Погружение на три миллиарда лет: история загадочной Кольской сверхглубокой скважины

С конца XIX века считалось, что Земля состоит из коры, мантии и ядра. При этом никто толком не мог сказать, где кончается один слой и начинается следующий. Ученые не знали даже, из чего, собственно, эти слои состоят. Еще каких-нибудь 30 лет назад исследователи были уверены, что слой гранитов начинается на глубине 50 метров и продолжается до трех километров, а затем идут базальты. Мантия предполагалась на глубине 15-18 километров. Сверхглубокая скважина, которую начали бурить в СССР на Кольском полуострове, показала, что ученые ошибались. Проекты путешествия в глубь Земли появились в начале 1960-х годов сразу в нескольких странах. Первыми начали бурить сверхглубокие скважины американцы, причем они старались делать это в таких местах, где, по данным сейсмических исследований, земная кора должна была быть тоньше.

Похожее изображение

Эти места, согласно расчетам, находились на дне океанов, а самым перспективным считался район вблизи острова Мауи из группы Гавайских, где .древние породы залегают под самым океанским дном и земная мантия находится примерно на глубине пяти километров под четырех километровой толщей воды. Увы, обе попытки пробиться сквозь земную кору в этом месте закончились неудачей на глубине трех километров.

Первые отечественные проекты также предполагали подводное бурение – в Каспийском море или на Байкале. Но в 1963 году ученый-буровик Николай Тимофеев убедил Государственный комитет по науке и технике СССР в том, что нужно создать скважину на континенте. Хотя бурить придется несравненно дольше, полагал он, скважина будет куда ценнее с научной точки зрения. 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.

Все глубже, и глубже, и глубже…

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.

Внешний вид скважины способен был разочаровать постороннего наблюдателя. Никаких лифтов и винтовых лестниц, уводящих в глубь Земли. Под землю уходил только бур диаметром чуть больше 20 сантиметров. Вообще, Кольскую сверхглубокую можно представить как тонкую иглу, пронзающую земную толщу. 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. Но уже на 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.

Еще один сюрприз: жизнь на Земле возникла, оказывается, на полтора миллиарда лет раньше, чем предполагалось. На глубинах, где, как считалось, никакой органики быть не может, обнаружили 14 видов окаменевших микроорганизмов (возраст этих слоев превышал 2,8 миллиарда лет). На еще больших глубинах, где уже нет осадочных пород, появился метан в высоких концентрациях, что окончательно опровергло теорию биологического происхождения углеводородов, таких как нефть и газ.

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. Некоторые астрономы увидели в этом доказательство того, что когда-то Луна откололась от Земли в результате катаклизма (возможно, столкновения планеты с крупным астероидом). Однако по мнению других, это сходство свидетельствует лишь о том, что 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.

Воспоминания специалистов

Пройдя 14 километров, бур запнулся и рухнул в раскалённое нечто. Озадаченные геологи решили проверить аномалию и спустили в недра микрофон. Прежде чем расплавиться от тысячеградусного жара, тот передал на поверхность жуткие вопли. Примерно такие байки рассказывают о самой глубокой скважине мира. Но что там на самом деле? Кольский полуостров — сокровищница полезных ископаемых. Древнейшие породы Земли выходят здесь практически на поверхность, образуя Балтийский щит с россыпью сотен минералов. Железо, никель, титан, уран, ювелирные камни и редкоземельные металлы — чего только нет. И раз уж на такой местности разворачивают буровые работы, сразу ясно — ищут, чем бы ещё разжиться. Но в 1970 году неподалёку от города Заполярный геологи преследовали совсем другие цели. Научные. Запланировали скважину невиданной доселе глубины — 15 километров. Марианская впадина — и та мельче.

erth

Строение земной коры

Зачем? Исследователи хотели узнать, действительно ли существует граница между гранитным и базальтовым слоями земной коры. А ещё получить данные о её нижнем крае и составе пород в недрах планеты. Инженерам тоже дали полигон для воплощения новых идей. Например, чтобы буровую колонну не разорвало под собственным весом в 200 тонн, её изготовили из лёгкого сплава алюминия, а не из стали. До всего приходилось додумываться самостоятельно, без западного опыта, что для СССР было редкостью.

Надо отметить, что перед Кольской сверхглубокой ставилась главная задача: ни одного зарубежного прибора. Всё должно быть своё. Свои средства разрушения пород, свой буровой станок, свои трубы, своя аппаратура для управления процессом и, в конце концов, всё, что связано с организацией работ.

Евгений Козловский министр геологии СССР в 1975-1989 годах

Под руководством Давида Губермана учёные изменили представления о мире. Оказалось, «слоёный пирог», который до сих пор рисуют в учебниках как срез земной коры, не имеет отношения к реальности. На границу между гранитами и базальтами так и не вышли, зато обнаружили неравномерности иного толка. Заодно исправили тепловую карту недр: считалось, что температура растёт по 10 градусов на километр бурения, однако на отметке в 12 км зафиксировали 220 градусов. Не обошлось и без разведки: в толще пород нашли медно-никелевые руды, золото и серебро.

Прежде геологи полагали, что рудные месторождения распространяются не глубже 3-5 километров. Мы обнаружили их признаки на всём протяжении скважины. Анализируя полученную информацию, пришли к выводу, что вся земная кора, толщина которой более 40 километров, насыщена полезными ископаемыми. Значит, человечеству не грозит сырьевой голод.

Давид Губерман директор Кольской сверхглубокой

Без СГ-3, как называли Кольскую сверхглубокую, этот оптимизм был бы невозможен. Хотя сама скважина для добычи ископаемых не годилась — её создали с иными целями. Золото оттуда никто доставать не планировал — это просто миф, подхваченный прессой. Проблема даже не в технике извлечения драгметаллов с глубины, а в их количестве. Специально для 4PDA ситуацию прояснил доктор геолого-минералогических наук Александр Александрович Кременецкий — один из исследователей этого объекта. Сырьевой потенциал Кольской, по мнению эксперта, преувеличен — не в пример значению для науки.

Рассказывает Александр Кременецкий:

СГ-3 на протяжении более 12 км фактически вскрыла всего лишь три небольших рудопроявления: в интервале глубин 1500-1800 м — зону сульфидного медно-никелевого оруденения с единственным рудным телом незначительной (10-15 м) мощности, на глубинах 7635 и 8711 м — маломощные прослои железистых кварцитов и железо-титанового оруденения соответственно. Наконец, на глубинах 9500-10600 м выявлено несколько интервалов золото-серебряного оруденения (Au — до 6,7 грамм на тонну, Ag — до 250 г/т) мощностью от 40 до 250 м. Ни одна из этих зон не имеет абсолютно никакого практического значения для добычи и представляет исключительно научный интерес.

erth2

Так сейчас выглядит здание, где работали бурильщики

Да и о каком золоте говорить, когда знания дороже? А ведь скважина оказалась и подходящим инструментом для прогноза землетрясений, и доказательством родства Земли с Луной, что сегодня находит всё больше подтверждений. Но какой ценой это достигнуто?

Проект неслучайно сравнивают с космическим: пускай ракеты не строили, финансов на Кольскую ушло немало.

Пришлось возводить здание буровой, собственный завод для сборки оборудования, 16 огромных лабораторий для изучения образцов — развернулись на полную. Отбор сотрудников тоже напоминал конкурс на космонавта, только вместо полёта их ждали два десятилетия упорного труда.

Для сравнения, американскую скважину Берта Роджерс глубиной 9,5 км проделали всего за 512 дней. Но из неё не вынимали керн — образцы пород, которые помогают изучать земные недра. Зато теперь из этих цилиндриков можно составить «колбасу» длиной свыше 5 километров, где записаны миллиарды лет биографии нашей планеты.

Колодец в ад

Понятно, что при таком размахе были не только успехи, но и проблемы. Если до отметки в 7 км всё шло более-менее гладко, то затем древние породы показали характер. Вгрызаясь в слоистые структуры, бур часто отклонялся от вертикального курса, намертво застревая в глубине.

Самая серьёзная авария произошла 27 сентября 1984 года — после простоя, вызванного Всемирным геологическим конгрессом в Москве и визитами на Кольскую скважину иностранцев. Вернувшись к работе, буровики секцию за секцией опускали колонну в отверстие. Привычно следили за показаниями приборов и даже достигли нового рубежа в 12 066 метров.

Такие рекорды стали обычным делом — глубже в кору планеты всё равно никто не проникал.

Вдруг механизм заклинило. Люди начали тащить колонну обратно, но оказалось, что её часть вместе с буром оторвало от основной конструкции. Инженеры впустую потратили полгода, чтобы извлечь потерянное из-под земли. Как написал об этом происшествии геолог Алексей Осадчий, «жаль было не труб, а результатов пяти лет труда». С тех пор аварии участились, оборачиваясь для сотрудников СГ-3 сплошным проклятием. Казалось, злой дух не пускает человека дальше, внутрь Земли.

erth3

Поползли слухи о вмешательстве потусторонних сил. Досужие конспирологи не могли пройти мимо самой глубокой скважины мира, да ещё и в СССР. Хотя кто конкретно вбросил утку о творящейся на глубине чертовщине? В интервью телеканалу «Россия» Давид Губерман сослался на некую финскую газету для молодёжи, где первого апреля 1989 года решили так пошутить. Но классическое воплощение миф обрёл в книге известного антрополога и собирателя городских легенд Яна Брунванда.

Мол, где-то в далёкой Сибири геологи проделали скважину глубиной около 14,4 км, как вдруг буровое долото начало вращаться с бешеной скоростью. Руководитель проекта решил, что найдена полость внутри Земли. Тогда учёные измерили температуру в этой бездне — тысяча градусов по Цельсию.

Они опустили сверхчувствительные микрофоны на дно колодца и, к своему удивлению, якобы услышали крики тысяч, а то и миллионов страдающих душ.

После публикации жуткая байка ушла в народ. Что послужило основой для столь экзотических домыслов? Если помните, в 1984-м завершился Всемирный геологический конгресс, а Кольскую скважину посетили иностранные специалисты, после чего на страницах Scientific American вышла статья о достижениях советских бурильщиков. Эти сведения до того взбудоражили верующих граждан США, что позже попали в сеть вещания местного христианского телевидения. Естественно, реальные факты из научного журнала исказили до неузнаваемости.

Учёные не ожидали прироста температуры по 20 градусов на километр? Тогда пусть там будет пекло! Сделаны открытия об устройстве недр нашей планеты? Ещё бы, ведь сквозь этот колодец демоны лезут! Труд советских геологов тоже представили в инфернальном свете: дескать, поглядите-ка на этих безбожников-коммунистов — уже до чертей добрались.

Неужто кто-то и впрямь опустил микрофон на такую глубину? Нонсенс: для акустического исследования пород использовали зонд с генератором и приёмником колебаний. Сигнал отражался от толщ земли и передавался в виде электрического импульса на обычный телевизор — исследователи буквально смотрели на подземные звуки, а не слушали их в наушниках. Но публика падка на сенсации. Масла в огонь подлил норвежский учитель Аге Рендален, написавший проникновенное письмо о демонах и вере:

Должен признаться, что сообщения о скважине вызвали у меня лишь насмешку. Я не поверил ни единому слову и даже рассказал другу об американцах, считающих, что ад физически существует внутри Земли. Но новостей становилось всё больше, а меня охватил страх — будь ад реальностью, я бы точно попал туда. Несколько дней мне мерещились огонь и крики, пока я не сдался и не посвятил душу Богу.

Аге Рендален

Прямо Блаженный Августин. На «исповеди» Рендален не остановился — следом он заявил, что советские атеисты нарочно скрывают правду. Иначе весь мир узнает о месте, где люди посмертно страдают за грехи.

Для убедительности норвежец запустил байку о твари вроде летучей мыши, якобы вырвавшейся через адский колодец наружу.

Пытаясь докопаться до правды, журналисты вышли на те самые финские газеты, о которых говорил Давид Губерман, — они оказались не столько молодёжными, сколько религиозными. Заодно связались с Рендаленом, подтвердившим, что все его «откровения» — розыгрыш. Вроде всё стало на свои места? Как бы не так.

Да, история об инфернальном колодце оказалась фейком с корнями в христианских общинах США. А знаменитая запись криков — переработкой звукоряда из хоррора «Кровавый барон» Марио Бавы. Но миф жив до сих пор. Почему? Когда людям говорят об анизотропии упругости протерозойских и архейских отложений Балтийского щита, это скучно. Но стоит приплести духов и чертовщину, как у обывателя загораются глаза. Кольская сверхглубокая, конечно, «шумит», но в научном, а не мистическом смысле. Да и работа бурильщика тяжела — кому-нибудь она и впрямь показалась бы адской.

Строили долго — сломали в момент

С развалом СССР Кольскую скважину постигла судьба всех грандиозных строек той страны. Ещё в 1990 году корреспондент «Красной звезды» писал о планах на 14,5 километров, однако через пару лет бурение остановили на отметке 12 262 метров — больших глубин человечество так и не достигло. Неслучайно объект внесли в Книгу Гиннеса. Но власти интереса к нему не проявляли — пришлось сокращать персонал.

Кто разъехался по домам, в разные страны СНГ, кто-то прямо здесь, в городе Заполярном, торгует на рынке. Из 500 специалистов к началу работы по программе ЮНЕСКО осталось 100, а теперь и того меньше. Но отвоёванные на конкурсе работы по созданию методики прогнозирования землетрясений мы способны выполнить.

Давид Губерман директор Кольской сверхглубокой

В 2007-м стало известно, что скважину закроют окончательно. Учёные пытались этому помешать — приводили веские аргументы, почему СГ-3 ещё полезна. Всё напрасно: некогда громкому проекту в одночасье пришёл конец.

Конечно, сейчас восстановление скважины — утопия. Но даже если представить, что завтра её расконсервируют, цель останется прежней. Хотя приобретать знания — не то же самое, что швырять деньги на ветер. Изучение недр Земли — своего рода инвестиция. В переписке с 4PDA доктор геолого-минералогических наук и академик РАЕН Николай Евгеньевич Козлов высказал мнение о потенциале Кольской сверхглубокой в наши дни:

С точки зрения науки, данные, полученные с помощью СГ-3, трудно переоценить. И если бы её вдруг восстановили и продолжили бурение, наверное, были бы получены новые, не менее интересные материалы. Но, к сожалению, насколько мне известно, это невозможно в принципе: скважина — вернее то, что от неё осталось, — как мне представляется, восстановлению не подлежит. Разрушено всё, что только можно было разрушить… А по поводу пустой траты денег: Китай, к примеру, такие исследования продолжает и планирует продолжать. Там вроде бы умеют считать деньги.

Евгений Козлов доктор геолого-минералогических наук

Только вдумайтесь: по материалам, полученным благодаря Кольской сверхглубокой, до сих пор защищают диссертации. Она не была первым сооружением такого рода и не будет последним, но глубина и место делают её уникальной. Сколько ещё открытий таят недра Балтийского щита? Это мы вряд ли узнаем.

Что ни предполагай, реальность одна: скважина, по-прежнему важная для науки, лежит в руинах. Теперь там лишь ржавая рухлядь, привлекающая любителей басен о колодце в ад. Люди часто забывают, что незачем искать пекло под землёй, когда его можно свободно увидеть на поверхности.

Источник: https://inforuss.info/https://www.tampereclub.ru/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!