science >> Wetenschap >  >> Natuur

Hoe een boorschip kernen trekt van 2,5 mijl onder de zee

De vloermannen (in gele jassen) en boorders (in witte hokjes op de achtergrond) van Expeditie 383 halen de klok rond kernvaten en sedimentkernen. Krediet:Jenny Middleton/Lamont-Doherty Earth Observatory

Een oceaanboorschip is geen oceaanboorschip zonder het bekwame en ervaren personeel dat de het uitvoeren en overzien van de boorwerkzaamheden. De JOIDES-resolutie is geen uitzondering.

Van de 123 zielen die momenteel aan boord zijn, ongeveer 30 mensen vergemakkelijken het succes en de veiligheid van alle oceaanbooroperaties - ongeveer hetzelfde aantal als wetenschappers aan boord. Onder hen zijn vijf boormachines, twee gereedschapsduwers, zes floormen en twee derrickmen. Terwijl boorders de voortbeweging van de boorpijp en de beweging van de kerncilinder in de boorpijp regelen vanuit een controlecabine, gereedschapsduwers houden toezicht op de operaties en onderhouden apparatuur en gereedschappen. Floormen en derrickmen voeren alle handelingen uit op de rigvloer, van het in elkaar zetten van de boorpijp en het sturen van de kerncilinder door de boorpijp naar de zeebodem, om uiteindelijk een met sediment beladen kern uit de kernloop te trekken. De meeste boorploegen hebben tientallen jaren ervaring.

Het boren van oceaansedimenten voor wetenschappelijke doeleinden wordt niet eenvoudig bereikt door een stalen staaf in de zeebodem te dwingen en te hopen op het beste herstel. Het gaat in feite om het bouwen van een meerdelige boor (de zogenaamde bottom-hole-assemblage) die in de zeebodem snijdt, evenals het zorgvuldig manoeuvreren en documenteren van de locatie van de boor nabij en onder de zeebodem, en het aanpassen van de boorgereedschappen volgens de stijfheid en samenstelling van het materiaal. Het belangrijkste is, boren op de zeebodem vereist het faciliteren van veilige booroperaties, in het bijzonder voor degenen die in het middelpunt van de actie staan ​​op de JOIDES Resolution-platformvloer, onze vloermannen.

Krediet:Staat van de planeet

Als sedimentoloog aan boord, Ik werk voornamelijk in het kernlaboratorium. Op de live voermonitors van het kernlaboratorium, we kunnen het boorteam zien werken op de booreilandvloer. Het is momenteel winter in de Zuidelijke Oceaan, dus het is meestal winderig of regenachtig buiten, of eigenlijk beide. Soms voel ik me hierdoor een beetje alsof ik in een gouden toren in het kernlab ben, ver weg van al het gevaar, vet, en geluid van de boorvloer. Echter, dit doet niets af aan mijn respect en dankbaarheid jegens de boorploeg en hun werk, aangezien de kwaliteit van de geboorde sedimenten die ze terugwinnen vaak de kwaliteit en impact van onze wetenschappelijke resultaten bepaalt. Dit trof me vooral toen ik de kans kreeg om de boortoren van de JOIDES-resolutie te beklimmen, zes weken in onze expeditie.

De top van de boortoren stijgt 65 meter (meer dan 200 voet!) boven de zeespiegel, en wordt gebruikt om de boorpijp vanaf de romp van het schip naar een verticale positie te brengen, om het naar de zeebodem te laten zakken. Als je op het hoogste punt van de boortoren wilt zijn (de "kroon"), je moet op je armen vertrouwen, benen en je valbeveiliging om je helemaal naar de top van de boorinstallatie te brengen. Ik bedank Wouter, onze Nederlandse boor, die me door het proces heeft verteld hoe ik het vereiste harnas van zes pond moet dragen, hoe de veiligheidskarabiners te gebruiken, en hoe ik mijn valbeveiligingssysteem vervang bij elk van de zes natte en vettige ladders.

Om oceaansedimenten te boren, de boorpijp moet eerst worden verlengd tot op de zeebodem, waarvoor de leidingen door de waterkolom moeten worden verlaagd. Dit wordt gedaan door segmenten van 30 meter boorpijp (een "standaard") op elkaar toe te voegen met behulp van het liersysteem van de boortoren - een proces dat "tripping pipe" wordt genoemd. Afhankelijk van de waterdiepte van onze onderzoekslocatie, dit duurt meestal enkele uren. L, als een ongeduldig persoon, moet mezelf er altijd aan herinneren dat voor de lengte van een stand van 30 m ten opzichte van de gemiddelde oceaandiepte van 4, 000m (~2,5 mijl), een paar uur trippen van de pijp is eigenlijk heel snel. Voor een gelijkwaardige schaal met behulp van de boortoren van 10 cm van ons papieren model JOIDES Resolution, onderstaand, het hele sedimentologieteam aan boord moet naast elkaar staan ​​om de gemiddelde diepte van de oceaan en de afstand waarover we over de pijp moeten struikelen na te bootsen.

Bovenop de boortoren van de JOIDES-resolutie, genietend van een fantastisch uitzicht op de Zuidelijke Oceaan. Krediet:Julia Gottschalk/Lamont-Doherty Earth Observatory

Een struikelpijp brengt ons alleen naar de bodem van de oceaan, maar niet in de zeebodem. Boorgereedschap moet door de boorpijp worden neergelaten om zeebodemmonsters te winnen, 4, 000 meter onder het schip. Voor mariene sedimenten, dit gebeurt via Advanced Piston Coring (APC) of Half-APC, waarbij een zuigersamenstel met een lege kernvoering wordt neergelaten door een draadkabel door de boorpijp. Op de gekozen diepte, de "vuurdiepte, " de boor verhoogt de hydraulische druk op het kernvat, waardoor de zuiger plotseling, maar op een gecontroleerde manier 10 meter (APC) of 5 meter (Half-APC) doordringen in de onderliggende sedimenten. Dit bakproces vult de plastic kernvoering met kostbare monsters van oceaanmodder. Deze cyclus herhaalt zich nadat de kerncilinder via de draadkabel naar de vloer van de boorinstallatie is gebracht. en de buitenste boorpijp gaat 10 meter verder de zeebodem in.

Boren in de oceaan is makkelijker gezegd dan gedaan. Het is tegelijkertijd fascinerend hoe technologie en de expertise van ons boor- en operatieteam samenkomen om een ​​grotendeels ongestoord en continu klimaatarchief op te halen van een verre plaats en tijd. Ik kan ze niet genoeg bedanken voor hun werk, aangezien ze een cruciaal onderdeel zijn in het lange proces van het onthullen van de innerlijke werking en mechanismen die ons aardse systeem besturen.

Met behulp van een papieren model van de JOIDES-resolutie en een string, het hele sedimentologieteam geeft de relatieve lengte aan van de boorpijp die onder het schip bungelt in gemiddelde oceaanwaterdiepten en bemonstert oceaansedimenten voor eerdere klimaatreconstructies. Krediet:Xiangyu Zhao/Nationaal Instituut voor Poolonderzoek, Japan

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.