Deep Sea Drilling Project

Deep Sea Drilling Project (DSDP) — международная научная программа по глубоководному бурению океанического дна, проводившаяся с 1968 по 1983 год. Проект был направлен на изучение состава, структуры и возраста земной коры под океанами, а также на получение образцов осадочных пород и базальтового фундамента. DSDP стал первым крупномасштабным проектом такого рода, предшествовавшим программе Ocean Drilling Program (ODP).

История

Предпосылки и подготовка

В середине XX века геологическая наука столкнулась с необходимостью получения прямых данных о строении океанической коры. Существовавшие методы (драгирование, отбор проб грунтовыми трубками) позволяли изучать лишь верхние слои осадков. Идея бурения скважин в глубоководных районах возникла в рамках проекта «Мохол» (Project Mohole, 1958—1966), который ставил целью достижение границы Мохоровичича под океаном. Однако из-за технических трудностей и роста затрат проект был закрыт, не достигнув поставленной цели.

В 1964 году Национальный научный фонд (NSF) США инициировал создание программы JOIDES (Joint Oceanographic Institutions for Deep Earth Sampling), объединившей ведущие океанографические институты. В 1966 году было принято решение о строительстве специализированного бурового судна.

Основные этапы

Проект стартовал в августе 1968 года с выходом в море бурового судна Glomar Challenger (построено в 1967 году). Судно было оснащено динамической системой позиционирования, позволявшей удерживаться над точкой бурения без якорей на глубинах до 6000 метров. За 15 лет работы судно провело 96 рейсов (легов), пробурив более 1000 скважин в Атлантическом, Тихом, Индийском океанах, а также в Средиземном, Карибском и других морях.

Ключевые вехи:

• 1968—1970 — первые рейсы, подтвердившие теорию спрединга морского дна и тектоники плит.
• 1970 — бурение в Средиземном море, обнаружение мощных эвапоритовых отложений, свидетельствовавших о полном высыхании моря в мессинском ярусе (около 5,9 млн лет назад).
• 1974 — бурение в районе Марианской впадины, достижение глубины 7034 м (рекорд для того времени).
• 1978 — бурение вблизи Срединно-Атлантического хребта, получение образцов молодой океанической коры.
• 1983 — завершение программы. Судно Glomar Challenger было выведено из эксплуатации.

Преемники

После завершения DSDP в 1985 году стартовала программа Ocean Drilling Program (ODP) (1985—2003), использующая новое судно JOIDES Resolution. В 2003 году её сменила Integrated Ocean Drilling Program (IODP) (с 2013 года — International Ocean Discovery Program).

Научные результаты

Подтверждение тектоники плит

Одним из главных достижений DSDP стало прямое подтверждение теории тектоники литосферных плит. Анализ образцов показал, что возраст океанической коры закономерно увеличивается по мере удаления от срединно-океанических хребтов. Это соответствовало предсказаниям модели спрединга морского дна, предложенной Гарри Хессом и Робертом Дитцем в начале 1960-х годов.

Открытие эвапоритов Средиземного моря

В 1970 году в ходе 13-го рейса судна Glomar Challenger в Средиземном море были вскрыты мощные (до 2 км) толщи эвапоритов — гипса, ангидрита, галита. Это открытие подтвердило гипотезу о том, что в мессинский век (около 5,96—5,33 млн лет назад) Средиземное море многократно пересыхало, превращаясь в цепочку солёных озёр. Данное событие получило название Мессинского кризиса солёности.

Палеоклиматические реконструкции

Колонки осадочных пород, полученные в ходе DSDP, позволили впервые детально реконструировать климат Земли за последние 70—80 млн лет. Анализ изотопного состава кислорода в раковинах фораминифер дал непрерывную кривую изменения температуры океана и объёмов ледниковых щитов. Были выявлены циклы Миланковича, связанные с изменениями орбиты Земли.

Открытие газогидратов

В ходе бурения в районах континентальных склонов (например, у побережья Перу и Гватемалы) были впервые обнаружены природные газогидраты — твёрдые соединения метана и воды. Это открытие имело значение для оценки ресурсов углеводородов и понимания глобального углеродного цикла.

Технические аспекты

Буровое судно Glomar Challenger

Судно водоизмещением 10 500 тонн, длиной 122 м и шириной 20 м было оборудовано:

• Буровой вышкой высотой 43 м.
• Системой динамического позиционирования (использовалась акустическая система с донными маяками).
• Лабораторными помещениями для первичного анализа керна.
• Системой хранения керна в рефрижераторах.

Максимальная глубина бурения под дном — 1741 м (достигнута в 1975 году). Максимальная глубина воды в точке бурения — 7044 м (Марианская впадина, 1974).

Технология бурения

Бурение велось без обсадных труб (технология riserless drilling). Для промывки скважины использовалась морская вода. Керн отбирался колонковыми бурами с алмазными коронками. Спуск и подъём бурильной колонны занимал от 12 до 36 часов в зависимости от глубины.

Организация и финансирование

Основным спонсором DSDP был Национальный научный фонд (NSF) США. Оператором проекта выступала Скриппсовская океанографическая институция (Scripps Institution of Oceanography). Участие в проекте принимали учёные из США, Великобритании, Франции, ФРГ, Японии, Австралии и других стран. В 1975 году к программе присоединился СССР (через Академию наук СССР), однако советские учёные участвовали в основном в обработке данных и публикациях, а не в рейсах.

Критика и ограничения

1. Отсутствие обсадных труб — технология не позволяла бурить глубокие скважины в зонах с высоким пластовым давлением или в неустойчивых породах.
2. Ограниченная глубина проникновения — максимальная глубина под дном (1741 м) была недостаточна для достижения нижних слоёв океанической коры (мощность которой составляет 6—7 км).
3. Экологические риски — в 1970-х годах высказывались опасения, что бурение может нарушить стабильность газогидратов, однако серьёзных инцидентов зафиксировано не было.
4. Высокая стоимость — общая стоимость программы составила около 300 млн долларов США (в ценах 1983 года), что критиковалось как чрезмерное расходование средств на фундаментальную науку.

Значение

DSDP заложил основы современной морской геологии и геофизики. Полученные данные стали основой для:

• Создания глобальных моделей тектоники плит.
• Понимания механизмов климатических изменений в кайнозое.
• Разработки методов поиска углеводородов на континентальном шельфе.
• Оценки ресурсов газогидратов.

Программа также продемонстрировала возможность международного сотрудничества в крупных научных проектах, что впоследствии было использовано в ODP и IODP.

Источники

• Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project (1969—1986), 96 томов.
• Kennett, J. P. (1982). Marine Geology. Prentice-Hall.
• Hsü, K. J. (1983). The Mediterranean Was a Desert. Princeton University Press.
• Ocean Drilling Program: Leg 199 Summary (2002).
• Богданов, Ю. А. (1987). Глубоководное бурение в океане. М.: Наука.