Человечество славится своим неукротимым стремлением исследовать все вокруг. Мы исследовали космос, построили станции в Антарктиде и обогнули земной шар бесчисленное количество раз. Но и сегодня на планете есть места, где человек никогда не бывал, и они находятся прямо у нас под ногами.
Наука не знает точно, что можно найти на глубине десятков тысяч километров, но породы, которые мы можем оттуда извлечь, не менее ценны, чем образцы, которые космические корабли возвращают с внеземных тел. Но что именно мешает человеку искать так глубоко под Землей и какого прогресса удалось достичь с помощью самой глубокой скважины на планете - "Кола Муса", первого космического бура. Человек копает сверхглубокие скважины с XIII века.
Основная причина заключается в том, что под землей находится так много всего, что мы еще не исследовали. Например, несколько лет назад российские, французские и немецкие биохимики обнаружили подповерхностный океан Архыз-Кого, глубина которого составляет около 500 километров, а объем превышает объем всех поверхностных океанов в целом. Благодаря этому открытию наука смогла получить более точную информацию о формировании нашей планеты, и такое открытие было бы невозможно без методов сверхглубокого бурения.
Одним из самых ярких примеров является Кольская сверхглубокая скважина, которая остается самой глубокой скважиной в мире даже спустя 24 года после ее закрытия. Глубокое бурение на Кольском месторождении началось в 1970 году и продолжалось до 1991 года. Ее глубина составляет 12 262 метра, а диаметр - 92 сантиметра. Она была пробурена установкой "Уралмаш-4" с глубины 7 200,63 метра. Буровая установка была заменена на Уралмаш 15000 весом более 200 тонн, а спуск и подъем колонны состоялся примерно в 18:00.
Место для бурения было выбрано в десяти километрах к западу от города Заполярная. Скважина была пробурена в северо-восточной части Балтийского щита, в месте слияния минералоносных докембрийских структур, характерных для фундамента древних участков континентальной коры. Этот район наиболее подходит для сверхглубокого бурения, поскольку Кольский полуостров - одно из немногих мест на континенте, где скважина была пробурена в северо-восточной части Балтийского щита.
Кольский полуостров - это участок земной поверхности, где осадочный чехол полностью отсутствует, а поверхность сложена породами очень древнего происхождения, возрастом около 3 миллиардов лет. В отличие от других крупных сверхглубоких скважин, пробуренных для добычи нефти, газа или геологической разведки, Кольская скважина была создана исключительно для научных и исследовательских целей. Ее основной целью было подтверждение теоретических моделей и структуры нижней коры Земли, а также изучение природы границы между нижней корой и мантией Земли.
Также исследователи планировали получить информацию о глубинном строении никелевого и, опять же, печенежского комплексов, уточнить особенности геологических процессов, получить новые данные о подповерхностном тепловом режиме, глубоководных растворах, газах и составе пород. Кроме того, Кольская скважина должна была внести вклад в совершенствование существующей техники сверхглубокого бурения и разработку методов комплексного геофизического исследования пород и минералов на больших глубинах. Бурение началось 24 мая 1972 года. До глубины 7000 метров процесс проходил относительно гладко, поскольку бур проникал только в твердый однородный гранит.
Однако выше 7000 метров буровая установка вошла в менее прочные слоистые породы, и скважина начала разрушаться с образованием пустот. Как следствие, бурильная колонна застревала, и бур часто ломался при попытке ее достать. Такие аварии происходили неоднократно, и в итоге структура скважины стала напоминать верхушку дерева с множеством ветвей. 6 июня 1979 года "Кольская сверхглубокая" побила рекорд в 9500,83 метра, ранее принадлежавший нефтяной скважине "Берт Роджерс" в Оклахоме, а в 1983 году скважина достигла глубины 12,66 метра. После достижения этого рекорда бурение ненадолго остановилось, а когда через несколько месяцев оно возобновилось, произошла первая серьезная авария, и бурение пришлось возобновить. 7 километров. В 1990 году глубина новой ветки достигла 12 262 метров.
Но после очередных серьезных аварий процесс снова прервался, и через четыре года скважина была окончательно заброшена. Первоначально предполагалось, что Кольская скважина поможет определить резкую границу между гранитом и базальтом.
Однако образцы горных пород на всей глубине скважины выявили лишь и, в то же время, из-за повышения давления и температуры физические свойства гранита B резко изменились. При подъеме образцов гранит часто крошился, так как не мог выдержать резкого изменения давления. Извлечь кусок устойчивой породы можно было только очень медленно поднимая буровой инструмент, и благодаря этому исследователи смогли получить много ценных данных о недрах Земли.
Температура в скважине была самым важным результатом геохимических исследований, поскольку измеренные значения были намного выше, чем ожидалось вблизи поверхности. Температура увеличивалась со скоростью 11 градусов на километр при глубине 14 градусов на километр. Между 2,2 и 7,5 километрами температура увеличивалась со скоростью около 24 градусов на 1000 метров. В результате уже на глубине 5 километров приборы зафиксировали температуру 70 градусов Цельсия на 1 000 метров. Это значение достигло 220 градусов Цельсия. Таким образом, информация о структуре Балтийского щита существенно уточнила существующие теоретические представления. Изучение состава сверхглубоко залегающих пород позволило получить совершенно иные данные, чем те, которые были известны науке до начала бурения. Научные результаты также имеют прикладное значение. Например, на небольшой глубине геологи обнаружили горизонт медно-никелевых минералов, пригодных для добычи, а на глубине девяти с половиной километров был обнаружен слой геохимических аномалий золота с концентрацией до одного грамма на тонну породы. Хотя добыча на таких глубинах вряд ли возможна сама по себе, свойства слоя золота позволили нам уточнить нашу модель эволюции этих минералов. Только скважины, пробуренные относительно недавно для разработки крупных месторождений нефти и газа, смогли побить рекорд длины Кольской сверхглубины.
Одна такая скважина была пробурена в 2008 году, Maersk Oil Bide 04 Ei, длина которой составляет 12 290 метров. Самой длинной скважиной на сегодняшний день является скважина Z 42 Chay на месторождении Вена, длина которой составляет 12 700 метров. Однако глубина Кольской скважины никогда не была превзойдена. Помимо того, что Кольская сверхглубокая скважина бьет рекорды, у нее есть уникальная история.
На протяжении многих лет история была наполнена таинственными легендами и мифами. Во многом это связано с различными авариями, которые ученые не всегда могли объяснить. Например, в 1995 году на максимальной глубине скважины произошел необъяснимый взрыв, и бурение пришлось остановить.
Причина этого явления так и не была найдена. Однако руководитель работ, академик Давид Миронович Губерман, подтвердил, что взрыву предшествовал странный шум. Однако через несколько дней на той же глубине ничего подобного не произошло. Вполне вероятно, что причиной могла стать неисправность самой буровой платформы или реакция с обнаруженным там неизученным на данный момент веществом. Ведь столь глубокие слои земного шара до сих пор остаются практически неизученными. Кольская сверхглубокая скважина прошла лишь часть пути до центра Земли, общее расстояние составило 6 371 километр.
Ученые, работавшие над скважиной, надеялись достичь хотя бы мантии Земли, но для этого им пришлось бы пройти до 30-40 километров. Но результат пока невообразим, и до сих пор ни один прибор не проникал так глубоко под Землю. Сегодня геология развивается параллельно с проектами по освоению космоса, и эти исследования можно сравнить с известными нам телескопами. Между тем, у геологов тоже есть свои амбициозные проекты, и пока одна часть научного сообщества думает о том, как достичь других планет, другая изучает строение нашей собственной планеты и строит планы о том, как в будущем человек сможет добраться до центра Земли.
