к шельфу моря Росса. [21] [22] Этот возраст соответствует датировке неглубокого несогласия, наблюдаемого на сейсмических профилях. Несогласие было объяснено эрозией ледника при продвижении к прибрежной зоне. В олигоцене также началось развитие Кругоантарктического течения. [14] [23] Кроме того, бурение на суше в районе моря Росса и на Антарктическом полуострове также подтверждает, что антарктический ледниковый щит уже существовал, по крайней мере, с олигоцена. [24] [25]
Наличие ледяных обломков в морских отложениях является показателем присутствия айсбергов. Следовательно, самое раннее появление в высоких широтах могло указывать на начало оледенения на уровне моря. Следует отметить, что существуют факторы, влияющие на распределение ледяного мусора, такие как океанские течения и температура морской воды вблизи поверхности. Следовательно, самое раннее возникновение следует рассматривать как минимальный возраст наноса льда в местах отбора проб. Исследования наплавленных льдом обломков обоснованно пришли к выводу, что антарктический ледниковый щит образовался не менее 25 млн лет назад и накопился около 4,5 млн лет назад, о чем свидетельствуют наплавленные льдом обломки, достигающие самого дальнего расстояния от континента [14] [c] [d] [e ] [29] [30]
Эта интерпретация истории антарктического оледенения, основанная на морских отложениях, была впоследствии подтверждена береговыми исследованиями Антарктического полуострова [31] и результатами отбора керна вокруг шельфового ледника Мак-Мердо. [32] [33]
Микропалеонтологические данные глубоководных отложений вокруг антарктической континентальной окраины показывают, что, по крайней мере, с конца олигоцена - начала миоцена поверхностные воды были относительно прохладными. При продолжающейся тенденции к похолоданию масса холодной воды постепенно расширялась на север до начала плиоцена, во время которого эпизод усиленного похолодания привел к минимуму температуры, о чем свидетельствует смещение к северу границы кремнеземной и карбонатной фаций. Этот вывод аналогичен выводу, основанному на исследованиях ледового мусора. [34] [35]
Температуры поверхности, определенные на основе изотопного анализа кислорода и углерода как бентосных, так и планктонных фораминералов в высокоширотных морских отложениях, показывают общее непрерывное похолодание с раннего эоцена со значительным падением температуры на границе олигоцена и эоцена. Такая температура поверхностной воды, по-видимому, указывает на то, что антарктический ледниковый покров, вероятно, в это время уже достиг побережья. Однако ледники на континенте на больших высотах, возможно, начали расти с раннего эоцена. [36] Этот вывод согласуется с другими отчетами, приведенными выше.
В рамках проекта глубоководного бурения был разработан гидравлический поршневой буровой станок (HPC), который можно использовать с бурильными трубами с некомпенсацией движения [...].