stringtranslate.com

Научное бурение

Научное бурение Земли — это способ для ученых исследовать земные отложения , кору и верхнюю мантию . Помимо образцов горных пород, технология бурения позволяет обнаружить образцы родственных жидкостей и подземной биосферы , в основном микробной жизни , сохранившейся в пробуренных образцах. Научное бурение осуществляется на суше в рамках Международной континентальной программы научного бурения (ICDP) и на море в рамках Интегрированной программы океанского бурения (IODP). Научное бурение на континентах включает бурение в твердую почву, а также бурение с небольших лодок на озерах. Отбор проб толстых ледников и ледяных щитов для получения ледяных кернов связан с этим, но здесь не будет описываться далее.

Подобно зондам, отправляемым в космическое пространство , научное бурение — это технология, используемая для получения образцов из мест, недоступных для людей. Люди спустились на глубину 2212 м (7257 футов) в Верёвкину пещеру , самую глубокую из известных пещер в мире, расположенную в горах Кавказа в Грузии . Золотодобытчики в Южной Африке регулярно погружаются на глубину более 3400 м, но ни один человек никогда не спускался на большую глубину, чем эта, под твердую поверхность Земли. По мере увеличения глубины Земли температура и давление растут. Температура в земной коре увеличивается примерно на 15 °C на километр, что делает невозможным существование людей на глубинах более нескольких километров, даже если бы каким-то образом можно было держать шахты открытыми, несмотря на огромное давление. [1] [ не удалось проверить ]

Научное бурение носит междисциплинарный и международный характер. Отдельные ученые, как правило, не могут осуществлять научные проекты по бурению в одиночку. Для успеха в планировании и реализации проекта бурения, анализе проб, интерпретации и публикации результатов в научных журналах часто требуется совместная работа ученых, инженеров и администраторов.

Цели

Научное бурение используется для решения широкого спектра проблем, которые невозможно решить с помощью горных пород, обнаженных на поверхности или морском дне. Комплексная программа океанского бурения имеет широкий набор исследовательских целей, которые можно разделить на три основные темы:

  1. Природа глубокой биосферы и океанического дна.
  2. Понимание изменений окружающей среды, процессов и последствий
  3. Циклы и геодинамика твердой Земли

ICDP фокусируется на научном бурении для решения следующих вопросов истории, химии и физики Земли и биосферы:

  1. Каковы физические и химические процессы, ответственные за землетрясения и извержения вулканов , и каковы наилучшие способы минимизировать их последствия?
  2. Как изменился климат Земли в недавнем прошлом и каковы причины таких изменений?
  3. Каковы были последствия ударов метеоритов ( болидов ) на климат и массовое вымирание жизни?
  4. Какова природа глубинной биосферы и ее связь с геологическими процессами, такими как созревание углеводородов , отложение руды и эволюция жизни на Земле ?
  5. Каковы способы безопасного захоронения радиоактивных и других токсичных отходов ?
  6. Как возникают и развиваются осадочные бассейны и ресурсы ископаемого топлива ?
  7. Как образуются месторождения полезных ископаемых и металлических руд ?
  8. Какова фундаментальная физика тектоники плит и переноса тепла, массы и жидкости через земную кору?
  9. Как люди могут лучше интерпретировать геофизические данные, используемые для определения структуры и свойств земной коры?

Глубочайшие сверления

Кольская сверхглубокая скважина на Кольском полуострове в России достигла глубины 12 262 метра (40 230 футов) и является самой глубокой скважиной на твердой поверхности Земли. Немецкая программа континентального глубокого бурения на глубине 9,1 км (5,7 миль) показала, что земная кора в основном пористая. В скважине DSDP / ODP / IODP 504B было проведено бурение на морское дно на глубину до 2,1 километра (1,3 мили) . [ нужна цитата ] Поскольку толщина континентальной коры в среднем составляет около 45 км, тогда как толщина океанической коры составляет 6–7 км, глубокие бурения проникли только в верхние 25–30% обеих корок.

Безстояковое и буровое бурение

Океанское бурение

Буровое судно JOIDES Резолюция , эксплуатирующееся последние 20 и более лет, осуществляет бурение без райзера. [2] При бурении без стояка в качестве основного бурового раствора используется морская вода, которая закачивается через бурильную трубу. Это очищает и охлаждает сверло, а также поднимает шлам из отверстия, складывая его в конус вокруг отверстия. [3] Новое японское буровое судно «Чикю » использует для бурения стояк. Система райзера включает в себя внешний кожух, окружающий бурильную трубу и обеспечивающий обратную циркуляцию бурового раствора для поддержания баланса давления внутри скважины. Противовыбросовый превентор (ПВП) защищает судно и окружающую среду от любого неожиданного выброса газа и нефти. Эта технология необходима для бурения Земли на несколько тысяч метров. [3]

Рекомендации

  1. ^ «Родственные жидкости». Мировые новости . Проверено 27 апреля 2017 г.
  2. ^ «資料2 深海地球ドリリング計画の概要 (2)» (PDF) (на японском языке). Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий . Проверено 4 июня 2024 г.
  3. ^ ab "掘削 | 「ちきゅう」とは" (на японском языке). ЯМСТЕК . Проверено 4 июня 2024 г.

Внешние ссылки