În a doua jumătate a secolului al XX-lea, lumea s-a îmbolnăvit de foraje ultra-profunde. În Statele Unite, ei pregăteau un nou program pentru studierea fundului oceanului (Deep Sea Drilling Project). Glomar Challenger, construit special pentru acest proiect, a petrecut câțiva ani în apele diferitelor oceane și mări, forând aproape 800 de puțuri în fundul acestora, atingând o adâncime maximă de 760 m. Până la mijlocul anilor 1980, rezultatele forajelor în larg au confirmat teoria tectonicii plăcilor. Geologia ca știință s-a născut din nou. Între timp, Rusia a urmat propriul drum. Interesul față de problemă, trezit de succesele Statelor Unite, a dus la programul „Studiul interiorului Pământului și foraj ultra-profund”, dar nu în ocean, ci pe continent. În ciuda istorie veche de secole, forajul continental părea o afacere complet nouă. La urma urmei, vorbeam despre adâncimi de neatins până acum - mai mult de 7 kilometri. În 1962, Nikita Hrușciov a aprobat acest program, deși a fost ghidat mai mult de motive politice decât de cele științifice. Nu a vrut să rămână în urma Statelor Unite.
Laboratorul nou creat de la Institutul de Tehnologie de Foraj a fost condus de celebrul muncitor petrolier, doctor în științe tehnice Nikolai Timofeev. El a fost însărcinat să justifice posibilitatea forajelor ultraprofunde în roci cristaline - granite și gneisuri. Cercetarea a durat 4 ani, iar în 1966 experții au dat un verdict - este posibil să forați și nu neapărat cu tehnologia de mâine, echipamentul care există deja este suficient. Problema principala- căldură la adâncime. Conform calculelor, pe măsură ce pătrunde în rocile care alcătuiesc scoarța terestră, temperatura ar trebui să crească cu 1 grad la fiecare 33 de metri. Aceasta înseamnă că la o adâncime de 10 km ar trebui să ne așteptăm la aproximativ 300°C, iar la 15 km - aproape 500°C. Uneltele și instrumentele de foraj nu vor rezista la o asemenea căldură. A fost necesar să se caute un loc unde adâncurile să nu fie atât de fierbinți...
Un astfel de loc a fost găsit - un străvechi scut cristalin al peninsulei Kola. Un raport pregătit la Institutul de Fizică al Pământului a afirmat: de-a lungul miliardelor de ani de existență, Scutul Kola s-a răcit, temperatura la o adâncime de 15 km nu depășește 150 ° C. Și geofizicienii au pregătit o secțiune aproximativă a subsolului peninsulei Kola. Potrivit acestora, primii 7 kilometri sunt straturi de granit din partea superioară scoarta terestra, apoi începe stratul de bazalt. La acea vreme, ideea unei structuri cu două straturi a scoarței terestre era în general acceptată. Dar, după cum sa dovedit mai târziu, atât fizicienii, cât și geofizicienii au greșit. Locul de foraj a fost ales în vârful nordic al peninsulei Kola, lângă lacul Vilgiskoddeoaivinjärvi. În finlandeză înseamnă „Sub Muntele Lupului”, deși nu există nici munți, nici lupi în acel loc. Forarea puțului, a cărei adâncime de proiectare era de 15 kilometri, a început în mai 1970.
Dar
Aici puteți asculta sunetele infernale de la fântână.
Film: Kola Superdeep: Ultimul artificii
În ciuda faptului că este secolul 21, structura internă S-a studiat foarte puțin despre planeta noastră. Știm destul de bine ce se întâmplă în spațiul profund, dar, în același timp, gradul de pătrundere în secretele Pământului poate fi comparat cu o înțepătură ușoară pe suprafața coajei unui pepene verde.
La mijlocul anilor 1950, când foratorii au învățat să facă puturi de peste 7 km adâncime, omenirea s-a apropiat de îndeplinirea unei sarcini foarte ambițioase - să treacă prin scoarța terestră și să vadă ce se află sub ea. Compatrioții noștri s-au apropiat cel mai mult de acest obiectiv când au forat puțul superadânc Kola.
Învelișul solid al Pământului este surprinzător de subțire în raport cu dimensiunea sa - grosimea scoarței variază între 20-65 km pe uscat și 3-8 km sub ocean, ocupând mai puțin de 1% din volumul planetei. În spatele lui se află un strat vast - mantaua - care reprezintă cea mai mare parte a volumului Pământului. Și mai jos este miezul dens, format în principal din fier, dar și nichel, plumb, uraniu și alte metale. Între crustă și manta se află o zonă de graniță, numită după omul de știință iugoslav care a descoperit-o, suprafața Mohorovic (granița), sau pe scurt Moho. În această zonă, viteza de propagare a undelor seismice crește brusc. Există o serie de ipoteze menite să explice acest fenomen, dar în general rămâne nerezolvat.
Cel mai important obiectiv al celor mai serioase proiecte de foraj la adâncime lansate în a doua jumătate a secolului XX a fost tocmai acest strat misterios. Cercetătorii nu au reușit niciodată să-l atingă, dar datele privind structura scoarței terestre obținute în timpul forării puțurilor ultra-profunde s-au dovedit a fi atât de neașteptate încât limita Mohorovic părea să se estompeze în fundal. Mai întâi a fost necesar să explicăm misterele descoperite în straturile superioare.
Americanii au fost primii care au început forarea în adâncime a scoarței terestre în scopuri științifice. În anii 1960, au lansat proiectul științific Mohole, care presupunea crearea unora subacvatice folosind nave speciale de foraj. În următorii treizeci de ani, în mări și oceane au apărut peste 800 de fântâni, dintre care multe sunt situate la adâncimi de peste 4 km. Cea mai lungă fântână a putut să intre doar 800 m în fundul mării și totuși datele obținute au fost de o importanță enormă pentru geologie. În special, acestea au servit drept confirmare semnificativă a așa-numitului. teoria tectonică, conform căreia continentele se bazează pe solid plăci litosferice, plutind încet, cufundat în mantaua lichidă.
Desigur, URSS nu putea rămâne în urma concurentului său de peste mări, așa că, la mijlocul anilor 1960, am lansat numeroase proiecte pentru a studia scoarța terestră. Oamenii de știință sovietici au luat o cale ușor diferită, hotărând să foreze puturi nu în mare, ci pe uscat. Cel mai faimos și proiect de succes Fântâna superadâncă Kola este de acest fel - cea mai adâncă „găură din pământ” făcută vreodată de om. Fântâna este situată în vârful nordic al Peninsulei Kola. Acest loc nu a fost ales întâmplător - de-a lungul a sute de milioane de ani, eroziunea naturală a distrus suprafața scutului cristalin Kola, dezbrăcând straturile superioare ale stâncii. Drept urmare, la suprafață au apărut straturi antice arheene, corespunzătoare unei adâncimi de 5-10 km pentru secțiunea medie a scoarței terestre de tip continental. Adâncimea de proiectare de 15 kilometri a puțului a permis oamenilor de știință să spere să ajungă la suprafața misterioasă Mohorovic.
Forarea puțului Kola a început în 1970 și s-a încheiat peste 20 de ani mai târziu - în 1994. La început, foroarele au lucrat destul de bine metode tradiționale: s-a coborât în puț o coloană de țevi din aliaj ușor, la capătul căreia a fost atașat un burghiu cilindric din metal cu dinți de diamant și senzori. Coloana era rotită de un motor situat la suprafață. Pe măsură ce adâncimea puțului a crescut, țevile au fost adăugate noi secțiuni. Periodic, întreaga coloană trebuia ridicată la suprafață pentru a îndepărta miezul de rocă tăiat și pentru a înlocui coroana plictisită. Din păcate, această tehnologie dovedită devine ineficientă atunci când adâncimea sondei depășește un anumit punct: frecarea țevilor de pereții puțului devine prea mare pentru ca întreg acest puț imens să fie rotit. Pentru a depăși această dificultate, inginerii au dezvoltat un design în care doar capul de foraj se rotește. La capătul coloanei au fost instalate turbine prin care trecea fluidul de foraj - un lichid special care acționează ca lubrifiant și circulă prin țevi. Aceste turbine au făcut burghiul să se rotească.
Probele aduse la suprafață în timpul procesului de foraj au făcut o adevărată revoluție în geologie. Ideile existente despre structura scoarței terestre s-au dovedit a fi departe de realitate. Prima surpriză a fost absența unei tranziții de la granit la bazalt, pe care oamenii de știință se așteptau să o vadă la o adâncime de aproximativ 6 km. Studiile seismologice indică faptul că în această zonă viteza de propagare a undelor acustice se modifică brusc, ceea ce a fost interpretat ca începutul unei fundații bazaltice a scoarței terestre. Cu toate acestea, chiar și după zona de tranziție, granitele și gneisurile au continuat să se ridice la suprafață. Din acest moment, a devenit clar că modelul predominant al unei scoarțe terestre cu două straturi era incorect. Acum, prezența unei tranziții seismice se explică printr-o modificare a proprietăților rocii în condiții de presiune și temperatură crescute.
O descoperire și mai surprinzătoare a fost faptul că rocile situate la adâncimi de peste 9 km s-au dovedit a fi extrem de poroase. Înainte de aceasta, se credea că, pe măsură ce adâncimea și presiunea cresc, acestea, dimpotrivă, ar trebui să devină din ce în ce mai dense. S-au umplut fisuri în miniatură soluție apoasă, a cărui origine pentru o lungă perioadă de timp rămas complet neclar. Mai târziu, a fost prezentată o teorie conform căreia apa descoperită este formată din atomi de hidrogen și oxigen, care sunt „storși” din roca înconjurătoare sub influența unor presiuni colosale.
O altă surpriză: viața pe planeta Pământ se dovedește a fi apărut cu 1,5 miliarde de ani mai devreme decât se aștepta. La o adâncime de 6,7 km, unde se credea că nu există materie organică, au fost descoperite 14 specii de microorganisme fosilizate. Au fost găsite în zăcăminte extrem de necaracteristice de carbon-azot (în loc de calcar sau silice obișnuite) care aveau o vechime de peste 2,8 miliarde de ani. La adâncimi și mai mari, unde nu mai sunt sedimente, metanul a apărut în concentrații uriașe. Acest lucru a distrus complet și complet teoria originii biologice a hidrocarburilor precum petrolul și gazele.
Oamenii de știință au fost, de asemenea, extrem de surprinși de viteza cu care a crescut temperatura pe măsură ce fântâna se adâncea. La marcajul de 7 km a ajuns la 120 °C, iar la o adâncime de 12 km era deja 230 °C, ceea ce era cu o treime mai mare decât valoarea planificată: gradientul de temperatură al crustei era de aproape 20 de grade la 1 km, în schimb din cele 16 așteptate. De asemenea, s-a constatat că jumătate din fluxul de căldură este de origine radiogenă. Temperatura ridicată a afectat negativ funcționarea bitului, astfel încât fluidul de foraj a început să fie răcit înainte de a-l pompa în puț. Această măsură s-a dovedit a fi destul de eficientă, cu toate acestea, după ce a depășit marcajul de 12 km, nu a mai fost în măsură să ofere o îndepărtare suficientă a căldurii. În plus, roca comprimată și încălzită a dobândit unele proprietăți de lichid, în urma cărora puțul a început să plutească data viitoare când a fost îndepărtată șirul de foraj. Progresele ulterioare s-au dovedit a fi imposibile fără noi soluții tehnologice și costuri financiare semnificative, așa că în 1994 forajul a fost suspendat. Până atunci, fântâna se adâncise la 12.262 m.
La o adâncime de 410-660 de kilometri sub suprafața Pământului, există un ocean din perioada arheică. Astfel de descoperiri nu ar fi fost posibile fără metodele de foraj ultra-profund dezvoltate și utilizate în Uniunea Sovietică. Unul dintre artefactele acelor vremuri este fântâna superadâncă Kola (SG-3), care, chiar și la 24 de ani de la încetarea forajului, rămâne cea mai adâncă din lume. De ce a fost forat și ce descoperiri a ajutat să facă, spune Lenta.ru.
Americanii au fost pionierii forajului ultraprofund. Adevărat, în imensitatea oceanului: în proiectul pilot au folosit nava Glomar Challenger, concepută tocmai în aceste scopuri. Între timp, Uniunea Sovietică dezvolta în mod activ un cadru teoretic adecvat.
În mai 1970, în nordul regiunii Murmansk, la 10 kilometri de orașul Zapolyarny, a început forarea puțului superadânc Kola. După cum era de așteptat, aceasta a fost programată să coincidă cu centenarul nașterii lui Lenin. Spre deosebire de alte sonde ultra-adânci, SG-3 a fost forat exclusiv în scopuri științifice și chiar a organizat o expediție specială de explorare geologică.
Locul de foraj ales a fost unic: pe Scutul Baltic din zona peninsulei Kola ies la suprafață rocile antice. Vârsta multora dintre ei ajunge la trei miliarde de ani (planeta noastră însăși are 4,5 miliarde de ani). În plus, există jgheabul de ruptură Pechenga-Imandra-Varzuga - o structură asemănătoare cupei presată în roci antice, a cărei origine este explicată printr-o falie adâncă.
Oamenii de știință au avut nevoie de patru ani pentru a fora un puț la o adâncime de 7263 de metri. Până acum, nu s-a făcut nimic neobișnuit: a fost folosită aceeași instalație ca și pentru producția de petrol și gaze. Apoi fântâna a rămas inactiv tot anul: Instalația a fost modificată pentru forarea cu turbină. După modernizare, a fost posibil să forați aproximativ 60 de metri pe lună.
Adâncimea de șapte kilometri a adus surprize: alternanță de stânci dure și nu foarte dense. Accidentele au devenit mai frecvente și multe cavități au apărut în sondă. Forajul a continuat până în 1983, când adâncimea SG-3 a ajuns la 12 kilometri. După aceasta, oamenii de știință au adunat o conferință mare și au vorbit despre succesele lor.
Cu toate acestea, din cauza manipulării neglijente a forajului, în mină a rămas o secțiune de cinci kilometri. Au încercat să o prindă câteva luni, dar nu au reușit. S-a decis să se reia forajul de la o adâncime de șapte kilometri. Datorită complexității operațiunii, nu numai trunchiul principal a fost forat, ci și patru suplimentare. A fost nevoie de șase ani pentru a restaura metrii pierduți: în 1990, fântâna a atins o adâncime de 12.262 de metri, devenind cea mai adâncă din lume.
Doi ani mai târziu, forajul a fost oprit, putul a fost ulterior blocat și, de fapt, abandonat.
Cu toate acestea, multe descoperiri au fost făcute la fântâna superadâncă Kola. Inginerii au creat un întreg sistem de foraj ultra-profund. Dificultatea consta nu numai în adâncime, ci și în temperaturile ridicate (până la 200 de grade Celsius) din cauza intensității forajelor.
Oamenii de știință nu numai că s-au mutat mai adânc în Pământ, dar au ridicat și mostre de rocă și miezuri pentru analiză. Apropo, ei au studiat solul lunar și au descoperit că compoziția acestuia corespunde aproape în totalitate cu rocile extrase din fântâna Kola de la o adâncime de aproximativ trei kilometri.
La o adâncime de peste nouă kilometri au dat peste zăcăminte de minerale, inclusiv aur: în stratul de olivină există până la 78 de grame pe tonă. Și acest lucru nu este atât de puțin - exploatarea aurului este considerată posibilă la 34 de grame pe tonă. O surpriză plăcută pentru oamenii de știință, precum și pentru uzina din apropiere, a fost descoperirea unui nou orizont de minereuri de cupru-nichel.
Printre altele, cercetătorii au aflat că granitele nu se transformă într-un strat de bazalt super-puternic: de fapt, în spatele lui se aflau gneisurile arheene, care sunt clasificate în mod tradițional drept roci fracturate. Acest lucru a produs un fel de revoluție în știința geologică și geofizică și a schimbat complet ideile tradiționale despre interiorul Pământului.
Altul surpriza placuta- descoperirea la o adâncime de 9-12 kilometri de roci fracturate foarte poroase saturate cu ape foarte mineralizate. Potrivit oamenilor de știință, ei sunt responsabili pentru formarea minereurilor, dar anterior se credea că acest lucru are loc doar la adâncimi mult mai mici.
Printre altele, s-a dovedit că temperatura subsolului a fost puțin mai mare decât era de așteptat: la o adâncime de șase kilometri s-a obținut un gradient de temperatură de 20 de grade Celsius pe kilometru în loc de 16 așteptați. S-a stabilit originea radiogenă a fluxului de căldură, ceea ce, de asemenea, nu a fost de acord cu ipotezele anterioare.
În straturi adânci de peste 2,8 miliarde de ani, oamenii de știință au descoperit 14 specii de microorganisme fosilizate. Acest lucru a făcut posibilă schimbarea timpului de apariție a vieții pe planetă în urmă cu un miliard și jumătate de ani. Cercetătorii au mai descoperit că la adâncimi nu există roci sedimentare și există metan, îngropând pentru totdeauna teoria originii biologice a hidrocarburilor.
În URSS le-a plăcut scara și mai mult, iar acest lucru s-a extins literalmente la orice. Așa că s-a săpat o fântână în Unire, care și astăzi poartă titlul de cea mai adâncă de pe pământ. Este de remarcat faptul că puțul nu a fost forat pentru producția de petrol sau explorare geologică, ci doar pentru cercetare științifică.
Vârfuri folosite pentru forarea unui puț.
Fântâna Kola Superdeep, sau SG-3, este cea mai adâncă fântână din pământ făcută de om. Situat în regiunea Murmansk, la 10 kilometri de orașul Zapolyarny, în spre vest. Adâncimea găurii este de 12.262 de metri. Diametrul său în partea de sus este de 92 de centimetri. În partea de jos - 21,5 centimetri. Caracteristică importantă SG-3 este că, spre deosebire de orice alte sonde pentru producția de petrol sau lucrări geologice, aceasta a fost forată exclusiv în scopuri științifice.
Fântâna a fost pusă în 1970, la 100 de ani de la nașterea lui Vladimir Lenin. Locația aleasă este remarcabilă deoarece puțul a fost forat în roci vulcanice aflorante, vechi de peste 3 miliarde de ani. Apropo, vârsta Pământului este de aproximativ 4,5 miliarde de ani. La extragerea mineralelor, sondele sunt rareori forate la o adâncime mai mare de două mii de metri.
Lucrările au continuat zile la rând.
Forajul a început pe 24 mai 1970. Până la nivelul de 7 mii de metri, forarea a decurs ușor și calm, dar după ce capul a lovit roci mai puțin dense, au început probleme. Procesul a încetinit semnificativ. Abia pe 6 iunie 1979 a fost stabilit un nou record - 9583 de metri. A fost instalat anterior în SUA de către producătorii de petrol. Marca de 12.066 de metri a fost depășită în 1983. Rezultatul a fost atins de Congresul Geologic Internațional, care a avut loc la Moscova. Ulterior, la complex au avut loc două accidente.
Acum complexul arată așa.
În 1997, în mass-media au circulat mai multe legende că fântâna superadâncă Kola era adevărata cale către iad. Una dintre aceste legende spunea că atunci când echipa a coborât un microfon la o adâncime de câteva mii de metri, acolo s-au auzit țipete umane, gemete și țipete.
Desigur, nu a fost nimic de genul acesta. Numai pentru că este folosit un echipament special pentru a înregistra sunetul într-o fântână la o asemenea adâncime - dar nu a înregistrat nimic. Mai multe accidente au avut loc de fapt la complex, inclusiv o explozie subterană în timpul forajului, dar geologii cu siguranță nu au deranjat niciun „demoni” subteran.
Fântâna în sine este blocată.
Ceea ce este cu adevărat important este că SG-3 avea 16 laboratoare de cercetare. Pe vremuri Uniunea Sovietică geologii autohtoni au reușit să facă multe descoperiri valoroase și să înțeleagă mai bine cum funcționează planeta noastră. Lucrările la șantier ne-au permis să îmbunătățim semnificativ tehnologia de foraj. Oamenii de știință au putut, de asemenea, să înțeleagă procesele geologice locale și au primit date cuprinzătoare despre regimul termic al subteranei, al gazelor subterane și al apelor de adâncime.
Din păcate, astăzi fântâna superadâncă Kola este închisă. Clădirea complexului s-a deteriorat de când ultimul laborator de aici a fost închis în 2008 și toate echipamentele au fost demontate. Motivul este simplu - lipsa de finanțare. În 2010, fântâna era deja blocată. Acum, încet, dar sigur, este distrus sub influența proceselor naturale.
Cea mai mare mină din lume din îndepărtata Peninsula Kola, în nordul Rusiei. Pe fundalul ruinelor ruginite ale unei stații de cercetare abandonate se află cea mai adâncă gaură din lume.
Acum închisă și sigilată cu o placă de metal sudată, Kola Superdeep Well este o rămășiță a pariurilor uitate în mare parte ale rasei umane, care vizează nu stele, ci adâncurile Pământului.
Au existat zvonuri că o fântână adâncă ar fi fost forată în iad: din prăpastie se auzeau țipete și gemete de oameni – de parcă acesta ar fi fost motivul închiderii stației și a fântânii. De fapt, motivul a fost altul.
Orașul Mirny este cunoscut pentru cea mai mare mină din lume: o fântână adâncă din Peninsula Kola este cea mai mare gaură artificială din lume. 1722 m - adâncime, atât de adânc încât toate zborurile deasupra ei au fost interzise deoarece prea multe elicoptere s-au prăbușit din cauza aspirației în gaură.
Cea mai adâncă gaură făcută vreodată în numele științei, dovezi ale vieții precambriene au fost găsite aici. Rasa umanăștie despre galaxiile îndepărtate, dar puține știu ce se află sub picioarele ei. Desigur, proiectul a produs o cantitate imensă de date geologice, dintre care majoritatea au arătat cât de puține știm despre planeta noastră.
SUA și URSS s-au întrecut pentru supremația explorării spațiale în cursa spațială, iar o altă competiție a fost între cei mai mari foratori ai celor două țări: „Proiectul Mohole” american de pe coasta Pacificului din Mexic – a fost întrerupt în 1966 din cauza lipsei de finanțare; Councils, un proiect al Consiliului Științific Interdepartamental pentru Studiul Interiorului Pământului și Forajelor Ultra-Adânci, din 1970 până în 1994 pe Peninsula Kola. Studiul Pământului se limitează la observații la sol și studii seismice, dar fântâna Kola a oferit o privire directă asupra structurii scoarței terestre.
Kola Super Deep Well forat to Hell
Forajul de pe Kola nu a întâlnit niciodată un strat de bazalt. În schimb, stânca de granit s-a dovedit a fi dincolo de al doisprezecelea kilometru. Este destul de surprinzător că rocile de mulți kilometri sunt saturate cu apă. Anterior se credea că apa liberă nu ar trebui să existe la atât de mari adâncimi.
Dar cea mai intrigantă descoperire este descoperirea activității biologice în roci care au mai mult de două miliarde de ani. Cele mai izbitoare dovezi ale vieții au provenit din fosilele microscopice: rămășițele conservate a douăzeci și patru de specii de plante marine unicelulare, altfel cunoscute sub numele de plancton.
În mod obișnuit, fosilele se găsesc în roci de calcar și depozite de silice, dar aceste „microfosile” au fost închise în compuși organici, care a rămas remarcabil de intacte în ciuda presiunilor și temperaturilor extreme ale mediului.
Forajul Kola a fost forțat să se oprească din cauza temperaturilor neașteptat de ridicate întâlnite. În timp ce gradientul de temperatură din intestinele pământului. La o adâncime de aproximativ 10.000 de picioare, temperatura a crescut într-un ritm rapid, ajungând la 180 ° C (sau 356 ° F) în partea de jos a găurii, spre deosebire de 100 ° C (212 ° F). De asemenea, neașteptată a fost scăderea densității rocii.
Dincolo de acest punct, rocile aveau porozitate și permeabilitate mai mari: în combinație cu temperaturi ridicate, a început să se comporte ca plasticul. Acesta este motivul pentru care forarea a devenit practic imposibilă.
Un depozit de probe de miez poate fi găsit în orașul miner de nichel Zapolyarny, la aproximativ zece kilometri sud de gaură. Cu misiunea sa ambițioasă și contribuțiile la geologie și biologie, Fântâna Superdeep Kola rămâne cea mai importantă relicvă a științei sovietice.
