Погружение на три миллиарда лет
Проекты путешествия в глубь Земли появились в начале 1960-х годов сразу в нескольких странах. Первыми начали бурить сверхглубокие скважины американцы вблизи острова Мауи из группы Гавайских, где древние породы залегают под самым океанским дном и земная мантия находится примерно на глубине пяти километров под четырехкилометровой толщей воды. Увы, обе попытки пробиться сквозь земную кору в этом месте закончились неудачей на глубине трех километров. Для первого отечественного проекта место бурения выбрали на Кольском полуострове, который расположен на так называемом Балтийском щите, состоящем из самых древних известных человечеству земных пород. Многокилометровый срез пластов щита должен был, по задумке ученых, показать картину истории планеты за последние три миллиарда лет. Начало работ после почти пятилетней подготовки было приурочено к 100-летию со дня рождения В.И. Ленина в 1970 году. К проекту приступили основательно. На скважине работало 16 научно-исследовательских лабораторий, каждая размером со средний завод; проект курировал лично министр геологии CCCР Рядовые сотрудники получали тройную зарплату. Всем была гарантирована квартира в Москве или Ленинграде. Неудивительно, что попасть на Кольскую сверхглубокую было куда сложнее, чем в отряд космонавтов. Из всех 600 скважин, которые бурились разными государствами, отметку 3 км прошли лишь 5. При чем 4 из них на территории России. Отметка 3 км, являлась своеобразным магическим числом для все скважин. По достижении этой глубины то отрывались тросы, то происходили взрывы, то буры натыкались на пузыри расплавленных пород, природа которых так и не разгадана. Из пяти скважин лишь Кольская сверхглубокая скважина прошла отметку 7 км, но на этом не остановилась. Внешне вся эта процедура бурения выглядит вовсе не так как ее рисует нам наше воображение. Это не огромные дыры в земле. Это жилой отстроенный корпус, для специалистов-геологов, в котором они анализируют полученные образцы и большой ангар, весь объем которого занимает оборудование, тросы, прессы и прочее. Но сама скважина имеет в диаметре лишь около 20 сантиметров. Визуально представляется скважина как тоненькая игла, которая пронизывает земную толщу. На конце иглы имеется десятки датчиков, постоянно снимающих показатели. Находящийся на конце этой иглы бур с многочисленными датчиками после нескольких часов работы поднимали почти целые сутки для осмотра, снятия показаний и ремонта, и сутки же потом опускали. Быстрее нельзя: прочнейший композитный трос (буровая колонна) мог оборваться под собственным весом. Что происходило на глубине в момент бурения, доподлинно было неизвестно. Температура окружающей среды, шумы и прочие параметры передавались наверх с минутным запозданием. Тем не менее бурильщики рассказывали, что даже такой контакт с подземельем иногда пугал не на шутку. Звуки, доносившиеся снизу, были похожи на вопли и завывания. К этому можно добавить длинный список аварий, преследовавших Кольскую сверхглубокую, когда она достигла глубины 10 километров. Дважды бур доставали оплавленным, хотя температуры, от которых он мог принять такой вид, сравнимы с температурой поверхности Солнца. Однажды трос как будто дернули снизу – и оборвали. Впоследствии, когда бурили в том же месте, остатков троса не обнаружилось. Чем были вызваны эти и многие другие аварии, до сих пор остается загадкой. Впрочем, вовсе не они стали причиной остановки бурения недр Балтийского щита. В 1983 году, когда глубина скважины достигла 12 066 метров, работы временно прекратили: решено было подготовить материалы по сверхглубокому бурению к Международному геологическому конгрессу, который планировалось провести в 1984 году в Москве. На нем зарубежные ученые впервые узнали о самом существовании Кольской сверхглубокой, все сведения о которой были до той поры засекречены. Возобновились работы 27 сентября 1984 года. Однако при первом же спуске бура произошла авария – снова оборвалась буровая колонна. Продолжать бурение пришлось с глубины 7000 метров, создавая новый ствол, и к 1990 году это новое ответвление достигло отметки в 12 262 метра, что явилось абсолютным рекордом для сверхглубоких скважин, побитом лишь в 2008 году. Бурение было остановлено в 1992-м, на этот раз, как оказалось, навсегда. На дальнейшие работы не было средств.
Открытия и находки
Открытия, сделанные на Кольской сверхглубокой, совершили настоящий переворот в наших знаниях о строении земной коры. Теоретики обещали, что температура Балтийского щита останется сравнительно низкой до глубины по крайней мере 15 километров. А значит, скважину можно бурить чуть ли не до 20 километров, как раз до мантии. Ноужена пятом километре температура перевалила за 700°С, на седьмом – за 1200°С, а на глубине двенадцати жарило сильнее 2200°С. Кольские бурильщики поставили под сомнение теорию послойного строения земной коры – по крайней мере, в интервале до 12 262 метров. Считалось, что есть поверхностный слой (молодые породы), затем должны идти граниты, базальты, мантия и ядро. Но граниты оказались на три километра ниже, чем рассчитывали. Базальтов, которые должны были залегать под ними, не нашли вообще. Невероятным сюрпризом для ученых стало обилие трещин и пустот на глубине свыше 10 километров. В этих пустотах бур раскачивался как маятник, что приводило к серьезным затруднениям в работе из-за его отклонения от вертикальной оси. В пустотах было зафиксировано наличие паров воды, которые перемещались там с высокой скоростью, словно переносимые какими-то неведомыми насосами. Эти пары и создавали те самые звуки, которые приводили в трепет бурильщиков. Совершенно неожиданно для всех подтвердилась гипотеза писателя Алексея Толстого об оливиновом поясе, высказанная в романе «Гиперболоид инженера Гарина». На глубине свыше 9,5 километра обнаружили настоящий кладезь всевозможных ископаемых, в частности золота, которого оказалось 78 граммов на тонну. Кстати, промышленная добыча осуществляется при концентрации 34 грамма на тонну. Нельзя не упомянуть об открытии, сделанном при сравнении лунного грунта, доставленного советской космической станцией в конце 70-х годов с поверхности Луны, и проб, взятых на Кольской скважине с глубины 3 километра. Оказалось, эти пробы похожи как две капли воды. Видимо Луна образовалась из того же газопылевого облака, что и Земля, и на первоначальных геологических этапах они «развивались» одинаково.
Кольская сверхглубокая опередила свое время
Кольская скважина показала, что в глубь Земли можно пройти и на 14, и даже на 15 километров. Однако одна такая скважина вряд ли способна дать принципиально новые знания о земной коре. Для этого требуется целая сеть скважин, пробуренных в разных точках земной поверхности. Но времена, когда сверхглубокие скважины бурились с чисто научными целями, кажется, прошли. Слишком дорогое это удовольствие. Современные программы сверхглубокого бурения уже не столь амбициозны, как раньше, и преследуют практические цели. Главным образом это открытие и добыча полезных ископаемых. В США уже сейчас добыча нефти и газа с глубин 6-7 километров становится обычным делом. В будущем с таких уровней начнет качать углеводородное сырье и Россия. Однако и те глубинные скважины, что бурятся сейчас, приносят немало ценной информации, которую геологи стремятся обобщить для получения целостной картины хотя бы поверхностных слоев земной коры. Но то, что лежит ниже, еще долго будет представлять собой загадку. Раскрыть ее с помощью самой современной научной аппаратуры могут только ученые, работающие на сверхглубоких скважинах, подобных Кольской. Такие скважины в будущем станут для человечества своеобразными телескопами в таинственный подземный мир планеты, о котором нам известно не больше, чем об отдаленных галактиках. Современные представления о строении земной коры, Кольская скважина разбила в пух и прах. До глубины 4 км все еще шло по запланированному плану, потом как выразился один из руководителей проекта - началось светопредставление. Предполагаемая температура Балтийского щита должна была сохраняться стабильной до глубины 20 км, то есть до мантии можно было рыть спокойно. Но уже на глубине 5 км она поднялась до 700 градусов, на отметке 7 км - до 1200, на глубине 12 км температура составляла 2200 градусов. Это на 1000 градусов выше расчетной. Еще в школе нам рассказывали, что кора состоит из слоя гранитных, а затем базальтовых пород. Но слой гранитных пород обнаружили на 3 км ниже предполагаемого, а базальтовый слой так обнаружить и не удалось, все бурение было в гранитном слое. Еще одним ударом по современным научным представлениям было обнаружение, что жизнь на планете появилась на 1.5 миллиарда лет раньше, чем предполагалось. На глубине, где органики не могло быть в принципе, обнаружили около 20 видов органических веществ, что породило новые гипотезы происхождения жизни. Пройдя осадочные породы, были обнаружены скопления метана, что в крах разбило утверждение о органическом происхождении нефти, газа и прочих углеводородов. Ученым оставалось только смотреть и моргать глазами в непонимании, как такое может быть. Так или иначе, остается еще много неизвестного во всей этой истории. Огромное количество аварий, несколько раз буры доставали оплавленными, хотя материал корпуса способен выдержать температуру поверхности солнца, постоянные шумы и звуки, взрывы, внезапные обрывы троса и пропажа бурильного оборудования (при диаметре 20 см скважины - особо интересно куда мог деться бур и несколько километров(!) троса из стали). После последнего такого происшествия дальнейшие углубления были прекращены. Основная версия - прекращение финансирования. Но подумайте, первая в истории скважина, которая превзошла самую глубокую в 2 раза! Только иностранные инвестиции позволяли бы рядом начать бурить такую же, а что говорить о своих денежных вливаниях? Думаю все факты о Кольской Сверхглубокой Скважине, станут доступны общественности еще очень не скоро.
|