Pozzo ultra profondo nella penisola di Kola: storia e segreti. Misteri della superprofonda Kola

La miniera più grande del mondo si trova nella remota penisola di Kola, nel nord della Russia. Sullo sfondo delle rovine arrugginite di una stazione di ricerca abbandonata si trova il buco più profondo del mondo.

Ora chiuso e sigillato con una piastra metallica saldata, il Pozzo Superprofondo di Kola è un residuo delle scommesse in gran parte dimenticate della razza umana, rivolte non alle stelle ma alle profondità della Terra.
Si diceva che fosse stato perforato un pozzo profondo nell'inferno: dall'abisso si sentivano urla e gemiti di persone - come se questo fosse il motivo della chiusura della stazione e del pozzo. In realtà il motivo era diverso.

La città di Mirny è nota per la sua miniera più grande del mondo: un pozzo profondo nella penisola di Kola è il più grande buco artificiale del mondo. 1722 m - profondo, così profondo che tutti i voli sopra di esso furono vietati perché troppi elicotteri si schiantarono perché risucchiati nella voragine.

Qui è stata trovata la buca più profonda mai scavata in nome della scienza, prova della vita precambriana. La razza umana conosce le galassie lontane, ma sa poco cosa si trova sotto i suoi piedi. Naturalmente, il progetto ha prodotto un’enorme quantità di dati geologici, la maggior parte dei quali ha mostrato quanto poco sappiamo del nostro pianeta.

Gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica gareggiarono per la supremazia nell'esplorazione spaziale nella corsa allo spazio, e un'altra competizione fu tra i più grandi trivellatori dei due paesi: il "Progetto Mohole" americano sulla costa pacifica del Messico - fu interrotto nel 1966 per mancanza di fondi; Consigli, un progetto del Consiglio scientifico interdipartimentale per lo studio dell'interno della Terra e della perforazione ultraprofonda, dal 1970 al 1994 nella penisola di Kola. Lo studio della Terra è limitato alle osservazioni del suolo e agli studi sismici, ma il pozzo di Kola ha fornito uno sguardo diretto sulla struttura della crosta terrestre.

Kola Super Deep Well Drilled to Hell

La perforatrice su Kola non ha mai incontrato uno strato di basalto. Invece lo scoglio granitico risultò essere oltre il dodicesimo chilometro. È abbastanza sorprendente che le rocce di molti chilometri siano sature d'acqua. In precedenza si credeva che a profondità così grandi non dovesse esistere acqua libera.

Ma la scoperta più intrigante è quella dell’attività biologica nelle rocce che hanno più di due miliardi di anni. Le prove più sorprendenti della vita provengono da fossili microscopici: i resti conservati di ventiquattro specie di piante marine unicellulari, altrimenti note come plancton.

I fossili si trovano tipicamente nelle rocce calcaree e nei depositi di silice, ma questi "microfossili" erano incorporati in composti organici che rimanevano straordinariamente intatti nonostante pressioni e temperature ambientali estreme.

La perforazione di Kola è stata costretta a interrompersi a causa delle temperature inaspettatamente elevate incontrate. Mentre il gradiente di temperatura nelle viscere della terra. Ad una profondità di circa 10.000 piedi, la temperatura è aumentata rapidamente, raggiungendo i 180 °C (o 356 °F) sul fondo del foro, rispetto ai 100 °C previsti (212 °F). Inaspettata è stata anche la diminuzione della densità delle rocce.
Oltre questo punto le rocce presentavano maggiore porosità e permeabilità: unite alle alte temperature cominciavano a comportarsi come la plastica. Ecco perché la trivellazione è diventata praticamente impossibile.

Un deposito di carotaggi può essere trovato nella città mineraria di nichel di Zapolyarny, a circa dieci chilometri a sud del buco. Con la sua missione ambiziosa e i suoi contributi alla geologia e alla biologia, il pozzo superprofondo di Kola rimane la reliquia più importante della scienza sovietica.

Oggi, la ricerca scientifica dell’umanità ha raggiunto i confini del sistema solare: abbiamo fatto atterrare veicoli spaziali sui pianeti, sui loro satelliti, sugli asteroidi, sulle comete, abbiamo inviato missioni sulla fascia di Kuiper e abbiamo oltrepassato il confine dell’eliopausa. Con l'aiuto dei telescopi vediamo eventi accaduti 13 miliardi di anni fa, quando l'Universo aveva solo poche centinaia di milioni di anni. In questo contesto, è interessante valutare quanto bene conosciamo la nostra Terra. Il modo migliore per scoprirne la struttura interna è perforare un pozzo: più è profondo, meglio è. Il pozzo più profondo della Terra è il Kola Superdeep Well, o SG-3. Nel 1990, la sua profondità raggiunse i 12 chilometri e 262 metri. Se confrontiamo questa cifra con il raggio del nostro pianeta, si scopre che questo è solo lo 0,2% della distanza dal centro della Terra. Ma anche questo bastò a cambiare idea sulla struttura della crosta terrestre.

Se immagini un pozzo come un pozzo attraverso il quale puoi scendere con l'ascensore nelle profondità della terra, o almeno un paio di chilometri, allora non è affatto così. Il diametro dell'utensile di perforazione con cui gli ingegneri hanno realizzato il pozzo era di soli 21,4 centimetri. La sezione superiore del pozzo di due chilometri è un po 'più ampia: è stata ampliata a 39,4 centimetri, ma non c'è ancora modo per una persona di arrivarci. Per immaginare le proporzioni del pozzo, l'analogia migliore sarebbe un ago da cucito lungo 57 metri con un diametro di 1 millimetro, leggermente più spesso a un'estremità.

Bene, diagramma

Ma anche questa rappresentazione sarà semplificata. Durante la perforazione si sono verificati diversi incidenti nel pozzo: parte della batteria di perforazione è finita sotto terra senza la possibilità di rimuoverla. Pertanto, il pozzo è stato riavviato più volte, dai segni di sette e nove chilometri. Ci sono quattro rami grandi e una dozzina di rami piccoli. I rami principali hanno profondità massime diverse: due di essi superano la soglia dei 12 chilometri, altri due non la raggiungono solo per 200-400 metri. Si noti che la profondità della Fossa delle Marianne è di un chilometro in meno: 10.994 metri rispetto al livello del mare.

Proiezioni orizzontali (a sinistra) e verticali delle traiettorie dell'SG-3

Yu.N. Yakovlev et al. / Bollettino del Centro Scientifico Kola dell'Accademia Russa delle Scienze, 2014

Inoltre, sarebbe un errore percepire il pozzo come un filo a piombo. Poiché le rocce hanno proprietà meccaniche diverse a diverse profondità, durante il lavoro la perforatrice si è spostata verso aree meno dense. Pertanto, su larga scala, il profilo del Kola Superdeep appare come un filo leggermente ricurvo con diversi rami.

Avvicinandoci al pozzo oggi, vedremo solo la parte superiore: un portello di metallo, avvitato alla bocca con dodici enormi bulloni. L'iscrizione su di esso è stata fatta con un errore, la profondità corretta è di 12.262 metri.

Come è stato perforato un pozzo super profondo?

Per cominciare, va notato che l'SG-3 è stato originariamente concepito appositamente per scopi scientifici. I ricercatori hanno scelto per la perforazione un luogo in cui rocce antiche - vecchie fino a tre miliardi di anni - affioravano alla superficie della terra. Uno degli argomenti durante l'esplorazione era che le giovani rocce sedimentarie erano state ben studiate durante la produzione di petrolio e nessuno aveva mai perforato in profondità gli strati antichi. Inoltre, c'erano grandi giacimenti di rame-nichel, la cui esplorazione sarebbe stata un'utile aggiunta alla missione scientifica del pozzo.

La perforazione iniziò nel 1970. La prima parte del pozzo è stata perforata con un impianto seriale Uralmash-4E: di solito veniva utilizzata per perforare pozzi petroliferi. La modifica dell'installazione ha permesso di raggiungere una profondità di 7 chilometri e 263 metri. Ci sono voluti quattro anni. Quindi l'installazione è stata modificata in Uralmash-15000, dal nome della profondità prevista del pozzo: 15 chilometri. La nuova piattaforma di perforazione è stata progettata appositamente per la superprofondità di Kola: la perforazione a profondità così grandi ha richiesto importanti modifiche alle attrezzature e ai materiali. Ad esempio, il peso della sola batteria di perforazione a una profondità di 15 chilometri ha raggiunto le 200 tonnellate. L'installazione stessa potrebbe sollevare carichi fino a 400 tonnellate.

La batteria di perforazione è costituita da tubi collegati tra loro. Con il suo aiuto, gli ingegneri abbassano lo strumento di perforazione sul fondo del pozzo e ne garantiscono anche il funzionamento. All'estremità della colonna sono stati installati speciali turbodrilli da 46 metri, azionati dal flusso d'acqua proveniente dalla superficie. Hanno permesso di ruotare l'utensile di frantumazione delle rocce separatamente dall'intera colonna.

I pezzi con cui la corda di perforazione penetra nel granito evocano parti futuristiche di un robot: diversi dischi chiodati rotanti collegati a una turbina sulla parte superiore. Uno di questi pezzi è bastato per sole quattro ore di lavoro: ciò corrisponde approssimativamente a un passaggio di 7-10 metri, dopodiché l'intera batteria di perforazione deve essere sollevata, smontata e poi nuovamente abbassata. Le continue discese e salite hanno richiesto fino a 8 ore.

Anche i tubi per la colonna del Kola Superdeep Pipe dovevano essere utilizzati in modi insoliti. In profondità, la temperatura e la pressione aumentano gradualmente e, come dicono gli ingegneri, a temperature superiori a 150-160 gradi, l'acciaio dei tubi seriali si ammorbidisce ed è meno in grado di sopportare carichi di più tonnellate - a causa di ciò, la probabilità di deformazioni pericolose e aumenta la rottura delle colonne. Pertanto, gli sviluppatori hanno scelto leghe di alluminio più leggere e resistenti al calore. Ciascuno dei tubi aveva una lunghezza di circa 33 metri e un diametro di circa 20 centimetri, leggermente più stretto del pozzo stesso.

Tuttavia, anche i materiali appositamente sviluppati non sono in grado di resistere alle condizioni di perforazione. Dopo la prima sezione di sette chilometri, per ulteriori perforazioni fino alla soglia dei 12.000 metri ci sono voluti quasi dieci anni e più di 50 chilometri di tubi. Gli ingegneri si sono trovati di fronte al fatto che al di sotto dei sette chilometri le rocce diventavano meno dense e fratturate, diventando viscose per la trivella. Inoltre, il pozzo stesso ha distorto la sua forma ed è diventato ellittico. Di conseguenza, la colonna si ruppe più volte e, non riuscendo a rialzarla, gli ingegneri furono costretti a cementare il ramo del pozzo e perforare nuovamente il pozzo, perdendo anni di lavoro.

Uno di questi gravi incidenti costrinse nel 1984 i trivellatori a cementare un ramo del pozzo che raggiunse una profondità di 12.066 metri. La perforazione ha dovuto ricominciare dal limite dei 7 chilometri. Ciò è stato preceduto da una pausa nel lavoro con il pozzo: in quel momento l'esistenza dell'SG-3 è stata declassificata e a Mosca si è tenuto il congresso geologico internazionale Geoexpo, i cui delegati hanno visitato il sito.

Secondo testimoni oculari dell'incidente, dopo la ripresa dei lavori, la colonna ha perforato un pozzo altri nove metri più in basso. Dopo quattro ore di perforazione, gli operai si prepararono a sollevare la colonna, ma “non funzionò”. I perforatori decisero che il tubo era “attaccato” da qualche parte alle pareti del pozzo e aumentarono la forza di sollevamento. Il carico è diminuito drasticamente. Smontando gradualmente la colonna in candele da 33 metri, gli operai raggiunsero la sezione successiva, che terminava con un bordo inferiore irregolare: nel pozzo rimasero la turbo perforatrice e altri cinque chilometri di tubi; non potevano essere sollevati.

I perforatori riuscirono nuovamente a raggiungere la soglia dei 12 chilometri solo nel 1990, momento in cui fu stabilito il record di immersione: 12.262 metri. Poi si è verificato un nuovo incidente e dal 1994 i lavori sul pozzo sono stati interrotti.

Missione scientifica superprofonda

Immagine dei test sismici all'SG-3

Ministero della Geologia dell’URSS “Kola Superdeep”, casa editrice Nedra, 1984

Il pozzo è stato studiato utilizzando tutta una serie di metodi geologici e geofisici, che vanno dalla raccolta del nucleo (una colonna di rocce corrispondente a una determinata profondità) alle misurazioni delle radiazioni e sismologiche. Ad esempio, il nucleo è stato prelevato utilizzando ricevitori di nucleo con trapani speciali: sembrano tubi con bordi frastagliati. Al centro di questi tubi ci sono dei fori di 6-7 centimetri dove cade la roccia.

Ma anche con questo apparentemente semplice (ad eccezione della necessità di sollevare questo nucleo da molti chilometri di profondità) sono sorte difficoltà. A causa del fluido di perforazione, lo stesso che metteva in moto la trivella, il nucleo si saturò di liquido e cambiò le sue proprietà. Inoltre, le condizioni nelle profondità e sulla superficie della terra sono molto diverse: i campioni si sono rotti a causa delle variazioni di pressione.

A diverse profondità, la resa del nucleo variava notevolmente. Se a cinque chilometri da un segmento di 100 metri si poteva contare su 30 centimetri di nucleo, allora a profondità di oltre nove chilometri, invece di una colonna di roccia, i geologi hanno ricevuto una serie di rondelle di roccia densa.

Microfotografia di rocce recuperate da una profondità di 8028 metri

Ministero della Geologia dell’URSS “Kola Superdeep”, casa editrice Nedra, 1984

Gli studi sul materiale recuperato dal pozzo hanno portato a diverse importanti conclusioni. In primo luogo, la struttura della crosta terrestre non può essere semplificata in una composizione di più strati. Ciò era stato precedentemente indicato dai dati sismologici: i geofisici hanno visto onde che sembravano riflettersi da un confine liscio. Gli studi effettuati presso l'SG-3 hanno dimostrato che tale visibilità può verificarsi anche con una distribuzione complessa delle rocce.

Questa ipotesi ha influenzato la progettazione del pozzo: gli scienziati si aspettavano che a una profondità di sette chilometri il pozzo entrasse nelle rocce basaltiche, ma non si sono incontrati nemmeno al limite dei 12 chilometri. Ma invece del basalto, i geologi hanno scoperto rocce che presentavano un gran numero di fessure e una bassa densità, cosa che non ci si poteva affatto aspettare da molti chilometri di profondità. Inoltre, nelle fessure sono state trovate tracce di acqua sotterranea: è stato addirittura suggerito che si formassero da una reazione diretta di ossigeno e idrogeno nello spessore della Terra.

Tra i risultati scientifici c'erano anche quelli applicati: ad esempio, a basse profondità, i geologi hanno trovato un orizzonte di minerali di rame-nichel adatto all'estrazione mineraria. E a una profondità di 9,5 chilometri, è stato scoperto uno strato di anomalia geochimica dell'oro: nella roccia erano presenti grani di oro nativo di dimensioni micrometriche. Le concentrazioni arrivavano fino a un grammo per tonnellata di roccia. Tuttavia, è improbabile che l’estrazione mineraria da tali profondità possa mai essere redditizia. Ma l'esistenza stessa e le proprietà dello strato aurifero hanno permesso di chiarire i modelli dell'evoluzione minerale: la petrogenesi.

Separatamente dovremmo parlare di studi sui gradienti di temperatura e sulla radiazione. Per questo tipo di esperimenti vengono utilizzati strumenti downhole calati su funi metalliche. Il grosso problema era garantire la loro sincronizzazione con le apparecchiature a terra, nonché garantire il funzionamento a grandi profondità. Ad esempio, sono sorte difficoltà a causa del fatto che i cavi, lunghi 12 chilometri, si allungavano di circa 20 metri, il che potrebbe ridurre notevolmente la precisione dei dati. Per evitare ciò, i geofisici hanno dovuto creare nuovi metodi per segnare le distanze.

La maggior parte degli strumenti commerciali non sono stati progettati per funzionare nelle condizioni difficili dei livelli inferiori del pozzo. Pertanto, per la ricerca a grandi profondità, gli scienziati hanno utilizzato attrezzature sviluppate appositamente per Kola Superdeep.

Il risultato più importante della ricerca geotermica sono gradienti di temperatura molto più elevati del previsto. Vicino alla superficie, il tasso di aumento della temperatura è stato di 11 gradi per chilometro, fino a una profondità di due chilometri - 14 gradi per chilometro. Nell'intervallo compreso tra 2,2 e 7,5 chilometri la temperatura è aumentata ad un ritmo vicino ai 24 gradi per chilometro, anche se i modelli esistenti prevedevano un valore una volta e mezza inferiore. Di conseguenza, già a una profondità di cinque chilometri, gli strumenti hanno registrato una temperatura di 70 gradi Celsius, e dopo 12 chilometri questo valore ha raggiunto i 220 gradi Celsius.

Il pozzo superprofondo di Kola si è rivelato diverso dagli altri pozzi: ad esempio, analizzando il rilascio di calore delle rocce dello scudo cristallino ucraino e dei batoliti della Sierra Nevada, i geologi hanno dimostrato che il rilascio di calore diminuisce con la profondità. Nell'SG-3, al contrario, è cresciuto. Inoltre, le misurazioni hanno dimostrato che la principale fonte di calore, che fornisce il 45-55% del flusso di calore, è il decadimento degli elementi radioattivi.

Nonostante la profondità del pozzo sembri colossale, non raggiunge nemmeno un terzo dello spessore della crosta terrestre nello Scudo Baltico. I geologi stimano che la base della crosta terrestre in questa zona si estenda per circa 40 chilometri sottoterra. Pertanto, anche se l’SG-3 avesse raggiunto il limite previsto di 15 chilometri, non avremmo comunque raggiunto il mantello.

Questo è il compito ambizioso che gli scienziati americani si sono prefissati nello sviluppo del progetto Mohol. I geologi progettavano di raggiungere il confine di Mohorovicic, una regione sotterranea dove si verifica un brusco cambiamento nella velocità di propagazione delle onde sonore. Si ritiene che sia associato al confine tra la crosta e il mantello. Vale la pena notare che come luogo per il pozzo i perforatori scelsero il fondale oceanico vicino all'isola di Guadalupe: la distanza dal confine era solo di pochi chilometri. Tuttavia, qui la profondità dell'oceano stesso ha raggiunto i 3,5 chilometri, il che ha complicato notevolmente le operazioni di perforazione. I primi test negli anni '60 permisero ai geologi di perforare pozzi solo fino a 183 metri.

Recentemente si è saputo del progetto di rilanciare il progetto di trivellazione negli oceani profondi con l'aiuto della nave da ricerca JOIDES Decision. I geologi scelsero come nuovo obiettivo un punto nell'Oceano Indiano, non lontano dall'Africa. La profondità del confine di Mohorovicic è solo di circa 2,5 chilometri. Nel periodo dicembre 2015 - gennaio 2016, i geologi sono riusciti a perforare un pozzo profondo 789 metri, il quinto pozzo sottomarino più grande del mondo. Ma questo valore è solo la metà di quanto richiesto nella prima fase. Tuttavia, la squadra ha intenzione di tornare e finire ciò che ha iniziato.

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Lo 0,2% del percorso verso il centro della Terra non è così impressionante rispetto alla scala dei viaggi spaziali. Tuttavia, va tenuto presente che il confine del sistema solare non passa lungo l'orbita di Nettuno (e nemmeno lungo la cintura di Kuiper). La gravità del Sole prevale su quella stellare fino a distanze di due anni luce dalla stella. Quindi, se calcoli attentamente tutto, si scopre che Voyager 2 ha volato solo per un decimo percentuale del percorso verso la periferia del nostro sistema.

Pertanto, non dovremmo essere turbati da quanto poco conosciamo “l’interno” del nostro pianeta. I geologi hanno i propri telescopi - la ricerca sismica - e i propri ambiziosi piani per conquistare il sottosuolo. E se gli astronomi sono già riusciti a toccare una parte significativa dei corpi celesti nel sistema solare, allora per i geologi le cose più interessanti devono ancora venire.

Vladimir Korolev

Ad una profondità di 410-660 chilometri sotto la superficie della Terra si trova l'oceano del periodo Archeano. Tali scoperte non sarebbero state possibili senza i metodi di perforazione ultraprofonda sviluppati e utilizzati in Unione Sovietica. Uno dei manufatti di quei tempi è il pozzo superprofondo di Kola (SG-3), che, anche 24 anni dopo la cessazione delle perforazioni, rimane il più profondo del mondo. Perché è stato perforato e quali scoperte ha contribuito a fare, dice Lenta.ru.

Gli americani furono i pionieri delle trivellazioni ultra profonde. È vero, nella vastità dell'oceano: nel progetto pilota hanno utilizzato la nave Glomar Challenger, progettata proprio per questi scopi. Nel frattempo, l’Unione Sovietica stava attivamente sviluppando un quadro teorico appropriato.

Nel maggio 1970, nel nord della regione di Murmansk, a 10 chilometri dalla città di Zapolyarny, iniziò la perforazione del pozzo superprofondo di Kola. Come previsto, ciò coincideva con il centenario della nascita di Lenin. A differenza di altri pozzi ultraprofondi, l'SG-3 è stato perforato esclusivamente per scopi scientifici e ha persino organizzato una speciale spedizione di esplorazione geologica.

Il luogo di perforazione scelto era unico: è sullo Scudo Baltico nella zona della penisola di Kola che le rocce antiche vengono in superficie. L'età di molti di loro raggiunge i tre miliardi di anni (il nostro pianeta stesso ha 4,5 miliardi di anni). Inoltre, c'è il fossato Pechenga-Imandra-Varzuga, una struttura a forma di coppa pressata in rocce antiche, la cui origine è spiegata da una profonda faglia.

Gli scienziati hanno impiegato quattro anni per perforare un pozzo a una profondità di 7263 metri. Finora non è stato fatto nulla di insolito: è stato utilizzato lo stesso impianto utilizzato per la produzione di petrolio e gas. Poi il pozzo rimase inattivo per un anno intero: l'impianto fu modificato per la perforazione a turbina. Dopo l'ammodernamento è stato possibile perforare circa 60 metri al mese.

La profondità di sette chilometri ha portato sorprese: alternanza di rocce dure e poco dense. Gli incidenti diventarono più frequenti e nel pozzo apparvero molte cavità. La perforazione continuò fino al 1983, quando la profondità dell'SG-3 raggiunse i 12 chilometri. Successivamente, gli scienziati hanno riunito una grande conferenza e hanno parlato dei loro successi.

Tuttavia, a causa della manipolazione imprudente della trivella, nella miniera è rimasta una sezione lunga cinque chilometri. Hanno provato a prenderla per diversi mesi, ma senza successo. Si è deciso di ricominciare a perforare da una profondità di sette chilometri. A causa della complessità dell'operazione, non è stato perforato solo il tronco principale, ma anche quattro aggiuntivi. Ci sono voluti sei anni per ripristinare i metri perduti: nel 1990 il pozzo raggiunse la profondità di 12.262 metri, diventando il più profondo del mondo.

Due anni dopo, la perforazione fu interrotta, il pozzo fu successivamente messo fuori servizio e di fatto abbandonato.

Tuttavia, nel pozzo superprofondo di Kola sono state fatte molte scoperte. Gli ingegneri hanno creato un intero sistema di perforazione ultraprofonda. La difficoltà non risiedeva solo nella profondità, ma anche nelle alte temperature (fino a 200 gradi Celsius) dovute all'intensità delle esercitazioni.

Gli scienziati non solo si sono addentrati più in profondità nella Terra, ma hanno anche prelevato campioni di roccia e carote per l'analisi. A proposito, sono stati loro a studiare il suolo lunare e hanno scoperto che la sua composizione corrisponde quasi completamente alle rocce estratte dal pozzo di Kola da una profondità di circa tre chilometri.

A una profondità di oltre nove chilometri si sono imbattuti in giacimenti di minerali, tra cui oro: nello strato di olivina ce n'è ben 78 grammi per tonnellata. E questo non è così poco: l'estrazione dell'oro è considerata possibile a 34 grammi per tonnellata. Una piacevole sorpresa per gli scienziati, così come per l'impianto vicino, è stata la scoperta di un nuovo orizzonte minerario di minerali di rame-nichel.

Tra le altre cose, i ricercatori hanno appreso che i graniti non si trasformano in uno strato di basalto super resistente: dietro di esso si trovano infatti gli gneiss archeani, tradizionalmente classificati come rocce fratturate. Ciò ha prodotto una sorta di rivoluzione nella scienza geologica e geofisica e ha cambiato completamente le idee tradizionali sull’interno della Terra.

Un'altra piacevole sorpresa è la scoperta ad una profondità di 9-12 chilometri di rocce fratturate altamente porose, sature di acque altamente mineralizzate. Secondo gli scienziati, sono responsabili della formazione dei minerali, ma in precedenza si credeva che ciò avvenisse solo a profondità molto inferiori.

Tra l'altro si è scoperto che la temperatura del sottosuolo era leggermente più alta del previsto: a una profondità di sei chilometri si è ottenuto un gradiente termico di 20 gradi Celsius per chilometro invece dei 16 attesi. È stata stabilita l'origine radiogenica del flusso di calore, anche questa in disaccordo con le ipotesi precedenti.

Negli strati profondi risalenti a più di 2,8 miliardi di anni, gli scienziati hanno trovato 14 specie di microrganismi fossilizzati. Ciò ha permesso di spostare il tempo dell'emergere della vita sul pianeta un miliardo e mezzo di anni fa. I ricercatori hanno anche scoperto che nelle profondità non ci sono rocce sedimentarie ed è presente metano, seppellendo per sempre la teoria dell'origine biologica degli idrocarburi.

Il pozzo superprofondo di Kola è il pozzo più profondo del mondo (dal 1979 al 2008) e si trova nella regione di Murmansk, 10 chilometri a ovest della città di Zapolyarny, sul territorio dello scudo geologico del Baltico. La sua profondità è di 12.262 metri. A differenza di altri pozzi ultra profondi realizzati per la produzione petrolifera o l’esplorazione geologica, l’SG-3 è stato perforato esclusivamente per studiare la litosfera nell’area in cui si trova il confine di Mohorovicic. (abbreviato confine Moho) è il limite inferiore della crosta terrestre, in corrispondenza del quale si verifica un brusco aumento della velocità delle onde sismiche longitudinali.

Il pozzo superprofondo di Kola fu posato in onore del centenario della nascita di Lenin, nel 1970. Gli strati di roccia sedimentaria a quel tempo erano stati ben studiati durante la produzione di petrolio. È stato più interessante perforare dove affiorano rocce vulcaniche di circa 3 miliardi di anni (per fare un confronto: l'età della Terra è stimata a 4,5 miliardi di anni). Per estrarre minerali, tali rocce vengono raramente perforate a una profondità superiore a 1-2 km. Si presumeva che già alla profondità di 5 km lo strato di granito sarebbe stato sostituito da uno di basalto.Il 6 giugno 1979 il pozzo superò il record di 9583 metri, precedentemente detenuto dal pozzo Bertha-Rogers (un pozzo petrolifero in Oklahoma). Negli anni migliori, 16 laboratori di ricerca lavoravano nel pozzo superprofondo di Kola, erano supervisionati personalmente dal Ministro della Geologia dell'URSS.

Anche se ci si aspettava che sarebbe stato scoperto un confine netto tra graniti e basalti, nel nucleo in tutta la profondità sono stati trovati solo graniti. Tuttavia, a causa di alta pressione i graniti compressi hanno notevolmente cambiato le loro proprietà fisiche e acustiche. Di norma, il nucleo sollevato si sgretolava dal rilascio di gas attivo in liquame, poiché non poteva sopportare un brusco cambiamento di pressione. È stato possibile rimuovere un pezzo robusto di carota solo con un sollevamento molto lento della perforatrice, quando il gas “in eccesso”, ancora pressato ad alta pressione, è riuscito a fuoriuscire dalla roccia.La densità delle fessure a grandi profondità, contrariamente a quanto aspettative, aumentate. C'era anche acqua in profondità che riempiva le fessure.

È interessante notare che quando nel 1984 si tenne a Mosca il Congresso geologico internazionale, in cui furono presentati i primi risultati della ricerca sul pozzo, molti scienziati proposero scherzosamente di seppellirlo immediatamente, poiché distrugge tutte le idee sulla struttura della crosta terrestre . In effetti, già nelle prime fasi della penetrazione iniziarono cose strane. Ad esempio, i teorici, anche prima dell'inizio della perforazione, avevano promesso che la temperatura dello scudo baltico sarebbe rimasta relativamente bassa fino a una profondità di almeno 5 chilometri, la temperatura ambiente avrebbe superato i 70 gradi Celsius, a sette - oltre 120 gradi, e a a una profondità di 12 faceva caldo più forte di 220 gradi - 100 gradi in più del previsto. I trivellatori di Kola hanno messo in dubbio la teoria della struttura a strati della crosta terrestre, almeno nell'intervallo fino a 12.262 metri.

"Abbiamo il buco più profondo del mondo, quindi dobbiamo usarlo!" - esclama amaramente David Guberman, il direttore permanente del Centro di ricerca e produzione Kola Superdeep. Nei primi 30 anni del Kola Superdeep, gli scienziati sovietici e poi russi riuscirono a raggiungere una profondità di 12.262 metri. Ma dal 1995 le trivellazioni sono state interrotte: non c’era nessuno a finanziare il progetto. Quanto stanziato nell'ambito dei programmi scientifici dell'UNESCO è sufficiente solo per mantenere in funzione la stazione di perforazione e studiare i campioni di roccia precedentemente estratti.

Huberman ricorda con rammarico quante scoperte scientifiche siano avvenute al Kola Superdeep. Letteralmente ogni metro era una rivelazione. Il pozzo ha dimostrato che quasi tutte le nostre conoscenze precedenti sulla struttura della crosta terrestre non sono corrette. Si è scoperto che la Terra non assomiglia affatto a una torta a strati.

Un'altra sorpresa: la vita sul pianeta Terra risulta essere sorta 1,5 miliardi di anni prima del previsto. Nelle profondità dove si credeva non ci fosse materia organica, furono scoperte 14 specie di microrganismi fossilizzati: l'età degli strati profondi superava i 2,8 miliardi di anni. A profondità ancora maggiori, dove non ci sono più sedimenti, il metano è apparso in enormi concentrazioni. Ciò distrusse completamente e completamente la teoria dell'origine biologica degli idrocarburi come petrolio e gas e si provarono sensazioni quasi fantastiche. Quando, alla fine degli anni '70, la stazione spaziale automatica sovietica portò sulla Terra 124 grammi di suolo lunare, i ricercatori del Kola Science Center scoprirono che erano come due piselli in un baccello per i campioni provenienti da una profondità di 3 chilometri. E nacque un'ipotesi: la Luna si staccò dalla penisola di Kola. Ora stanno cercando dove esattamente. A proposito, gli americani, che hanno portato mezza tonnellata di terreno dalla Luna, non ne hanno fatto nulla di significativo. Sono stati posti in contenitori ermetici e lasciati alla ricerca delle generazioni future.

In modo del tutto inaspettato per tutti, le previsioni di Alexei Tolstoj dal romanzo "L'iperboloide dell'ingegnere Garin" sono state confermate. A una profondità di oltre 9,5 chilometri è stato scoperto un vero e proprio tesoro di tutti i tipi di minerali, in particolare dell'oro. Un vero strato di olivina, brillantemente previsto dallo scrittore. Contiene 78 grammi di oro per tonnellata. A proposito, la produzione industriale è possibile ad una concentrazione di 34 grammi per tonnellata. Ma la cosa più sorprendente è che a profondità ancora maggiori, dove non ci sono più rocce sedimentarie, il gas metano naturale veniva trovato in enormi concentrazioni. Ciò ha distrutto completamente e completamente la teoria dell'origine biologica degli idrocarburi come petrolio e gas

Non solo sensazioni scientifiche, ma anche leggende misteriose erano associate al pozzo di Kola, la maggior parte delle quali si rivelarono finzioni di giornalisti una volta verificate. Secondo uno di loro, la principale fonte di informazione (1989) era la compagnia televisiva americana Trinity Broadcasting Network, che a sua volta avrebbe tratto la storia da un articolo di un giornale finlandese. Presumibilmente, durante la perforazione di un pozzo, a una profondità di 12mila metri, i microfoni degli scienziati hanno registrato urla e gemiti.) I giornalisti, senza nemmeno pensare che fosse semplicemente impossibile inserire un microfono a una tale profondità (che tipo di dispositivo di registrazione del suono si può lavorare a temperature superiori ai duecento gradi?) scrisse che i trivellatori udirono una “voce dagli inferi”.

Dopo queste pubblicazioni, il pozzo superprofondo di Kola cominciò a essere chiamato "la strada per l'inferno", sostenendo che ogni nuovo chilometro perforato portava sfortuna al paese e che quando i trivellatori perforarono i tredicimila metri, l'URSS crollò. Ebbene, quando il pozzo è stato perforato a una profondità di 14,5 km (cosa che in realtà non è avvenuta), si sono improvvisamente imbattuti in vuoti insoliti. Incuriositi da questa scoperta inaspettata, i perforatori hanno inviato un microfono in grado di funzionare a temperature estremamente elevate e altri sensori. La temperatura all'interno avrebbe raggiunto i 1.100 °C: c'era il calore delle camere infuocate, nelle quali si sentivano le urla umane.

Questa leggenda vaga ancora per le vaste distese di Internet, essendo sopravvissuta allo stesso colpevole di questi pettegolezzi: il pozzo Kola. I lavori furono interrotti nel 1992 per mancanza di fondi. Fino al 2008 era in uno stato di messa fuori servizio. Un anno dopo fu presa la decisione definitiva di abbandonare la continuazione della ricerca, smantellare l'intero complesso di ricerca e “seppellire” il pozzo. L'abbandono definitivo del pozzo è avvenuto nell'estate del 2011.
Quindi, come puoi vedere, questa volta gli scienziati non sono riusciti a raggiungere il mantello ed esaminarlo. Tuttavia, ciò non significa che il pozzo di Kola non abbia dato nulla alla scienza, al contrario, ha capovolto tutte le loro idee sulla struttura della crosta terrestre.

RISULTATI

Gli obiettivi fissati nel progetto di perforazione ultraprofonda sono stati completati. Sono state sviluppate e create attrezzature e tecnologie speciali per la perforazione ultraprofonda, nonché per lo studio di pozzi perforati a grandi profondità. Abbiamo ricevuto informazioni, si potrebbe dire, "di prima mano" sullo stato fisico, le proprietà e la composizione delle rocce nella loro forma naturale e dal nucleo fino a una profondità di 12.262 m. Il pozzo ha fatto un regalo eccellente alla patria a profondità ridotte - nell'intervallo di 1,6-1,8 chilometri. Lì furono aperti minerali industriali di rame-nichel: fu scoperto un nuovo orizzonte minerario. E torna utile, perché l'impianto locale di nichel è già a corto di minerale.

Come notato sopra, la previsione geologica della sezione del pozzo non si è avverata. L'immagine che ci si aspettava durante i primi 5 km nel pozzo si estendeva per 7 km, poi sono apparse rocce del tutto inaspettate. I basalti previsti a 7 km di profondità non furono trovati, anche quando scesero a 12 km. Ci si aspettava che il confine che dà la massima riflessione durante il sondaggio sismico fosse il livello in cui i graniti si trasformano in uno strato di basalto più durevole. In realtà, si è scoperto che lì si trovano rocce fratturate meno forti e meno dense: gli gneiss archeani. Questo non era mai stato previsto. E queste sono informazioni geologiche e geofisiche fondamentalmente nuove, che ci consentono di interpretare diversamente i dati della ricerca geofisica profonda.

Anche i dati sul processo di formazione del minerale negli strati profondi della crosta terrestre si sono rivelati inaspettati e fondamentalmente nuovi. Pertanto, a una profondità di 9-12 km, si sono incontrate rocce fratturate altamente porose, sature di acque sotterranee altamente mineralizzate. Queste acque sono una delle fonti di formazione del minerale. In precedenza si credeva che ciò fosse possibile solo a profondità molto inferiori. Fu durante questo intervallo che nel nucleo fu riscontrato un aumento del contenuto di oro, fino a 1 g per 1 tonnellata di roccia (una concentrazione considerata adatta allo sviluppo industriale). Ma sarà mai redditizio estrarre l’oro da tali profondità?

Sono cambiate anche le idee sul regime termico dell'interno della terra e sulla distribuzione profonda delle temperature nelle aree degli scudi di basalto. Ad una profondità superiore a 6 km, è stato ottenuto un gradiente di temperatura di 20°C per 1 km invece dei previsti (come nella parte superiore) 16°C per 1 km. Si è scoperto che metà del flusso di calore è di origine radiogenica.

Le profondità della terra racchiudono tanti misteri quanto le vaste distese dell'Universo. Questo è esattamente ciò che pensano alcuni scienziati, e in parte hanno ragione, perché la gente ancora non sa esattamente cosa c'è sotto i nostri piedi, nelle profondità del sottosuolo. Nel corso dell'intera esistenza della civiltà terrestre, abbiamo potuto andare più in profondità nel pianeta e poco più di 10 chilometri. Questo record è stato fermato nel 1990 ed è durato fino al 2008, dopodiché è stato aggiornato più volte. Nel 2008 è stato perforato Maersk Oil BD-04A, un pozzo petrolifero inclinato lungo 12.290 metri (bacino petrolifero di Al Shaheen in Qatar). Nel gennaio 2011, nel campo Odoptu-Sea (progetto Sakhalin-1) è stato perforato un pozzo petrolifero inclinato con una profondità di 12.345 metri. Il record della profondità di perforazione appartiene attualmente al pozzo Z-42 del giacimento Chayvinskoye, la cui profondità è di 12.700 metri.

Nel 1970, proprio in occasione del centesimo compleanno di Lenin, gli scienziati sovietici iniziarono uno dei progetti più ambiziosi del nostro tempo. Nella penisola di Kola, a dieci chilometri dal villaggio di Zapolyarny, è iniziata la perforazione di un pozzo, che di conseguenza si è rivelato il più profondo del mondo ed è entrato nel Guinness dei primati.

Il grandioso progetto scientifico va avanti da più di vent'anni. Ha portato molte scoperte interessanti, è passato alla storia della scienza e alla fine ha acquisito così tante leggende, voci e pettegolezzi che basterebbe per più di un film horror.

L'URSS. Penisola di Kola. 1 ottobre 1980. Perforatori avanzati di pozzi che hanno raggiunto la profondità record di 10.500 metri

Ingresso all'inferno

Durante il suo periodo di massimo splendore, il sito di perforazione nella penisola di Kola era una struttura ciclopica alta quanto un edificio di 20 piani. Qui lavoravano fino a tremila persone per turno. Il team era guidato dai principali geologi del paese. La piattaforma di perforazione è stata costruita nella tundra a dieci chilometri dal villaggio di Zapolyarny e nella notte polare brillava di luci come un'astronave.

Quando tutto questo splendore si chiuse all'improvviso e le luci si spensero, le voci cominciarono subito a diffondersi. In ogni caso, la perforazione ebbe un successo straordinario. Nessuno al mondo è mai riuscito a raggiungere una profondità così profonda: i geologi sovietici hanno abbassato la trivella per più di 12 chilometri.

La fine improvvisa di un progetto di successo sembrava assurda quanto il fatto che gli americani avessero chiuso il programma di voli sulla Luna. Gli alieni furono accusati del crollo del progetto lunare. Ci sono diavoli e demoni nei problemi del Kola Superdeep.

Una leggenda popolare narra che la trivella fu più volte estratta dalle grandi profondità sciolte. Non c'erano ragioni fisiche per questo: la temperatura sotterranea non superava i 200 gradi Celsius e la trivella era progettata per mille gradi. Quindi i sensori audio avrebbero iniziato a captare gemiti, urla e sospiri. Gli operatori che monitoravano le letture degli strumenti lamentavano sentimenti di panico e ansia.

Secondo la leggenda, si è scoperto che i geologi avevano perforato fino all'inferno. I gemiti dei peccatori, le temperature estremamente elevate, l'atmosfera di orrore sulla piattaforma di perforazione: tutto ciò spiega perché tutti i lavori sulla superprofonda Kola sono stati improvvisamente ridotti.

Molti erano scettici riguardo a queste voci. Tuttavia, nel 1995, dopo l'interruzione dei lavori, sulla piattaforma di perforazione si verificò una potente esplosione. Nessuno capiva cosa potesse esplodere lì, nemmeno il leader dell'intero progetto, l'eminente geologo David Guberman.

Oggi vengono effettuate escursioni sull'impianto di perforazione abbandonato e ai turisti viene raccontata una storia affascinante su come gli scienziati hanno scavato un buco nel regno sotterraneo dei morti. È come se fantasmi lamentosi vagassero per l'installazione, e la sera i demoni strisciano in superficie e cercano di trascinare l'incauto sportivo estremo nell'abisso.

Luna sotterranea

In effetti, l’intera storia del “bene al diavolo” è stata inventata dai giornalisti finlandesi il 1° aprile. Il loro articolo a fumetti è stato ripubblicato dai giornali americani e l'anatra è volata tra le masse. La perforazione a lungo termine del bacino superprofondo di Kola è avvenuta senza alcun misticismo. Ma quello che è successo lì in realtà era più interessante di qualsiasi leggenda.

Tanto per cominciare, le trivellazioni ultra profonde erano destinate a numerosi incidenti. Sotto il giogo dell'enorme pressione (fino a 1000 atmosfere) e delle alte temperature, le trivellazioni non hanno resistito, il pozzo si è intasato e i tubi utilizzati per rafforzare lo sfiato si sono rotti. Innumerevoli volte lo stretto pozzo fu piegato in modo che dovessero essere perforati sempre più rami.

L'incidente peggiore si è verificato poco dopo il principale trionfo dei geologi. Nel 1982 riuscirono a superare la soglia dei 12 chilometri. Questi risultati sono stati annunciati solennemente a Mosca al Congresso geologico internazionale. Geologi da tutto il mondo furono portati nella penisola di Kola, fu loro mostrato un impianto di perforazione e campioni di roccia estratti a profondità fantastiche che l'umanità non aveva mai raggiunto prima.

Dopo la celebrazione, le perforazioni sono continuate. Tuttavia, l’interruzione del lavoro si è rivelata fatale. Nel 1984 si verificò il peggior incidente di perforazione. Ben cinque chilometri di tubi si sono staccati e hanno intasato il pozzo. Era impossibile continuare a perforare. Cinque anni di lavoro sono andati perduti da un giorno all'altro.

Abbiamo dovuto riprendere la perforazione dal limite dei 7 chilometri. Solo nel 1990 i geologi riuscirono nuovamente ad attraversare 12 chilometri. 12.262 metri: questa è la profondità finale del pozzo Kola.

Ma parallelamente ai terribili incidenti ci furono anche scoperte incredibili. La perforazione profonda è come una macchina del tempo. Nella penisola di Kola, le rocce più antiche si avvicinano alla superficie, la loro età supera i 3 miliardi di anni. Andando più in profondità, gli scienziati hanno acquisito una chiara comprensione di ciò che è accaduto sul nostro pianeta durante la sua giovinezza.

Innanzitutto si è scoperto che il diagramma tradizionale della sezione geologica compilato dagli scienziati non corrisponde alla realtà. "Fino a 4 chilometri tutto è andato secondo la teoria, e poi è iniziata la fine del mondo", ha detto in seguito Huberman

Secondo i calcoli, perforando uno strato di granito, si sarebbe dovuto raggiungere rocce basaltiche ancora più dure. Ma non c'era basalto. Dopo il granito si formavano rocce stratificate e sciolte, che si sgretolavano costantemente e rendevano difficile lo spostamento più in profondità.

Ma tra le rocce vecchie di 2,8 miliardi di anni sono stati trovati microrganismi fossilizzati. Ciò ha permesso di chiarire il momento dell'origine della vita sulla Terra. A profondità ancora maggiori sono stati trovati enormi depositi di metano. Ciò ha chiarito la questione dell'emergere di idrocarburi: petrolio e gas.

E ad una profondità di oltre 9 chilometri, gli scienziati hanno scoperto uno strato di olivina contenente oro, così vividamente descritto da Alexei Tolstoy in "L'iperboloide dell'ingegnere Garin".

Ma la scoperta più fantastica avvenne alla fine degli anni ’70, quando la stazione lunare sovietica riportò campioni di suolo lunare. I geologi sono rimasti stupiti nel vedere che la sua composizione coincideva completamente con la composizione delle rocce estratte a una profondità di 3 chilometri. Come è stato possibile?

Il fatto è che una delle ipotesi sull'origine della Luna suggerisce che diversi miliardi di anni fa la Terra entrò in collisione con un corpo celeste. A seguito della collisione, un pezzo si staccò dal nostro pianeta e si trasformò in un satellite. Forse questo pezzo è uscito nell'area dell'attuale penisola di Kola.

Il finale

Allora perché hanno chiuso il gasdotto super profondo di Kola?

Innanzitutto sono stati completati gli obiettivi principali della spedizione scientifica. È stata creata un'attrezzatura unica per la perforazione a grandi profondità, testata in condizioni estreme e notevolmente migliorata. I campioni di roccia raccolti sono stati esaminati e descritti in dettaglio. Il pozzo di Kola ha aiutato a comprendere meglio la struttura della crosta terrestre e la storia del nostro pianeta.

In secondo luogo, il tempo stesso non era favorevole alla realizzazione di progetti così ambiziosi. Nel 1992 i fondi per la spedizione scientifica furono tagliati. I dipendenti se ne andarono e tornarono a casa. Ma ancora oggi la grandiosa costruzione della piattaforma di perforazione e il misterioso pozzo sono impressionanti per le loro dimensioni.

A volte sembra che il Kola Superdeep non abbia ancora esaurito l'intera scorta delle sue meraviglie. Ne era sicuro anche il capo del famoso progetto. "Abbiamo il buco più profondo del mondo, quindi dobbiamo usarlo!" - esclamò David Huberman.