2. Метод та методика вивчення будови і речового складу поверхневих шарів дна

Найбільш ефективний і поширений спосіб дослідження будови поверхневих шарів океанічного дна - сейсмічне профілювання MBХ. Широке поширення отримали системи одноканального сейсмічного профілювання, що отримали назву безперервного сейсмічного профілювання (БСП) (сейсмоакустичне профілювання, безперервне акустичне профілювання, геоакустичне профілювання, звукова геолокація). Багато в чому воно схоже з ехолотуванням, але на відміну від нього тут замість високочастотних (20-60 кГц) імпульсів пружних хвиль, використовують більш низькочастотні (0,01-10 кГц), які менше поглинаються при проходженні через рихлі породи.

Сейсмоакустична апаратура складається з випромінювача, приймача, підсилювача і пристрою, що реєструє.

Колонкові пробовідбірники (ґрунтові трубки) дають можливість відібрати проби донного ґрунту. Розрізнюють прямоточні (ударні) гравітаційні, поршневі і вібропоршневі пробовідбірники. Перші входять в осадки під дією власної маси. Останнім часом набули поширення колонкові обертальні пробовідбірники з автоматизованим циклом. Працюють вони по заданій програмі, добуваючи керн довжиною до 2 м і діаметром 25-30 мм. Для відбору проби рихлого ґрунту нарівні з ґрунтовими трубками використовують дночерпачі, що являють собою ківш, стулки якого змикаються під дією пружини при зіткненні з дном.

Метод драгування застосовують при рекогносцировочних і дрібномасштабних дослідженнях, коли немає необхідності в точній прив’язці проб. З його допомогою можна зібрати конкреції і розсипний матеріал з плоского дна, отримати зразки кристалічних порід зі схилів хребтів, глибоководних жолобів і каньйонів. Завдяки цьому методу були підняті і вивчені зразки порід, якими складені нижні частини океанської кори.

Радіометрія - це дослідження донних осадків, засноване на вивченні закономірностей розподілу природної радіоактивності елементів. Концентрацію випромінюючих радіацію мінералів встановлюють по загальній інтенсивності гамма-випромінювання. Гаммаметрія природного поля сучасних донних осадків дозволяє встановити зв’язок між рівнем гама-активності і вмістом окремих мінералів, глинистістю, концентрацією важкої фракції.

Радіометричні вимірювання виконують за допомогою датчика, що буксується судном по дну з швидкістю 3-8 вузлів. Гаммаметрія проводиться по профілях, орієнтованих нормально або під кутом до берегової лінії. Недолік методу - мала глибинність досліджень (20-30 м).

3. Метод і методика вивчення будови і речового складу океанічної літосфери

Метод сейсмоакустичного зондування дна застосовується і для вивчення будови глибоких горизонтів океанічної літосфери. Можливості методу істотно зросли при використанні довгих багатоканальних приймальних пристроїв і спеціальних обробляючих комплексів методу багатоканального сейсмопрофілювання. Він також заснований на принципі відбитих хвиль. Для зондування осадової товщі океанічного дна на значні глибини необхідні і більш могутні джерела пружних коливань, чим у методу НСП. Ідеальне джерело - підрив заряду твердих вибухових речовин на оптимальній глибині, що, однак, не відповідає вимогам збереження біологічного середовища. Звичайно як джерело пружних коливань використовують два пневмоджерела.

Гравірозвідка - один з основних методів морських регіональних досліджень. Проводять її безперервно по ходу судна з допомогою гравіметрів, встановлених на гідростабілізуючих платформах на борту судна або в гондолах, що буксируються, а в окремих точках - донними гравіметрами. При набортних дослідженнях процес ускладнюється наявністю прискорення і нахилів судна, на якому ведеться робота. У цьому випадку для отримання істинних значень величин сили тяжіння вводяться різні поправки. Використання донних гравіметрів спрощує задачу.

Магніторозвідка - метод, заснований на дослідженні магнітного поля Землі. Він використовується для вивчення будови дна, геологічного картування перекритих донними осадами корінних порід, виявлення магнетитових і інших розсипів, а також в геоісторичних цілях.

Виділяють наступні типи магнітомерів: магнітостатичні з чутливими елементами у вигляді постійного магніта, підвішені на пружних нитках; ферозондові з датчиками з магнітонасичених матеріалів; протонні (ядерно-резонансні), засновані на явищі ядерної прецесії; квантові, використовуючі прецесію атомів. Магнітометр можна розміщувати на борту літаків або в гондолах, що буксируються кораблями.

Методи інтерпретації магнітного поля океанів і морів розділяють на якісні, кількісні і геохронологічні (геоісторичні). У першому випадку визначають морфологію аномального поля і проводять його районування: виділяють зони, що розрізнюються по простяганню, амплітуді, періоду магнітних аномалій. У-другому - встановлюють кількісне значення магнітного поля, глибину залягання магнітозбурених мас і т.д. Геохронологічна інтерпретація магнітних аномалій заснована на явищі палеомагнетизму і дозволяє визначити вік магнітних аномалій, а також швидкість розширення океанічного дна в рифтових долинах океанів.

Електророзвідка використовується для геологічного картування, розчленування осадового чохла на літолого-фізичні комплекси, вивчення рельєфу корінних порід, пошуку розсипних родовищ. Використовується електророзвідка постійним і змінним струмом. Найбільше поширення отримали методи безперервного дипольно-осьового зондування (БДОЗ) і безперервного електричного профілювання (БЕП). БДОЗ проводять по профілях. Приймальне судно стоїть на якорі в центрі зондування. Випромінююче судно (живильний диполь) рухається по прямолінійному профілю до вимірювальної установки (вимірювальний диполь) і далі до іншого кінця профілю, відпрацьовуючи друге крило двостороннього зондування. Для виміру різниці потенціалів на приймальних диполях безпосередньо на дні моря і синхронної передачі результатів виміру на борт живильного судна замість приймального судна можна використати автономну станцію. При БЕП на морі могутні джерела електроживлення (50-100 кВт при напрузі 220 В) розміщують на борту судна, що дозволяє збільшити різницю потенціалів. Глибинність зондування може досягати декількох кілометрів, а глибина моря 200-300 м.

Найбільш глибинний метод електророзвідки - метод магніто-телуричного зондування, заснований на вимірюванні складових змінного електромагнітного поля, що створюється магнітосферними джерелами. Метод перебуває в стадії вдосконалення. Однак створення автономних донних станцій з програмним управлінням для робіт методом магнітотелуричного зондування дозволить провести кореляційні спостереження одночасно декількома станціями з одного судна.

Геотермічні дослідження дають можливість виявити і оцінити тепловий потік q, що йде із земних надр. Методика вимірювань заснована на роздільному визначенні градієнта температур і теплопровідності порід. Тепловий потік вимірюється у ватах на квадратний метр. При його вимірюванні необхідне виконання ряду умов: датчики градієнта температур повинні вміщуватися на глибинах, що не зазнають приповерхневих флуктуацій температури; вимірюється тільки кондуктивна складова теплового поля; необхідно знати теплопровідність порід, укладених між датчиками градієнта температур.

Морське буріння найважливіший метод пізнання геології дна Світового океану і пошуку родовищ корисних копалин. Морське буріння переслідує різні цілі з метою вивчення будови океанської літосфери і речовинного складу, що складають її порід. Стаціонарними вважають споруди, що протягом всього періоду експлуатації залишаються на місці. Рухомі споруди — багаторазово змінюють під час експлуатації своє місце в межах одного родовища або переміщуються на відносно великі відстані одна від одної. Стаціонарні споруди поділяють за розміщенням верхньої будови відносно вільної поверхні води на надводні і підводні. Надводні споруди піддаються діям вітру, хвилі, течії і льоду, що створюють навантаження, рівнодійні яких прикладені до поверхні води. Підводні споруди існують поки що тільки в проектах, повністю розміщені під водою і витримують лише навантаження від течії та хвилі, а тому вважаються перспективними для районів з особливо важким льодовим режимом і глибинами 100..150 м.

За способом забезпечення стійкості від зсуву і перекидання стаціонарні споруди поділяють на гравітаційні і ті, що мають пальову основу. Гравітаційні споруди спираються безпосередньо на морське дно і їх стійкість досягається за рахунок власної ваги та баласту, а також значної площі опори. Споруди на польовій основі встановлюють тільки на м'яких ґрунтах, і при цьому вага споруди, зсувні зусилля та перекидні моменти від зовнішніх дій повністю передаються від споруд через палі на більш щільні шари ґрунтової основи.

За конструктивними ознаками стаціонарні споруди розділяють на платформи і штучні острови (із місцевих матеріалів). Рухомі споруди (установки) поділяють за способом утримання на місці буріння на такі, що спираються на морське дно, і такі, що перебувають на плаву з фіксацією за допомогою якірних систем утримання. Установки, що спираються на дно, забезпечують значно кращі умови для проведення бурових робіт. До них належать занурені і самопідіймальні бурові установки. Установки, що перебувають на плаву, поділяються на напівзанурені і такі, що утримуються на натягнутих зв’язках.

Сьогодні на шельфі Світового океану експлуатується понад чотири тисячі стаціонарних платформ і понад 800 рухомих установок, призначених для пошуково-розвідувальних і експлуатаційних робіт. Штучні острови порівняно невеликих розмірів використовують для розвідки і видобування нафти і газу, особливо в арктичних районах.