академика Сергея Ивановича Вавилова.
Второе подобное НИС, также вошедшее в строй в 1988 г., названо «Академик Иоффе». Имя Героя Социалистического Труда академика Абрама Федоровича Иоффе широко известно в СССР и за рубежом. Его помнят как видного советского физика и крупного организатора науки. Важнейшей заслугой академика А. Ф. Иоффе явилось создание школы физиков, из которой вышли основоположники советской атомной науки и техники академики А. П. Александров, Л. А. Арцимович, П. Л. Капица, И. К. Кикоин, И. В. Курчатов и многие другие.
Оба судна построили на верфи «Холлминг» в г. Раума (Финляндия). При составлении проекта новых судов за основу взят корпус НИС «Академик Мстислав Келдыш». Помимо комплексных гидрофизических исследований, на них будут проводиться исследования рельефа морского дна, определение характеристик осадочных пород и излучения поверхности моря, а также некоторые гидрохимические и гидробиологические исследования.
При создании научного комплекса новых судов использован в полной мере опыт работы в океане НИС «Академик Мстислав Келдыш». Фактически новый научный комплекс воплощает в себе развитие и совершенствование идей, принципов и методов научных исследований, заложенных в основу научного комплекса НИС «Академик Мстислав Келдыш».
Следует отметить, что постройка этих судов явилась еще одним примером тесной кооперации финских судостроителей с советскими предприятиями. На судах установлено немало советского оборудования, включая главные двигатели, вспомогательные котлы, опреснительные установки, сепараторы топлива и масла, ряд насосов, шпили, радионавигационные приборы, камбузное оборудование и оборудование прачечной.
Научный комплекс НИС «Академик Сергей Вавилов» включает 13 стационарных и три съемные контейнерные лаборатории. В числе стационарных лабораторий метеорологическая, космических исследований, радиолокационного зондирования, лазерного и акустического зондирования, промерная, глубоководных систем, гидрологическо-гидрохимическая, метрологическая, мокрая, шумов океана, наладки буев и телеметрических измерений, а также ряд других. Только простой перечень лабораторий уже дает представление о широком спектре исследований, которые будут проводиться на новых судах.
В корпусе судна устроена шахта диаметром 2,5 м для проведения гидрофизических исследований с помощью опускаемой за борт аппаратуры при волнении моря до 5–6 баллов, когда использование исследовательских лебедок на верхней палубе для этой цели затруднено. И здесь предусмотрено максимальное облегчение труда ученых: научная аппаратура массой до 100 кг опускается в шахту и поднимается наверх при помощи опускаемой платформы и специальной лебедки. Шахта начинается на главной палубе и продолжается до днища.
Предусмотрена установка радиоизмерительпой аппаратуры на двух гиростабилизированных платформах, что позволит проводить особо точные измерения, исключив искажение их результатов за счет качки и рыскания судна.
На судне многое предусмотрено для обеспечения проведения исследовательских работ по акустике океана на самом высоком уровне. Так, установлен специальный звукоизолированный дизельгенератор мощностью 200 кВт. Последний предназначен для подачи электропитания на навигационные и исследовательские приборы и устройства, а также в ВЦ при проведении высокоточных акустических измерений. Наличие такого звукоизолированного источника электроэнергии позволит проводить акустические исследования при минимальном шумовом фоне, что резко повысит их точность и информативность.
И действительно уникальным является судовой парусно-моторный бот метрологического обеспечения для проведения особо точных акустических измерений и снятия круговой диаграммы собственных шумов судна.
Бот небольшой, но он снабжен системой спутниковой навигации, на нем установлена малогабаритная лебедка с кабелем почти нейтральной плавучести (для опускания гидрофонов) длиной полкилометра. Для исключения влияния на измерения шумов от работы дизельного двигателя бота на нем можно поднять откидную мачту и двигаться под парусом.
Судовая система сбора, регистрации и обработки научной информации является дальнейшим развитием системы, установленной на НИС «Академик Мстислав Келдыш». Если на последнем ее центр и основа – две мини-ЭВМ, то на НИС «Академик Сергей Вавилов» в ВЦ установлены три главные ЭВМ: первая – для быстрой регистрации данных с подключенным к ней матричным процессором, вторая – для медленной регистрации данных и третья – для обработки данных.
Главной задачей ЭВМ быстрой регистрации информации является прием по специальным кабельным линиям аналоговых сигналов, характеризующих быстротекущие процессы, в основном акустические и оптические сигналы. Затем в ЭВМ эти сигналы с помощью аналого-цифровых преобразователей трансформируются в цифровую форму и уплотняются в матричном процессоре. Следующим этапом является регистрация преобразованных сигналов на дисковых носителях информации и перезапись собранных научных данных с них на магнитные ленты.
Эта ЭВМ снабжена вводными и выводными печатающими устройствами и терминалом на ЭЛТ. Важным элементом ЭВМ является графопостроитель, предназначенный для автоматического построения и вычерчивания графиков по накопленным геофизическим натурным данным согласно разработанным для ЭВМ специальным программам.
ЭВМ медленной регистрации данных и ЭВМ обработки данных одинаковы по типу и мощности. Главной задачей первой является прием по отдельным кабельным линиям научной информации из лабораторий и непосредственно от измерительной аппаратуры, в том числе и поступающих в систему в реальном масштабе времени через лабораторные микро-ЭВМ.
Основная часть научной информации, поступающая в эту ЭВМ, включает сведения об окружающей среде и существующих в момент измерения параметров водных масс и атмосферы условиях. Туда поступают сведения от навигационной системы о местонахождении судна, о его скорости и курсе. От автоматической метеостанции регулярно поступают сведения о параметрах погоды, от исследовательских эхолотов – сведения о глубине.
В эту ЭВМ поступает информация об измеренных параметрах водных масс и результатах анализа проб. Такая информация поступает от исследовательских зондов, пробоотборников, автоматических анализаторов. В ЭВМ все поступающие данные регистрируются на дисковых носителях информации и перезаписываются с них на магнитные ленты.
И наконец, ЭВМ обработки данных предназначается для дальнейшей обработки накопленной в первых двух ЭВМ и записанной на магнитные ленты научной информации по имеющимся в библиотеке прикладным программам.
Система управления ЭВМ исключительно гибкая и многофункциональная. Предусмотрены четыре режима работы ЭВМ медленной регистрации и ЭВМ обработки данных. В первом режиме обе ЭВМ работают по индивидуальной для каждой машины программе. Второй режим характеризуется тем, что в ЭВМ медленной регистрации научная информация поступает в реальном масштабе времени и в случае необходимости передается для дальнейшей обработки во вторую машину.
Третий режим предусматривает работу обеих ЭВМ по пакету программ с последовательным выполнением заданий сперва одной, а затем второй машиной. И наконец, в четвертом режиме задачи решаются обеими ЭВМ параллельно и синхронно.
Вся поступающая в ЭВМ научная информация кодируется для точного обозначения времени, места проведения того или иного эксперимента, в ходе которого она собрана. Кодификация предусматривает обозначение номера исследовательского рейса, в ходе которого проведены данные измерения, номера гидрологической станции, а также точного определения типа измерительного прибора и места его установки (на судне, на автономном буе, на исследовательском зонде и т. д.).
Поэтому ученые, используя специальные программы, могут извлекать из памяти ЭВМ интересующую их научную информацию и обрабатывать ее в нужном ключе.
Безусловно, такая высокоэффективная система регистрации и обработки научных данных во многом повысит качество и производительность работы ученых, позволит значительно расширить масштабы исследований. Более того, эта система регистрации и обработки данных даст возможность по-новому взглянуть на многие физические процессы в океане и атмосфере, выявить новые закономерности и физические связи.
Ученые АН СССР многого ждут от первых экспедиционных рейсов новых кораблей науки – они начались в марте 1988 г.
Зачем бурят океанское дно?
Ученые уже давно обратили внимание на поразительное сходство очертаний берегов Европы и Африки, с одной стороны, и Северной и Южной Америки – с другой.
Теперь большинство ученых считают, что этот и многие другие факты могут быть объяснены в рамках концепции тектоники литосферных плит. Сущность концепции состоит в том, что внешняя оболочка Земли толщиной около 100 км, которую называют литосферой, состоит из нескольких крупных плит, движущихся относительно друг друга. Все плиты лежат на нагретом пластичном слое – астеносфере, по которому и происходит скольжение самих литосферных плит.
Откуда же возникают силы, вызывающие движение плит? Считается, что эти силы появляются в результате конвективных движений расплавленного вещества верхней мантии Земли, простирающейся под литосферой на глубину до 1000 км. Более нагретая глубинная магма поднимается вверх, а холодные верхние слои опускаются вниз.
Теперь точно установлено, что Атлантический океан действительно расширяется, а Европа и Африка, ранее бывшие заодно с обеими Америками, теперь удаляются от них со скоростью несколько сантиметров в год.
В создании концепции тектоники литосферных плит важнейшую роль сыграло исследовательское бурение океанского дна и определение состава, возраста и остаточной намагниченности вынутых образцов пород. Сейчас осадочная толща пород пробурена вплоть до подстилающего твердого основания более чем в 600 точках океанского дна.
Многое в этом отношении дало международное научное сотрудничество с использованием американского судна для глубоководного бурения «Гломар Челленджер» водоизмещением 10 800 т. Установленное на судне оборудование позволяло бурить скважины глубиной от поверхности дна до 1000 м при глубине океана над скважиной до 6000 м.
Практически судне пробурило в Атлантическом океане рекордную скважину в толще донных пород глубиной 1740 м при глубине моря 3900 м. А наибольшая глубина океана, на которой проводилось бурение, равна 6243 м (в Индийском океане). Установленная на судне система динамической стабилизации позволяла проводить бурение при высоте волны до 5 м, ветре силой 8–9 баллов и течении до 1,5 узла (при этом горизонтальные перемещения судна составляют не более 6 % от глубины моря в точке бурения).
Советские ученые приняли участие во многих рейсах «Гломар Челленджер» и на основании данных, собранных там, достигли значительных успехов в области изучения прошлого и настоящего океанической земной коры.
Что же показало всестороннее изучение вынутых из скважин образцов пород? Оказалось, что при бурении не найдено пород более старых, чем примерно 200 млн. лет. А ведь возраст Земли – более 4 млрд. лет. Почему же дно океана выстелено такими сравнительно молодыми (в геологическом смысле) породами?
Объяснение дает концепция тектоники литосферных плит. Около 220 млн. лет назад все континенты составляли единый праматерик. Затем он распался, и началось расхождение материков. В результате за прошедшие миллионы лет земная кора под океаном полностью обновилась. В настоящее время Атлантический и Индийский океаны растут, а площадь Тихого океана уменьшается. Австралия движется на север со скоростью 6 см в год.
Эта гипотеза подтверждается анализом остаточной намагниченности извлеченных пород разного возраста. Дело в том, что в районе срединно-океанического хребта, где поступала и поступает из глубины жидкая лава, она застывала, и в ней фиксировалось направление магнитного поля Земли в момент застывания. Далее, из-за раздвигания земной коры эти породы оказывались на некотором расстоянии от оси хребта (оси раздвижения). А так как установлено, что в прошлом магнитное поле Земли неоднократно меняло знак, то за этой застывшей лавой появлялась у оси раздвижения позднее застывшая лава с обратным направлением намагничивания.
Окончательное доказательство правильности гипотезы о движении литосферных плит получено, по словам академика Л. М. Бреховских, при бурении морского дна в открытом океане на исследовательском судне «Гломар Челленджер». В вынутых колонках, достигавших иногда длины 500 м, ученые определили возраст осадков. Естественно, оказалось, что с углублением он увеличивается. На границе же со скальной породой он соответствует возрасту породы, определенному по аномалиям магнитного поля. Ученые получили равномерное увеличение возраста пород при удалении точки бурения от оси хребта, где образуется новая земная кора. Таким образом, было доказано, что не только скальные породы, но и прилегающие к ним осадки тем старше, чем дальше они расположены от оси хребта. Так было получено решающее доказательство существования процесса раздвижения плит и непрерывного образования земной коры под океаном.
Исключительная важность исследования дна океана для решения проблем, связанных с историей образования и развития Земли, а также ее внутреннего строения, побудила АН СССР поставить вопрос о строительстве советского судна для глубоководного бурения в океане. Правительство СССР приняло решение о постройке такого судна для Института океанологии АН СССР и вводе его в строй в середине 90-х гг.
Глубоководное исследовательское бурение океанского дна имеет конкретной целью изучение структуры и истории развития океанской земной коры, истории отложения донных осадков, процессов формирования рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых на дне океана. Отсюда и состав научного комплекса, устанавливаемого на судне.
Новое судно будет в состоянии проводить буровые работы при глубине океана в точке бурения 6000 м, а максимальная глубина скважины может быть 1500 м. При этом будет обеспечиваться непрерывный отбор керна (то есть столба слоев пород по диаметру и глубине скважины) и исследование его на борту судна.
Проектом в перспективе предусмотрена при применении бурильной колонны из легкосплавных труб повышенной прочности работа бурильного оборудования с бурильной колонной длиной до 11000 м. А это значит, что при глубине океана в точке бурения 6000 м глубина самой скважины будет около 4000 м и более.
Предусматривается, что образцы добытого керна будут обрабатываться, изучаться и храниться прямо на судне. Намеченная к установке на судне аппаратура обеспечит проведение геофизической съемки района бурения, который предполагается выбирать заранее по результатам исследований со специализированных геофизических судов.
Детальное исследование керна различными методами – геофизическими, геохимическими и палеонтологическими – даст ученым возможность уверенно судить о составе, свойствах и возрасте залегающих пород, уточнить информацию о структуре залегания осадков и подстилающих пород, предварительно разведанных геофизическими методами. Все эти сведения имеют неоценимое значение для развития науки о внешней коре Земли, о строении и истории образования океанического дна.
Но как обеспечить удержание бурового судна в заданной точке над скважиной при выполнении буровых работ? Ведь ветер, волны, течения все время стараются сместить судно от устья скважины. А большое смещение может привести к недопустимому изгибу и обрыву бурильной колонны.
Конструкторы разработали оригинальную систему удержания судна в точке бурения. Для этого на нем разместят пять водометных подруливающих устройств (ПУ) – три в носовой оконечности и два в кормовой. Управлять их работой будет система динамической стабилизации.
Каждое ПУ представляет собой Т-образный канал в корпусе судна, в вертикальной части которого устанавливается винт регулируемого шага с электродвигателем мощностью 1400 кВт для забора воды из-под киля судна и создания упора за счет выброса воды через один из горизонтальных отростков за борт.
Теперь познакомимся с назначением каждой составляющей сложной системы динамической стабилизации. При подготовке к бурению на грунте в выбранном районе у места будущей скважины установят три гидроакустических маяка-ответчика на расстоянии не более 4000 м друг от друга.
На судне будет находиться гидроакустическая система «Сухона», предназначенная для измерения времени распространения акустических сигналов от маяков до судовых гидроакустических антенн.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Второе подобное НИС, также вошедшее в строй в 1988 г., названо «Академик Иоффе». Имя Героя Социалистического Труда академика Абрама Федоровича Иоффе широко известно в СССР и за рубежом. Его помнят как видного советского физика и крупного организатора науки. Важнейшей заслугой академика А. Ф. Иоффе явилось создание школы физиков, из которой вышли основоположники советской атомной науки и техники академики А. П. Александров, Л. А. Арцимович, П. Л. Капица, И. К. Кикоин, И. В. Курчатов и многие другие.
Оба судна построили на верфи «Холлминг» в г. Раума (Финляндия). При составлении проекта новых судов за основу взят корпус НИС «Академик Мстислав Келдыш». Помимо комплексных гидрофизических исследований, на них будут проводиться исследования рельефа морского дна, определение характеристик осадочных пород и излучения поверхности моря, а также некоторые гидрохимические и гидробиологические исследования.
При создании научного комплекса новых судов использован в полной мере опыт работы в океане НИС «Академик Мстислав Келдыш». Фактически новый научный комплекс воплощает в себе развитие и совершенствование идей, принципов и методов научных исследований, заложенных в основу научного комплекса НИС «Академик Мстислав Келдыш».
Следует отметить, что постройка этих судов явилась еще одним примером тесной кооперации финских судостроителей с советскими предприятиями. На судах установлено немало советского оборудования, включая главные двигатели, вспомогательные котлы, опреснительные установки, сепараторы топлива и масла, ряд насосов, шпили, радионавигационные приборы, камбузное оборудование и оборудование прачечной.
Научный комплекс НИС «Академик Сергей Вавилов» включает 13 стационарных и три съемные контейнерные лаборатории. В числе стационарных лабораторий метеорологическая, космических исследований, радиолокационного зондирования, лазерного и акустического зондирования, промерная, глубоководных систем, гидрологическо-гидрохимическая, метрологическая, мокрая, шумов океана, наладки буев и телеметрических измерений, а также ряд других. Только простой перечень лабораторий уже дает представление о широком спектре исследований, которые будут проводиться на новых судах.
В корпусе судна устроена шахта диаметром 2,5 м для проведения гидрофизических исследований с помощью опускаемой за борт аппаратуры при волнении моря до 5–6 баллов, когда использование исследовательских лебедок на верхней палубе для этой цели затруднено. И здесь предусмотрено максимальное облегчение труда ученых: научная аппаратура массой до 100 кг опускается в шахту и поднимается наверх при помощи опускаемой платформы и специальной лебедки. Шахта начинается на главной палубе и продолжается до днища.
Предусмотрена установка радиоизмерительпой аппаратуры на двух гиростабилизированных платформах, что позволит проводить особо точные измерения, исключив искажение их результатов за счет качки и рыскания судна.
На судне многое предусмотрено для обеспечения проведения исследовательских работ по акустике океана на самом высоком уровне. Так, установлен специальный звукоизолированный дизельгенератор мощностью 200 кВт. Последний предназначен для подачи электропитания на навигационные и исследовательские приборы и устройства, а также в ВЦ при проведении высокоточных акустических измерений. Наличие такого звукоизолированного источника электроэнергии позволит проводить акустические исследования при минимальном шумовом фоне, что резко повысит их точность и информативность.
И действительно уникальным является судовой парусно-моторный бот метрологического обеспечения для проведения особо точных акустических измерений и снятия круговой диаграммы собственных шумов судна.
Бот небольшой, но он снабжен системой спутниковой навигации, на нем установлена малогабаритная лебедка с кабелем почти нейтральной плавучести (для опускания гидрофонов) длиной полкилометра. Для исключения влияния на измерения шумов от работы дизельного двигателя бота на нем можно поднять откидную мачту и двигаться под парусом.
Судовая система сбора, регистрации и обработки научной информации является дальнейшим развитием системы, установленной на НИС «Академик Мстислав Келдыш». Если на последнем ее центр и основа – две мини-ЭВМ, то на НИС «Академик Сергей Вавилов» в ВЦ установлены три главные ЭВМ: первая – для быстрой регистрации данных с подключенным к ней матричным процессором, вторая – для медленной регистрации данных и третья – для обработки данных.
Главной задачей ЭВМ быстрой регистрации информации является прием по специальным кабельным линиям аналоговых сигналов, характеризующих быстротекущие процессы, в основном акустические и оптические сигналы. Затем в ЭВМ эти сигналы с помощью аналого-цифровых преобразователей трансформируются в цифровую форму и уплотняются в матричном процессоре. Следующим этапом является регистрация преобразованных сигналов на дисковых носителях информации и перезапись собранных научных данных с них на магнитные ленты.
Эта ЭВМ снабжена вводными и выводными печатающими устройствами и терминалом на ЭЛТ. Важным элементом ЭВМ является графопостроитель, предназначенный для автоматического построения и вычерчивания графиков по накопленным геофизическим натурным данным согласно разработанным для ЭВМ специальным программам.
ЭВМ медленной регистрации данных и ЭВМ обработки данных одинаковы по типу и мощности. Главной задачей первой является прием по отдельным кабельным линиям научной информации из лабораторий и непосредственно от измерительной аппаратуры, в том числе и поступающих в систему в реальном масштабе времени через лабораторные микро-ЭВМ.
Основная часть научной информации, поступающая в эту ЭВМ, включает сведения об окружающей среде и существующих в момент измерения параметров водных масс и атмосферы условиях. Туда поступают сведения от навигационной системы о местонахождении судна, о его скорости и курсе. От автоматической метеостанции регулярно поступают сведения о параметрах погоды, от исследовательских эхолотов – сведения о глубине.
В эту ЭВМ поступает информация об измеренных параметрах водных масс и результатах анализа проб. Такая информация поступает от исследовательских зондов, пробоотборников, автоматических анализаторов. В ЭВМ все поступающие данные регистрируются на дисковых носителях информации и перезаписываются с них на магнитные ленты.
И наконец, ЭВМ обработки данных предназначается для дальнейшей обработки накопленной в первых двух ЭВМ и записанной на магнитные ленты научной информации по имеющимся в библиотеке прикладным программам.
Система управления ЭВМ исключительно гибкая и многофункциональная. Предусмотрены четыре режима работы ЭВМ медленной регистрации и ЭВМ обработки данных. В первом режиме обе ЭВМ работают по индивидуальной для каждой машины программе. Второй режим характеризуется тем, что в ЭВМ медленной регистрации научная информация поступает в реальном масштабе времени и в случае необходимости передается для дальнейшей обработки во вторую машину.
Третий режим предусматривает работу обеих ЭВМ по пакету программ с последовательным выполнением заданий сперва одной, а затем второй машиной. И наконец, в четвертом режиме задачи решаются обеими ЭВМ параллельно и синхронно.
Вся поступающая в ЭВМ научная информация кодируется для точного обозначения времени, места проведения того или иного эксперимента, в ходе которого она собрана. Кодификация предусматривает обозначение номера исследовательского рейса, в ходе которого проведены данные измерения, номера гидрологической станции, а также точного определения типа измерительного прибора и места его установки (на судне, на автономном буе, на исследовательском зонде и т. д.).
Поэтому ученые, используя специальные программы, могут извлекать из памяти ЭВМ интересующую их научную информацию и обрабатывать ее в нужном ключе.
Безусловно, такая высокоэффективная система регистрации и обработки научных данных во многом повысит качество и производительность работы ученых, позволит значительно расширить масштабы исследований. Более того, эта система регистрации и обработки данных даст возможность по-новому взглянуть на многие физические процессы в океане и атмосфере, выявить новые закономерности и физические связи.
Ученые АН СССР многого ждут от первых экспедиционных рейсов новых кораблей науки – они начались в марте 1988 г.
Зачем бурят океанское дно?
Ученые уже давно обратили внимание на поразительное сходство очертаний берегов Европы и Африки, с одной стороны, и Северной и Южной Америки – с другой.
Теперь большинство ученых считают, что этот и многие другие факты могут быть объяснены в рамках концепции тектоники литосферных плит. Сущность концепции состоит в том, что внешняя оболочка Земли толщиной около 100 км, которую называют литосферой, состоит из нескольких крупных плит, движущихся относительно друг друга. Все плиты лежат на нагретом пластичном слое – астеносфере, по которому и происходит скольжение самих литосферных плит.
Откуда же возникают силы, вызывающие движение плит? Считается, что эти силы появляются в результате конвективных движений расплавленного вещества верхней мантии Земли, простирающейся под литосферой на глубину до 1000 км. Более нагретая глубинная магма поднимается вверх, а холодные верхние слои опускаются вниз.
Теперь точно установлено, что Атлантический океан действительно расширяется, а Европа и Африка, ранее бывшие заодно с обеими Америками, теперь удаляются от них со скоростью несколько сантиметров в год.
В создании концепции тектоники литосферных плит важнейшую роль сыграло исследовательское бурение океанского дна и определение состава, возраста и остаточной намагниченности вынутых образцов пород. Сейчас осадочная толща пород пробурена вплоть до подстилающего твердого основания более чем в 600 точках океанского дна.
Многое в этом отношении дало международное научное сотрудничество с использованием американского судна для глубоководного бурения «Гломар Челленджер» водоизмещением 10 800 т. Установленное на судне оборудование позволяло бурить скважины глубиной от поверхности дна до 1000 м при глубине океана над скважиной до 6000 м.
Практически судне пробурило в Атлантическом океане рекордную скважину в толще донных пород глубиной 1740 м при глубине моря 3900 м. А наибольшая глубина океана, на которой проводилось бурение, равна 6243 м (в Индийском океане). Установленная на судне система динамической стабилизации позволяла проводить бурение при высоте волны до 5 м, ветре силой 8–9 баллов и течении до 1,5 узла (при этом горизонтальные перемещения судна составляют не более 6 % от глубины моря в точке бурения).
Советские ученые приняли участие во многих рейсах «Гломар Челленджер» и на основании данных, собранных там, достигли значительных успехов в области изучения прошлого и настоящего океанической земной коры.
Что же показало всестороннее изучение вынутых из скважин образцов пород? Оказалось, что при бурении не найдено пород более старых, чем примерно 200 млн. лет. А ведь возраст Земли – более 4 млрд. лет. Почему же дно океана выстелено такими сравнительно молодыми (в геологическом смысле) породами?
Объяснение дает концепция тектоники литосферных плит. Около 220 млн. лет назад все континенты составляли единый праматерик. Затем он распался, и началось расхождение материков. В результате за прошедшие миллионы лет земная кора под океаном полностью обновилась. В настоящее время Атлантический и Индийский океаны растут, а площадь Тихого океана уменьшается. Австралия движется на север со скоростью 6 см в год.
Эта гипотеза подтверждается анализом остаточной намагниченности извлеченных пород разного возраста. Дело в том, что в районе срединно-океанического хребта, где поступала и поступает из глубины жидкая лава, она застывала, и в ней фиксировалось направление магнитного поля Земли в момент застывания. Далее, из-за раздвигания земной коры эти породы оказывались на некотором расстоянии от оси хребта (оси раздвижения). А так как установлено, что в прошлом магнитное поле Земли неоднократно меняло знак, то за этой застывшей лавой появлялась у оси раздвижения позднее застывшая лава с обратным направлением намагничивания.
Окончательное доказательство правильности гипотезы о движении литосферных плит получено, по словам академика Л. М. Бреховских, при бурении морского дна в открытом океане на исследовательском судне «Гломар Челленджер». В вынутых колонках, достигавших иногда длины 500 м, ученые определили возраст осадков. Естественно, оказалось, что с углублением он увеличивается. На границе же со скальной породой он соответствует возрасту породы, определенному по аномалиям магнитного поля. Ученые получили равномерное увеличение возраста пород при удалении точки бурения от оси хребта, где образуется новая земная кора. Таким образом, было доказано, что не только скальные породы, но и прилегающие к ним осадки тем старше, чем дальше они расположены от оси хребта. Так было получено решающее доказательство существования процесса раздвижения плит и непрерывного образования земной коры под океаном.
Исключительная важность исследования дна океана для решения проблем, связанных с историей образования и развития Земли, а также ее внутреннего строения, побудила АН СССР поставить вопрос о строительстве советского судна для глубоководного бурения в океане. Правительство СССР приняло решение о постройке такого судна для Института океанологии АН СССР и вводе его в строй в середине 90-х гг.
Глубоководное исследовательское бурение океанского дна имеет конкретной целью изучение структуры и истории развития океанской земной коры, истории отложения донных осадков, процессов формирования рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых на дне океана. Отсюда и состав научного комплекса, устанавливаемого на судне.
Новое судно будет в состоянии проводить буровые работы при глубине океана в точке бурения 6000 м, а максимальная глубина скважины может быть 1500 м. При этом будет обеспечиваться непрерывный отбор керна (то есть столба слоев пород по диаметру и глубине скважины) и исследование его на борту судна.
Проектом в перспективе предусмотрена при применении бурильной колонны из легкосплавных труб повышенной прочности работа бурильного оборудования с бурильной колонной длиной до 11000 м. А это значит, что при глубине океана в точке бурения 6000 м глубина самой скважины будет около 4000 м и более.
Предусматривается, что образцы добытого керна будут обрабатываться, изучаться и храниться прямо на судне. Намеченная к установке на судне аппаратура обеспечит проведение геофизической съемки района бурения, который предполагается выбирать заранее по результатам исследований со специализированных геофизических судов.
Детальное исследование керна различными методами – геофизическими, геохимическими и палеонтологическими – даст ученым возможность уверенно судить о составе, свойствах и возрасте залегающих пород, уточнить информацию о структуре залегания осадков и подстилающих пород, предварительно разведанных геофизическими методами. Все эти сведения имеют неоценимое значение для развития науки о внешней коре Земли, о строении и истории образования океанического дна.
Но как обеспечить удержание бурового судна в заданной точке над скважиной при выполнении буровых работ? Ведь ветер, волны, течения все время стараются сместить судно от устья скважины. А большое смещение может привести к недопустимому изгибу и обрыву бурильной колонны.
Конструкторы разработали оригинальную систему удержания судна в точке бурения. Для этого на нем разместят пять водометных подруливающих устройств (ПУ) – три в носовой оконечности и два в кормовой. Управлять их работой будет система динамической стабилизации.
Каждое ПУ представляет собой Т-образный канал в корпусе судна, в вертикальной части которого устанавливается винт регулируемого шага с электродвигателем мощностью 1400 кВт для забора воды из-под киля судна и создания упора за счет выброса воды через один из горизонтальных отростков за борт.
Теперь познакомимся с назначением каждой составляющей сложной системы динамической стабилизации. При подготовке к бурению на грунте в выбранном районе у места будущей скважины установят три гидроакустических маяка-ответчика на расстоянии не более 4000 м друг от друга.
На судне будет находиться гидроакустическая система «Сухона», предназначенная для измерения времени распространения акустических сигналов от маяков до судовых гидроакустических антенн.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24