Ocean Drilling Program: et flytende laboratorium

Vi kan si at ekspedisjonene gav grunnlaget for å fastslå at jordens ytre består av en rekke stive plater som beveger seg i forhold til hverandre (...) Nå anser vi teorien som bevist. (Olav Eldholm)

Fra professor Olav Eidholms bokhylle: Det er trykt 180 rapporter fra havboringene til nå. (Foto: Ståle Skogstad)

Studiet av jordskorpen er et ambisiøst og langsiktig forskningsfelt for geologer over hele verden. Studiet er viktig innen geofaget fordi det bidrar med viten om hvordan jorden har utviklet seg gjennom geologisk tid. De prosessene som styrer denne utviklingen, lar seg best studere på de store dyphavsområdene, der jordskorpen - geologisk sett - er svært ung, bare fra 0 til 180 millioner år. Resultater fra vitenskapelige dyphavsboringer spiller en sentral rolle i dette arbeidet. Slike boringer startet med det amerikanske Deep Sea Drilling Project (DSDP) i 1968. Programmet er blitt utvidet flere ganger til dagens Ocean Drilling Program (ODP) som er et internasjonalt, tverrfaglig forskningsprosjekt der hele 22 land deltar.

USA, Storbritannia, Japan og Tyskland har egne medlemskap, mens de øvrige land deltar i konsortier eller som delmedlemmer. Norge er med gjennom et konsortium av tolv europeiske land.

Institutt for geologi ved UiO spilte en sentral rolle ved etableringen av dette konsortiet og hadde det første vitenskapelige sekretariatet. Flere av instituttets ansatte har vært med på toktene, to ganger som toktledere.

Henter prøver fra store dyp

Programmets målsetting er - noe forenklet - å utforske jordklodens struktur og sammensetning, og prosessene som er med på å styre utviklingen, sier professor Olav Eldholm.

Til det trenger man prøver fra havbunnen og lagene under den, en oppgave spesialskipet “JOIDES Resolution” tar seg av. Det ble bygd som et konvensjonelt oljeboringsskip i 1978, men ble ombygd og oppgradert for sine nye formål i 1984. Skipet har en stor laboratoriefløy og plass til 40 vitenskapsfolk og teknikere, pluss et mannskap på 60. Hvert år drar det ut på seks ekspedisjoner av ca. to måneders varighet.

Kjerneprøver ned til 2000 meter under havbunnen

Ferden går stort sett til dyphavsområdene og kontinentalmarginene. I prinsippet foregår dette på samme måte som offshore-industriens boringer. Forskjellen er bare at boringen foregår på mye større havdyp og at forskerne tar kontinuerlige kjerneprøver under hele boringen. Man har boret på så store dyp som ca. 6000 meter, og mer enn 2000 meter under havbunnen. Prøvene kommer på dekk som 9,5 meter lange sylindrer med en diameter på 10 cm. Straks de er om bord, blir de katalogisert, dvs. merket med dato og posisjon. Så blir de delt på langs. Den ene halvdel blir “arkivert”, mens den andre blir forskningsmateriale. Sistnevnte del blir splittet opp i mindre biter og brakt til laboratoriene for foreløpige analyser.

Paleontologer gransker mikrofossiler for å fastslå prøvenes alder. Andre vitenskapsfolk måler fysiske egenskaper som for eksempel. styrke, tetthet og varmeledningsevne. Spesialister på jordmagnetismen bruker avansert utstyr for å avlese forandringer over millioner av år. Slik kunnskap er viktig for å kunne si omtrent når og på hvilken breddegrad de forskjellige bergarter ble dannet.

Man foretar også en rekke geofysiske målinger ved hjelp av det man kaller borehullslogging. Hypersensitive instrumenter senkes til bunnen av hullet og trekkes så sakte opp igjen mens en kabel formidler en strøm av informasjon om fysiske og kjemiske egenskaper ved bergartene rundt hullet. Om bord setter spesialister straks i gang med å analysere og lagre all informasjon. Denne kombinasjonen av informasjon gir det mest omfattende datamateriale man kan tenke seg for studiet av en rekke geofaglige problemer, som for eksempel klimastudier, platetektonikk og hydrogeologi, sier professor Eldholm.

I noen borehull etterlater forskerne instrumenter som foretar forskjellige målinger av for eksempel temperatur og trykk også etter at hullet er forseglet og forlatt. På den måten fungerer de som “observatorier” og lagrer informasjon som kan hentes opp ved hjelp av fjernkontrollerte undervannsfarkoster.

Hyllemetere med rapporter

Cirka seks måneder etter et avsluttet tokt kommer det ut en “Initial Report” om hva man har funnet ut i løpet av de to månedene om bord på spesialskipet. Men dette er ikke alt. Forskerne som deltar på et tokt, forplikter seg til å arbeide sammen i gruppe opp til tre - fire år, helt til de har utgitt sin “Scientific Report” fra toktet. Det er blitt en del rapporter gjennom årene, ca. 180, og Olav Eldholm har dem alle på sitt kontor på Blindern.

Vitenskapelige høydepunkter

- Hva har så JOIDES Resolutions mange ekspedisjoner gjennom flere år bidratt med til den internasjonale geologiske forskning, professor Eldholm? Har ekspedisjonen ført til helt ny kunnskap eller dreier det seg om bekreftelse av eksisterende teorier?- Vi har fått både ny kunnskap og bekreftelse, eller modifikasjoner, av eksisterende teorier.Vi kan si at ekspedisjonene gav grunnlaget for å fastslå at jordens ytre består av en rekke stive plater som beveger seg i forhold til hverandre, over et mer plastisk underlag. Denne prosessen kalles for platetektonikken, og de platetektoniske teorier førte til en “revolusjon” innen geofagene på slutten av 1960-årene. Nå anser vi teorien som bevist.- Videre har dyphavsboringen bidratt med fundamental informasjon til forståelsen av jordklodens paleo-miljø de siste 200 millioner år, altså hvordan jordens miljøforhold har endret seg på denne tiden. Boringene har gitt detaljert informasjon om ekstreme klimavariasjoner som for eksempel lange drivhusperioder og “istider”, eller glasiasjoner, som det heter på fagspråket. Videre har boreprøvene gitt viktige forutsetninger for å forstå samspillet mellom de store oseanografiske og atmosfæriske sirkulasjonssystemenes innvirkning på det globale klima. Sammen med iskjerner fra Grønland og Antarktis gir boringene et enestående og uerstattelig “arkiv” for fremtidige klimastudier. I dag kan man tidfeste endringer i klimautviklingen med ca. tusen års nøyaktighet, noe som tidligere var utenkelig.

Nedisingen datert

I våre lokale farvann, Norskehavet og Grønlandshavet, har boringer gitt oss helt fundamental informasjon på to områder: For det første har vi kunnet fastslå at nedisingen av den nordlige halvkule begynte for omtrent 2,6 millioner år siden, og at det siden da har vært mer enn 20 istider og mellomistider. Videre har vi kunnet kartlegge utvekslingen av vann mellom dette kaldtvannsområdet og verdenshavet for øvrig. Denne utvekslingen har stor klimatisk innvirkning, idet de nordlige dyphavsområdene gjerne betraktes som jordens lunger.

For det annet har boringene gitt ny viten om dannelsen av kontinentalmarginene (kontinentalsoklene og skråningene ned til dypere vann).

Da Norge og Grønland skilte lag for 55 millioner år siden, skjedde det til akkompagnement av intens vulkansk aktivitet, og enorme lavamasser fløt ut over de omliggende områder.

“JOIDES Resolution” har tatt prøver av disse bergartene, noe som har ført til at verdens geologer nå betrakter områdene utenfor Midt-Norge som et typelaboratorium for studiet av vulkanisme i forbindelse med kontinentoppsprekking.

Senere har det vist seg at disse prosessene har hatt stor betydning for olje- og gasspotensialet i området. Generelt kan vi si at etter hvert som offshore-virksomheten beveger seg på stadig dypere vann, blir industriens nytte av de vitenskapelige dyphavsboringene større.

Dessuten har de vitenskapelige boringene brakt ny viten om de geologiske prosesser som danner malmer og hydrokarboner, sier professor Eldholm.

Stadig dypere

Det nåværende Ocean Drilling Program løper ut i år 2003, og man er allerede i gang med å planlegge en utvidelse av programmet til å omfatte to boreskip, det ene med utstyr for stigerørsboring.

Dessuten skal “JOIDES Resolution” erstattes av et nytt, teknologisk mer avansert skip.

Innen overskuelig fremtid regner Eldholm med at man vil kunne bore seg helt ned til jordens mantel, som enkelte steder bare befinner seg tre - fire kilometer under havbunnen.

Av Frederik Schüssler
Publisert 1. feb. 2012 12:14
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere