Koola sügav kaev. Kus on sügavaim naftakaev? Ülisügavad kaevud asuvad endise NSVL territooriumil

13.03.2020

Tänaseks on inimkonna teadusuuringud jõudnud Päikesesüsteemi piiridesse: me maandusime kosmoselaev planeetidele, nende satelliitidele, asteroididele, komeetidele, saatsid ülesandeid Kuiperi vöösse ja ületasid heliopausi piiri. Teleskoopide abil näeme sündmusi, mis leidsid aset 13 miljardit aastat tagasi – siis, kui universum oli vaid paarsada miljonit aastat vana. Selle taustal on huvitav hinnata, kui hästi me oma Maad tunneme. Parim viis teda tundma õppida sisemine struktuur- puurige kaev: mida sügavam, seda parem. Maa sügavaim kaev on Kola Superdeep ehk SG-3. 1990. aastal ulatus selle sügavus 12 kilomeetrini 262 meetrini. Kui võrrelda seda arvu meie planeedi raadiusega, siis selgub, et see on vaid 0,2 protsenti teest Maa keskpunktini. Kuid isegi sellest piisas, et konstruktsiooni idee ümber pöörata. maakoor.

Kui kujutate ette kaevu šahtina, mille kaudu saate liftiga laskuda maa põhja või vähemalt paari kilomeetri kaugusele, siis pole see sugugi nii. Puurtööriista läbimõõt, millega insenerid kaevu lõid, oli vaid 21,4 sentimeetrit. Kaevu ülemine kahekilomeetrine lõik on veidi laiem - seda laiendati 39,4 sentimeetrini, kuid ometi ei pääse inimene sinna kuidagi. Kaevu proportsioonide ettekujutamiseks oleks parim analoogia 57-meetrine 1-millimeetrise läbimõõduga, ühest otsast veidi jämedam õmblusnõel.

Hästi paigutus

Kuid see esitlus on lihtsustatud. Puurimise käigus juhtus kaevu juures mitu õnnetust - osa puurnöörist sattus maa alla, ilma et oleks olnud võimalik seda välja tõmmata. Seetõttu käivitati kaevu mitu korda uuesti, seitsme ja üheksa kilomeetri kauguselt. Seal on neli suuremat haru ja kümmekond väiksemat. Põhiokstel on erinev maksimaalne sügavus: kaks neist ületavad 12 kilomeetri piiri, veel kaks ei ulatu selleni vaid 200-400 meetri võrra. Pange tähele, et Mariaani süviku sügavus on ühe kilomeetri võrra väiksem - 10 994 meetrit merepinna suhtes.

SG-3 trajektooride horisontaalsed (vasakul) ja vertikaalsed projektsioonid

Yu.N. Jakovlev jt. / Kolsky bülletään teaduskeskus RAS, 2014

Pealegi oleks viga tajuda kaevu loodina. Kuna erinevatel sügavustel on kividel erinevad mehaanilised omadused, kaldus puur töö käigus vähem tihedamatele aladele. Seetõttu näeb Kola Superdeep’i profiil suures plaanis välja nagu kergelt kumer, mitme haruga traat.

Täna kaevule lähenedes näeme vaid ülemist osa – kaheteistkümne massiivse poldiga suudme külge kruvitud metallluuki. Selle peal olev kiri on tehtud veaga, õige sügavus on 12 262 meetrit.

Kuidas puuriti sügav kaev?

Alustuseks tuleb märkida, et SG-3 loodi algselt spetsiaalselt teaduslikel eesmärkidel. Teadlased otsustasid puurida koha, kus maapinnale tulid iidsed kivimid – kuni kolm miljardit aastat vanad. Üks uurimistöö argumente oli see, et noored settekivimid olid õlitootmise käigus hästi uuritud ja keegi polnud veel sügavale muinaskihtidesse puurinud. Lisaks olid seal ka suured vase-nikli maardlad, mille uurimine oleks kasulik täiendus kaevu teaduslikule missioonile.

Puurimine algas 1970. aastal. Kaevu esimene osa puuriti Uralmash-4E seeriaplatvormiga – seda kasutati tavaliselt naftapuuraukude puurimiseks. Paigalduse modifitseerimine võimaldas jõuda 7 kilomeetri 263 meetri sügavusele. Kulus neli aastat. Seejärel muudeti paigaldust "Uralmash-15000", mis sai nime kaevu kavandatud sügavuse järgi - 15 kilomeetrit. Uus puurseade on loodud spetsiaalselt Kola Superdeepi jaoks: nii suurel sügavusel puurimine nõudis tõsist seadmete ja materjalide viimistlemist. Näiteks ainuüksi puurnööri kaal ulatus 15 kilomeetri sügavusel 200 tonnini. Installatsioon ise võis tõsta kuni 400 tonni raskusi.

Puurnöör koosneb omavahel ühendatud torudest. Selle abil langetavad insenerid puuriista kaevu põhja ning see tagab ka selle töö. Kolonni lõppu paigaldati spetsiaalsed 46-meetrised turbodrillid, mida ajendas veevool pinnalt. Need võimaldasid pöörata kivipurustustööriista kogu kolonnist eraldi.

Otsad, millega puurnöör graniiti lõikas, kutsuvad esile assotsiatsioone robotist pärit futuristlike detailidega – mitmed ülevalt turbiiniga ühendatud keerlevad naelkettad. Ühest sellisest otsast piisas vaid neljaks töötunniks – see vastab ligikaudu 7-10 meetri pikkusele läbisõidule, mille järel tuleb kogu puurnöör üles tõsta, lahti võtta ja siis uuesti alla lasta. Pidevad laskumised ja tõusud ise võtsid aega kuni 8 tundi.

Isegi Kola Superdeep'i kolonni torud pidid kasutama ebatavalisi torusid. Sügavuses tõusevad temperatuur ja rõhk järk-järgult ning, nagu insenerid ütlevad, temperatuuridel üle 150–160 kraadi, seeriatorude teras pehmeneb ja hoiab mitmetonniseid koormusi halvemini - seetõttu on ohtlike deformatsioonide ja toru purunemise tõenäosus. veerg suureneb. Seetõttu valisid arendajad kergemad ja kuumakindlad alumiiniumsulamid. Iga toru pikkus oli umbes 33 meetrit ja läbimõõt umbes 20 sentimeetrit – pisut kitsam kui kaev ise.

Kuid isegi spetsiaalselt loodud materjalid ei pidanud puurimistingimustele vastu. Pärast esimest seitsmekilomeetrist lõiku kulus ligi kümme aastat ja üle 50 kilomeetri torusid, et edasi puurida 12 000 meetri märgini. Insenerid seisid silmitsi tõsiasjaga, et allpool seitse kilomeetrit muutusid kivimid vähem tihedaks ja purunesid - puuri jaoks viskoosseks. Lisaks moonutas puurauk ise oma kuju ja muutus elliptiliseks. Selle tulemusena katkes nöör mitu korda ja kuna insenerid ei saanud seda tagasi tõsta, olid insenerid sunnitud kaevu haru betoneerima ja uuesti puurkaevust läbi tegema, raiskades sellega aastatepikkuse töö.

Üks neist suurõnnetustest sundis puurijaid 1984. aastal betoneerima kaevu oksa, mis ulatus 12 066 meetri sügavusele. Puurimist tuli uuesti alustada 7 kilomeetri märgist. Sellele eelnes paus kaevuga töös - sel hetkel kustutati SG-3 olemasolu ja Moskvas peeti rahvusvaheline geoloogiakongress Geoexpo, mille delegaadid objektil käisid.

Õnnetuse pealtnägijate sõnul puuris kolonn pärast tööde jätkamist üheksa meetrit alla kaevu. Pärast neljatunnist puurimist valmistusid töötajad kolonni tagasi tõstma, kuid see "ei läinud". Puurijad otsustasid, et toru kuskil "kinni" kaevu seinte külge, ja suurendasid tõstejõudu. Töökoormus on drastiliselt vähenenud. Järk-järgult nööri 33-meetristeks küünaldeks lahti monteerides jõudsid töömehed järgmise, ebaühtlase alumise servaga lõppeva lõiguni: kaevu jäid turbodrill ja veel viis kilomeetrit torusid, neid ei saanud tõsta.

Uuesti 12-kilomeetrise piirini jõudsid puurijad alles 1990. aastaks, samal ajal püstitati ka sukeldumisrekord - 12 262 meetrit. Siis juhtus uus õnnetus ja alates 1994. aastast kaevutööd peatati.

Ülisügava teaduslik missioon

SG-3 seismiliste testide muster

"Kola superdeep" ENSV Geoloogiaministeerium, kirjastus "Nedra", 1984

Kaevu uuriti terve hulga geoloogiliste ja geofüüsikaliste meetoditega, alates südamiku kogumisest (antud sügavusele vastav kivimite sammas) kuni kiirguse ja seismoloogiliste mõõtmisteni. Näiteks võeti südamik spetsiaalsete puuridega südamiku vastuvõtjate abil - need näevad välja nagu sakiliste servadega torud. Nende torude keskel on 6-7 sentimeetrised augud, kuhu kivi siseneb.

Kuid isegi selle pealtnäha lihtsa (v.a vajadus tõsta see südamik paljude kilomeetrite sügavusest) tehnikaga tekkisid raskused. Tänu puurimisvedelikule – samale, mis puuri liikuma pani – oli südamik vedelikuga küllastunud ja muutis selle omadusi. Lisaks on tingimused sügavuses ja maapinnal väga erinevad – proovid purunesid rõhuvahest.

Erinevatel sügavustel oli südamiku saagikus väga erinev. Kui viie kilomeetri kaugusel 100-meetrisest lõigust oli võimalik arvestada 30-sentimeetrise südamikuga, siis enam kui üheksa kilomeetri sügavusel said geoloogid kivisamba asemel komplekti tihedast kivist seibid.

Mikrofoto 8028 meetri sügavuselt üles tõstetud kivimitest

"Kola superdeep" ENSV Geoloogiaministeerium, kirjastus "Nedra", 1984

Kaevust tõstetud materjali uurimisel tehti mitmeid olulisi järeldusi. Esiteks ei saa maakoore struktuuri lihtsustada mitme kihi koostiseks. Sellele viitasid varem seismoloogilised andmed – geofüüsikud nägid laineid, mis tundusid peegelduvat sujuvalt piirilt. SG-3 uuringud on näidanud, et selline nähtavus võib tekkida ka kivimite keerulise jaotuse korral.

See oletus mõjutas kaevu kujundust – teadlased eeldasid, et seitsme kilomeetri sügavusel satub võll basaltkivimitesse, kuid needki ei kohtunud 12-kilomeetrise märgi juures. Kuid basaldi asemel avastasid geoloogid kivimid, millel oli palju pragusid ja madal tihedus, mida paljude kilomeetrite sügavusest ei saanud üldse oodata. Pealegi leiti pragudest põhjavee jälgi – pakuti isegi, et need tekkisid hapniku ja vesiniku otsesel reaktsioonil Maa paksuses.

hulgas teaduslikke tulemusi leiti ka rakenduslikke - näiteks leidsid geoloogid madalal sügavusel kaevandamiseks sobivate vase-nikli maakide horisondi. Ja 9,5 kilomeetri sügavuselt avastati kulla geokeemilise anomaalia kiht - kivis leidus mikromeetrilisi loodusliku kulla terasid. Kontsentratsioon ulatus grammini kivimi tonni kohta. Siiski on ebatõenäoline, et selliselt sügavuselt kaevandamine kunagi kasumlik oleks. Kuid kulda kandva kihi olemasolu ja omadused võimaldasid selgitada mineraalide evolutsiooni mudeleid - petrogeneesi.

Eraldi on vaja rääkida temperatuurigradientide ja kiirguse uuringutest. Sellisteks katseteks kasutatakse aukudega instrumente, mis langetatakse traatkaablitele. Suureks probleemiks oli nende sünkroniseerimise tagamine maapealsete seadmetega, samuti töö tagamine suurel sügavusel. Näiteks tekkis raskusi asjaolu, et 12 kilomeetri pikkused kaablid venisid umbes 20 meetri võrra, mis võib andmete täpsust oluliselt vähendada. Selle vältimiseks pidid geofüüsikud looma uued meetodid kauguste märkimiseks.

Enamik kaubanduslikke tööriistu ei olnud mõeldud töötama kaevu madalama astme karmides tingimustes. Seetõttu kasutasid teadlased suurel sügavusel uurimistööks spetsiaalselt Kola Superdeepi jaoks loodud seadmeid.

Geotermiliste uuringute kõige olulisem tulemus on oodatust palju suuremad temperatuurigradiendid. Maapinna lähedal oli temperatuuri tõusu kiirus 11 kraadi kilomeetri kohta, kahe kilomeetri sügavuseni - 14 kraadi kilomeetri kohta. Ajavahemikus 2,2–7,5 kilomeetrit tõusis temperatuur kiirusega, mis lähenes 24 kraadile kilomeetri kohta, kuigi olemasolevad mudelid ennustasid väärtust poolteist korda vähem. Selle tulemusel registreerisid instrumendid juba viie kilomeetri sügavusel temperatuuri 70 kraadi Celsiuse järgi ja 12 kilomeetri pärast jõudis see väärtus 220 kraadini.

Koola ülisügav kaev osutus erinevaks teistest kaevudest - näiteks Ukraina kristallkilbi kivimite ja Sierra Nevada batoliitide soojuseraldust analüüsides näitasid geoloogid, et soojuseraldus väheneb sügavusega. SG-3 puhul see vastupidi kasvas. Pealegi on mõõtmised näidanud, et peamine soojusallikas, mis annab 45–55 protsenti soojusvoost, on radioaktiivsete elementide lagunemine.

Vaatamata sellele, et kaevu sügavus tundub kolossaalne, ei küüni see Balti kilbil kolmandikkugi maakoore paksusest. Geoloogide hinnangul kulgeb maakoore põhi selles piirkonnas umbes 40 kilomeetrit maa all. Seega, isegi kui SG-3 oleks saavutanud kavandatud 15-kilomeetrise piiri, poleks me ikkagi mantlile jõudnud.

Sellise ambitsioonika ülesande seadsid Ameerika teadlased Moholi projekti arendades. Geoloogid plaanisid jõuda Mohorovici piirini – maa-alusesse piirkonda, kus järsk muutus helilainete levimiskiirus. Arvatakse, et see on seotud maakoore ja vahevöö vahelise piiriga. Väärib märkimist, et puurijad valisid kaevu kohaks Guadalupe saare lähedal asuva ookeani põhja - piirini oli vaid paar kilomeetrit. Ookeani enda sügavus ulatus siin aga 3,5 kilomeetrini, mis raskendas oluliselt puurimistöid. Esimesed katsed 1960. aastatel võimaldasid geoloogidel puurida vaid 183 meetriseid auke.

Hiljuti tehti plaane elustada süvaookeani puurimisprojekt uurimispuurimislaeva JOIDES Resolution abil. Nagu uus eesmärk geoloogid valisid punkti India ookeanis, mitte kaugel Aafrikast. Mohorovichici piiri sügavus on seal vaid umbes 2,5 kilomeetrit. Detsembris 2015 - jaanuaris 2016 õnnestus geoloogidel puurida 789 meetri sügavune kaev, mis on suuruselt viies veealuste kaevude maailmas. Kuid see väärtus on vaid pool esimeses etapis nõutavast. Siiski plaanib meeskond naasta ja alustatu lõpule viia.

***

0,2 protsenti teest Maa keskmesse ei ole kosmosereiside mastaabiga võrreldes nii muljetavaldav näitaja. Siiski tuleb meeles pidada, et Päikesesüsteemi piir ei kulge mööda Neptuuni orbiiti (ega isegi Kuiperi vööd). Päikese gravitatsioon domineerib tähe suhtes kuni kahe valgusaasta kaugusel tähest. Nii et kui kõike hoolikalt arvutada, selgub, et ka Voyager 2 lendas vaid kümnendiku protsendi teest meie süsteemi äärealadele.

Seetõttu ärge olge ärritunud sellest, kui vähe me oma planeedi "sisemust" tunneme. Geoloogidel on oma teleskoobid – seismilised uuringud – ja oma ambitsioonikad plaanid soolestiku vallutamiseks. Ja kui astronoomidel on juba õnnestunud puudutada tahket osa taevakehadest Päikesesüsteem, siis on geoloogidel kõik kõige huvitavam veel ees.

Vladimir Korolev

1970. aastal, just Lenini 100. sünniaastapäevaks, käivitasid nõukogude teadlased meie aja ühe ambitsioonikama projekti. Koola poolsaarel Zapolyarny külast kümne kilomeetri kaugusel algas kaevu puurimine, mis osutus selle tulemusena maailma sügavaimaks ja jõudis Guinnessi rekordite raamatusse.

Suurejooneline teadusprojekt kõndinud üle kahekümne aasta. Ta tõi kaasa palju huvitavaid avastusi, läks teaduse ajalukku ja oli lõpuks kasvanud nii paljude legendide, kuulujuttude ja kuulujuttudega, millest jätkuks rohkem kui üheks õudusfilmiks.

sissepääs põrgusse

Oma hiilgeaegadel oli Koola poolsaare puurimisseade 20-korruseline kükloobi struktuur. Ühes vahetuses töötas siin kuni kolm tuhat inimest. Meeskonda juhtisid riigi juhtivad geoloogid. Puurseade ehitati Zapolyarnõi külast kümne kilomeetri kaugusel asuvasse tundrasse ja polaarööl säras see tuledes nagu kosmoselaev.

Kui kogu see hiilgus järsku sulgus ja tuled kustusid, levisid kohe kuulujutud. Kõigi meetmete järgi oli puurimine märkimisväärselt edukas. Sellist sügavust pole maailmas veel kellelgi õnnestunud jõuda – Nõukogude geoloogid langetasid puuri enam kui 12 kilomeetrit.

Eduka projekti ootamatu lõpp nägi välja sama naeruväärne kui tõsiasi, et ameeriklased sulgesid Kuule lendude programmi. Kuuprojekti kokkuvarisemises süüdistati tulnukaid. Koola ülisügavuse probleemides - kuradid ja deemonid.

Populaarne legend räägib, et suurest sügavusest võeti puur korduvalt välja sulanuna. Füüsilisi põhjusi selleks ei olnud – temperatuur maa all ei ületanud 200 kraadi Celsiuse järgi ja puur oli mõeldud tuhande kraadi jaoks. Seejärel hakkasid heliandurid väidetavalt vastu võtma mõningaid oigamisi, karjeid ja ohkeid. Instrumentide näitu jälginud dispetšerid kaebasid paanilise hirmu ja ärevuse üle.

Legendi järgi selgus, et geoloogid olid puurinud põrgusse. Patuste oigamine, ülikõrge temperatuur, õudusõhkkond puurimispaigas – kõik see selgitas, miks kogu Kola Superdeep’i tööd järsku piirati.

Paljud olid nende kuulujuttude suhtes skeptilised. 1995. aastal, pärast tööde seiskamist, toimus aga puurplatvormil võimas plahvatus. Keegi ei saanud aru, mis seal plahvatada võib, isegi kogu projekti juht, silmapaistev geoloog David Guberman.

Tänapäeval juhitakse ekskursioone mahajäetud puurimisplatvormi juurde ja need jutustavad turistidele põneva loo sellest, kuidas teadlased puurisid augu surnute allilma. Samal ajal kui oigavad kummitused tiirlevad installatsioonis ringi ja õhtul roomavad pinnale deemonid ja püüavad hiilida haigutava ekstreemse otsija kuristikku.

maa-alune kuu

Tegelikult mõtlesid kogu loo “well to hell” välja Soome ajakirjanikud 1. aprilliks. Nende koomilise artikli trükkisid Ameerika ajalehed uuesti välja ja part lendas massidesse. Koola ülisügavuse pikaajaline puurimine kulges ilma igasuguse müstikata. Kuid see, mis seal tegelikkuses juhtus, oli huvitavam kui kõik legendid.

Alustuseks oli ülisügav puurimine määratud paljudele õnnetustele. Hiiglasliku rõhu (kuni 1000 atmosfääri) ja kõrgete temperatuuride ikke all ei pidanud puurid vastu, kaev oli ummistunud, ventilatsiooniava tugevdanud torud purunesid. Lugematuid kordi oli kitsas kaev painutatud nii, et tuli puurida uusi oksi.

Halvim õnnetus juhtus vahetult pärast geoloogide peamist triumfi. 1982. aastal suudeti ületada 12 kilomeetri piir. Need tulemused tehti pidulikult teatavaks Moskvas rahvusvahelisel geoloogiakongressil. Koola poolsaarele toodi geolooge kogu maailmast, neile näidati puurimisplatvormi ja kivimiproove, mis kaevandati fantastilisel sügavusel, kuhu inimkond polnud varem jõudnud.

Pärast tähistamist jätkus puurimine. Saatuslikuks sai aga tööpaus. 1984. aastal juhtus puurplatvormil kõige kohutavam õnnetus. Tervelt viis kilomeetrit torusid tulid lahti ja lõid kaevu vasardama. Puurimist oli võimatu jätkata. Viie aasta töö tulemused kadusid üleöö.

Pidin puurimist jätkama 7-kilomeetrise märgi pealt. Alles 1990. aastal õnnestus geoloogidel taas ületada üle 12 kilomeetri. 12 262 meetrit – see on Koola kaevu lõplik sügavus.

Kuid paralleelselt kohutavate õnnetustega järgnesid ka uskumatud avastused. Sügavpuurimine on ajamasina analoog. Koola poolsaarel kerkivad pinnale vanimad kivimid, mille vanus ületab 3 miljardit aastat. Üha sügavamale ronides on teadlased saanud selge ettekujutuse sellest, mis meie planeedil selle noorusajal juhtus.

Esiteks selgus, et traditsiooniline teadlaste koostatud geoloogilise läbilõike skeem ei vasta tegelikkusele. "Kuni 4 kilomeetrit läks kõik teooria kohaselt ja siis algas viimnepäev," rääkis Huberman hiljem.

Arvutuste kohaselt pidi see pärast graniidikihi puurimist jõudma veelgi kõvematesse, basaltkivimitesse. Aga basalt polnud. Peale graniiti tulid lahti kihilised kivimid, mis pidevalt murenesid ja raskendasid sisemaal liikumist.

Kuid 2,8 miljardi aasta vanuste kivimite hulgast leiti kivistunud mikroorganisme. See võimaldas selgitada elu tekkimise aega Maal. Veelgi sügavamalt on leitud tohutuid metaani ladestusi. See selgitas süsivesinike – nafta ja gaasi – päritolu küsimust.

Ja rohkem kui 9 kilomeetri sügavuselt avastasid teadlased kulda sisaldava oliviinikihi, mida Aleksei Tolstoi nii ilmekalt kirjeldas insener Garini hüperboloidis.

Kuid kõige fantastilisem avastus leidis aset 1970. aastate lõpus, kui Nõukogude kuu jaam tõi Kuu mulla proovid. Geoloogid nägid hämmastusega, et selle koostis langeb täielikult kokku nende kivimite koostisega, mida nad kaevandasid 3 kilomeetri sügavusel. Kuidas see võimalik oli?

Fakt on see, et üks Kuu päritolu hüpoteesidest viitab sellele, et mitu miljardit aastat tagasi põrkas Maa kokku mingisuguse taevakeha. Kokkupõrke tagajärjel purunes meie planeedilt tükk ja muutus satelliidiks. Võimalik, et see tükk tuli maha praeguse Koola poolsaare piirkonnas.

Finaal

Miks nad siis Kola Superdeepi sulgesid?

Esiteks said täidetud teadusliku ekspeditsiooni põhiülesanded. Loodi ainulaadne varustus suurel sügavusel puurimiseks, seda katsetati ekstreemsetes tingimustes ja täiustati märgatavalt. Kogutud kivimiproove uuriti ja kirjeldati üksikasjalikult. Koola kaev aitas paremini mõista maakoore ehitust ja meie planeedi ajalugu.

Teiseks ei soosinud aeg ise nii ambitsioonikaid projekte. 1992. aastal rahastati teadusekspeditsiooni kinniselt. Töötajad lahkusid ja läksid koju. Kuid ka tänapäeval avaldavad suurejooneline puurplatvormi hoone ja salapärane kaev muljet oma mastaapsusega.

Mõnikord tundub, et Kola Superdeep pole veel kogu oma imede varu ammendanud. Selles oli kindel ka kuulsa projekti juht. "Meil on maailma sügavaim auk – nii peaksite seda kasutama!" hüüdis David Huberman.

410–660 kilomeetri sügavusel Maa pinnast, arheuse ajastu ookean. Sellised avastused poleks olnud võimalikud ilma Nõukogude Liidus välja töötatud ja kasutatud ülisügavate puurimismeetoditeta. Üks tolle aja esemeid on Koola ülisügav kaev (SG-3), mis on isegi 24 aastat pärast puurimise lõpetamist endiselt maailma sügavaim. Miks seda puuriti ja milliseid avastusi see teha aitas, ütleb Lenta.ru.

Ülisügava puurimise pioneerid olid ameeriklased. Tõsi, ookeani avarustes: pilootprojekti kaasasid nad just selleks otstarbeks loodud laeva Glomar Challenger. Vahepeal arendati Nõukogude Liidus aktiivselt vastavat teoreetilist baasi.

1970. aasta mais alustati Murmanski oblasti põhjaosas, Zapoljarnõi linnast 10 kilomeetri kaugusel, Koola ülisügavkaevu puurimist. Ootuspäraselt oli see ajastatud Lenini sajanda sünniaastapäevaga. Erinevalt teistest ülisügavatest kaevudest puuriti SG-3 eranditult teaduslikel eesmärkidel ja korraldas isegi spetsiaalse uurimisretke.

Puurimiskoht oli ainulaadne: just Balti kilbil Koola poolsaare piirkonnas kerkivad pinnale iidsed kivimid. Paljud neist on kolm miljardit aastat vanad (meie planeet ise on 4,5 miljardit aastat vana). Lisaks on siin Petšenga-Imandra-Varzugi lõhe süvend iidsetesse kivimitesse pressitud topsitaoline struktuur, mille päritolu seletatakse sügava rikkega.

Teadlastel kulus 7263 meetri sügavuse kaevu puurimiseks neli aastat. Seni pole midagi ebatavalist tehtud: kasutati sama paigaldust, mis nafta ja gaasi ammutamisel. Seejärel seisis kaev terve aasta jõude: seadet muudeti turbiiniga puurimiseks. Pärast uuendamist oli võimalik puurida umbes 60 meetrit kuus.

Seitsmekilomeetrine sügavus tõi üllatusi: kõvade ja mitte eriti tihedate kivimite vaheldumine. Õnnetused on sagenenud ja puurkaevu on tekkinud palju koopaid. Puurimine jätkus kuni 1983. aastani, mil SG-3 sügavus ulatus 12 kilomeetrini. Pärast seda kogunesid teadlased suurele konverentsile ja rääkisid oma õnnestumistest.

Küll aga jäi puuri hooletu ümberkäimise tõttu kaevandusse viiekilomeetrine lõik. Mitu kuud üritati seda saada, kuid see ei õnnestunud. Puurimist otsustati uuesti alustada seitsme kilomeetri sügavuselt. Operatsiooni keerukuse tõttu ei puuritud mitte ainult peavõlli, vaid ka neli täiendavat. Kaotatud meetrite taastamiseks kulus kuus aastat: 1990. aastal jõudis kaev 12 262 meetri sügavusele, saades sellega maailma sügavaimaks.

Kaks aastat hiljem puurimine peatati, seejärel kaevu koipall, kuid tegelikult jäeti see maha.

Sellegipoolest tehti Koola ülisügavkaevust palju avastusi. Insenerid on loonud terve süsteemi ülisügavaks puurimiseks. Raskusi ei tekitanud mitte ainult sügavus, vaid ka kõrged temperatuurid (kuni 200 kraadi Celsiuse järgi) tulenevalt puuride töö intensiivsusest.

Teadlased ei kolinud mitte ainult sügavale Maa sisse, vaid tõstsid analüüsimiseks ka kivimiproove ja südamikke. Muide, just nemad uurisid Kuu pinnast ja said teada, et koostiselt vastab see peaaegu täielikult Koola kaevust umbes kolme kilomeetri sügavuselt kaevandatud kivimitele.

Rohkem kui üheksa kilomeetri sügavuselt leidsid nad mineraalide, sealhulgas kulla maardlaid: oliviinikihis on seda koguni 78 grammi tonni kohta. Ja seda polegi nii vähe – kulla kaevandamist peetakse võimalikuks 34 grammi tonni kohta. Teadlastele ja ka lähedal asuvale tehasele oli meeldiv üllatus vase-nikli maakide uue maagi horisondi avastamine.

Muuhulgas said teadlased teada, et graniidid ei lähe üle ülitugevaks basaltkihiks: tegelikult asusid selle taga traditsiooniliselt mõranenud kivimiteks liigitatud arheogneissid. See tegi omamoodi revolutsiooni geoloogias ja geofüüsikas ning muutis täielikult traditsioonilisi ettekujutusi Maa sisikonnast.

Meeldiv üllatus on ka 9–12 kilomeetri sügavuselt avastatud väga poorsed, väga mineraliseerunud veest küllastunud kivimid. Teadlaste oletuse kohaselt vastutavad just nemad maakide moodustumise eest, kuid varem arvati, et see toimub ainult palju madalamal sügavusel.

Muuhulgas selgus, et soolestiku temperatuur on oodatust veidi kõrgem: kuue kilomeetri sügavusel saadi temperatuurigradiendiks 20 kraadi Celsiuse järgi kilomeetri kohta loodetud 16 asemel. Tuvastati soojusvoo radiogeenne päritolu, mis samuti ei ühtinud varasemate hüpoteesidega.

Rohkem kui 2,8 miljardi aasta vanustest sügavamatest kihtidest on teadlased leidnud 14 tüüpi kivistunud mikroorganisme. See võimaldas nihutada elu tekkeaega planeedil poolteist miljardit aastat tagasi. Teadlased leidsid ka, et sügavuses pole settekivimeid ja seal on metaani, mattes igaveseks süsivesinike bioloogilise päritolu teooria.

Veel 1990. aastal otsustas rühm teadlasi Saksamaa lõunaosas uurida meie planeedi sisikonda kahe tektoonilise plaadi ristumiskohas, mis põrkasid kokku enam kui 300 miljoni aasta eest, kui mandri tekkis. Teadlaste lõppeesmärk oli puurida üks maailma sügavamaid puurauke kuni 10 km kaugusele.

Esialgu eeldati, et kaevust saab omamoodi "teleskoop", mis annaks võimaluse meie planeedi sisikonna kohta rohkem teada saada ja proovida tundma õppida Maa tuuma. Puurimisprotsess toimus Continental Deep Drilling programmi raames ja kestis 1994. aasta oktoobrini, mil seoses rahalised probleemid programm tuli katkestada.

Kaev sai nimeks Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik, lühendatult KTB ja programmi sulgemise ajaks oli seda puuritud juba üle 9 km, mis teadlastele entusiasmi ei lisanud. Puurimisprotsess ise ei olnud lihtne. 4 aasta jooksul pidid teadlased, insenerid ja töötajad seisma silmitsi terve hulga keeruliste olukordade ja üsna raskete ülesannetega. Nii pidi puur läbima näiteks umbes 300 kraadi Celsiuse kraadini kuumutatud kive, kuid ka sellistes tingimustes tulid puurijad siiski toime kaevu vedela vesinikuga jahutamisega.

Kuid hoolimata sellest, et programmi kärpiti, ei peatatud teaduskatseid ja neid tehti kuni 1995. aasta lõpuni ning tuleb märkida, et neid ei tehtud asjata. Selle aja jooksul õnnestus avastada uusi, üsna ootamatuid fakte meie planeedi ehituse kohta, koostati uued temperatuurijaotuse kaardid ja saadi andmeid seismilise rõhu jaotuse kohta, mis võimaldas luua planeedi kihilise struktuuri mudeleid. Maa pinna ülemine osa.

Kõige huvitavama jätsid teadlased aga viimaseks. Hollandi teadlane Lott Given, kes koos akustikainseneride ja geofüüsikaliste uuringute keskuse (Saksamaa) teadlastega tegi seda, millest paljud unistasid – peaaegu selle sõna otseses mõttes "kuuls ta Maa südamelööke". Selleks oli tal ja ta meeskonnal vaja teha akustilised mõõtmised, millega uurimisrühm taastas helid, mida me 9 kilomeetri sügavusel kuulsime. Kuid nüüd kuulete ka neid helisid.

Vaatamata sellele, et KTB-d peetakse praegu maailma sügavaimaks kaevuks, on selliseid puurauke mitu, mis aga on juba suletud. Ja nende hulgast paistab silma kaev, mis oma eksisteerimise jooksul on suutnud koguda legende, see on Koola ülisügav kaev, rohkem tuntud kui "Põrgutee". Erinevalt teistest KTB konkurentidest ulatus Koola kaev 12,2 km sügavusele ja seda peeti maailma sügavaimaks kaevuks.

Selle puurimist alustati 1970. aastal Murmanski oblastis ( Nõukogude Liit, nüüd Vene Föderatsiooni), Zapolyarny linnast 10 kilomeetrit läänes. Puurimise käigus juhtus puurauguga mitmeid õnnetusi, mille tagajärjel tuli töömeestel kaev betoneerida ning puurimist alustada palju väiksemast sügavusest ja teise nurga all. Huvitav on see, et just gruppi jälitanud õnnetuste ja ebaõnnestumiste jadaga seostub legend, et kaev on puuritud lõpuni, et ega päris põrgu polegi.

Nagu legendi tekst ütleb, õnnestus teadlastel pärast 12 km pikkuse verstaposti läbimist mikrofonide abil kuulda karjeid. Otsustasime siiski puurimist jätkata ja järgmise märgi (14 km) läbimisel komistasime ootamatult tühimike otsa. Pärast seda, kui teadlased mikrofonid alla lasid, kuulsid nad meeste ja naiste nuttu ja oigamist. Ja mõne aja pärast juhtus õnnetus, mille järel otsustati puurimistööd katkestada

Ja hoolimata asjaolust, et õnnetus tõesti juhtus, ei kuulnud teadlased inimeste karjeid ja kogu jutt deemonitest on midagi muud kui väljamõeldis, ütles projekti üks autoreid David Mironovich Guberman, kelle juhtimisel toimus kaevu puurimine.

Pärast järjekordset õnnetust 1990. aastal, jõudes 12 262 meetri sügavusele, viidi puurimine lõpule ning 2008. aastal projektist loobuti ning seadmed demonteeriti. Kaks aastat hiljem, 2010. aastal, oli kaev ööliblikas.

Tuleb märkida, et sellised projektid nagu kaevude puurimine, nagu KTV ja Kola, on praegu geoloogide jaoks ainus viis ja võimalus planeedi sisikonda uurida.

Maailma sügavaim kaev asub Koola poolsaarel Zapoljarnõi linna lähedal (Murmanski oblast); selle pikkuseks saab olema 12 kilomeetrit 262 meetrit, mis on absoluutne maailmarekord. 1997. aastal kanti Kola Superdeep Guinnessi rekordite raamatusse, kuid selleks ajaks ta ise enam ei töötanud: puurimine lõpetati 1992. aastal, kaev löödi koi ja puurimisseadmest allesjäänu jäeti armule. saatusest ja tegelikult rüüstati.

Nõukogude teadlased suutsid aga aastate jooksul puurimisel teha palju avastusi, mis olid seotud maakoore koostisega ja valgustasid mõningaid teaduslikke küsimusi.

Ettevalmistustööd

Kaevu puurimise põhiülesanne oli jõuda Maa vahevööni, mis väidetavalt peaks koosnema sulakividest. Selleks otsustasid nad puurida Ida-Euroopa platvormi loodeosas asuva Balti kilbi Petšenegi süvendisse, mis on üks iidsemaid moodustisi planeedil. Teadlaste hinnangul oli siin pinnale kerkivate kivimite vanus vähemalt kolm miljardit aastat. Puurimise põhiülesandeks oli kilbi tunnuste väljaselgitamine ja maakoore kihtide vaheliste piiride määramine.

Kaevu loomiseks loodi ainulaadne nõukogude teadlaste meeskond; kaevu juures töötas korraga kuni 3000 spetsialisti ja 16 uurimislaborit. Koola ülisügavvälja juhiks sai Nõukogude teadlane David Mironovitš Guberman, puurplatvormi juhiks Aleksei Batištšev, peainseneriks Ivan Vasiltšenko, geoloogide meeskonda kuulusid kuulsad geoloogid Juri Kuznetsov, Juri Smirnov ja Vladimir Lanev.

Puurimine

Terve 1970. aasta tehti puurimist tavapärase puurseadmega, seejärel tuli töö peatada ja objektile rajati kaev. uus paigaldus"Uralmash-15000, mõeldud sügavaks puurimiseks.

See puurmasin oli kahekümnekorruselise maja suurune torn, mille peal oli vineerileht – muidu ei saanud talvel töötada. Nõukogude teadlased kasutasid turbiiniga puurimist – meetodit, kus sissetuleva vedeliku rõhu all pöörleb kaevu sees ainult puur.

Suurtel sügavustel puurimiseks kulus vaid umbes neli tundi päevas – ülejäänud aeg kulus torude pinnale tõstmisele, et südamikke välja tõmmata. Selle ajaga õnnestus puur läbida seitsme- kuni kümnemeetrisest kivist. Esimese seitsme kilomeetri läbimiseks kulus puurijatel neli aastat.

Kaheteistkümne kilomeetri piir sai läbitud juba 1983. aastal, misjärel töö peatati – lähenes Moskva rahvusvaheline geoloogiakongress, millel demonstreeriti kaevu juures tehtud avastusi.

1984. aastal jätkati puurimist, kuid selgus, et sügavat kaevu ei saa kauaks järelevalveta jätta - selle struktuuris toimuvad muutused. Nõukogude geoloogid seitsme kilomeetri kaugusele paiskunud õnnetus juhtus kohe esimesel uppumisel 27. septembril 1984: purunes 200-tonnine kolonn. Kõik alla seitsme kilomeetri läks kaduma. Peaaegu aasta püüdsid geoloogid torusid kätte saada, kuid siis tunnistasid nad seda võimatuks ja hakkasid puurima möödavooluvõlli. Peamine raskus seisnes selles, et üheksa kilomeetri sügavuselt muutus südamiku väljavõtmine keeruliseks - kivim murenes ja torude sisse jäid vaid kõige vastupidavamad “naastud”.

Maksimaalne sügavus saavutati kuus aastat hiljem – 1990. aastal. Rõhk sellel sügavusel oli 1000 atmosfääri. Pärast seda pidin tõdema, et seadmete võimalused on piiratud ja pärast mitmeid õnnetusi jäid tööd koomale.

Esiteks selgus, et temperatuur maakoore sügavustes on täiesti erinev sellest, mida eeldasid teadlased, kes uskusid, et see jääb 15 kilomeetri sügavusele madalaks. Selgus, et viie kilomeetri sügavusel on 75 kraadi Celsiuse järgi, seitsmel 120 kraadi ja 12 kilomeetri sügavusel 220 kraadi.

Teiseks uskus nõukogude teadus, et vanemad basaltid peaksid järgnema noorematele graniitidele. See teooria on ümber lükatud. Grantkiht osutus oodatust kordades paksemaks ja selle all lebasid vähem vastupidavad mõranenud kivimid – arheogneissid (arheaan on geoloogiline periood, mis kestis 4 000 000 aastat tagasi kuni 2 500 000 aastani).

Üheksa kuni 12 kilomeetri sügavuselt leidsid nad sügavaid põhjaveekihte, mida ei oodatud üldse leidma.

1,5–2 kilomeetri sügavuselt avastati maagihorisont - haruldaste muldmetallide rikkad kivimid.

Leiti ka planeedi oliviinivöö, mille olemasolu püstitas 20. sajandi alguses kuulus geoloog Vladimir Afanasjevitš Obrutšev. Selgus, et see leiti sügavamalt kui üheksa kilomeetrit. et see sisaldab kaevandamiseks sobivas kontsentratsioonis kulda.

Avastati, et kolme kilomeetri sügavusel võetud kivimiproovid on täielikult kooskõlas kuu muld, mis kinnitab teooriat, et Kuu võis omal ajal asteroidi löögi mõjul Maa küljest lahti murda.

Natuke kuradit

Ebausklikud seostavad Koola supersügavusega palju legende. Ühed väidavad, et see suleti, kuna nõukogude teadlased väidetavalt põrgusse sattusid, teised väidavad, et öösel tulevad sealt välja deemonid, kolmandad väidavad, et sealt kostab allilmas piinatud inimeste hääli.

Tegelikult on kõik need kajad ühe Soome ajalehe ilmumisest, mis tegi just nalja, avaldades 1. aprillil kaevust käsitleva artikli. Kuid nagu sageli juhtub, võttis üks Ameerika telekompanii selle nalja üles, pidades seda võib-olla tõeks või otsustades oma kuulajaid hirmutada “kohutavate venelastega”, mille järel levisid kuuldused kaevus toimuvast kuraditegevusest. maailm.

Muidugi oli Kola Superdeepi kallal raske töötada, sügav temperatuur ja tohutu rõhk tekitasid palju hädaolukordi. Teadlased kinnitavad aga, et mingit kuradit polnud. See oli raske, sageli rutiinne töö.