Проект глубокого морского бурения: 1968–1983 гг.

Введение

Программа исследований в области океанического бурения между 1968–1983 гг.

Проект глубоководного бурения (DSDP) был океанологической программой, действовавшей с 1968 по 1983 год. Программа оказалась успешной, что подтверждается полученными данными и публикациями. В настоящее время данные хранятся в Техасском университете A&M, хотя координацию программы осуществлял Институт океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего. DSDP предоставил важные данные для подтверждения гипотезы расширения морского дна и способствовал доказательству теории тектоники плит. DSDP стал первой из трех международных научных программ океанического бурения, проработавших более 40 лет. За ним последовали Программа бурения океана (ODP) в 1985 году, Интегрированная программа бурения океана в 2004 году и действующая в настоящее время Международная программа открытия океана в 2013 году. Судно двигалось по реке Сабин в Мексиканский залив, и после периода испытаний DSDP принял корабль 11 августа 1968 года. Благодаря контрактам с Объединенными океанографическими институтами (JOI), NSF поддерживал научную консультативную структуру проекта и финансировал геофизические исследования участков перед бурением. Научное планирование осуществлялось под эгидой Объединенных океанографических институтов по отбору проб глубоких земных слоев (JOIDES). Консультативная группа JOIDES состояла из 250 выдающихся ученых из академических учреждений, государственных органов и частного сектора со всего мира. В течение следующих 30 месяцев второй этап включал бурение и отбор кернов в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, а также в Средиземном и Красном морях. В этот период были подготовлены технические и научные отчеты. Второй этап DSDP завершился 11 августа 1972 года. Успех "Гломар Челленджер" был практически мгновенным. На одном из участков с глубиной воды в 400 м, образцы керна показали наличие соляных куполов. Нефтяные компании получили образцы после соглашения о публикации результатов их анализа. Потенциал нефти под глубоководными соляными куполами остается важным направлением для коммерческой разработки и сегодня. Это подтверждение теории континентального дрейфа Альфреда Вегенера укрепило представление об единой древней суше, известной как Пангея. Полученные образцы предоставили дополнительные доказательства в поддержку теории тектоники плит, которая в то время пыталась объяснить образование горных хребтов, землетрясений и океанических желобов. Другим открытием стала относительная молодость океанического дна по сравнению с геологической историей Земли. После анализа образцов ученые пришли к выводу, что возраст океанического дна, вероятно, не превышает 200 миллионов лет. "Гломар Челленджер" в последний раз пришвартовался в рамках DSDP в ноябре 1983 года. Некоторые части корабля, такие как система динамического позиционирования, судовой телеграф и консоль управления подруливающими устройствами, хранятся в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия. С появлением более крупных и современных буровых судов, в январе 1985 года "JOIDES Resolution" заменил "Гломар Челленджер". Новая программа, названная Программой бурения океана (ODP), продолжала исследования с 1985 по 2003 год, после чего ее сменила Интегрированная программа бурения океана (IODP). Во время и после бурения проводились геофизические и геохимические измерения, а в скважины иногда устанавливались устройства для долгосрочного сейсмического мониторинга. Это расширило понимание динамических процессов, связанных с тектоникой плит. Еще одним технологическим достижением стало внедрение в 1979 году гидравлического поршневого кернера (HPC), который позволял извлекать практически неповрежденные образцы осадочных пород. Это значительно расширило возможности ученых по изучению древних океанических сред. С 11 августа 1968 года по 11 ноября 1983 года "Гломар Челленджер" достиг следующих результатов:

The Deep Sea Drilling Project (DSDP) was an ocean drilling project operated from 1968 to 1983. The program was a success, as evidenced by the data and publications that have resulted from it. The data are now hosted by Texas A&M University, although the program was coordinated by the Scripps Institution of Oceanography at the University of California, San Diego. DSDP provided crucial data to support the seafloor spreading hypothesis and helped to prove the theory of plate tectonics. DSDP was the first of three international scientific ocean drilling programs that have operated over more than 40 years. It was followed by the Ocean Drilling Program (ODP) in 1985, the Integrated Ocean Drilling Program in 2004 and the present International Ocean Discovery Program in 2013. It sailed down the Sabine River to the Gulf of Mexico, and after a period of testing, DSDP accepted the ship on August 11, 1968. Through contracts with Joint Oceanographic Institutions (JOI), NSF supported the scientific advisory structure for the project and funded pre drilling geophysical site surveys. Scientific planning was conducted under the auspices of the Joint Oceanographic Institutions for Deep Earth Sampling (JOIDES). The JOIDES advisory group consisted of 250 distinguished scientists from academic institutions, government agencies, and private industry from all over the world. Over the next 30 months, the second phase consisted of drilling and coring in the Atlantic, Pacific, and Indian Ocean as well as the Mediterranean and Red Sea. Technical and scientific reports followed during the period. The second phase of DSDP ended on August 11, 1972. The success of the Glomar Challenger was almost immediate. On one of the sites with a water depth of , core samples revealed the existence of salt domes. Oil companies received samples after an agreement to publish their analysis. The potential of oil beneath deep ocean salt domes remains an important avenue for commercial development today. This confirmation of Alfred Wegener's theory of continental drift strengthened the proposal of a single, ancient land mass, which is called Pangaea. The samples gave further evidence to support the plate tectonics theory, which at the time attempted to explain the formation of mountain ranges, earthquakes, and oceanic trenches. Another discovery was how youthful the ocean floor is in comparison to Earth's geologic history. After analysis of samples, scientists concluded that the ocean floor is probably no older than 200 million years. The Glomar Challenger docked for the last time with DSDP in November 1983. Parts of the ship, such as its dynamic positioning system, engine telegraph, and thruster console, are stored at the Smithsonian Institution in Washington, D. C. With the advent of larger and more advanced drilling ships, the JOIDES Resolution replaced the Glomar Challenger in January 1985. The new program, called the Ocean Drilling Program (ODP), continued exploration from 1985 to 2003, at which point it was replaced by the Integrated Ocean Drilling Program (IODP). Geophysical and geochemical measurements were made during and after drilling, and occasionally long term seismic monitoring devices were installed in the holes. This extended understanding of the dynamic processes involved in plate tectonics. Another technological advance involved the introduction of the hydraulic piston corer (HPC) in 1979, which permitted the recovery of virtually undisturbed cores of sediment. This greatly enhanced the ability of scientists to study ancient ocean environments. From August 11, 1968, to November 11, 1983, the Glomar Challenger achieved the following accomplishments:

Общая проделанная глубина бурения под морским дном Общий интервал отбора кернов Общее количество извлеченных и сохраненных кернов Общий процент извлечения кернов 57% Количество извлеченных кернов 19 119 Количество исследованных точек 624 Количество завершенных экспедиций 96 Максимальная глубина бурения под дном океана Максимальная глубина проникновения в базальтовую кору Максимальная глубина воды Общее пройденное расстояние

Основные образцы, публикации и данные

Корабль извлек керны в 30-футовых (9 м) кернах диаметром 100 мм. Эти керны в настоящее время хранятся в трех хранилищах в США, Германии и Японии. Одна половина каждого керна называется архивной и сохраняется для дальнейшего использования. Рабочая половина керна используется для отбора образцов для текущих научных исследований. В этих отчетах описываются керновые материалы и научные данные, полученные в море и в береговых лабораториях после завершения экспедиции. Изначально эти тома были подготовлены для NSF по контракту Калифорнийского университета, Института океанографии Скриппса. В 2007 году печатные книги были отсканированы и подготовлены для электронного представления Колледжем наук о Земле Техасского университета A&M. Всего было пробурено 15 скважин вокруг Антарктического континента, включая 4 скважины в море Росса, 5 скважин на континентальных склонах, 2 скважины в абиссальной равнине и 4 скважины через юго-восточный Индийский хребет, среди которых скважина 270 была пробурена на самой высокой широте (77° 26.45′ ю.ш.). Этот возраст соответствует датировке поверхностного несоответствия, наблюдаемого на сейсмических профилях. Несоответствие было отнесено к ледниковой эрозии при продвижении к прибрежной зоне. Формирование кругоантарктического течения также началось в олигоцене. Кроме того, бурение на суше в районе моря Росса и на Антарктическом полуострове подтверждает, что Антарктический ледяной щит существовал уже, по крайней мере, с олигоцена.

Остатки ледовых рафтов

Появление обломков, перенесённых льдом, в морских отложениях указывает на присутствие айсбергов. Следовательно, самое раннее обнаружение обломков в высоких широтах потенциально может свидетельствовать о начале оледенений уровня моря. Важно отметить, что на распространение обломков, перенесённых льдом, влияют такие факторы, как океанические течения и температура поверхностных слоёв морской воды. Таким образом, самое раннее обнаружение следует рассматривать как минимальный возраст начала переноса обломков льдом в местах отбора проб. Исследования обломков, перенесённых льдом, позволяют обоснованно заключить, что формирование Антарктического ледяного щита началось не позднее 25 миллионов лет назад и достигло максимума около 4,5 миллионов лет назад, что подтверждается обнаружением обломков на максимальном удалении от континента. Эта интерпретация истории оледенения Антарктиды, основанная на анализе морских отложений, впоследствии была подтверждена наземными исследованиями Антарктического полуострова и данными бурения вокруг шельфового ледника Мак-Мёрдо.

Палеоклимат

Микропалеонтологические данные из глубоководных отложений вокруг континентального шельфа Антарктики указывают на то, что, по крайней мере, с позднего олигоцена – начала миоцена, поверхностные воды были относительно прохладными. С продолжающимся похолоданием масса холодной воды постепенно расширялась к северу до начала плиоцена, в течение которого эпизод интенсивного охлаждения привел к температурному минимуму, о чем свидетельствует сдвиг границы между фациями кремнезема и карбоната на север. Этот вывод согласуется с заключениями, основанными на изучении обломков льда. Поверхностные температуры, восстановленные по анализу изотопов кислорода и углерода бентосных и планктонных фораминифер в морских отложениях высоких широт, демонстрируют общую тенденцию к непрерывному охлаждению с начала эоцена, с резким понижением температуры на границе олигоцена и эоцена. Эта температура поверхностных вод позволяет предположить, что Антарктический ледниковый щит к этому времени, вероятно, уже достиг побережья. Однако ледники на континенте в более высоких областях могли начать формироваться с начала эоцена. Этот вывод соответствует другим данным, представленным выше.