Supergłęboka studnia na Półwyspie Kolskim: historia i tajemnice. Tajemnice Kola Superdeep

Największa kopalnia na świecie na odległym Półwyspie Kolskim w północnej Rosji. Na tle rdzewiejących ruin opuszczonej stacji badawczej zieje najgłębsza dziura na świecie.

Teraz zamknięty i zapieczętowany przyspawaną metalową płytą, Kola Superdeep Borehole jest pozostałością w dużej mierze zapomnianej gry hazardowej rasy ludzkiej, skierowanej nie do gwiazd, ale do głębi Ziemi.
Krążyły pogłoski, że głęboka studnia dotarła do piekła: z otchłani dobiegały krzyki i jęki ludzi - jakby to było powodem zamknięcia stacji i studni. W rzeczywistości powód był inny.

Miasto Mirny słynie z największej kopalni na świecie: głęboka studnia na Półwyspie Kolskim jest największym na świecie otworem stworzonym przez człowieka. 1722 m - głęboka, tak głęboka, że ​​wszelkie loty nad nią były zabronione, ponieważ zbyt wiele helikopterów rozbiło się na skutek zasysania do dziury.

Najgłębszy otwór wywiercony w imię nauki - odnaleziono tu świadectwo prekambryjskiego okresu życia. Rasa ludzka wie o odległych galaktykach, ale niewiele wie o tym, co leży pod ich stopami. Oczywiście w ramach projektu uzyskano ogromną ilość danych geologicznych, z których większość pokazała, jak mało wiemy o naszej planecie.

Stany Zjednoczone i ZSRR walczyły o dominację w eksploracji kosmosu w wyścigu kosmicznym, kolejna rywalizacja toczyła się między największymi wiertaczami obu krajów: amerykański „Projekt Mohole” na wybrzeżu Pacyfiku w Meksyku – został przerwany w 1966 z powodu braku funduszy; Rady, projekt Międzyresortowej Rady Naukowej ds. Badań Wnętrza Ziemi i Ultragłębokiego Wiercenia, z lat 1970-1994 na Półwyspie Kolskim. Badania Ziemi ograniczają się do obserwacji naziemnych i badań sejsmicznych, ale odwiert Kola dał bezpośredni wgląd w strukturę skorupy ziemskiej.

Kola Super Głęboka studnia wywiercona do piekła

Wiertło w Kole nigdy nie natrafiło na warstwę bazaltu. Zamiast tego granitowa skała znajdowała się za dwunastym kilometrem. Co zaskakujące, wielokilometrowe skały są nasycone wodą. Wcześniej uważano, że wolna woda nie powinna istnieć na tak dużych głębokościach.

Ale najbardziej intrygującym odkryciem jest odkrycie aktywności biologicznej w skałach, które mają ponad dwa miliardy lat. Najbardziej uderzające dowody życia pochodzą z mikroskopijnych skamielin: zachowanych szczątków dwudziestu czterech gatunków jednokomórkowych roślin morskich, zwanych inaczej planktonem.

Zwykle skamieniałości można znaleźć w skałach wapiennych i osadach krzemionki, ale te „mikroskamieniałości” były zamknięte w związkach organicznych, które pozostały zaskakująco nienaruszone pomimo ekstremalnych presji środowiskowych i temperatur.

Wiercenie Kola zostało zmuszone do przerwania z powodu niespodziewanie wysokich temperatur. Podczas gdy gradient temperatury w trzewiach ziemi. Na głębokości około 10 000 stóp temperatura rosła w szybkim tempie, osiągając 180°C (lub 356°F) na dnie otworu, w przeciwieństwie do spodziewanych 100°C (212°F). Nieoczekiwany był również spadek gęstości skał.
Poza tym skały miały większą porowatość i przepuszczalność: w połączeniu z wysokimi temperaturami zaczęły zachowywać się jak plastik. Dlatego wiercenie stało się praktycznie niemożliwe.

Repozytorium próbek rdzenia znajduje się w kopalni niklu Zapolyarny, około dziesięciu kilometrów na południe od otworu. Dzięki ambitnej misji i wkładowi w geologię i biologię supergłęboka studnia Kola pozostaje najważniejszym reliktem radzieckiej nauki.

Dziś badania naukowe ludzkości dotarły do ​​granic Układu Słonecznego: wylądowaliśmy statki kosmiczne na planetach, ich satelitach, asteroidach, kometach, wysłaliśmy misje do Pasa Kuipera i przekroczyliśmy granicę heliopauzy. Za pomocą teleskopów obserwujemy wydarzenia, które miały miejsce 13 miliardów lat temu - kiedy wszechświat miał zaledwie kilkaset milionów lat. Na tym tle warto ocenić, jak dobrze znamy naszą Ziemię. Najlepszym sposobem poznania jego wewnętrznej struktury jest wiercenie studni: im głębiej, tym lepiej. Najgłębszą studnią na Ziemi jest Kola Superdeep, czyli SG-3. W 1990 roku jego głębokość osiągnęła 12 kilometrów 262 metry. Jeśli porównamy tę liczbę z promieniem naszej planety, okaże się, że to tylko 0,2 proc. drogi do środka Ziemi. Ale nawet to okazało się wystarczające, aby odwrócić poglądy na temat budowy skorupy ziemskiej.

Jeśli wyobrazisz sobie studnię jako szyb, przez który można zjechać windą w głąb ziemi, a przynajmniej kilka kilometrów, to wcale tak nie jest. Średnica narzędzia wiertniczego, za pomocą którego inżynierowie wykonali studnię, wynosiła zaledwie 21,4 centymetra. Górny dwukilometrowy odcinek studni jest nieco szerszy – został poszerzony do 39,4 centymetra, ale nadal nie ma możliwości, aby człowiek się tam dostał. Aby wyobrazić sobie proporcje studni, najlepszą analogią byłaby 57-metrowa igła do szycia o średnicy 1 milimetra, nieco grubsza na jednym końcu.

Dobrze schemat

Ale ta prezentacja zostanie uproszczona. Podczas wiercenia przy odwiercie doszło do kilku wypadków - część przewodu wiertniczego znalazła się pod ziemią bez możliwości jej wydobycia. Dlatego kilkakrotnie odwiert był uruchamiany od nowa, od śladów siedmiu i dziewięciu kilometrów. Istnieją cztery główne gałęzie i kilkanaście mniejszych. Główne odgałęzienia mają różne maksymalne głębokości: dwie z nich przekraczają granicę 12 kilometrów, dwie kolejne nie osiągają jej tylko 200-400 metrów. Zauważ, że głębokość rowu Mariana jest o jeden kilometr mniejsza - 10 994 metrów w stosunku do poziomu morza.

Rzuty poziome (lewe) i pionowe trajektorii SG-3

Yu.N. Jakowlew i in. / Biuletyn Centrum Naukowego Kola Rosyjskiej Akademii Nauk, 2014

Ponadto błędem byłoby postrzeganie studni jako pionu. Ze względu na to, że na różnych głębokościach skały mają różne właściwości mechaniczne, wiertło podczas pracy zboczyło na tereny o mniejszej gęstości. Dlatego na dużą skalę profil Kola Superdeep wygląda jak lekko zakrzywiony drut z kilkoma gałęziami.

Zbliżając się dziś do studni, zobaczymy tylko górną część - metalowy właz przykręcony do ujścia dwunastoma masywnymi śrubami. Napis na nim został wykonany przez pomyłkę, prawidłowa głębokość to 12 262 metry.

Jak wiercono głęboką studnię?

Na początek należy zauważyć, że SG-3 został pierwotnie stworzony specjalnie do celów naukowych. Naukowcy zdecydowali się wywiercić miejsce, w którym starożytne skały pojawiły się na powierzchni ziemi - mające nawet trzy miliardy lat. Jednym z argumentów podczas eksploracji było to, że młode skały osadowe zostały dobrze przebadane podczas wydobywania ropy i nikt jeszcze nie wwiercił się głęboko w starożytne warstwy. Ponadto istniały również duże złoża miedzi i niklu, których eksploracja byłaby przydatnym uzupełnieniem naukowej misji odwiertu.

Wiercenie rozpoczęto w 1970 roku. Pierwsza część odwiertu została wykonana seryjną wiertnicą Uralmash-4E - była ona zwykle wykorzystywana do wiercenia szybów naftowych. Modyfikacja instalacji umożliwiła osiągnięcie głębokości 7 kilometrów 263 metrów. Zajęło to cztery lata. Następnie instalacja została zmieniona na „Uralmash-15000”, nazwaną na cześć planowanej głębokości studni - 15 kilometrów. Nowa wiertnica została zaprojektowana specjalnie dla Kola Superdeep: wiercenie na tak dużych głębokościach wymagało poważnego udoskonalenia sprzętu i materiałów. Na przykład waga samego przewodu wiertniczego na głębokości 15 kilometrów sięgała 200 ton. Sama instalacja mogła podnieść ładunki do 400 ton.

Przewód wiertniczy składa się z rur połączonych ze sobą. Z jego pomocą inżynierowie opuszczają narzędzie wiertnicze na dno studni, a także zapewnia jego działanie. Na końcu kolumny zainstalowano specjalne 46-metrowe turbowiertarki napędzane strumieniem wody z powierzchni. Umożliwiły one obracanie narzędzia kruszącego skałę niezależnie od całej kolumny.

Wiertła, którymi przewód wiertniczy wcina się w granit, wywołują skojarzenia z futurystycznymi detalami robota - kilkoma wirującymi kolczastymi dyskami podłączonymi do turbiny od góry. Jeden taki świder wystarczył na zaledwie cztery godziny pracy - odpowiada to mniej więcej przejściu 7-10 metrów, po którym cały ciąg wiertniczy trzeba podnieść, zdemontować, a następnie ponownie opuścić. Stałe zjazdy i same podjazdy trwały do ​​8 godzin.

Nawet rury do kolumny w Kola Superdeep musiały być wykonane nietypowo. Na głębokości temperatura i ciśnienie stopniowo rosną, a, jak mówią inżynierowie, w temperaturach powyżej 150-160 stopni stal rur seryjnych mięknie i gorzej utrzymuje wielotonowe obciążenia - z tego powodu prawdopodobieństwo niebezpiecznych odkształceń i pęknięć kolumna wzrasta. Dlatego twórcy wybrali lżejsze i żaroodporne stopy aluminium. Każda z rur miała długość około 33 metrów i średnicę około 20 centymetrów - nieco węższą niż sama studnia.

Jednak nawet specjalnie zaprojektowane materiały nie wytrzymały warunków wiercenia. Po pierwszym siedmiokilometrowym odcinku wiercenie do 12 000 metrów zajęło prawie dziesięć lat i ponad 50 kilometrów rur. Inżynierowie stanęli w obliczu faktu, że poniżej siedmiu kilometrów skały stały się mniej gęste i spękane - lepkie dla wiertła. Ponadto sam odwiert zniekształcił swój kształt i stał się eliptyczny. W rezultacie sznurek kilkakrotnie się zerwał i nie mogąc go podnieść, inżynierowie zmuszeni byli zabetonować odnogę studni i ponownie przejść przez odwiert, marnując lata pracy.

Jeden z tych poważnych wypadków zmusił wiertaczy w 1984 r. do zabetonowania odgałęzienia studni, które osiągnęło głębokość 12 066 metrów. Wiercenie trzeba było wznowić od 7-kilometrowego punktu. Poprzedziła to przerwa w pracy przy studni - w tym momencie odtajniono istnienie SG-3, a w Moskwie odbył się międzynarodowy kongres geologiczny Geoexpo, którego delegaci zwiedzili obiekt.

Według naocznych świadków wypadku, po wznowieniu prac kolumna wywierciła studnię dziewięć metrów w dół. Po czterech godzinach wiercenia robotnicy przygotowywali się do podniesienia kolumny, ale ona „nie poszła”. Wiertnicy zdecydowali, że rura gdzieś „przykleiła się” do ścian studni i zwiększyli siłę podnoszenia. Obciążenie pracą zostało drastycznie zmniejszone. Stopniowo rozkładając sznurek na 33-metrowe świece, robotnicy dotarli do kolejnego segmentu, zakończonego nierówną dolną krawędzią: w studni pozostało turbowiertło i kolejne pięć kilometrów rur, których nie można było podnieść.

Wiertaczom udało się ponownie osiągnąć 12-kilometrową granicę dopiero w 1990 roku, w tym samym czasie ustanowiono rekord nurkowania - 12 262 metry. Potem zdarzył się nowy wypadek, a od 1994 roku wstrzymano prace na studni.

Misja naukowa ultra-głębokiego

Schemat badań sejsmicznych na SG-3

"Kola superdeep" Ministerstwo Geologii ZSRR, wydawnictwo "Nedra", 1984

Odwiert badano całą gamą metod geologicznych i geofizycznych, począwszy od pobrania rdzenia (kolumna skał odpowiadających danym głębokościom), a skończywszy na pomiarach radiacyjnych i sejsmologicznych. Na przykład rdzeń został pobrany za pomocą odbiorników rdzenia ze specjalnymi wiertłami - wyglądają jak rury o postrzępionych krawędziach. W środku tych rur znajdują się 6-7 centymetrowe otwory, w które wchodzi skała.

Ale nawet przy tej pozornie prostej (poza koniecznością podniesienia rdzenia z wielu kilometrów) technice pojawiły się trudności. Dzięki płynowi wiertniczemu - tej samej, która wprawiała w ruch wiertło - rdzeń został nasycony cieczą i zmienił swoje właściwości. Ponadto warunki na głębokości i na powierzchni ziemi są bardzo różne – próbki pękały od różnicy ciśnień.

Na różnych głębokościach wydajność rdzenia była bardzo różna. Jeśli w odległości pięciu kilometrów od 100-metrowego odcinka można było liczyć na 30 centymetrów rdzenia, to na głębokości ponad dziewięciu kilometrów zamiast kolumny skał geolodzy otrzymywali zestaw podkładek z gęstej skały.

Mikrofotografia skał wyniesionych z głębokości 8028 metrów

"Kola superdeep" Ministerstwo Geologii ZSRR, wydawnictwo "Nedra", 1984

Badania materiału wydobytego ze studni doprowadziły do ​​kilku ważnych wniosków. Po pierwsze, struktury skorupy ziemskiej nie da się uprościć do składu kilku warstw. Wskazywały na to wcześniej dane sejsmologiczne - geofizycy widzieli fale, które wydawały się odbijać od gładkiej granicy. Badania w SG-3 wykazały, że taka widoczność może wystąpić również przy złożonym rozmieszczeniu skał.

To założenie wpłynęło na konstrukcję odwiertu - naukowcy spodziewali się, że na głębokości siedmiu kilometrów szyb wejdzie w skały bazaltowe, ale nie spotkały się one również na 12 kilometrze. Ale zamiast bazaltu geolodzy odkryli skały, które miały dużą liczbę spękań i niską gęstość, czego nie można było się spodziewać z wielu kilometrów głębokości. Ponadto w pęknięciach znaleziono ślady wód gruntowych - sugerowano nawet, że powstały one w wyniku bezpośredniej reakcji tlenu i wodoru w grubości Ziemi.

Wśród wyników naukowych znalazły się również te aplikacyjne – np. na płytkich głębokościach geolodzy znaleźli nadający się do eksploatacji horyzont rud miedziowo-niklowych. A na głębokości 9,5 kilometra odkryto warstwę geochemicznej anomalii złota - w skale znajdowały się mikrometrowe ziarna rodzimego złota. Stężenia osiągnęły gram na tonę skały. Jest jednak mało prawdopodobne, aby wydobycie z takiej głębokości kiedykolwiek było opłacalne. Ale samo istnienie i właściwości warstwy złotonośnej umożliwiły wyjaśnienie modeli ewolucji minerałów - petrogenezy.

Oddzielnie należy porozmawiać o badaniach gradientów temperatury i promieniowania. Do takich eksperymentów stosuje się instrumenty wiertnicze, które są opuszczane na kablach drucianych. Dużym problemem było zapewnienie ich synchronizacji z urządzeniami naziemnymi, a także zapewnienie pracy na dużych głębokościach. Na przykład trudności pojawiły się z tym, że kable o długości 12 kilometrów były rozciągnięte o około 20 metrów, co mogło znacznie zmniejszyć dokładność danych. Aby tego uniknąć, geofizycy musieli stworzyć nowe metody oznaczania odległości.

Większość narzędzi komercyjnych nie została zaprojektowana do pracy w trudnych warunkach niższych poziomów studni. Dlatego do badań na dużych głębokościach naukowcy wykorzystali sprzęt zaprojektowany specjalnie dla Kola Superdeep.

Najważniejszym wynikiem badań geotermalnych są znacznie wyższe gradienty temperatury, niż można się spodziewać. W pobliżu powierzchni tempo wzrostu temperatury wynosiło 11 stopni na kilometr, do głębokości dwóch kilometrów – 14 stopni na kilometr. W przedziale od 2,2 do 7,5 km temperatura rosła w tempie zbliżonym do 24 stopni na kilometr, chociaż istniejące modele przewidywały wartość półtora raza mniejszą. W efekcie już na głębokości pięciu kilometrów instrumenty zarejestrowały temperaturę 70 stopni Celsjusza, a na 12 kilometrach wartość ta osiągnęła 220 stopni Celsjusza.

Odwiert Kola Superdeep okazał się niepodobny do innych odwiertów - na przykład analizując uwalnianie ciepła ze skał ukraińskiej tarczy krystalicznej i batolitów Sierra Nevada, geolodzy wykazali, że wydzielanie ciepła zmniejsza się wraz z głębokością. W SG-3 wręcz przeciwnie, rosło. Ponadto pomiary wykazały, że głównym źródłem ciepła, zapewniającym 45-55% przepływu ciepła, jest rozpad pierwiastków promieniotwórczych.

Pomimo tego, że głębokość studni wydaje się kolosalna, nie sięga ona nawet jednej trzeciej grubości skorupy ziemskiej w Tarczy Bałtyckiej. Geolodzy szacują, że podstawa skorupy ziemskiej na tym obszarze biegnie około 40 kilometrów pod ziemią. Dlatego nawet gdyby SG-3 osiągnął planowaną 15-kilometrową granicę, i tak nie dotarlibyśmy do płaszcza.

Tak ambitne zadanie postawili amerykańscy naukowcy przy opracowywaniu projektu Mohol. Geolodzy planowali dotrzeć do granicy Mohorovichich - podziemnego obszaru, w którym następuje gwałtowna zmiana prędkości propagacji fal dźwiękowych. Uważa się, że jest to związane z granicą między skorupą a płaszczem. Warto zauważyć, że wiertacze wybrali na miejsce odwiertu dno oceanu w pobliżu wyspy Guadalupe – odległość do granicy wynosiła zaledwie kilka kilometrów. Jednak głębokość samego oceanu sięgała tutaj 3,5 kilometra, co znacznie skomplikowało prace wiertnicze. Pierwsze testy w latach 60. pozwoliły geologom wywiercić otwory tylko na 183 metry.

Niedawno podjęto plany wznowienia projektu wierceń głębinowych za pomocą statku wiertniczego JOIDES Resolution. Jako nowy cel geolodzy wybrali punkt na Oceanie Indyjskim, niedaleko Afryki. Głębokość granicy Mohorovichic wynosi tam tylko około 2,5 kilometra. W okresie grudzień 2015 – styczeń 2016 geologom udało się wywiercić studnię o głębokości 789 metrów – piątą co do wielkości na świecie studnię głębinową. Ale ta wartość to tylko połowa tego, co było wymagane na pierwszym etapie. Jednak zespół planuje wrócić i dokończyć to, co zaczął.

***

0,2 procent drogi do środka Ziemi nie jest tak imponującą liczbą w porównaniu ze skalą podróży kosmicznych. Należy jednak pamiętać, że granica Układu Słonecznego nie przebiega wzdłuż orbity Neptuna (ani nawet pasa Kuipera). Grawitacja Słońca przeważa nad gwiazdową do odległości dwóch lat świetlnych od gwiazdy. Jeśli więc wszystko dokładnie obliczysz, okaże się, że Voyager 2 przeleciał również tylko jedną dziesiątą procenta drogi na obrzeża naszego układu.

Dlatego nie denerwuj się tym, jak mało znamy „wnętrza” naszej własnej planety. Geolodzy mają własne teleskopy - badania sejsmiczne - i własne ambitne plany podboju wnętrzności. A jeśli astronomom udało się już dotknąć solidnej części ciał niebieskich w Układzie Słonecznym, to geolodzy mają przed sobą wszystkie najciekawsze rzeczy.

Władimir Korolew

Na głębokości 410-660 kilometrów pod powierzchnią Ziemi ocean okresu archajskiego. Takie odkrycia nie byłyby możliwe bez metod ultragłębokich wierceń opracowanych i stosowanych w Związku Radzieckim. Jednym z artefaktów tamtych czasów jest supergłęboka studnia Kola (SG-3), która nawet 24 lata po zaprzestaniu wiercenia pozostaje najgłębsza na świecie. Dlaczego został wywiercony i jakich odkryć pomógł dokonać, mówi Lenta.ru.

Pionierami ultragłębokiego wiercenia byli Amerykanie. To prawda, w bezmiarze oceanu: w projekcie pilotażowym wzięli udział zaprojektowany właśnie w tym celu statek Glomar Challenger. W międzyczasie odpowiednia baza teoretyczna była aktywnie rozwijana w Związku Radzieckim.

W maju 1970 r. na północy regionu Murmańska, 10 km od miasta Zapolyarny, rozpoczęto wiercenie na supergłębokim odwiercie Kola. Zgodnie z oczekiwaniami zbiegło się to w czasie z setną rocznicą urodzin Lenina. W przeciwieństwie do innych ultragłębokich odwiertów, SG-3 wiercono wyłącznie w celach naukowych, a nawet zorganizowano specjalną ekspedycję eksploracyjną.

Miejsce wiercenia było wyjątkowe: to właśnie na Tarczy Bałtyckiej na Półwyspie Kolskim wychodzą na powierzchnię prastare skały. Wiele z nich ma trzy miliardy lat (sama planeta ma 4,5 miliarda lat). Ponadto tutaj szczelina Pechenga-Imandra-Varzug jest strukturą przypominającą kielich wciśniętą w starożytne skały, której pochodzenie tłumaczy się głębokim uskokiem.

Wywiercenie studni na głębokość 7263 metrów zajęło naukowcom cztery lata. Do tej pory nie zrobiono nic niezwykłego: wykorzystano tę samą instalację, co przy wydobyciu ropy i gazu. Następnie studnia stała bezczynnie przez cały rok: instalacja została zmodyfikowana do wiercenia turbinowego. Po modernizacji możliwe było przewiercenie około 60 metrów miesięcznie.

Głębokość siedmiu kilometrów przyniosła niespodzianki: naprzemiennie twarde i niezbyt gęste skały. Wypadki stały się częstsze, aw odwiercie pojawiło się wiele jaskiń. Wiercenie trwało do 1983 roku, kiedy głębokość SG-3 osiągnęła 12 kilometrów. Następnie naukowcy zebrali dużą konferencję i rozmawiali o swoich sukcesach.

Jednak ze względu na nieostrożne obchodzenie się z wiertłem w kopalni pozostał pięciokilometrowy odcinek. Przez kilka miesięcy próbowali go zdobyć, ale im się nie udało. Postanowiono ponownie rozpocząć wiercenie z głębokości siedmiu kilometrów. Ze względu na złożoność operacji wiercono nie tylko szyb główny, ale także cztery dodatkowe. Odtworzenie utraconych metrów zajęło sześć lat: w 1990 roku studnia osiągnęła głębokość 12 262 metrów, stając się najgłębszą na świecie.

Dwa lata później wstrzymano wiercenie, następnie studnię zamknięto na mokro, ale de facto została opuszczona.

Niemniej jednak w supergłębokiej studni Kola dokonano wielu odkryć. Inżynierowie stworzyli cały system ultra-głębokiego wiercenia. Trudność polegała nie tylko na głębokości, ale również w wysokich temperaturach (do 200 stopni Celsjusza) ze względu na intensywność pracy wierteł.

Naukowcy nie tylko przenieśli się w głąb Ziemi, ale także zebrali próbki skał i rdzenie do analizy. Nawiasem mówiąc, to oni badali glebę księżycową i odkryli, że jej skład prawie całkowicie odpowiada skałom wydobywanym ze studni Kola z głębokości około trzech kilometrów.

Na głębokości ponad dziewięciu kilometrów znaleźli złoża minerałów, w tym złota: w warstwie oliwinu jest to aż 78 gramów na tonę. I to nie jest tak mało - wydobycie złota jest uważane za możliwe przy 34 gramach na tonę. Miłym zaskoczeniem dla naukowców, jak również dla pobliskiej fabryki, było odkrycie nowego horyzontu rud miedziowo-niklowych.

Naukowcy dowiedzieli się między innymi, że granity nie przechodzą w super mocną warstwę bazaltową: w rzeczywistości za nią znajdowały się gnejsy archaiczne, które tradycyjnie klasyfikuje się jako skały spękane. Dokonało to swoistej rewolucji w naukach geologicznych i geofizycznych i całkowicie zmieniło tradycyjne wyobrażenia o wnętrznościach Ziemi.

Kolejną miłą niespodzianką jest odkrycie na głębokości 9-12 kilometrów silnie porowatych, spękanych skał nasyconych wysoko zmineralizowaną wodą. Zgodnie z założeniem naukowców to oni są odpowiedzialni za powstawanie rud, ale wcześniej sądzono, że dzieje się to tylko na znacznie płytszych głębokościach.

Między innymi okazało się, że temperatura jelit jest nieco wyższa niż oczekiwano: na głębokości sześciu kilometrów uzyskano gradient temperatury 20 stopni Celsjusza na kilometr zamiast oczekiwanych 16. Ustalono radiogeniczne pochodzenie strumienia ciepła, co również nie zgadzało się z wcześniejszymi hipotezami.

W głębokich warstwach mających ponad 2,8 miliarda lat naukowcy odkryli 14 rodzajów skamieniałych mikroorganizmów. Umożliwiło to przesunięcie czasu powstania życia na planecie o półtora miliarda lat temu. Naukowcy odkryli również, że w głębinach nie ma skał osadowych, a metan na zawsze zakopuje teorię biologicznego pochodzenia węglowodorów.

Supergłęboka studnia Kolska jest najgłębszym odwiertem na świecie (od 1979 do 2008 r.) Znajduje się w obwodzie murmańskim, 10 km na zachód od miasta Zapolyarny, na terenie geologicznej Tarczy Bałtyckiej. Jego głębokość wynosi 12 262 metry. W przeciwieństwie do innych ultragłębokich odwiertów, które zostały wykonane w celu wydobycia lub poszukiwania ropy, SG-3 został wywiercony wyłącznie w celu zbadania litosfery w miejscu, w którym znajduje się granica Mohorovichic. (skrócona granica Moho) - dolna granica skorupy ziemskiej, na której następuje gwałtowny wzrost prędkości podłużnych fal sejsmicznych.

Głęboka studnia Kola została położona na cześć 100. rocznicy urodzin Lenina w 1970 roku. W tym czasie warstwy skał osadowych zostały dobrze zbadane podczas wydobycia ropy naftowej. Bardziej interesujące było wiercenie tam, gdzie na powierzchnię wychodzą skały wulkaniczne mające około 3 miliardów lat (dla porównania: wiek Ziemi szacuje się na 4,5 miliarda lat). W przypadku górnictwa takie skały rzadko wierci się głębiej niż 1–2 km. Założono, że już na głębokości 5 km warstwa granitu zostanie zastąpiona bazaltem.6 czerwca 1979 r. odwiert pobił rekord 9583 m, wcześniej należący do odwiertu Bert-Rogers (szyb naftowy w Oklahomie). . W najlepszych latach przy supergłębokiej studni Kola pracowało 16 laboratoriów badawczych, które osobiście nadzorował Minister Geologii ZSRR.

Chociaż oczekiwano, że zostanie znaleziona wyraźna granica między granitami a bazaltami, tylko granity znaleziono w rdzeniu na całej głębokości. Jednak ze względu na wysokie ciśnienie prasowane granity znacznie zmieniły swoje właściwości fizyczne i akustyczne.Z reguły podniesiony rdzeń kruszył się z uwolnienia aktywnego gazu do szlamu, ponieważ nie mógł wytrzymać gwałtownej zmiany ciśnienia. Wydobycie litego kawałka rdzenia było możliwe tylko przy bardzo powolnym podnoszeniu przewodu wiertniczego, gdy „nadmiar” gazu, jeszcze w stanie wysokiego ciśnienia, zdążył opuścić skałę. głębokości, wbrew oczekiwaniom, wzrosły. Na głębokości była też woda wypełniająca szczeliny.

Co ciekawe, kiedy w 1984 roku odbył się w Moskwie Międzynarodowy Kongres Geologiczny, na którym przedstawiono pierwsze wyniki badań studni, wielu naukowców żartobliwie sugerowało, aby ją natychmiast zakopać, gdyż niszczy wszelkie wyobrażenia o budowie skorupy ziemskiej. Rzeczywiście, dziwactwa zaczęły się nawet na pierwszych etapach penetracji. I tak np. jeszcze przed rozpoczęciem wierceń teoretycy obiecywali, że temperatura Tarczy Bałtyckiej pozostanie stosunkowo niska do głębokości co najmniej 5 kilometrów, temperatura otoczenia przekroczyła 70 stopni Celsjusza, przy 7 – ponad 120 stopni, a na głębokości 12 smażyło się mocniej niż 220 stopni - 100 stopni wyżej niż przewidywano. Wiertacze Kola zakwestionowali teorię warstwowej budowy skorupy ziemskiej - przynajmniej w zakresie do 12 262 metrów.

„Mamy najgłębszą dziurę na świecie - tak powinieneś z niej korzystać!” – wykrzykuje z goryczą stały dyrektor ośrodka badawczo-produkcyjnego „Kola Superdeep” David Huberman. W ciągu pierwszych 30 lat istnienia Kola Superdeep sowieccy, a później rosyjscy naukowcy przedarli się na głębokość 12 262 metrów. Ale od 1995 roku wiercenia zostały wstrzymane: nie było nikogo, kto mógłby sfinansować projekt. To, co jest przyznawane w ramach programów naukowych UNESCO, wystarczy tylko na utrzymanie stacji wiertniczej w stanie sprawności i badanie wydobytych wcześniej próbek skał.

Huberman z żalem wspomina, jak wiele odkryć naukowych miało miejsce w Kola Superdeep. Dosłownie każdy metr był rewelacją. Studnia pokazała, że ​​prawie cała nasza dotychczasowa wiedza na temat budowy skorupy ziemskiej jest błędna. Okazało się, że Ziemia wcale nie jest jak tort.

Kolejna niespodzianka: życie na Ziemi powstało, jak się okazuje, 1,5 miliarda lat wcześniej niż oczekiwano. Na głębokościach, na których uważano, że nie ma materii organicznej, znaleziono 14 rodzajów skamieniałych mikroorganizmów - wiek głębokich warstw przekraczał 2,8 miliarda lat. Na jeszcze większych głębokościach, gdzie nie ma już skał osadowych, metan pojawił się w ogromnych stężeniach. To całkowicie i całkowicie zniszczyło teorię biologicznego pochodzenia węglowodorów, takich jak ropa i gaz.Nie zabrakło też niemal fantastycznych doznań. Kiedy pod koniec lat 70. sowiecka automatyczna stacja kosmiczna przyniosła na Ziemię 124 gramy księżycowej gleby, naukowcy z Centrum Nauki Kola odkryli, że było to jak dwie krople wody podobne do próbek z głębokości 3 kilometrów. I pojawiła się hipoteza: księżyc oderwał się od Półwyspu Kolskiego. Teraz szukają dokładnie gdzie. Nawiasem mówiąc, Amerykanie, którzy przywieźli pół tony ziemi z księżyca, nie zrobili z tym nic sensownego. Umieszczone w szczelnie zamkniętych pojemnikach i pozostawione do badań przyszłym pokoleniom.

Zupełnie nieoczekiwanie dla wszystkich potwierdziły się przewidywania Aleksieja Tołstoja z powieści „Hiperboloid inżyniera Garina”. Na głębokości ponad 9,5 kilometra odkryli prawdziwy magazyn wszelkiego rodzaju minerałów, w szczególności złota. Prawdziwa warstwa oliwinu, genialnie przepowiedziana przez pisarza. Złoto w nim zawiera 78 gramów na tonę. Nawiasem mówiąc, produkcja przemysłowa jest możliwa przy stężeniu 34 gramów na tonę. Ale, co najbardziej zaskakujące, na jeszcze większych głębokościach, gdzie nie ma skał osadowych, metan gazu ziemnego został znaleziony w ogromnych stężenia. To całkowicie i całkowicie zniszczyło teorię biologicznego pochodzenia węglowodorów, takich jak ropa i gaz.

Ze studnią Kola wiązały się nie tylko sensacje naukowe, ale także tajemnicze legendy, z których większość podczas weryfikacji okazała się fikcją dziennikarzy. Według jednego z nich pierwotnym źródłem informacji (1989) była amerykańska firma telewizyjna Trinity Broadcasting Network, która z kolei zaczerpnęła historię z raportu fińskiej gazety. Podobno podczas wiercenia studni, na głębokości 12 000 metrów, mikrofony naukowców rejestrowały krzyki i jęki.). pracy w temperaturach powyżej dwustu stopni?) pisał o tym, że wiertacze usłyszeli „głos z zaświatów”.

Po tych publikacjach supergłęboką studnię Kolską nazwano „drogą do piekła”, twierdząc, że każdy kolejny przebyty kilometr przynosi krajowi nieszczęście.Mówiono, że gdy wiertnicy wiercili trzynaście tysięcy metrów, ZSRR upadł. Otóż, kiedy odwiert został wywiercony na głębokość 14,5 km (co właściwie się nie stało), nagle natknęli się na niezwykłe pustki. Zaintrygowani tym nieoczekiwanym odkryciem wiertacze włożyli do niego mikrofon zdolny do pracy w ekstremalnie wysokich temperaturach i inne czujniki. Temperatura we wnętrzu rzekomo dochodziła do 1100 °C - panował żar ognistych komnat, w których podobno słychać było ludzkie krzyki.

Ta legenda wciąż krąży po rozległych przestrzeniach Internetu, przetrwała samego winowajcę tych plotek - studnię Kola. Prace nad nim przerwano w 1992 roku z powodu braku funduszy. Do 2008 roku znajdował się w stanie kuli. A rok później podjęto ostateczną decyzję o rezygnacji z kontynuacji badań i rozbiórce całego kompleksu badawczego i „zakopaniu” studni. Ostateczna likwidacja odwiertu miała miejsce latem 2011 roku.
Jak więc widać, tym razem naukowcom nie udało się dostać do płaszcza i go zbadać. Nie oznacza to jednak, że studnia Kola nic nie dała nauce - wręcz przeciwnie, wywróciła do góry nogami wszystkie ich wyobrażenia o strukturze skorupy ziemskiej.

WYNIKI

Zadania postawione w projekcie wierceń ultragłębokich zostały zrealizowane. Opracowano i stworzono specjalny sprzęt i technologię do ultragłębokich wierceń, a także do badania odwiertów wierconych na duże głębokości. Otrzymaliśmy informacje, można powiedzieć „z pierwszej ręki” o stanie fizycznym, właściwościach i składzie skał w ich naturalnym występowaniu oraz z próbek rdzeniowych na głębokość 12 262 m. 8 kilometrów. Odkryto tam przemysłowe rudy miedziowo-niklowe - odkryto nowy horyzont rudny. I bardzo przydatne, bo w lokalnej fabryce niklu kończy się już ruda.

Jak wspomniano powyżej, prognoza geologiczna odcinka odwiertu nie sprawdziła się. Obraz, którego oczekiwano podczas pierwszych 5 km w studni rozciągnął się na 7 km, a potem pojawiły się zupełnie nieoczekiwane skały. Bazaltów przewidywanych na głębokości 7 km nie znaleziono, nawet gdy spadły do ​​12 km. Oczekiwano, że granica, która daje największe odbicie w sondowaniu sejsmicznym, to poziom, na którym granity przechodzą w trwalszą warstwę bazaltu. W rzeczywistości okazało się, że znajdują się tam mniej trwałe i mniej gęste spękane skały – gnejsy archaiczne. Wcale tego się nie spodziewano. A to jest całkowicie nowa informacja geologiczna i geofizyczna, która pozwala na inną interpretację danych z głębokich badań geofizycznych.

Nieoczekiwane i zasadniczo nowe okazały się również dane dotyczące procesu powstawania rudy w głębokich warstwach skorupy ziemskiej. Tak więc na głębokości 9-12 km napotkano silnie porowate spękane skały nasycone podziemnymi wodami o wysokiej mineralizacji. Wody te są jednym ze źródeł powstawania rud. Wcześniej uważano, że jest to możliwe tylko na znacznie płytszych głębokościach. To właśnie w tym przedziale stwierdzono zwiększoną zawartość złota w rdzeniu - do 1 g na 1 tonę skały (stężenie uważane za odpowiednie do rozwoju przemysłowego). Ale czy kiedykolwiek będzie opłacało się wydobywać złoto z takiej głębokości?

Zmianie uległy także wyobrażenia o reżimie termicznym wnętrza Ziemi, o głębokim rozkładzie temperatur w obszarach bazaltowych tarcz. Na głębokości powyżej 6 km uzyskano gradient temperatury 20°C na 1 km zamiast oczekiwanego (jak w górnej części) 16°C na 1 km. Okazało się, że połowa strumienia ciepła ma pochodzenie radiogeniczne.

Wnętrzności ziemi zawierają tyle tajemnic, ile rozległe przestrzenie wszechświata. Tak właśnie myślą niektórzy naukowcy i częściowo mają rację, ponieważ ludzie wciąż nie wiedzą dokładnie, co dokładnie znajduje się pod naszymi stopami głęboko pod ziemią. planeta nieco ponad 10 kilometrów. Rekord ten został cofnięty w 1990 roku i trwał do 2008 roku, po czym był kilkakrotnie aktualizowany. W 2008 r. wiercono odchylony szyb naftowy Maersk Oil BD-04A o długości 12 290 metrów (basen naftowy Al-Shaheen w Katarze). W styczniu 2011 r. na złożu Odoptu-more (projekt Sachalin-1) wykonano pochyły otwór naftowy o głębokości 12 345 metrów. Rekord głębokości wiercenia należy obecnie do odwiertu Z-42 pola Czajwińskiego, którego głębokość wynosi 12 700 metrów.

W 1970 roku, w sam raz na setne urodziny Lenina, radzieccy naukowcy rozpoczęli jeden z najbardziej ambitnych projektów naszych czasów. Na Półwyspie Kolskim, dziesięć kilometrów od wsi Zapolyarny, rozpoczęto wiercenie studni, która w rezultacie okazała się najgłębszą na świecie i weszła do Księgi Rekordów Guinnessa.

Wspaniały projekt naukowy trwa już ponad dwadzieścia lat. Przywiózł wiele ciekawych odkryć, przeszedł do historii nauki, a w końcu obrósł tyloma legendami, plotkami i plotkami, że wystarczyłoby na niejeden horror.

ZSRR. Półwysep Kolski. 1 października 1980 r. Wiodący wiertacze studni osiągający rekordową głębokość 10 500 metrów

wejście do piekła

W okresie swojej świetności wiertnica na Półwyspie Kolskim była konstrukcją cyklopową o wysokości 20 pięter. Pracowało tu do trzech tysięcy osób na zmianę. Zespołem kierowali czołowi geolodzy kraju. Wiertnica została zbudowana w tundrze dziesięć kilometrów od wsi Zapolyarny, a w noc polarną świeciła światłami jak statek kosmiczny.

Kiedy cały ten przepych nagle się zamknął i zgasły światła, plotki natychmiast się rozeszły. Pod każdym względem wiercenie było niezwykle udane. Nikomu na świecie nie udało się jeszcze dotrzeć na taką głębokość - radzieccy geolodzy opuścili wiertło o ponad 12 kilometrów.

Nagły koniec udanego projektu wyglądał równie absurdalnie, jak fakt, że Amerykanie zamknęli program lotów na Księżyc. Obwiniano kosmitów za upadek projektu księżycowego. W problemach Kola Superdeep - diabły i demony.

Popularna legenda głosi, że z dużych głębokości wiertło było wielokrotnie wyciągane, topiono. Nie było ku temu przyczyn fizycznych – temperatura pod ziemią nie przekraczała 200 stopni Celsjusza, a wiertło zaprojektowano na tysiąc stopni. Wtedy czujniki dźwięku rzekomo zaczęły wychwytywać jęki, krzyki i westchnienia. Dyspozytorzy, którzy monitorowali odczyty przyrządów, skarżyli się na uczucie paniki, strachu i niepokoju.

Według legendy okazało się, że geolodzy wiercili do piekła. Jęki grzeszników, ekstremalnie wysokie temperatury, atmosfera grozy na wiertni – wszystko to tłumaczyło, dlaczego nagle skrócono wszelkie prace na Kola Superdeep.

Wielu sceptycznie odnosiło się do tych plotek. Jednak w 1995 roku, po przerwaniu prac, na platformie wiertniczej nastąpiła potężna eksplozja. Nikt nie rozumiał, co może tam wybuchnąć, nawet szef całego projektu, wybitny geolog David Guberman.

Dziś wycieczki prowadzą do opuszczonej platformy wiertniczej i opowiadają turystom fascynującą historię o tym, jak naukowcy wywiercili dziurę w podziemnym świecie zmarłych. Gdy jęczące duchy wędrują po instalacji, a wieczorem demony wypełzają na powierzchnię i próbują wkraść się w otchłań ziejącego ekstremalnego poszukiwacza.

podziemny księżyc

W rzeczywistości cała historia z „do diabła” została wymyślona przez fińskich dziennikarzy do 1 kwietnia. Ich komiks został przedrukowany przez amerykańskie gazety, a kaczka poleciała do mas. Długotrwałe wiercenie supergłęboki Kola przebiegało bez mistycyzmu. Ale to, co wydarzyło się tam w rzeczywistości, było ciekawsze niż jakiekolwiek legendy.

Przede wszystkim ultragłębokie wiercenie z definicji skazane było na liczne wypadki. Pod jarzmem gigantycznego ciśnienia (do 1000 atmosfer) i wysokich temperatur wiertła nie wytrzymały, studnia była zatkana, rury wzmacniające otwór wentylacyjny pękły. Niezliczoną ilość razy wyginano wąską studnię, przez co trzeba było wiercić nowe gałęzie.

Najgorszy wypadek miał miejsce niedługo po głównym triumfie geologów. W 1982 roku udało im się pokonać znak 12 kilometrów. Wyniki te zostały uroczyście ogłoszone w Moskwie na Międzynarodowym Kongresie Geologicznym. Na Półwysep Kolski sprowadzono geologów z całego świata, pokazano im platformę wiertniczą i próbki skał wydobywane na fantastycznej głębokości, na jaką ludzkość nigdy wcześniej nie dotarła.

Po uroczystości kontynuowano wiercenie. Przerwa w pracy okazała się jednak śmiertelna. W 1984 r. na platformie wiertniczej wydarzył się najstraszniejszy wypadek. Aż pięć kilometrów rur odpadło i wbiło się w studnię. Nie można było kontynuować wiercenia. Wyniki pięciu lat pracy zostały utracone z dnia na dzień.

Musiałem wznowić wiercenie od 7-kilometrowego znaku. Dopiero w 1990 roku geologom udało się ponownie przebyć ponad 12 kilometrów. 12 262 metry - to ostateczna głębokość studni Kola.

Ale równolegle do strasznych wypadków nastąpiły również niesamowite odkrycia. Głębokie wiercenie jest analogiem wehikułu czasu. Na Półwyspie Kolskim wychodzą na powierzchnię najstarsze skały, których wiek przekracza 3 miliardy lat. Wspinając się coraz głębiej, naukowcy zdobyli jasne wyobrażenie o tym, co działo się na naszej planecie w młodości.

Przede wszystkim okazało się, że opracowany przez naukowców tradycyjny schemat sekcji geologicznej nie odpowiada rzeczywistości. „Do 4 kilometrów wszystko szło zgodnie z teorią, a potem rozpoczął się koniec świata” – powiedział później Huberman.

Według obliczeń, po wywierceniu warstwy granitu, miał się on dostać do jeszcze twardszych, bazaltowych skał. Ale nie było bazaltu. Po granicie pojawiły się luźne, warstwowe skały, które nieustannie kruszyły się i utrudniały poruszanie się w głąb lądu.

Ale wśród skał mających 2,8 miliarda lat znaleziono skamieniałe mikroorganizmy. Umożliwiło to wyjaśnienie czasu powstania życia na Ziemi. Na jeszcze większych głębokościach odkryto ogromne złoża metanu. To wyjaśniło kwestię pochodzenia węglowodorów - ropy i gazu.

A na głębokości ponad 9 kilometrów naukowcy odkryli złotą warstwę oliwinu, tak żywo opisaną przez Aleksieja Tołstoja w Hiperboloidzie inżyniera Garina.

Ale najbardziej fantastyczne odkrycie miało miejsce pod koniec lat 70., kiedy radziecka stacja księżycowa przywiozła próbki księżycowej gleby. Geolodzy byli zdumieni, widząc, że jego skład całkowicie pokrywa się ze składem skał, które wydobywali na głębokości 3 kilometrów. Jak to było możliwe?

Faktem jest, że jedna z hipotez powstania Księżyca sugeruje, że kilka miliardów lat temu Ziemia zderzyła się z jakimś ciałem niebieskim. W wyniku zderzenia kawałek oderwał się od naszej planety i zamienił się w satelitę. Niewykluczone, że ten kawałek wypadł w rejonie obecnego Półwyspu Kolskiego.

Finał

Dlaczego więc zamknęli Kola Superdeep?

Po pierwsze, główne zadania ekspedycji naukowej zostały zrealizowane. Stworzono unikalny sprzęt do wiercenia na dużych głębokościach, przetestowany w ekstremalnych warunkach i zauważalnie ulepszony. Pobrane próbki skalne zostały szczegółowo przebadane i opisane. Studnia Kola pomogła lepiej zrozumieć strukturę skorupy ziemskiej i historię naszej planety.

Po drugie, sam czas nie sprzyjał tak ambitnym projektom. W 1992 roku ekspedycja naukowa została zamknięta w finansowaniu. Pracownicy zrezygnowali i wrócili do domu. Ale nawet dzisiaj okazały budynek wiertni i tajemnicza studnia imponują skalą.

Czasami wydaje się, że Kola Superdeep nie wyczerpała jeszcze całego zapasu swoich cudów. Tego też był pewien szef słynnego projektu. „Mamy najgłębszą dziurę na świecie - tak powinieneś z niej korzystać!” wykrzyknął David Huberman.