Projekt FAMOUS - Project FAMOUS

Projekt FAMOUS obszar badań na Mid-Atlantic Ridge

Projekt FAMOUS ( French-American Mid-Ocean Undersea Study ) był pierwszą w historii morską eksploracją naukową przez załogowe statki podwodne o rozbieżnej granicy płyt tektonicznych na grzbiecie śródoceanicznym . Miało to miejsce w latach 1971–1974, a międzynarodowy zespół naukowców koncentrował liczne podwodne badania na obszarze grzbietu środkowoatlantyckiego około 700 kilometrów (380 mil morskich) na zachód od Azorów . Dzięki zastosowaniu nowych metod i specjalistycznego sprzętu naukowcy mogli przyjrzeć się dnie morskiemu z dużo większą szczegółowością niż kiedykolwiek wcześniej. W ramach projektu udało się zdefiniować główne mechanizmy powstawania środkowej doliny rowu na grzbiecie środkowoatlantyckim oraz w lokalizowaniu i mapowaniu strefy akrecji skorupy oceanicznej .

Zakres badań

Obszar badań projektu FAMOUS został zlokalizowany na odcinku grzbietu środkowoatlantyckiego, około 700 kilometrów (380 mil morskich) na zachód od Azorów ( Sao Miguel ) na 36 ° 50 'szerokości geograficznej północnej. Obejmuje dolinę środkową lub dolinę ryftową o szerokości 30–32 km (16–17 mil morskich) na grzbiecie grzbietu środkowoatlantyckiego, która odchodzi nieco na wschód od północy. W dolinie środkowej znajduje się obecna granica między płytami tektonicznymi Ameryki Północnej i Afryki. Dno doliny szczeliny ma 2400–2500 m (7900–8200 stóp) głębokości i 1–3 km (0,54–1,62 nm), a graniczne góry szczelinowe znajdują się na głębokości około 1300 m (4300 stóp), czyli około 1 km (3300 stóp) nad podłogą. Dolina szczeliny ma długość 40 km (22 mil morskich) i jest przesunięta na wschód na północy w strefie pęknięcia A; na południu jest przesunięty na zachód w strefie pęknięcia B.

Metodologia

ALVIN podwodny z Woods Hole Oceanographic Institution w 1978 roku

Istotną przeszkodą w badaniach morskich było użycie echosond z szeroką wiązką nadawczą, które rozmazały szczegóły elementów dna morskiego. Uważa się, że proces akrecji lub tworzenia skorupy ziemskiej zachodził na kilku kilometrach szerokości dna morskiego, czyli poniżej rozdzielczości echosondy statku. W związku z tym zastosowano podejścia blisko dna i dna oraz nowe narzędzia do mapowania sonaru . Badania obejmowały magnetykę powietrzną, zaawansowany sonar statków powierzchniowych i pomiary geofizyczne, sejsmologię , instrumenty głęboko holowane, wielkoformatową fotografię dna, stałe instrumenty na dnie i nurkowania na dnie z załogowymi łodziami badawczymi w dolinie szczeliny na Środkowym Atlantyku Grzbiet. Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) w Massachusetts warunkiem okrętów nawodnych i głębinowego Alvin ; Francuzi dostarczyli okręty nawodne, batyskaf Archimède i podwodny CYANA. Brytyjczycy przeprowadzili sonarowe badania boczne i eksperymenty sejsmiczne na dnie. Instytucjami wiodącymi były WHOI i francuskie Centre Oceanologique de Bretagne w Brest , Francja. Liderami projektu byli James Heirtzler, Claude Riffaud i Xavier Le Pichon .

Szczegóły batymetrii w obszarze FAMOUS

Wyzwania operacyjne

W latach sześćdziesiątych XX wieku kanadyjscy naukowcy rozpoczęli szczegółowe badania grzbietu środkowoatlantyckiego na 45 ° szerokości geograficznej północnej, obejmujące liczne ekspedycje statków nawodnych. Dzięki projektowi FAMOUS zlokalizowanemu na grzbiecie na bardziej łagodnych szerokościach geograficznych około 37 ° N, w ciągu czterech lat, między 1971 a 1974 rokiem, odbyła się skoordynowana wielonarodowa seria ponad dwudziestu wypraw obejmująca wiele statków. Spotkania dwustronne odbywały się jako nowe wyprawy. zostały zakończone. Unikalne cechy operacyjne Projektu FAMOUS obejmowały wykorzystanie nowo opracowanych echosond wąskostrumieniowych i wielowiązkowych wraz z głęboko holowanymi instrumentami i załogowymi łodziami podwodnymi w celu osiągnięcia nowego, wyższego poziomu rozdzielczości rozproszonego centrum. Kluczem do tego podejścia była ulepszona nawigacja statków za pomocą satelitów tranzytowych, aby umożliwić szczegółowe mapowanie w erze przed GPS . Zostało to wzmocnione przez zastosowanie akustycznej nawigacji transponderem na dnie statków, instrumentów i łodzi podwodnych. Oprócz podejścia wykorzystującego instrumenty o coraz większej rozdzielczości szczegółowej, nurkowie podwodni zostali przeszkoleni w rozpoznawaniu terenu wulkanicznego, z którym mogli się spotkać podczas wcześniejszych ćwiczeń terenowych przeprowadzonych na Islandii i Hawajach . Kadłub ciśnieniowy okrętu podwodnego ALVIN został również specjalnie zmodernizowany, aby umożliwić mu dotarcie do dużych głębokości doliny szczeliny. W sumie czterdzieści cztery nurkowania z trzema łodziami podwodnymi zostały zakończone w sezonach nurkowych w 1973 i 1974 roku.

Wyniki główne

Projekt FAMOUS reprezentował nowe podejście eksperymentalne do geologii dna morskiego i był wówczas uważany za główne osiągnięcie techniczne. Demonstracja wykonalności obserwacji dna morskiego przez statki podwodne umożliwiła późniejsze odkrycia kominów hydrotermalnych w centrum rozprzestrzeniania się Galapagos i na Wschodnim Pacyfiku na 21 ° N.

W ramach projektu udało się określić morfologię i strukturę centrum rozprzestrzeniania się lub środkowej doliny szczeliny wraz z lokalizacją strefy narostu skorupy ziemskiej w środkowym dnie doliny. Na dużą skalę, mapy sonarowe i badania przyrządów głębokiego holowania wykazały, że dolina środkowa ma asymetryczny kształt z górami ryftowymi na zachodzie około 11 km od najgłębszej części dna doliny, a te na wschodzie około 20 km od to. Odkrycie to wskazuje, że rozprzestrzenianie się dna morskiego w tym miejscu nie jest takie samo po obu stronach dna doliny, jak można by się spodziewać po najprostszej koncepcji tego procesu. Zamiast tego, obliczona stawka wynosi 7 mm / rok na zachód i 13,4 mm / rok na wschód. Badania o wyższej rozdzielczości pozwoliły ustalić, że dolina środkowa jest utworzona przez uskoki, a nie wulkanizm. W obszarze SŁYNNYM dolina środkowa obejmuje cztery prowincje: zewnętrzne ściany doliny, które są normalnymi uskokami z pionowymi ruchami graniczącymi z górami szczelinowymi; pod tymi ścianami przeważnie płaski taras o zróżnicowanej szerokości; wewnętrzne ściany do dna doliny, które są również normalnymi uskokami oraz stosunkowo wąską doliną środkową lub dnem doliny szczelinowej w najgłębszym miejscu. Wysokości gór szczelinowych zmniejszają się z dala od doliny środkowej przez dodatkowe systemy uskoków, które raczej zmniejszają niż zwiększają rzeźbę terenu.

Głęboko holowane instrumenty geofizyczne badały dno doliny szczeliny, gdzie odbywała się większość nurkowań. Wysiłki te pozwoliły zaobserwować strefę narostu skorupy ziemskiej wyrównaną wzdłuż środka dna doliny. W dnie doliny obszaru SŁAWNEGO strefę akrecji wyznacza kilka niskich i wydłużonych wulkanicznych wzgórz o wysokości około 100–250 mi długości 1–2 km. Są one otoczone pękniętym terrane, w którym pęknięta jest skorupa. Nurkowie zauważyli, że te wzgórza są zbudowane głównie z law poduszkowych, które nie są pokryte osadami, co wskazuje, że są nowe lub młode. Osady pokrywają większość wewnętrznego dna doliny z dala od tych wzgórz, co wskazuje, że poza wzgórzami nie ma miejsca akrecja. Modele koncepcyjne sugerują, że wulkanizm w dnie doliny jest cykliczny lub epizodyczny, a aktywność wulkaniczna powtarza się co 5000 do 10000 lat. Obserwowana ciągła sejsmiczność tła wskazuje, że uskoki są ciągłe i ciągłe.

W strefach pęknięć eksplorowanych przez nurkowania i głęboko holowane instrumenty znaleziono strefy ścinania o szerokości kilku metrów. Oznaczają one uskoki transformacji między sąsiednimi ośrodkami rozprzestrzeniania się a dolinami szczelin. Ponieważ strefy pęknięć mają miejscami do 10 km szerokości, obserwacja ta wskazuje na strefę ścinania lub uskok transformacji, migrujący w czasie w samej strefie pęknięcia. Graniczne strefy pęknięcia, A i B, nie są prostopadłe ani prostopadłe do doliny szczeliny, jak można się spodziewać w przypadku uskoków transformacyjnych i rozszerzających się połączeń kalenicowych. Doprowadziło to do przekonania, że ​​rozprzestrzenianie się tutaj jest ukośne w stosunku do trendu doliny szczelinowej. Jednak. obserwacje blisko dna i dna wskazują, że wąskie strefy ścinania są w rzeczywistości prostopadłe do trendu doliny szczeliny, jak byłoby to wymagane w tektonice płyt.

Obserwacja wszechobecnych uskoków i pęknięć skorupy wskazywała, że ​​ośrodek rozprzestrzeniania się był pod napięciem; ujawniając w ten sposób, że siłą napędową ruchu płyty było raczej rozsuwanie płyt niż odpychanie od płaszcza poniżej.

Te obserwacje; architektury doliny środkowej, strefy pękania uskoków przekształcających się i strefy narostu skorupy ziemskiej, wyznaczają pierwsze dane dotyczące granic płyt dla ośrodka powolnego rozprzestrzeniania się.

Dalsza lektura

  • Ballard RD (1975). „Project Famous: II-dive into the Great Rift”. National Geographic . 147 (5): 604–615.
  • Ballard, Robert D. (21.03.2017). Wieczna ciemność: osobista historia eksploracji głębinowych . Hively, Will (red. New Princeton Science Library). ISBN Princeton, NJ   9780691175621 . OCLC   982214518 .
  • Heirtzler, JR (1975). „Project Famous, pierwsze podróże człowieka w dół do grzbietu środkowoatlantyckiego: gdzie Ziemia obraca się na lewą stronę”. National Geographic . 147 (5): 586–603.
  • Kaharl, Victoria A. (1990). Wodne dziecko: historia Alvina . Nowy Jork: Oxford University Press. ISBN   0195061918 . OCLC   20691429 .
  • Macdonald, KC, 1986, The crest of the Mid-Atlantic Ridge: Modele procesów tworzenia skorupy ziemskiej i tektoniki; w Vogt, PR i Tucholke, BE, red., The Geology of North America, Tom M, The Western North Atlantic Region: Geological Society of America.

Zobacz też

Bibliografia


Linki zewnętrzne