Vetenskaplig borrning

Vetenskaplig borrning i jorden är ett sätt för forskare att undersöka jordens sediment , skorpa och övre mantel . Förutom bergprover, kan borrteknik gräva fram prover av konnaterade vätskor och av den underjordiska biosfären , mestadels mikrobiellt liv , bevarade i borrade prover. Vetenskapliga borrningar utförs på land av International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) och till havs av Integrated Ocean Drilling Program (IODP). Vetenskaplig borrning på kontinenterna inkluderar borrning ner i fast mark samt borrning från småbåtar på sjöar. Provtagning av tjocka glaciärer och inlandsisar för att erhålla iskärnor är relaterat men kommer inte att beskrivas ytterligare här.

Liksom sonder som skickas ut i rymden är vetenskaplig borrning en teknik som används för att få prover från platser som människor inte kan nå. Människor har gått ner så djupt som 2 212 m (7 257 fot) i Veryovkina-grottan , världens djupaste kända grotta, belägen i Kaukasusbergen i landet Georgia . Guldgruvarbetare i Sydafrika går regelbundet djupare än 3 400 m, men ingen människa har någonsin gått ner till större djup än detta under jordens fasta yta. När djupet ökar i jorden stiger temperaturen och trycket. Temperaturerna i jordskorpan ökar med cirka 15 °C per kilometer, vilket gör det omöjligt för människor att existera på djup större än flera kilometer, även om det på något sätt var möjligt att hålla schakt öppna trots det enorma trycket. ^{[ misslyckad verifiering ]}

Vetenskaplig borrning är tvärvetenskaplig och internationell till sin omfattning. Enskilda forskare kan i allmänhet inte utföra vetenskapliga borrprojekt ensamma. Lagarbete mellan forskare, ingenjörer och administratörer krävs ofta för att lyckas med att planera och genomföra ett borrprojekt, analysera proverna och tolka och publicera resultaten i vetenskapliga tidskrifter.

Syften

Vetenskaplig borrning används för att ta itu med ett brett spektrum av problem som inte kan lösas med stenar exponerade på ytan eller havsbotten. Det integrerade havsborrprogrammet har en bred uppsättning forskningsmål, som kan delas in i tre huvudteman:

Naturen hos den djupa biosfären och den oceaniska underhavsbotten
Förstå miljöförändringar, processer och effekter
Den fasta jordens cykler och geodynamik

ICDP fokuserar på vetenskaplig borrning för att ta itu med följande frågor om jordens och biosfärens historia, kemi och fysik:

Vilka är de fysiska och kemiska processerna som är ansvariga för jordbävningar och vulkanutbrott , och vilka är de bästa sätten att minimera deras effekter?
Hur har jordens klimat förändrats under den senaste tiden och vad är orsakerna till sådana förändringar?
Vilka effekter har meteoritnedslag ( bolider ) haft på klimatet och massutrotningar av liv?
Vilken natur har den djupa biosfären och dess relation till geologiska processer som kolvätemognad , malmavlagring och utveckling av livet på jorden ?
Vilka är sätten att säkert bortskaffa radioaktiva och andra giftiga avfallsmaterial ?
Hur uppstår och utvecklas sedimentbassänger och fossila bränsleresurser ?
Hur bildas mineral- och metallmalmfyndigheter ?
Vilken är den grundläggande fysiken för plattektonik och värme-, massa- och vätskeöverföring genom jordskorpan?
Hur kan människor bättre tolka geofysiska data som används för att bestämma strukturen och egenskaperna hos jordskorpan?

Djupaste borrningar

Kola Superdeep Borehole på Kolahalvön i Ryssland nådde 12 262 meter (40 230 fot) och är den djupaste penetrationen av jordens fasta yta. Det tyska kontinentala djupborrprogrammet vid 9,1 kilometer (5,7 mi) har visat att jordskorpan till största delen är porös. Borrningar så djupt som 2,1 kilometer (1,3 mi) ner i havsbotten gjordes vid DSDP / ODP / IODP Hole 504B. Eftersom den kontinentala skorpan är cirka 45 km tjock i genomsnitt, medan oceanisk skorpa ^{är 6–7 km tjock , har djupa} borrningar endast penetrerat de övre 25–30 % av båda skorporna.

Borrning utan stigare och slamlyft

Havsborrning

Borrskeppet som har använts de senaste 20 och fler åren, JOIDES Resolution , borrar utan stigrör . Borrning utan stigare använder havsvatten som primär borrvätska, som pumpas ner genom borrröret. Detta rengör och kyler borrkronan och lyfter sticklingar ur hålet och staplar dem i en kon runt hålet. Japans nya borrskepp, Chikyu , använder en stigare för borrning. Stigrörssystemet inkluderar ett yttre hölje som omger borrröret, för att tillhandahålla returcirkulation av borrvätska för att upprätthålla tryckbalansen i borrhålet. En blowout preventer (BOP) skyddar fartyget och miljön från alla oväntade utsläpp av gas och olja. Denna teknik är nödvändig för att borra flera tusen meter in i jorden och för att borra i tjocka sediment där olja och gas kan finnas. ^{[ citat behövs ]}

externa länkar