1.13 ANDRILL-MIS – Diario di perforazione 2006

Diario della perforazione

ON ICE REPORT n°7

del 9 e 16 Dicembre 2006 (tradotti e adattati dai report originali su andrill.org)

Oggi 16 dicembre la testa di perforazione si trova a 909,98 metri sotto al fondale marino. Tra il giorno 12 e 13 dicembre è avvenuta una sostituzione della testa di perforazione. La attività di perforazione sta procedendo a ritmi di 30-40m nelle 24 ore, e a questo ritmo ci si attende di raggiungere la profondità obbiettivo (1200m ) attorno al 25 di dicembre.

A 700 m di profondità, sono state sostituite le aste di perforazione (vedi disegno a fianco) con un tipo di diametro più ridotto. Le aste utilizzate per arrivare a quella profondità erano di tipo HQ (di 62 mm di diametro), da quella profondità in poi sono state utilizzate quelle di tipo NQ che consentono di ottenere una carota di soli 45 mm di diametro.
Sono le più piccole che vengono utilizzate e si useranno fino alla fine della perforazione.
Sabato 2 Dicembre al termine di un ciclo di perforazione le aste HQ alla profondità di 700 m si sono bloccate. Dopo alcuni tentativi si è riusciti a tirarle su di pochi metri prima che si bloccassero di nuovo. A quel punto è stata decisa la sostituzione che, come consueto, prevede di introdurre del cemento nei metri sottostanti e, quindi di proseguire la perforazione con le aste di dimensione più piccola.

Nel report del 2 Dicembre avevamo detto che la testa di perforazione si trovava a 680 m, quindi nella settimana dal 2 al 9 mentre la attività di perforazione si è rallentata, il lavoro di studio e descrizione delle carote ha avuto una accellerazione. I ricercatori infatti sono arrivati a descrivere fino agli attuali 790 m.
Riprendiamo quindi la descrizione delle unità stratigrafiche incontrate oltre i 467 m di profondità fino a 790m.

Attorno ai 467 m la stratigrafia presenta un alternanza di cicli di due sequenze di rocce principali.

Queste sono riconducibili prevalentemente a due probabili paleoambienti: uno di acque aperte e un altro più prossimo ai ghiacci.
In generale possiamo descrivere ognuno di questi cicli come un susseguirsi delle seguenti unità stratigrafiche procedendo dal basso verso l’alto:
1 – una diamictite con una quantità variabile di vetro vulcanico (che indica una zona subglaciale, quindi sotto al ghiacciaio o molto vicina alla linea di arenamento)
2 – una unità costituita da diamictiti stratificate, arenarie e argilliti con clasti dispersi (indicante una zona di deposizione vicina alla linea di arenamento)
3 – una diatomite stratificata, indicativa di acque aperte, che spesso presenta verso l’alto intercalazioni di argilliti con clasti dispersi che segnano il passaggio ad ambienti pro-glaciali indicanti la vicinanza della linea di arenamento.
L’intervallo tra le unità 1 e 2 si presenta come un contatto poco netto, e mostra inoltre deformazioni causate dallo sovrascorrimento del corpo glaciale. Ciononostante si notano scarsi segni di erosione.

Come preannunciato nel report del 2 Dicembre l’intervallo dai 588 ai 791 m (la profondità massima descritta alla data odierna del 16.12.2006 dai sedimentologi) corrisponde a una sequenza di sedimenti vulcanici che si sono accumulati in ambiente subacqueo, molti dei quali con caratteristiche di deposizione primaria, cioè, come spiegato nella sezione “Petrologia” prodotti diretti dall’attività vulcanica come colate e ceneri e che non hanno subito rimaneggiamento.
Tutto questo intervallo presenta inoltre un cemento molto diffuso e pervasivo di carbonato nero e pirite di origine diagenetica (vedi glossario) .

I sedimenti vulcanici sono organizzati in unità di spessore compreso tra il decimetro fino al metro e in forma di flussi torbiditici (vedi glossario) osservati dai 588 fino ai 759 m e che indicano la presenza di un centro vulcanico nei paraggi (forse White Island) in grado di generare tali sedimenti e riversarli nel bacino adiacente. Sono state osservati anche alcuni intervalli con numerose fratture che suggeriscono una attività sismica di origine vulcanica o tettonica.
La sorgente sia della lava che delle unità sedimentarie si presume che sia piuttosto vicina data la freschezza del vetro osservato e la forma spigolosa dei clasti rivenuti nella breccia. I dati sismici forniscono indizi della presenza di un probabile edificio vulcanico sotterraneo circa 1,5 Km a Sud del sito di perforazione e su di questo si sta concentrando l’attenzione dei ricercatori come probabile sorgente del materiale vulcanico rivenuto.

Un altro dato interessante di questa serie è la presenza di lava fonolitca, (vedi glossario) pomice e tufo, quest’ultimo con granulometria media tipica dei lapilli (tra i 2 e i 64 mm di diametro). Unità appartenenti a uno di questi tipi sono state osservate a 646, 649, 623, 603 e 590 m di profondità.

Inoltre uno strato di vetro vulcanico puro è stato rinvenuto a 577 m. Tutti questi strati sono stati presi in considerazione per la datazione radiometrica con il metodo Ar40-Ar39.
Il nostro metodo di datazione adottato attualmente è basato sulla distribuzione delle diatomee e indica una età dal Miocene al Pliocene inferiore (tra 5 a 6 milioni di anni fa) a 600 metri sotto al livello del fondale marino.

I 50 metri finali (da 700 a 759m) della successione vulcanica diventano progressivamente di granulometria via via piu fine e sono principalmente siltstone (con clasti delle dimensioni di comprese tra i 4 e i 62 micron) con strati di arenarie. Questa unità, insieme a un’altra compresa tra i 590 e i 634 m sono praticamente prive di clasti isolati o qualsiasi altro indizio che indichi la presenza di iceberg o la vicinanza della linea di arenamento.
Per entrambe le unità si ipotizza che la maggior parte delle deposizioni siano avvenute in periodi interglaciali e quindi in condizioni di acque aperte.

Le tracce glaciali ritornano oltre i 759 m di profondità e fino ai 791, che è composto da diamictite con clasti e argilliti vulcaniche. La diamictiti in questa zona contengono una abbondanza elevata di clasti di origine transantartica.

ON ICE REPORT n°6

del 2 Dicembre 2006 (tradotto dal report originale su andrill.org)

La settimana scorsa abbiamo detto che la testa di perforazione si trovava a 300 m sotto al fondale marino e che eravamo a circa metà della durata della spedizione di ricerca. Questa settimana siamo invece arrivati alla metà della profondità a cui ci prefiggiamo di arrivare, infatti la testa si trova attualmente a circa 680 m. Quanta differenza può fare una sola settimana! Nel periodo compreso tra il turno diurno di Sabato 25 e quello notturno di Domenica 26 sono stati recuperati ben 84 m di carota che ha veramente messo a dura prova la resistenza di perforatori e scienziati che hanno i compiti di svolgere tutte le operazioni su di essa. Il team incaricato di effettuare indagini sulle pareti interne del pozzo è pronto. Quasi tutta la attrezzatura è pronta così come i due tecnici Jeremy Ridgen e Hedley Berge che dovrebbero svolgere tutte le operazioni previste entro la settimana corrente. Per questa ragione le operazioni di perforazione vere e proprie sono sospese, per dare la possibilità di tentare di svolgere le seguenti fasi: esplorazione e indagini delle pareti del pozzo, consolidamento delle pareti tramite cementificazione e sostituzione delle aste di perforazione terminali passando da quelle attuali di 64 mm di diametro a quelle più piccole di soli 45 mm. Il periodo preventivato per lo svolgimento di tutte queste fasi è di circa 5 giorni. Questo darà anche la possibilità ai ricercatori del Crary Lab, che stanno analizzando circa 50 m di carota ogni 24 ore, di recuperare un pò di terreno.

La carota estratta continua a mostrare una stratigrafia veramente impressionante e una serie di facies (insieme di rocce e strati riconducibili ad una ben precisa situazione ambientale o climatica) glaciali interessantissime. Nell’ultima settimana sono state tagliate longitudinalmente 226 m di carota tra i 241 e i 467 m, tutti tagliati, fotografati, descritti e campionati. Dalla settimana scorsa, i cicli stratigrafici osservati sono stati complessivamente 5 e di ampiezza compresa tra i 30 e i 50 m e nell’intervallo 241-376 m. Tutti hanno la caratteristica comune di essere dominati dalla diamictite con sottili strati di diatomite (Foto e descrizioni di diamictite e diatomite anche nella sezione “Proprietà fisiche”). Nonostante ciò deve essere rilevata, tra le 5 serie, una notevole variabilità di tipologie di deposizioni anche per zone simili (linea di arenamento, linea di distacco degli iceberg, flussi subglaciali. vedi schema soprastante). Queste differenze possono essere interpretate come dovute a forze esterne quali, ad esempio cambiamenti climatici. La biostratigrafia delle carote fondata sulle diatomee indica una epoca corrispondente al Pliocene medio-superiore pari a 3.6 – 1.8 milioni di anni fa.

Le diamictiti sono assenti nell’intervallo compreso tra i 376 e i 460 metri sotto al livello del fondale marino dove invece è stato rinvenuto uno strato impressionante di 90 m di diatomite che indica un periodo piuttosto prolungato di elevata produttività in acque aperte in corrispondenza del sito. Questa unità è in condizioni di mare aperto dell’epoca Pliocene medio (circa 3.6 milioni di anni fa). Lo strato inferiore è spesso circa dieci metri e mostra una transizione molto interessante.

A 460 metri inizia la diamictite vera e propria che indica la presenza di una lingua glaciale che poggia sul fondale, ma nei dieci metri immediatamente precedenti (e quindi più recenti) si trovano tracce evidenti (alcuni tipi di stratificazioni, torbiditi ecc) di una transizione di tipo “caldo” cioè con correnti e flussi subglaciali in prossimità della linea di arenamento.

Sono state trovate anche due distinte breccie vulcaniche a 452 e 440 metri dal fondale marino. La diamictite continua compatta dai 467 m in poi. Questa settimana c’è stato lavoro per tutti ad eccezione dei vulcanologi, ma non escludiamo che ce ne sia molto nei prossimi giorni….

Tim Naish e Ross Powell (direttori scientifici del progetto)

ON ICE REPORT n°5

del 18 Novembre 2006 (tradotto dal report originale su andrill.org)

Questa settimana il progetto ANDRILL ha ingranato la marcia giusta, sia in termini operativi che scientifici. La testa perforante attualmente si trova a 159,6 m sotto al fondale marino e ha recuperato circa 120 m di carota con una percentuale di recupero del 95%. Nelle ultime 24 ore sono stati recuperati 30 m di carote in un giorno di perforazione veramente eccezionale. Nonostante la percentuale di recupero sia eccellente, continua la perdita di fanghi di perforazione e non c’è stato un ritorno significativo di tali fanghi da quando la perforazione era a 17 metri sotto al fondale. Come conseguenza di ciò, finora abbiamo utilizzato il 60% delle riserve di KCl (uno degli additivi dei fanghi) di cui disponiamo. Sulla base dei nostri calcoli dovremmo finire le scorte di questo additivo per i primi di Dicembre e prima di esser riusciti a raggiungere la profondità che ci prefiggiamo. Per questa ragione abbiamo ordinato del nuovo KCl che dovrebbe arrivare nelle prossime settimane. Il tipo di carotiere adottato attualmente è il PQ3 e dovremmo continuare a utilizzarlo fino a 210-230 metri di profondità, successivamente passeremo a utilizzare il modello HQ3. Un report di trivellazione aggiornato da parte dei direttori di perforazione (Alex Pyne e Tamsin Falconer) stabilisce che la profondità di 1000-1150 metri è raggiungibile entro il 27 Dicembre.

Argillite policroma a -133m di profondità (immagine catturata dal Corelyzer)

La stratigrafia tra i 40,1 e 119,38 è spettacolare in termini di diversità di litologie e potenziali implicazioni sulla comprensione del comportamento della piattaforma di Ross e della calotta glaciale dell’ Antartide Occidentale. Nonostante siano stati campionati numerosi intervalli di materiale vulcanico per la datazione radiometrica, il metodo di datazione attualmente adottato, è quello biostratigrafico con le diatomee che attribuisce al Pleistocene l’intervallo di carote sin qui prelevate- Il gruppo del paleomagnetismo ha inviato campioni di questo intervallo ai laboratori situati in Nuova Zelanda e Italia con lo scopo di identificare gli i limiti Bruhnes-Matuyama (0,78 milioni di anni fa) e l’ intervallo di tempo (subcrono) denominato Jaramillo (da 1,07 a 0,99 milioni di anni fa).

Tra i 40 e gli 83 metri ci sono alcune tipologie litologiche che si ripetono nettamente, ve ne sono almeno 4 di circa 10 m l’una e dominate dalla diamictite con sottili intervalli con segni di bioturbazione con strati limo-argillosi (siltiti e argilliti), arenarie vulcaniche e conglomerati. La dominanza della diamictite indica la presenza di un sea ice (ghiaccio spesso, che poggia direttamente sul fondale marino) che periodicamente avanza e retrocede attorno al sito di perforazione. C’è un drastico cambiamento di litologia oltre gli 82,7 metri con una argillite (claystone) contenente una varietà di unità vulcaniche rideposte (lapilli, tufi, ceneri vulcaniche e clasti) la cui forma e composizione indica che questo detrito non ha viaggiato molto dal punto di origine. Uno strato spettacolare di pomice e lapilli è stato trovato tra 85,86 e 85,27 metri e contenente numerosi cristalli di feldspati che sono stati campionati da Bill MacIntosh per la datazione con l’Argon.

L’intervallo da 86,6 a 92,5 m è invece, ricchissimo di microfossili, con le diatomee presenti in quantitativi considerevoli. E’ uno strato lenticolare di argilliti ricchissimo di silice di origine biologica intercalato, oltretutto, da arenarie vulcaniche. In questo strato sono stati trovati anche molluschi e briozoi.

Nello strato successivo (da 86,6 fino ai 97 m) si assiste a una transizione da diamictite intercalata da arenaria vulcanica verso strati solo di arenarie vulcaniche e argilliti.

La presenza contemporanea di materiale vulcanoclastico e biosiliceo nei sedimenti di questo intervallo (da 82 a 97 m) suggerisce la presenza per un periodo piuttosto lungo di condizioni variabili da piattaforma di ghiaccio a oceano aperto addirittura senza ghiaccio marino (pack).

Scendendo nel dettaglio, possiamo dire che gli intervalli litologici osservati suggeriscono delle fluttuazioni continue, (avanzamento e arretramento) di entrambe le linee di confine caratteristiche dell’ice shelf che si chiamano: linea di arenamento e linea di rottura della piattaforma.

Dai 97 m fino ai 109 abbiamo osservato un altro brusco cambiamento, con la presenza di spessi strati di diamictite che indicano chiaramente una fase in cui sul sito di perforazione la piattaforma poggiava direttamente sul fondale marino.

Sotto ai 109 fino ai 112 m riappaiono argilliti e arenarie con clasti dispersi e intercalate da arenarie vulcaniche, la serie continua poi fino ai 120 m con un susseguirsi continuo di argilliti, arenarie (vulcaniche e non) breccia vulcanica , argilliti di origine biologica e vulcanica. Tutte queste serie possono essere interpretatie come segnali di un ritorno a condizioni di mare aperto. (…)

didascalia:
Tufo (formato da ceneri vulcaniche) e tufo di lapilli che è stato spostato dall’acqua lungo un pendio fino al sito di deposizione. Il tufo è formato da ceneri vulcaniche consolidate (le ceneri vulcaniche equivalgono alla sabbia in sedimentologia e si riferisce a particelle di diametro compreso tra i 63 micrometri e i 2 mm) e lapilli (materiale piroclastico di dimensioni comprese tra i 2 e i 64 mm). Il tufo contiene feldspati (probabilmente sanidino) che sono il materiale ideale per la datazione radiometrica con l’Argon. Questo metodo è quello che fornisce la datazione con il massimo grado di precisione.

ON ICE REPORT n°4

del 4 Novembre 2006 (tradotto dal report originale su andrill.org)

(..) Siamo felici di annunciare che il 31 di Ottobre dopo alcune difficoltà siamo riusciti ad estrarre dal sea riser, il carotiere e che il giorno 2 Novembre il sea riser è stato affondato nel sedimento fino ad una profondità di 15 metri sotto al fondale marino. Nonostante il perdurare di alcune probabili pieghe del sea riser si è osservato che tale curvatura continua a diminuire e soprattutto in corrispondenza dei cali di intensità delle correnti di marea. Il sea riser è stato affondato fino a esattamente 17,18 metri dalla superficie del fondale marino. Si procederà con il carotaggio dei sedimenti meno consolidati, sotto al livello del sea riser, probabilmente fino a Lunedì 6 Novembre. La cementazione in atto e la successiva trazione del sea riser, dovrebbero ridurne la curvatura e permettere quindi una perforazione durante l’intero ciclo di marea. (..)

Tim Naish e Ross Powell (direttori scientifici del progetto)

ON ICE REPORT n°3

del 30 Ottobre 2006 (tradotto dal report originale su andrill.org)

C’è stata un sacco di attività qui al Crary Lab (il laboratorio di Mac Murdo) negli ultimi giorni. Il 26 sono state ottenute 4 carote con il carotiere a gravità, tra queste, una si è spinta fino a 1,5 m di profondità nel sedimento mentre le altre sono state tutte a profondità minori per la presenza di uno strato sottostante e consolidato di fanghi ricchi di ciotoli. Sono state tutte scannerizzate per la definizione delle proprietà fisiche, descritte dai sedimentologi e campionate per le analisi di microbiologia e dell’acqua interstiziale.
In una seconda fase è stata recuperata un’altra carota (sempre tramite il carotiere a gravità) lunga altri 1,4m. Complessivamente quindi si sono raggiunti i 3 m circa di profondità complessiva dal fondale marino. Le prima analisi hanno rivelato uno strato ricco di silice biogenica (formato da resti di diatomee, spicule di spugne e radiolari) uno successivo di sedimento argilloso poco consolidato che termina in uno più litificato ricco di ciotoli. Una unità stratigrafica simile era già stata rivelata in una carota prelevata con carotiere a gravità nel vicino pozzo sempre sulla piattaforma e con sigla HWD-1 nel 2003.

Negli ultimi due giorni si è verificata una curvatura del sea riser (vedi spiegazione) sopra al fondale oceanico che ha rallentato le operazioni di carotaggio del fondale. La curvatura sembra essere 30 m sopra al fondale e sembra essere determinata dalle correnti di marea. Nelle prossime ore il sea riser verrà estratto dal fondale e si tenterà di reinserirlo nel fondale scegliendo un momento di scarsa corrente di marea, quindi verrà verificato se si può procedere con il carotaggio. Se l’esito sarà positivo il carotaggio procederà fino ad un punto in cui si potrà iniziare a cementare il sea riser all’interno del sedimento più compatto. Se le risposte saranno negative, in particolare se verrà verificata la presenza di una curvatura del sea riser, questo dovrà essere recuperato, riparato e quindi reinserito. Questo processo potrebbe durare anche una settimana ad esso seguirà un carotaggio fino ad una profondità adatta per la cementazione del sea riser nel fondale.

Intanto al laboratorio si è iniziato ad analizzare le prima carote. Tutte le fasi di taglio, scannerizzazione avvengono regolarmente e si è iniziato a lavorare su cicli di 24 ore. La comunità di ANDRILL ha in programma di svolgere numerose presentazioni e meeting. Peter Webb è programmato per Martedi 31 novembre e ci fornirà una retrospettiva sui 50 anni trascorsi dall’ international geophysical year. Tim Naish presenterà, domenica presso la sala mensa, una visione generale di ANDRILL. Il team ARISE di insegnanti sta lavorando duramente con le iniziative di divulgazione, video-giornali e aggiornamenti di blog e siti web. Megan Berg sta raccogliendo materiale mutlimediale sulle operazioni di perforazione. Quindi…rimanete in contatto con noi!!!!

Tim Naish e Ross Powell (direttori scientifici del progetto)

ON ICE REPORT n°2

25 ottobre 2006

In giornata verrà fatto un pimo tentativo di prelevare alcune carote di sedimento con il carotiere a gravità. Domani, presumibilmente, verranno condotte le prime analisi da parte del gruppo di microbiologia.

ON ICE REPORT n°1

Fino al 20 Ottobre 2006

La torre di perforazione (vedi foto) e’ già sul sito stabilito da circa venti giorni . In questo periodo, tutto il sistema e’ stato reso operativo e sono state svolte le seguenti fasi:

e’ stata perforata la piattaforma di ghiaccio (ice-shelf ) spesso circa 90 metri con un sistema speciale di perforazione con acqua calda (hot water drilling)
sono state fatte delle prime carote del fondale utilizzando dei carotatori a gravità (vedi punto 2 della pagina “Tecnologia“)
e’ stato posizionato un primo tubo (chiamato sea riser) di 18 centimetri di diametro che va dalla superficie esterna della piattaforma fino a pochi metri dal fondale. Serve per proteggere le aste di perforazione e per la circolazione dei fanghi. Il posizionamento di questo tubo è stato estremamente delicato e ha richiesto diversi giorni di lavoro.
attorno al tubo esterno (sea riser) è stato messo una specie di anello riscaldato che si muove continuamente in alto e in basso, come una navicella, lungo la parete esterna del tubo per evitare che si saldi al ghiaccio circostante.

Il livello del mare è 20 metri sotto la superficie della piattaforma di ghiaccio e lo spessore della colonna d’acqua sotto la piattaforma e’ di circa 900 metri.

Al momento il sea-riser, il tubo esterno, non e’ stato ancora cementato al fondale ma e’ tenuto ad una distanza di circa un metro da esso per verificare lo stato delle correnti e l’entità della marea che muove in alto e in basso la piattaforma di ghiaccio su cui c’è tutta la torre di perforazione.

Nei prossimi giorni verranno prese le prime carote dello strato piu superficiale del sedimento che saranno dedicate soprattutto a studi di microbiologia.

Alcune foto di queste fasi