Къде е най-дълбокият кладенец в света? Гмуркане от три милиарда години. Вход към ада

На дълбочина 410-660 километра под повърхността на Земята има океан от архейския период. Такива открития не биха били възможни без методите за свръхдълбоко сондиране, разработени и използвани в Съветския съюз. Един от артефактите от онези времена е свръхдълбокият кладенец Кола (SG-3), който дори 24 години след прекратяването на сондажите остава най-дълбокият в света. Защо е пробито и какви открития е помогнало, разказва Lenta.ru.

Американците бяха пионерите на свръхдълбоките сондажи. Вярно, в необятността на океана: в пилотния проект те използваха кораба Glomar Challenger, предназначен точно за тези цели. Междувременно Съветският съюз активно разработва подходяща теоретична рамка.

През май 1970 г. в северната част на Мурманска област, на 10 километра от град Заполярни, започна сондажът на свръхдълбокия кладенец Кола. Както се очакваше, това беше насрочено да съвпадне със стогодишнината от рождението на Ленин. За разлика от други свръхдълбоки кладенци, SG-3 е пробит изключително за научни цели и дори е организирана специална геоложка проучвателна експедиция.

Избраното място за сондиране беше уникално: именно на Балтийския щит в района на Колския полуостров древните скали излизат на повърхността. Възрастта на много от тях достига три милиарда години (самата планета е на 4,5 милиарда години). Освен това има рифтовата корита Печенга-Имандра-Варзуга - чашовидна структура, притисната в древни скали, чийто произход се обяснява с дълбок разлом.

На учените са били необходими четири години, за да пробият кладенец на дълбочина 7263 метра. Досега не е направено нищо необичайно: използвана е същата инсталация като за добив на нефт и газ. След това кладенецът престоя цяла година: инсталацията беше модифицирана за турбинно сондиране. След надграждането беше възможно да се пробиват приблизително 60 метра на месец.

Дълбочината от седем километра донесе изненади: редуване на твърди и не много плътни скали. Авариите зачестиха, а в сондажа се появиха много кухини. Сондажите продължават до 1983 г., когато дълбочината на SG-3 достига 12 километра. След това учените събраха голяма конференция и разказаха за своите успехи.

Заради небрежно боравене със сондажа обаче в рудника остана участък с дължина пет километра. Няколко месеца се опитвали да я вземат, но неуспешно. Беше решено да се започне отново сондиране от дълбочина седем километра. Поради сложността на операцията е пробит не само основният ствол, но и четири допълнителни. Възстановяването на изгубените метри отне шест години: през 1990 г. кладенецът достигна дълбочина от 12 262 метра, превръщайки се в най-дълбокия в света.

Две години по-късно сондирането е спряно, кладенецът впоследствие е консервиран и всъщност изоставен.

Въпреки това много открития бяха направени в свръхдълбокия кладенец на Кола. Инженерите са създали цяла система за ултрадълбоко пробиване. Трудността беше не само в дълбочината, но и във високите температури (до 200 градуса по Целзий) поради интензивността на сондажите.

Учените не само се преместиха по-дълбоко в Земята, но също така вдигнаха скални проби и ядра за анализ. Между другото, именно те изследваха лунната почва и установиха, че нейният състав почти напълно съответства на скалите, извлечени от кладенеца Кола от дълбочина около три километра.

На дълбочина над девет километра те се натъкнали на залежи от минерали, включително злато: в слоя оливин има цели 78 грама на тон. И това не е толкова малко - добивът на злато се счита за възможен при 34 грама на тон. Приятна изненада за учените, както и за близкия завод, беше откриването на нов руден хоризонт от медно-никелови руди.

Освен всичко друго, изследователите научиха, че гранитите не се трансформират в свръхсилен базалтов слой: всъщност зад него са били архейските гнайси, които традиционно се класифицират като фрактурирани скали. Това предизвика своеобразна революция в геоложката и геофизическата наука и напълно промени традиционните представи за вътрешността на Земята.

Друга приятна изненада е откриването на дълбочина 9-12 километра силно порести напукани скали, наситени със силно минерализирани води. Според учените те са отговорни за образуването на руди, но преди това се смяташе, че това се случва само на много по-малки дълбочини.

Освен всичко друго се оказа, че температурата на подпочвата е малко по-висока от очакваната: на дълбочина от шест километра се получава температурен градиент от 20 градуса по Целзий на километър вместо очакваните 16. Установен е радиогенният произход на топлинния поток, който също не е в съответствие с предишните хипотези.

В дълбоки слоеве на повече от 2,8 милиарда години учените са открили 14 вида фосилизирани микроорганизми. Това направи възможно изместването на времето на появата на живота на планетата преди милиард и половина години. Изследователите също така установиха, че на дълбочина няма седиментни скали и има метан, завинаги погребвайки теорията за биологичния произход на въглеводородите.

Той заема първа позиция в списъка на "Свръхдълбоките кладенци на света". Пробит е за изследване на структурата на дълбокоземни скали. За разлика от други съществуващи кладенци на планетата, този е пробит единствено от гледна точка на научни изследвания и не е използван за целите на извличане на полезни ресурси.

Местоположение на станцията Kola Superdeep

Къде се намира свръхдълбокият кладенец Кола? ОТНОСНОнамира се в района на Мурманск, близо до град Заполярни (на около 10 километра от него). Местоположението на кладенеца е наистина уникално. Основан е в района на Колския полуостров. Това е мястото, където земята избутва различни древни скали на повърхността всеки ден.

Близо до кладенеца има разломната корита Печенга-Имандра-Варзуга, образувана в резултат на разлом.

Кола свръхдълбок кладенец: история на появата

В чест на стогодишнината от рождението на Владимир Илич Ленин пробиването на кладенеца започна през първата половина на 1970 г.

На 24 май 1970 г., след като геоложката експедиция одобри местоположението на кладенеца, работата започна. До дълбочина от около 7 хиляди метра всичко вървеше лесно и гладко. След преминаване на седемхилядната граница работата се затрудни и започнаха постоянни сривове.

В резултат на постоянни счупвания на повдигащи механизми и счупени сондажни глави, както и редовни срутвания, стените на кладенеца са подложени на циментиране. Въпреки това, поради постоянни проблеми, работата продължи няколко години и вървеше изключително бавно.

На 6 юни 1979 г. дълбочината на кладенеца достигна 9583 метра, като по този начин счупи световния рекорд за добив на петрол в Съединените американски щати на Берта Роджърс, разположена в Оклахома. По това време около шестнадесет научни лаборатории непрекъснато работят в кладенеца на Кола, а процесът на сондиране се контролира лично от министъра на геологията на Съветския съюз Евгений Александрович Козловски.

През 1983 г., когато дълбочината на свръхдълбокия кладенец Кола достигна 12 066 метра, работата беше временно замразена във връзка с подготовката за Международния геоложки конгрес през 1984 г. След приключването му работата беше подновена.

Възобновяването на работата падна на 27 септември 1984 г. Но по време на първото спускане сондажната колона беше скъсана и кладенецът отново се срути. Работата е възобновена от дълбочина около 7 хиляди метра.

През 1990 г. дълбочината на сондажа достига рекордните 12 262 метра. След скъсване на поредната колона е получена заповед за спиране на пробиването на кладенеца и довършване на работата.

Текущо състояние на кладенеца Кола

В началото на 2008 г. свръхдълбок кладенец на полуостров Кола се смяташе за изоставен, оборудването беше демонтирано и вече беше стартиран проект за разрушаване на съществуващи сгради и лаборатории.

В началото на 2010 г. директорът на Колския геоложки институт на Руската академия на науките съобщи, че кладенецът в момента е в процес на консервация и се унищожава сам. Оттогава въпросът за това не е повдиган.

Дълбочина на кладенеца днес

В момента свръхдълбокият кладенец Кола, снимки от който са представени на читателя в статията, се счита за един от най-големите сондажни проекти на планетата. Официалната му дълбочина е 12 263 метра.

Звучи в кладенеца Кола

Когато сондажните платформи преминаха линията от 12 хиляди метра, работниците започнаха да чуват странни звуци, идващи от дълбините. Първоначално не му придадоха никакво значение. Въпреки това, когато цялото сондажно оборудване замръзна и в кладенеца висеше смъртна тишина, се чуха необичайни звуци, които самите работници нарекоха „виковете на грешниците в ада“. Тъй като звуците от ултра-дълбок кладенец се смятаха за доста необичайни, беше решено да се записват с помощта на топлоустойчиви микрофони. Когато записите бяха прослушани, всички бяха изумени - звучаха като хора, които крещят и крещят.

Няколко часа след като прослушаха записите, работниците откриха следи от мощна експлозия с неизвестен досега произход. Работата беше временно спряна до изясняване на обстоятелствата. Те обаче бяха възобновени след няколко дни. След като отново се спуснаха в кладенеца, всички със затаен дъх очакваха да чуят човешки писъци, но там цареше истинска мъртвешка тишина.

Когато започна разследването на произхода на звуците, започнаха да се задават въпроси кой какво е чул. Учудените и уплашени работници се опитаха да избегнат отговорите на тези въпроси и само ги отхвърлиха с фразата: „Чух нещо странно...“ Едва след доста време и след приключването на проекта се издигна версия, която звучи с неизвестен произход бяха звукът от движението на тектоничните плочи. Тази версия в крайна сметка беше опровергана.

Тайните, които покриват кладенците

През 1989 г. свръхдълбокият кладенец Кола, звуците от който вълнуват човешкото въображение, беше наречен „пътят към ада“. Легендата се зароди в ефира на американска телевизия, която прие за реалност първоаприлска статия във финландски вестник за Колския кладенец. В статията се казваше, че всеки пробит километър по пътя към 13-ия донася пълно нещастие на страната. Както гласи легендата, на дълбочина от 12 хиляди метра работниците започнали да си представят човешки викове за помощ, които били записани на свръхчувствителни микрофони.

С всеки нов километър по пътя към 13-ия в страната се случиха бедствия, например по горния път СССР се разпадна.

Беше отбелязано също, че след като пробиха кладенец до 14,5 хиляди метра, работниците се натъкнаха на празни „стаи“, температурата в които достигна 1100 градуса по Целзий. Спускайки един от устойчивите на топлина микрофони в една от тези дупки, те записват стонове, скърцащи звуци и писъци. Тези звуци бяха наречени „гласът на подземния свят“, а самият кладенец започна да се нарича не по-малко от „пътят към ада“.

Скоро обаче самата изследователска група опроверга тази легенда. Учените съобщават, че дълбочината на кладенеца тогава е била само 12 263 метра, а максималната регистрирана температура е била 220 градуса по Целзий. Само един факт остава неопроверган, благодарение на който свръхдълбокият кладенец на Кола има толкова съмнителна репутация - звуци.

Интервю с един от работниците на свръхдълбокия кладенец Кола

В едно от интервютата, посветени на опровергаването на легендата за кладенеца Кола, Давид Миронович Губерман каза: „Когато ме питат за истинността на тази легенда и за съществуването на демона, който открихме там, отговарям, че това са пълни глупости . Но честно казано, не мога да отрека факта, че сме изправени пред нещо свръхестествено. Отначало започнаха да ни безпокоят звуци с неизвестен произход, след това имаше експлозия. Когато погледнахме в кладенеца, на същата дълбочина, няколко дни по-късно, всичко беше абсолютно нормално...”

Какви ползи донесе пробиването на свръхдълбокия кладенец Кола?

Разбира се, едно от основните предимства на появата на този кладенец е значителният напредък в областта на сондажите. Разработени са нови методи и видове сондиране. Сондажно и научно оборудване също е създадено лично за свръхдълбокия кладенец Кола, който се използва и днес.

Друг плюс беше откриването на ново местоположение на ценни природни ресурси, включително злато.

Основната научна цел на проекта за изследване на дълбоките слоеве на земята е постигната. Много съществуващи теории (включително тези за базалтовия слой на земята) бяха опровергани.

Брой свръхдълбоки кладенци в света

Общо на планетата има около 25 свръхдълбоки кладенеца.

Повечето от тях се намират на територията на бившия СССР, но около 8 са разположени по целия свят.

Свръхдълбоки кладенци, разположени на територията на бившия СССР

На територията на Съветския съюз имаше огромен брой свръхдълбоки кладенци, но трябва да се подчертае следното:

Мурунтау кладенец. Дълбочината на кладенеца достига само 3 хиляди метра. Намира се в Република Узбекистан, в малкото село Мурунтау. Сондажът на кладенеца започва през 1984 г. и все още не е завършен.
Кривой Рог добре. Дълбочината достига едва 5383 метра от 12 хиляди планирани. Сондажите започват през 1984 г. и завършват през 1993 г. Местоположението на кладенеца се счита за Украйна, околностите на град Кривой Рог.
Днепър-Донецк кладенец. Тя е сънародничка на предишния и също се намира в Украйна, близо до Донецката република. Дълбочината на кладенеца днес е 5691 метра. Сондажите започват през 1983 г. и продължават и до днес.
Уралски кладенец. Има дълбочина 6100 метра. Намира се в района на Свердловск, близо до град Верхняя Тура. Работата продължи 20 години, от 1985 до 2005 г.
Биикжалски кладенец. Дълбочината му достига 6700 метра. Сондажът е прокаран от 1962 до 1971 г. Намира се в Каспийската низина.
Аралсол кладенец. Дълбочината му е със сто метра по-голяма от Biikzhalskaya и е само 6800 метра. Годината на пробиване и местоположението на кладенеца са напълно идентични с кладенеца Бижалская.
Тиман-Печорски кладенец. Дълбочината му достига 6904 метра. Намира се в Република Коми. По-точно в квартал Вуктилски. Работата продължи около 10 години, от 1984 до 1993 г.
Тюменски добре. Дълбочината достига 7502 метра от 8000 планирани. Кладенецът се намира в близост до град и село Коротчаево. Сондирането е извършено от 1987 до 1996 г.
Шевченковская кладенец. Пробит е през една година през 1982 г. с цел добив на нефт в Западна Украйна. Дълбочината на кладенеца е 7520 метра. Намира се в района на Карпатите.
Йен-Яхинская кладенец. Има дълбочина около 8250 метра. Единственият кладенец, който надхвърли плана за сондиране (първоначално планирани 6000). Намира се в Западен Сибир, близо до град Нови Уренгой. Сондажите са продължили от 2000 до 2006 г. В момента това беше последният действащ свръхдълбок кладенец в Русия.
Saatlinskaya добре. Дълбочината му е 8324 метра. Сондирането е извършено от 1977 до 1982 г. Намира се в Азербайджан, на 10 километра от град Саатли, в рамките на Курската издутина.

Свръхдълбоките кладенци в света

В други страни също има редица свръхдълбоки кладенци, които не могат да бъдат пренебрегнати:

Швеция. Силянският пръстен е дълбок 6800 метра.
Казахстан. Tasym South-East с дълбочина 7050 метра.
САЩ. Bighorn е дълбок 7583 метра.
Австрия. Зистердорф дълбочина 8553 метра.
САЩ. Университетът е дълбок 8686 метра.
Германия. KTB-Oberpfalz с дълбочина 9101 метра.
САЩ. Beydat-Unit е дълбок 9159 метра.
САЩ. Берта Роджърс е дълбока 9583 метра.

Световни рекорди за свръхдълбоки кладенци в света

През 2008 г. световният рекорд на кладенеца Кола беше счупен от петролния кладенец Maersk. Дълбочината му е 12 290 метра.

След това бяха записани още няколко световни рекорда за ултрадълбоки кладенци:

В началото на януари 2011 г. рекордът беше счупен от нефтения кладенец на проекта Сахалин-1, чиято дълбочина достига 12 345 метра.
През юни 2013 г. рекордът беше счупен от кладенец в находището Чайвинское, чиято дълбочина беше 12 700 метра.

Загадките и тайните на свръхдълбокия кладенец Кола обаче не са разкрити или обяснени и до днес. По отношение на звуците, които се появяват по време на пробиването му, и до днес възникват нови теории. Кой знае, може би това наистина е плод на развихрено човешко въображение? Е, откъде тогава толкова много очевидци? Може би скоро ще се намери човек, който да даде научно обяснение на случващото се, а може би кладенецът ще остане легенда, която ще се преразказва още много векове...

Днес научните изследвания на човечеството са достигнали границите на Слънчевата система: кацали сме космически кораби на планети, техните спътници, астероиди, комети, изпращали сме мисии до пояса на Кайпер и сме прекрачвали границата на хелиопаузата. С помощта на телескопи виждаме събития, случили се преди 13 милиарда години - когато Вселената е била само на няколкостотин милиона години. На този фон е интересно да оценим колко добре познаваме нашата Земя. Най-добрият начин да разберете вътрешната му структура е да пробиете кладенец: колкото по-дълбок, толкова по-добре. Най-дълбокият кладенец на Земята е Колският свръхдълбок кладенец или SG-3. През 1990 г. дълбочината му достига 12 километра 262 метра. Ако сравните тази цифра с радиуса на нашата планета, се оказва, че това е само 0,2 процента от пътя до центъра на Земята. Но дори това беше достатъчно, за да промени представите за структурата на земната кора.

Ако си представите кладенец като шахта, през която можете да слезете с асансьор в самите дълбини на земята или поне на няколко километра, тогава това изобщо не е така. Диаметърът на сондажния инструмент, с който инженерите са създали кладенеца, е само 21,4 сантиметра. Горният двукилометров участък на кладенеца е малко по-широк - разширен е до 39,4 сантиметра, но все още няма как човек да стигне дотам. За да си представим пропорциите на кладенеца, най-добрата аналогия би била 57-метрова шевна игла с диаметър 1 милиметър, малко по-дебела в единия край.

Диаграма на кладенеца

Но това представяне също ще бъде опростено. По време на сондажите на кладенеца се случиха няколко инцидента - част от сондажната колона се озова под земята без възможност да бъде извадена. Поради това кладенецът е започнат отново няколко пъти, от маркировки от седем и девет километра. Има четири големи клона и около дузина малки. Основните клонове имат различни максимални дълбочини: два от тях пресичат 12-километровата граница, други две не я достигат само с 200-400 метра. Имайте предвид, че дълбочината на Марианската падина е с един километър по-малка - 10 994 метра спрямо морското равнище.

Хоризонтална (лява) и вертикална проекции на траектории на SG-3

Ю.Н. Яковлев и др. / Бюлетин на Колския научен център на Руската академия на науките, 2014 г

Освен това би било грешка да се възприема кладенецът като отвес. Поради факта, че скалите имат различни механични свойства на различни дълбочини, свредлото се отклони към по-малко плътни зони по време на работа. Следователно, в голям мащаб, профилът на Kola Superdeep изглежда като леко извита тел с няколко клона.

Приближавайки днес кладенеца, ще видим само горната част - метален люк, завинтен към устието с дванадесет масивни болта. Надписът върху него е направен с грешка, правилната дълбочина е 12 262 метра.

Как е пробит супер дълбок кладенец?

Като начало трябва да се отбележи, че SG-3 първоначално е замислен специално за научни цели. Изследователите са избрали за сондиране място, където древни скали - на възраст до три милиарда години - са излезли на повърхността на земята. Един от аргументите по време на проучването беше, че младите седиментни скали са добре проучени по време на производството на нефт и никой никога не е пробивал дълбоки сондажи в древни слоеве. Освен това имаше големи медно-никелови залежи, чието проучване би било полезно допълнение към научната мисия на кладенеца.

Сондажите започват през 1970 г. Първата част от кладенеца е пробита със серийна платформа Уралмаш-4Е - обикновено се използва за пробиване на нефтени кладенци. Модификацията на инсталацията направи възможно достигането на дълбочина от 7 километра 263 метра. Отне четири години. Тогава инсталацията беше променена на Уралмаш-15000, кръстен на планираната дълбочина на кладенеца - 15 километра. Новата сондажна платформа е проектирана специално за свръхдълбока Кола: сондирането на такава голяма дълбочина изисква сериозна модификация на оборудването и материалите. Например теглото само на сондажната колона на дълбочина 15 километра достигна 200 тона. Самата инсталация можеше да повдига товари до 400 тона.

Сондажната колона се състои от тръби, свързани една с друга. С негова помощ инженерите спускат сондажния инструмент до дъното на кладенеца, а също така осигуряват неговата работа. В края на колоната са монтирани специални 46-метрови турбобури, задвижвани от потока вода от повърхността. Те направиха възможно въртенето на инструмента за раздробяване на скали отделно от цялата колона.

Свредлата, с които сондажната колона се забива в гранита, предизвикват футуристични части от робот - няколко въртящи се диска с шипове, свързани с турбина отгоре. Едно такова свредло беше достатъчно само за четири часа работа - това приблизително съответства на преминаване от 7-10 метра, след което цялата сондажна колона трябва да бъде повдигната, разглобена и след това отново спусната. Самите постоянни слизания и качвания отнемаха до 8 часа.

Дори тръбите за колоната в Kola Superdeep Pipe трябваше да бъдат използвани по необичаен начин. В дълбочина температурата и налягането постепенно се увеличават и, както казват инженерите, при температури над 150-160 градуса стоманата на серийните тръби се омекотява и е по-малко способна да издържа на многотонни натоварвания - поради това вероятността от опасни деформации и счупването на колоната се увеличава. Затова разработчиците избраха по-леки и топлоустойчиви алуминиеви сплави. Всяка от тръбите е била с дължина около 33 метра и диаметър около 20 сантиметра – малко по-тесен от самия кладенец.

Но дори специално разработените материали не могат да издържат на условията на пробиване. След първия седемкилометров участък по-нататъшното сондиране до 12 000 метра отне почти десет години и повече от 50 километра тръби. Инженерите бяха изправени пред факта, че под седем километра скалите станаха по-малко плътни и напукани - вискозни за сондажа. Освен това самият кладенец изкриви формата си и стана елипсовиден. В резултат на това колоната се счупи няколко пъти и тъй като не успяха да я вдигнат обратно, инженерите бяха принудени да бетонират клона на кладенеца и да пробият отново шахтата, губейки години работа.

Една от тези големи аварии принуди сондажите през 1984 г. да бетонират клон на кладенеца, който достигна дълбочина от 12 066 метра. Сондажите трябваше да започнат отново от 7-километровата марка. Това беше предшествано от пауза в работата с кладенеца - в този момент съществуването на SG-3 беше разсекретено и в Москва се проведе международният геоложки конгрес Geoexpo, чиито делегати посетиха обекта.

Според очевидци на аварията след подновяването на работата колоната е пробила кладенец на още девет метра надолу. След четири часа сондиране работниците се подготвиха да вдигнат колоната обратно, но тя „не проработи“. Сондажите решиха, че тръбата е „заседнала“ някъде към стените на кладенеца и увеличиха силата на повдигане. Натоварването е намаляло рязко. Постепенно разглобявайки колоната на 33-метрови свещи, работниците стигнаха до следващия участък, завършващ с неравен долен ръб: турбоборшата и още пет километра тръби останаха в кладенеца; те не можаха да бъдат повдигнати.

Сондажите успяха да достигнат отново 12-километровата граница едва през 1990 г., когато беше поставен рекордът за гмуркане - 12 262 метра. Тогава се случи нова авария и от 1994 г. работата по кладенеца беше спряна.

Свръхдълбока научна мисия

Снимка на сеизмични тестове в SG-3

“Kola Superdeep” Министерство на геологията на СССР, издателство Недра, 1984 г.

Кладенецът е проучен с помощта на цял набор от геоложки и геофизични методи, вариращи от събиране на керна (колона от скали, съответстващи на дадена дълбочина) до радиационни и сеизмологични измервания. Например, ядрото е взето с помощта на ядкови приемници със специални свредла - те изглеждат като тръби с назъбени ръбове. В центъра на тези тръби има 6-7 сантиметрови дупки, където камъкът пада.

Но дори и при това на пръв поглед просто (с изключение на необходимостта да се вдигне това ядро от много километри дълбочина) възникнаха трудности. Заради сондажната течност, същата, която задвижи свредлото, ядрото се насити с течност и промени свойствата си. Освен това условията в дълбините и на повърхността на земята са много различни - пробите се напукаха поради промени в налягането.

На различни дълбочини добивът на ядрото варира значително. Ако на пет километра от 100-метров сегмент може да се разчита на 30 сантиметра ядро, тогава на дълбочина повече от девет километра, вместо скална колона, геолозите получиха набор от шайби, направени от плътна скала.

Микрофотография на скали, открити от дълбочина 8028 метра

“Kola Superdeep” Министерство на геологията на СССР, издателство Недра, 1984 г.

Проучванията на материала, извлечен от кладенеца, доведоха до няколко важни заключения. Първо, структурата на земната кора не може да бъде опростена до състав от няколко слоя. Това беше посочено по-рано от сеизмологични данни - геофизиците видяха вълни, които сякаш се отразяваха от гладка граница. Проучванията в SG-3 показват, че такава видимост може да възникне и при сложно разпределение на скали.

Това предположение се отрази на дизайна на кладенеца - учените очакваха, че на дълбочина от седем километра шахтата ще влезе в базалтови скали, но те не се срещнаха дори на 12-километровата марка. Но вместо базалт, геолозите откриха скали с голям брой пукнатини и ниска плътност, което изобщо не можеше да се очаква от много километри дълбочина. Освен това в пукнатините са открити следи от подпочвена вода - дори се предполага, че са се образували от директна реакция на кислород и водород в дебелината на Земята.

Сред научните резултати имаше и приложни - например на малка дълбочина геолозите откриха хоризонт от медно-никелови руди, подходящи за добив. А на дълбочина от 9,5 километра е открит слой от геохимична златна аномалия - в скалата присъстват зърна самородно злато с размер на микрометър. Концентрациите достигат до грам на тон скала. Малко вероятно е обаче добивът от такива дълбочини някога да бъде печеливш. Но самото съществуване и свойства на златоносния слой позволиха да се изяснят моделите на минерална еволюция - петрогенеза.

Отделно трябва да говорим за изследванията на температурните градиенти и радиацията. За този вид експерименти се използват сондажни инструменти, спускани върху телени въжета. Големият проблем беше да се осигури тяхната синхронизация с наземното оборудване, както и да се осигури работа на голяма дълбочина. Например, затруднения възникнаха от факта, че кабелите с дължина 12 километра се простираха с около 20 метра, което можеше да намали значително точността на данните. За да избегнат това, геофизиците трябваше да създадат нови методи за маркиране на разстояния.

Повечето търговски инструменти не са проектирани да работят в тежките условия на по-ниските нива на кладенеца. Ето защо, за изследвания на голяма дълбочина, учените използваха оборудване, разработено специално за Kola Superdeep.

Най-важният резултат от геотермалните изследвания са много по-високи температурни градиенти от очакваното. Близо до повърхността скоростта на повишаване на температурата беше 11 градуса на километър, до дълбочина от два километра - 14 градуса на километър. В интервала от 2,2 до 7,5 километра температурата се повишава със скорост, близка до 24 градуса на километър, въпреки че съществуващите модели прогнозират стойност един и половина пъти по-ниска. В резултат на това вече на дълбочина от пет километра уредите регистрираха температура от 70 градуса по Целзий, а на 12 километра тази стойност достигна 220 градуса по Целзий.

Свръхдълбокият кладенец на Кола се оказа различен от другите кладенци - например, когато анализираха отделянето на топлина от скалите на украинския кристален щит и батолитите на Сиера Невада, геолозите показаха, че отделянето на топлина намалява с дълбочина. В SG-3, напротив, растеше. Освен това измерванията показват, че основният източник на топлина, осигуряващ 45-55 процента от топлинния поток, е разпадането на радиоактивни елементи.

Въпреки факта, че дълбочината на кладенеца изглежда колосална, тя не достига дори една трета от дебелината на земната кора в Балтийския щит. Геолозите изчисляват, че основата на земната кора в тази област минава на приблизително 40 километра под земята. Следователно, дори ако SG-3 достигне планираните 15 километра прекъсване, ние пак не бихме достигнали мантията.

Това е амбициозната задача, която си поставят американски учени при разработването на проекта Mohol. Геолозите планираха да достигнат границата на Мохоровичич - подземен регион, където има рязка промяна в скоростта на разпространение на звуковите вълни. Смята се, че се свързва с границата между земната кора и мантията. Струва си да се отбележи, че сондажите избраха океанското дъно близо до остров Гуадалупе като място за кладенеца - разстоянието до границата беше само няколко километра. Но дълбочината на самия океан тук достигна 3,5 километра, което значително усложни сондажните операции. Първите тестове през 60-те години позволиха на геолозите да пробият кладенци само до 183 метра.

Наскоро стана известно за плановете за възраждане на проекта за дълбоко океанско сондиране с помощта на изследователския сондажен кораб JOIDES Resolution. За нова цел геолозите избраха точка в Индийския океан, недалеч от Африка. Дълбочината на границата на Мохоровичич там е само около 2,5 километра. През декември 2015 г. - януари 2016 г. геолозите успяват да пробият кладенец с дълбочина 789 метра - петият по големина подводен кладенец в света. Но тази стойност е само половината от необходимата на първия етап. Екипът обаче планира да се върне и да довърши започнатото.

***

0,2 процента от пътя до центъра на Земята не е толкова впечатляващо в сравнение с мащаба на космическото пътуване. Трябва обаче да се има предвид, че границата на Слънчевата система не минава по орбитата на Нептун (или дори по пояса на Кайпер). Гравитацията на Слънцето преобладава над звездната гравитация до разстояния от две светлинни години от звездата. Така че, ако внимателно изчислите всичко, се оказва, че Вояджър 2 е прелетял само една десета от процента от пътя до покрайнините на нашата система.

Затова не бива да се разстройваме от това колко зле познаваме „вътрешностите“ на собствената си планета. Геолозите имат свои собствени телескопи - сеизмични изследвания - и свои собствени амбициозни планове за завладяване на недрата. И ако астрономите вече са успели да се докоснат до значителна част от небесните тела в Слънчевата система, то за геолозите най-интересното тепърва предстои.

Владимир Королев

През 1970 г., точно на 100-ия рожден ден на Ленин, съветските учени започнаха един от най-амбициозните проекти на нашето време. На полуостров Кола, на десет километра от село Заполярни, започна пробиването на кладенец, който в резултат се оказа най-дълбокият в света и влезе в Книгата на рекордите на Гинес.

Грандиозният научен проект продължава повече от двадесет години. Донесе много интересни открития, влезе в историята на науката и в крайна сметка се сдоби с толкова много легенди, слухове и клюки, че би било достатъчно за повече от един филм на ужасите.

СССР. Колски полуостров. 1 октомври 1980 г. Усъвършенствани сондажи, достигнали рекордна дълбочина от 10 500 метра

Вход към ада

По време на разцвета си сондажната площадка на полуостров Кола е била циклопска структура с височината на 20-етажна сграда. Тук работеха до три хиляди души на смяна. Екипът беше ръководен от водещи геолози в страната. Сондажната платформа е построена в тундрата на десет километра от село Заполярни и в полярната нощ светеше със светлини като космически кораб.

Когато цялото това великолепие внезапно се затвори и светлините угаснаха, слуховете веднага започнаха да се разпространяват. По всяка мярка сондажите бяха изключително успешни. Никой в света не е успявал да достигне такава дълбочина - съветските геолози спуснаха сондата на повече от 12 километра.

Внезапният край на един успешен проект изглеждаше толкова абсурден, колкото и фактът, че американците затвориха програмата за полети до Луната. Извънземните бяха обвинени за краха на лунния проект. Има дяволи и демони в проблемите на Колската супердълбочина.

Една популярна легенда разказва, че свредлото многократно е изваждано от големи дълбочини, разтопено. Нямаше физически причини за това - температурата под земята не надвишаваше 200 градуса по Целзий, а свредлото беше проектирано за хиляда градуса. Тогава аудио сензорите уж започнаха да улавят стонове, писъци и въздишки. Диспечерите, които следят показанията на уредите, се оплакаха от чувство на паника и безпокойство.

Според легендата се оказало, че геолози са пробили до ада. Стенанията на грешниците, изключително високите температури, атмосферата на ужас в сондажната платформа - всичко това обясняваше защо всички работи по свръхдълбокото Кола внезапно бяха прекратени.

Мнозина бяха скептични относно тези слухове. Въпреки това през 1995 г., след спиране на работата, на сондажната платформа избухва мощна експлозия. Никой не разбра какво може да избухне там, дори ръководителят на целия проект, видният геолог Давид Губерман.

Днес се провеждат екскурзии до изоставената сондажна платформа и на туристите се разказва увлекателна история за това как учени пробиват дупка в подземното царство на мъртвите. Сякаш стенещи призраци бродят около инсталацията, а вечер демони изпълзяват на повърхността и се стремят да хвърлят непредпазливия екстремен спортист в бездната.

Подземна луна

Всъщност цялата история с „добре по дяволите“ беше измислена от финландски журналисти до 1 април. Тяхната комична статия беше препубликувана от американски вестници и патицата полетя към масите. Дългосрочното сондиране на свръхдълбокия резервоар Кола протече без никаква мистика. Но това, което се случи там в действителност, беше по-интересно от всякакви легенди.

Като начало свръхдълбоките сондажи бяха обречени на множество аварии. Под игото на огромно налягане (до 1000 атмосфери) и високи температури сондажите не издържаха, кладенецът се запуши и тръбите, използвани за укрепване на отдушника, се счупиха. Безброй пъти тесният кладенец се огъваше, така че трябваше да се пробиват нови и нови клони.

Най-лошият инцидент се случи малко след основния триумф на геолозите. През 1982 г. те успяха да преодолеят границата от 12 километра. Тези резултати бяха тържествено обявени в Москва на Международния геологически конгрес. Геолози от цял свят бяха докарани на Колския полуостров, показаха им сондажна платформа и проби от скали, добити на фантастични дълбочини, каквито човечеството не е достигало досега.

След тържеството сондажите продължиха. Паузата в работата обаче се оказва фатална. През 1984 г. се случи най-тежкият инцидент при сондиране. Цели пет километра тръби се разхлабиха и запушиха кладенеца. Продължаването на сондажите беше невъзможно. Пет години работа бяха загубени за една нощ.

Трябваше да възобновим сондажите от 7-километровия знак. Само през 1990 г. геолозите отново успяха да преминат 12 километра. 12 262 метра - това е крайната дълбочина на кладенеца Кола.

Но паралелно с ужасните инциденти имаше и невероятни открития. Дълбокото сондиране е аналогично на машина на времето. На полуостров Кола най-старите скали се приближават до повърхността, чиято възраст надхвърля 3 милиарда години. Задълбочавайки се, учените са придобили ясно разбиране за това какво се е случило на нашата планета по време на нейната младост.

На първо място се оказа, че традиционната диаграма на геоложкия разрез, съставена от учените, не отговаря на действителността. „До 4 километра всичко вървеше според теорията и тогава започна краят на света“, каза по-късно Хуберман

Според изчисленията, чрез пробиване на слой от гранит, е трябвало да се стигне до още по-твърди, базалтови скали. Но нямаше базалт. След гранита се появиха рохкави слоести скали, които непрекъснато се ронеха и затрудняваха придвижването в дълбочина.

Но сред скали на възраст 2,8 милиарда години са открити вкаменени микроорганизми. Това даде възможност да се изясни времето на възникване на живота на Земята. На още по-големи дълбочини бяха открити огромни находища на метан. Това изясни въпроса за появата на въглеводороди – нефт и газ.

А на дълбочина над 9 километра учените откриха златоносен слой оливин, така ярко описан от Алексей Толстой в „Хиперболоидът на инженер Гарин“.

Но най-фантастичното откритие се случва в края на 70-те години, когато съветската лунна станция донася проби от лунна почва. Геолозите с удивление забелязаха, че съставът му напълно съвпада със състава на скалите, които те добиха на дълбочина 3 километра. Как беше възможно това?

Факт е, че една от хипотезите за произхода на Луната предполага, че преди няколко милиарда години Земята се е сблъскала с някакво небесно тяло. В резултат на сблъсъка парче се е откъснало от нашата планета и се е превърнало в сателит. Може би това парче е излязло в района на сегашния полуостров Кола.

Финалът

Така че защо затвориха тръбопровода за свръхдълбока Кола?

Първо, основните цели на научната експедиция бяха изпълнени. Създадено е уникално оборудване за сондиране на големи дълбочини, тествано при екстремни условия и значително подобрено. Събраните скални проби са изследвани и описани подробно. Колският кладенец помогна да се разбере по-добре структурата на земната кора и историята на нашата планета.

Второ, самото време не беше благоприятно за такива амбициозни проекти. През 1992 г. финансирането на научната експедиция е прекратено. Служителите напуснаха и се прибраха. Но дори и днес грандиозната сграда на сондажната платформа и мистериозният кладенец са впечатляващи с мащабите си.

Понякога изглежда, че Kola Superdeep все още не е изчерпал целия запас от своите чудеса. Ръководителят на известния проект също беше сигурен в това. "Имаме най-дълбоката дупка в света - така че трябва да я използваме!" - възкликна Дейвид Хуберман.

Колският свръхдълбок сондаж е най-дълбокият сондаж в света (от 1979 г. до 2008 г.) Намира се в района на Мурманск, на 10 километра западно от град Заполярни, на територията на геоложкия Балтийски щит. Дълбочината му е 12 262 метра. За разлика от други свръхдълбоки кладенци, които са правени за добив на нефт или геоложки проучвания, SG-3 е пробит единствено за изследване на литосферата на мястото, където е границата на Мохоровичич. (съкратено граница на Мохо) е долната граница на земната кора, на която има рязко увеличение на скоростите на надлъжните сеизмични вълни.

Свръхдълбокият кладенец Кола е заложен в чест на 100-годишнината от рождението на Ленин през 1970 г. Седиментните скални слоеве по това време са били добре проучени по време на производството на нефт. Беше по-интересно да се пробие там, където вулканични скали на възраст около 3 милиарда години (за сравнение: възрастта на Земята се оценява на 4,5 милиарда години) излизат на повърхността. За извличане на минерали такива скали рядко се пробиват на дълбочина над 1-2 км. Предполагаше се, че вече на дълбочина 5 км гранитният слой ще бъде заменен с базалтов. На 6 юни 1979 г. кладенецът счупи рекорда от 9583 метра, държан преди това от кладенеца Берта-Роджърс (нефтен кладенец в. Оклахома). В най-добрите години 16 изследователски лаборатории работеха в свръхдълбокия кладенец Кола, те бяха лично ръководени от министъра на геологията на СССР.

Въпреки че се очакваше да бъде открита ясна граница между гранити и базалти, в ядрото по цялата дълбочина бяха открити само гранити. Въпреки това, поради високото налягане, компресираните гранити силно променят своите физически и акустични свойства. По правило повдигнатото ядро се разпада от активното отделяне на газ в суспензия, тъй като не може да издържи на рязка промяна в налягането. Възможно е да се отстрани силно парче сърцевина само с много бавно повдигане на свредлото, когато „излишният“ газ, все още притиснат до високо налягане, успя да избяга от плътността на пукнатините на голяма дълбочина очаквания, увеличени. Имаше и вода на дълбочина, която запълваше пукнатините.

Интересно е, че когато през 1984 г. в Москва се проведе Международният геологически конгрес, на който бяха представени първите резултати от изследванията на кладенеца, много учени на шега предложиха незабавното му погребване, тъй като разрушава всички представи за структурата на земната кора. Наистина, странни неща започнаха още в първите етапи на проникването. Например теоретиците, още преди началото на сондажите, обещаха, че температурата на Балтийския щит ще остане относително ниска до дълбочина от най-малко 5 километра, температурата на околната среда надвишава 70 градуса по Целзий, при седем - над 120 градуса, а при дълбочина 12 беше горещо по-силно от 220 градуса - 100 градуса по-високо от предвиденото. Сондажите от Кола поставиха под въпрос теорията за слоестата структура на земната кора - поне в интервала до 12 262 метра.

"Имаме най-дълбоката дупка в света - така че трябва да я използваме!" - горчиво възкликва Дейвид Губерман, постоянният директор на Колския свръхдълбок изследователски и производствен център. През първите 30 години от Kola Superdeep съветски и след това руски учени пробиха до дълбочина от 12 262 метра. Но от 1995 г. сондирането е спряно: нямаше кой да финансира проекта. Това, което се отпуска в рамките на научните програми на ЮНЕСКО, е достатъчно само за поддържане на сондажната станция в работно състояние и изследване на предварително извлечени скални проби.

Хуберман си спомня със съжаление колко много научни открития са направени в Колската супердълбочина. Буквално всеки метър беше откровение. Кладенецът показа, че почти цялото ни предишно знание за структурата на земната кора е невярно. Оказа се, че Земята изобщо не прилича на пластова торта.

Друга изненада: животът на планетата Земя се оказва, че е възникнал 1,5 милиарда години по-рано от очакваното. На дълбочини, където се смяташе, че няма органична материя, бяха открити 14 вида вкаменени микроорганизми - възрастта на дълбоките слоеве надхвърли 2,8 милиарда години. На още по-големи дълбочини, където вече няма утайки, се появява метан в огромни концентрации. Това напълно и напълно унищожи теорията за биологичния произход на въглеводородите като нефт и газ. Имаше почти фантастични усещания. Когато в края на 70-те съветската автоматична космическа станция донесе 124 грама лунна почва на Земята, изследователи от Колския научен център установиха, че тя е като два грахови зърна в шушулка за проби от дълбочина 3 километра. И възникна хипотеза: Луната се откъсна от Колския полуостров. Сега се търси къде точно. Между другото, американците, които донесоха половин тон пръст от Луната, не направиха нищо смислено с това. Те бяха поставени в херметически затворени контейнери и оставени за изследване от бъдещите поколения.

Съвсем неочаквано за всички предсказанията на Алексей Толстой от романа „Хиперболоидът на инженер Гарин“ се потвърдиха. На дълбочина над 9,5 километра е открита истинска съкровищница от всякакви минерали, в частност злато. Истински оливинов слой, гениално предсказан от писателя. Между другото, промишленото производство е възможно при концентрация от 34 грама на тон, но най-учудващо е, че на още по-големи дълбочини, където вече няма седиментни скали, е имало природен газ метан. намерени в огромни концентрации. Това напълно и напълно унищожи теорията за биологичния произход на въглеводородите като нефт и газ

С Колския кладенец бяха свързани не само научни сензации, но и мистериозни легенди, повечето от които се оказаха измислици на журналисти, когато се проверяват. Според един от тях основният източник на информация (1989 г.) е американската телевизионна компания Trinity Broadcasting Network, която от своя страна е взела историята от репортаж на финландски вестник. Твърди се, че при пробиване на кладенец на дълбочина 12 хиляди метра микрофоните на учените са записали писъци и стенания.) Журналистите, без дори да мислят, че е просто невъзможно да се постави микрофон на такава дълбочина (какъв вид устройство за запис на звук може да работи при температури над двеста градуса?) пише, че сондажите са чули „глас от подземния свят“.

След тези публикации свръхдълбокият кладенец на Кола започна да се нарича „пътят към ада“, твърдейки, че всеки нов пробит километър донесе нещастие на страната. Те казаха, че когато сондажите пробиват тринадесетата хиляди метра, СССР се разпада. Е, когато кладенецът беше пробит на дълбочина 14,5 км (което всъщност не се случи), те изведнъж се натъкнаха на необичайни празнини. Заинтригувани от това неочаквано откритие, сондажите изпратиха микрофон, способен да работи при изключително високи температури, и други сензори. Твърди се, че температурата вътре е достигала 1100 °C - там е била топлината на огнени камери, в които уж са се чували човешки писъци.

Тази легенда все още броди из необятните простори на Интернет, след като е надживяла самия виновник за тези клюки - кладенецът Кола. Работата по него е спряна още през 1992 г. поради липса на финансиране. До 2008 г. беше в консервирано състояние. Година по-късно беше взето окончателното решение да се откаже от продължаването на изследванията и да се демонтира целият изследователски комплекс и да се „погребе“ кладенецът. Окончателното изоставяне на кладенеца се случи през лятото на 2011 г.
Така че, както можете да видите, този път учените не успяха да стигнат до мантията и да я изследват. Това обаче не означава, че Колският кладенец не е дал нищо на науката - напротив, той обърна всичките им представи за структурата на земната кора с главата надолу.

РЕЗУЛТАТИ

Целите, заложени в проекта за свръхдълбоко сондиране, са изпълнени. Разработено и създадено е специално оборудване и технология за ултрадълбоко сондиране, както и за изследване на кладенци, пробити на голяма дълбочина. Получихме информация, може да се каже, „от първа ръка“ за физическото състояние, свойствата и състава на скалите в тяхното естествено поява и от ядрото до дълбочина 12 262 м. Кладенецът даде отличен подарък на родината на плитки дълбочини - в диапазона 1,6-1 километра. Там са открити промишлени медно-никелови руди - открит е нов руден хоризонт. И е много полезно, защото местният завод за никел вече изпитва недостиг на руда.

Както беше отбелязано по-горе, геоложката прогноза за сондажния участък не се сбъдна. Картината, която се очакваше през първите 5 км в кладенеца, се разпростря на 7 км, а след това се появиха напълно неочаквани скали. Предсказаните базалти на дълбочина 7 км не бяха открити, дори когато паднаха до 12 км. Очакваше се, че границата, която дава най-голямо отражение по време на сеизмичното сондиране, е нивото, където гранитите се трансформират в по-издръжлив базалтов слой. В действителност се оказа, че там се намират по-малко здрави и по-малко плътни напукани скали - архейски гнайси. Това никога не се е очаквало. И това е принципно нова геоложка и геофизична информация, която ни позволява да интерпретираме данните от дълбоките геофизични изследвания по различен начин.

Данните за процеса на образуване на руда в дълбоките слоеве на земната кора също се оказаха неочаквани и принципно нови. Така на дълбочина 9-12 км се срещат силно порести напукани скали, наситени със силно минерализирани подпочвени води. Тези води са един от източниците на рудообразуване. Преди това се смяташе, че това е възможно само на много по-малки дълбочини. Именно в този интервал е установено повишено съдържание на злато в ядрото - до 1 g на 1 тон скала (концентрация, считана за подходяща за промишлено развитие). Но ще бъде ли някога печелившо да се добива злато от такива дълбочини?

Промениха се и представите за термичния режим на земните недра и дълбокото разпределение на температурите в зоните на базалтовите щитове. На дълбочина над 6 km се получава температурен градиент от 20°C на 1 km вместо очакваните (както в горната част) 16°C на 1 km. Установено е, че половината от топлинния поток е с радиогенен произход.

Дълбините на земята съдържат толкова мистерии, колкото и необятните простори на Вселената. Точно това смятат някои учени и те са отчасти прави, защото хората все още не знаят какво точно има под краката ни, дълбоко под земята През цялото съществуване на земната цивилизация сме успели да навлезем по-дълбоко в планетата малко повече от 10 километра. Този рекорд е поставен през 1990 г. и продължава до 2008 г., след което е актуализиран няколко пъти. През 2008 г. беше пробит Maersk Oil BD-04A, дълъг 12 290 метра наклонен петролен кладенец (петролен басейн Ал Шахин в Катар). През януари 2011 г. в находището Odoptu-Sea (проект Сахалин-1) беше пробит наклонен петролен кладенец с дълбочина 12 345 метра. Рекордът за дълбочина на пробиване в момента принадлежи на кладенеца Z-42 на находището Чайвинское, чиято дълбочина е 12 700 метра.