Maailma sügavaim kaev. Maa meie all

Paljud teaduslikud ja tööstuslikud tööd on seotud maa-aluste kaevude puurimisega. Selliste rajatiste koguarvu ainuüksi Venemaal on vaevalt võimalik arvutada. Aga legendaarne Koola ülisügav alates 1990. aastatest on see olnud ületamatu, ulatudes Maa paksusesse rohkem kui 12 kilomeetrit! Seda puuriti mitte majandusliku kasu pärast, vaid puhtalt teaduslikust huvist – et saada teada, millised protsessid planeedi sees toimuvad.

Koola ülisügav kaev. Esimese etapi puurseade (sügavus 7600 m), 1974. a

50 kandidaati ühe koha kohta

Maailma hämmastavaim kaev asub Murmanski oblastis, Zapolyarnõi linnast 10 kilomeetrit läänes. Selle sügavus on 12 262 meetrit, ülemise osa läbimõõt on 92 sentimeetrit ja alumise osa läbimõõt on 21,5 sentimeetrit.

Kaev rajati 1970. aastal V.I 100. sünniaastapäeva auks. Lenin. Kohavalik ei olnud juhuslik – just siin, Balti kilbi territooriumil, kerkivad pinnale kõige iidsemad kivimid, mille vanus on kolm miljardit aastat vana.

Alates 19. sajandi lõpust on teada teooria, et meie planeet koosneb maakoorest, vahevööst ja tuumast. Kuid kus täpselt üks kiht lõpeb ja järgmine algab, võisid teadlased vaid oletada. Kõige tavalisema versiooni järgi langevad graniidid kolme kilomeetrini, seejärel basaltid ja 15-18 kilomeetri sügavuselt algab vahevöö. Seda kõike tuli praktikas katsetada.

1960. aastate maa-alune uurimine oli nagu kosmosevõistlus – juhtivad riigid püüdsid üksteisest ette jõuda. Avaldati arvamust, et kõige rikkalikumad maavarade, sealhulgas kulla leiukohad asuvad suurtes sügavustes.

Ameeriklased olid esimesed, kes puurisid ülisügavaid puurauke. 1960. aastate alguses leidsid nende teadlased, et maakoor on ookeanide all palju õhem. Seetõttu valiti kõige perspektiivikamaks töökohaks Maui saare (üks Hawaii saartest) lähedal asuv piirkond, kus maakera vahevöö asub umbes viie kilomeetri sügavusel (pluss 4-kilomeetrine veesammas). Kuid mõlemad Ameerika Ühendriikide teadlaste katsed lõppesid ebaõnnestumisega.

Nõukogude Liit pidi adekvaatselt reageerima. Meie teadlased tegid ettepaneku luua mandrile kaev – hoolimata sellest, et puurimine võttis kauem aega, tõotas tulemus olla edukas.

Projektist sai üks NSV Liidu suurimaid. Kaevu juures töötas 16 uurimislaborit. Siia tööle saamine polnud vähem keeruline kui kosmonautide korpusesse pääsemine. Lihttöölised said kolmekordset palka ja korteri Moskvas või Leningradis. Pole üllatav, et kaadrivoolavus polnud üldse ning igale kohale kandideeris vähemalt 50 kandidaati.

ruumi tunnetus

Kuni 7263 meetri sügavusele viidi puurimine läbi tavapärase seeriapaigaldise abil, mida tol ajal kasutati nafta või gaasi ammutamiseks. See etapp kestis neli aastat. Seejärel tehti aastane paus uue torni ehitamiseks ja võimsama Uralmash-15000 installatsiooni paigaldamiseks, mis loodi Sverdlovskis ja nimega Severyanka. Tema töös kasutati turbiini põhimõtet - kui mitte kogu nöör ei pöörle, vaid ainult puuripea.

Iga läbitud meetriga muutus sõitmine keerulisemaks. Varem usuti, et kivimi temperatuur ei ületa isegi 15 kilomeetri sügavusel 150 °C. Kuid selgus, et kaheksa kilomeetri sügavusel ulatus see 169 ° C-ni ja 12 kilomeetri sügavusel oli see üldse 220 ° C!

Varustus läks kiiresti katki. Kuid töö jätkus peatumata. Ülesanne jõuda maailmas esimesena 12 kilomeetri piirini oli poliitiliselt oluline. See lahendati 1983. aastal, just Moskvas toimuva rahvusvahelise geoloogiakongressi alguseks.

Kongressi delegaatidele näidati rekordiliselt 12 kilomeetri sügavuselt võetud mullaproove ning korraldati neile väljasõit kaevu juurde. Koola Superdeepi kohta avaldati fotosid ja artikleid kõigis maailma juhtivates ajalehtedes ja ajakirjades ning tema auks anti välja mitmes riigis postmarke.

Kuid peamine on see, et spetsiaalselt kongressi jaoks valmistati ette tõeline sensatsioon. Selgus, et Koola kaevust 3 kilomeetri sügavuselt võetud kivimiproovid on täiesti identsed Kuu pinnasega (esmakordselt tõi selle Maale 1970. aastal Nõukogude automaatkosmosejaam Luna-16).

Teadlased on pikka aega oletanud, et Kuu oli kunagi osa Maast ja murdus sellest kosmilise katastroofi tagajärjel. Nüüd võis öelda, et miljardeid aastaid tagasi lahkunud osa meie planeedist oli ühenduses praeguse Koola poolsaare piirkonnaga.

Ülisügavast kaevust sai Nõukogude teaduse tõeline triumf. Teadlasi, disainereid, isegi tavalisi töötajaid austati ja autasustati peaaegu terve aasta.

Koola ülisügav kaev, 2007

Kuld sügavuses

Sel ajal peatati töö Kola Superdeepi kallal. Neid jätkati alles 1984. aasta septembris. Ja esimene käivitamine viis suurima õnnetuseni. Tundub, et töötajad on unustanud, et maa-aluses käigus toimuvad pidevalt muutused. Kaev ei andesta töö katkestamist – ja sunnib kõike otsast alustama.

Selle tagajärjel purunes puurnöör, mille tõttu jäi sügavusse viis kilomeetrit torusid. Nad üritasid neid hankida, kuid mõne kuu pärast sai selgeks, et see pole võimalik.

Puurimistööd algasid taas alates 7 kilomeetri märgist. 12 kilomeetri sügavuseni jõuti teist korda alles kuus aastat hiljem. 1990. aastal saavutati maksimum – 12 262 meetrit.

Ja siis mõjutasid kaevu tööd nii kohaliku mastaabiga tõrked kui ka riigis toimuvad sündmused. Olemasoleva tehnika võimalused olid ammendatud, riigi rahastus vähenes järsult. Pärast mitmeid raskeid õnnetusi lõpetati puurimine 1992. aastal.

Koola supersügavuse teaduslikku tähtsust on raske üle hinnata. Esiteks kinnitas selle kallal töötamine oletusi rikkalike mineraalide leiukohtade kohta suurtes sügavustes. Väärismetalle puhtal kujul sealt muidugi ei leitud. Kuid üheksa kilomeetri kaugusel avastati kihid kullasisaldusega 78 grammi tonni kohta (aktiivne tööstuslik kaevandamine toimub siis, kui see sisaldus on 34 grammi tonni kohta).

Lisaks võimaldas muistsete süvakivimite analüüs selgitada Maa vanust – selgus, et see on poolteist miljardit aastat vanem, kui tavaliselt arvati.

Usuti, et ülisügavuses orgaanilist elu ei ole ega saagi olla, kuid pinnale tõstetud mullaproovides, mille vanus oli kolm miljardit aastat, Avastati 14 senitundmatut kivistunud mikroorganismide liiki.

Vahetult enne sulgemist, 1989. aastal, oli Kola Superdeep taas rahvusvahelise tähelepanu keskpunktis. Kaevu direktor, akadeemik David Huberman sai ootamatult kõnesid ja kirju kõikjalt maailmast. Teadlasi, ajakirjanikke, lihtsalt uudishimulikke kodanikke huvitas küsimus: kas on tõsi, et ülisügavast kaevust on saanud "põrgu kaev"?

Selgus, et Soome ajakirjanduse esindajad vestlesid mõne Kola Superdeepi töötajaga. Ja tunnistasid: kui puur ületas 12 kilomeetri piiri, hakkas kaevu sügavusest kostma kummalisi hääli. Puuripea asemel lasid töömehed alla kuumakindla mikrofoni – ja salvestasid selle abiga inimeste karjeid meenutavaid helisid. Üks töötajatest esitas versiooni, et see patuste karjed põrgus.

Kui tõesed need lood on? Tehniliselt on keeruline asetada mikrofoni puuri asemel, kuid see on võimalik. Tõsi, töö selle laskumisel võib kesta mitu nädalat. Ja vaevalt oleks olnud võimalik seda puurimise asemel tundlikus rajatises läbi viia. Kuid teisest küljest kuulsid paljud kaevu töötajad tõesti kummalisi helisid, mis regulaarselt sügavusest kostusid. Ja mis see olla võiks, ei teadnud keegi kindlalt.

Soome ajakirjanike ettepanekul avaldas maailma ajakirjandus mitmeid artikleid, milles väideti, et Koola supersügavus on "põrgutee". Müstilist tähendust omistati ka asjaolule, et NSV Liit lagunes, kui puurid uputasid "õnnetut" kolmeteistkümnendat tuhat meetrit.

1995. aastal, kui jaam oli juba koipalliga löödud, toimus kaevanduse sügavuses arusaamatu plahvatus – kasvõi juba sel põhjusel, et seal polnud midagi plahvatada. Välismaised ajalehed teatasid, et deemon lendas Maa sisikonnast välja inimese loodud käigu kaudu pinnale (väljaanded olid täis pealkirju nagu "Saatan põgenes põrgust").

Kaevu direktor David Guberman tunnistas oma intervjuus ausalt: ta ei usu põrgusse ja deemonitesse, kuid toimus tõesti arusaamatu plahvatus ja ka kummalised hääli meenutavad mürad. Pealegi näitas plahvatuse järgselt läbi viidud küsitlus, et kogu tehnika oli täiesti korras.

Koola ülisügav kaev, 2012

Kaev ise (keevitatud), august 2012.a

Muuseum 100 miljoni eest

Pikka aega peeti kaevu öörahu, selle kallal töötas umbes 20 töötajat (1980ndatel ületas nende arv 500). 2008. aastal suleti rajatis täielikult ja osa seadmeid demonteeriti. Kaevu maapealne osa on 12-korruselise maja suurune hoone, nüüdseks on see mahajäetud ja hävib tasapisi. Mõnikord tulevad siia turistid, keda meelitavad legendid põrguhäältest.

Varem kaevu haldanud Venemaa Teaduste Akadeemia Koola Teaduskeskuse Geoloogia Instituudi töötajate sõnul läheks selle taastamine maksma 100 miljonit rubla.

Kuid me ei räägi enam teaduslikust tööst sügavuti: selle objekti alusel saate avada ainult instituudi või mõne muu ettevõtte avamere puurimisspetsialistide koolitamiseks. Või luua muuseum – Koola kaev on ju jätkuvalt maailma sügavaim.

Anastasia BABANOVSKAYA, ajakiri "XX sajandi saladused" nr 5 2017

Vladimir Khomutko

Lugemisaeg: 4 minutit

A A

Kus on sügavaim naftakaev?

Inimene on juba ammu unistanud mitte ainult kosmosesse lendamisest, vaid ka sügavale oma sünniplaneedile tungimisest. Pikka aega jäi see unistus teostamatuks, kuna olemasolevad tehnoloogiad ei võimaldanud oluliselt maapõue süveneda.

Kolmeteistkümnendal sajandil ulatus hiinlaste kaevatud kaevude sügavus tolle aja kohta fantastilise 1200 meetrini ja alates eelmise sajandi kolmekümnendatest aastatest, puurplatvormide tulekuga, hakkasid inimesed Euroopas puurima kolmekilomeetriseid süvendeid. . See kõik oli aga nii-öelda vaid madalad kriimud maapinnal.

Idee puurida ülemine maakoor globaalseks projektiks kujunes kahekümnenda sajandi 60ndatel. Enne seda põhinesid kõik oletused Maa vahevöö ehituse kohta seismilise aktiivsuse andmetel ja muudel kaudsetel teguritel. Ainus viis Maa sisikonda selle sõna otseses tähenduses vaadata oli aga sügavate kaevude puurimine.

Sajad selleks puuritud kaevud nii maismaal kui ka ookeanis on andnud arvukalt andmeid, mis aitavad vastata paljudele meie planeedi ehitust puudutavatele küsimustele. Kuid praegu ei taotle ülisügavad tööd mitte ainult teaduslikke, vaid ka puhtpraktilisi eesmärke. Järgmisena vaatleme maailma sügavaimaid puurauke.

See 8553 meetri sügavune kaev puuriti 1977. aastal piirkonnas, kus asub Viini nafta- ja gaasiprovints. Sellest avastati väikesed naftamaardlad ja tekkis mõte vaadata sügavamale. 7544 meetri sügavuselt leidsid eksperdid taastamatud gaasivarud, mille järel kaev ootamatult kokku varises. OMV otsustas puurida teise, kuid vaatamata selle suurele sügavusele ei õnnestunud kaevuritel mineraale leida.

Austria kaev Zistersdorf

Saksamaa Liitvabariik – Hauptbohrung

Saksa spetsialiste inspireeris selle süvakaevandamise korraldamiseks kuulus Koola ülisügav kaev. Sel ajal hakkasid paljud Euroopa ja maailma riigid arendama oma süvapuurimisprojekte. Nende hulgas paistis silma Hauptborungi projekt, mida viidi ellu neli aastat - aastatel 1990–1994 Saksamaal. Vaatamata suhteliselt väikesele (võrreldes allpool kirjeldatud kaevudega) sügavusele - 9101 meetrit, on see projekt saanud kogu maailmas laialdaselt tuntuks tänu avatud juurdepääsule saadud geoloogilistele ja puurimisandmetele.

Ameerika Ühendriigid – Badeni üksus

9159 meetri sügavusega kaevu puuris Anadarko (USA) linna lähistele Ameerika firma Lone Star. Arendus algas 1970. aastal ja kestis 545 päeva. Selle ehitus läks maksma kuus miljonit dollarit ning materjalide osas kasutati selleks 150 teemantpeitlit ja 1700 tonni tsementi.

Ameerika Ühendriigid – Bertha Rogers

See toodang loodi ka Oklahoma osariigis Anadarko nafta- ja gaasiprovintsi piirkonnas Oklahomas. Töö algas 1974. aastal ja kestis 502 päeva. Puurimise teostas samuti ettevõte, nagu ka eelmises näites. Läbinud 9583 meetrit, sattusid kaevurid sulaväävli ladestusse ja olid sunnitud töö katkestama.

Guinnessi rekordite raamat nimetas seda kaevu "kõige sügavamaks inimese tungimiseks maapõue". 1970. aasta mais algas raevuka nimega Vilgiskoddeoaivinjärvi järve ümbruses selle suurejoonelise kaevandustöö ehitamine. Esialgu taheti kõndida 15 kilomeetrit, kuid liiga kõrge temperatuuri tõttu peatuti 12 262 meetri kõrgusel. Praegu on Kola Superdeep koivarrega.

Katar – BD-04A

Puuritud naftaväljal nimega Al-Shaheen geoloogiliste uuringute eesmärgil.

Kogu sügavus oli 12 289 meetrit ja 12 kilomeetrit läbiti vaid 36 päevaga! See oli seitse aastat tagasi.

Venemaa Föderatsioon – OP-11

Alates 2003. aastast algas Sahhalin-1 projekti raames terve rida ülisügavaid puurimistöid.

2011. aastal puuris Exxon Neftegas vaid 60 päevaga maailma sügavaima naftakaevu – 12 245 meetrit.

See oli väljal nimega Odoptu.

Sellega rekordid aga ei lõppenud.

O-14 on maailmas tootmiskaev, millel pole analooge puurkaevu kogupikkuse – 13 500 meetri –, samuti pikima horisontaalse kaevu – 12 033 meetri – poolest.

Selle töötas välja Venemaa ettevõte NK Rosneft, mis on projekti Sahhalin-1 konsortsiumi liige. See kaev töötati välja valdkonnas nimega Chayvo. Selle puurimiseks kasutati ultramoodsat puurimisplatvormi "Orlan".

Samuti märgime ära 2013. aastal sama projekti raames numbriga Z-43 rajatud kaevu sügavuse piki tüve, mille väärtus ulatus 12 450 meetrini. Samal aastal purustati see rekord Chaivinskoje väljal - Z-42 pagasiruumi pikkus ulatus 12 700 meetrini ja horisontaalse lõigu pikkus 11 739 meetrini.

2014. aastal lõpetati Z-40 arenduse (avamere Chayvo väli) puurimine, mis enne O-14 oli puuraugu poolest maailma pikim puurauk - 13 000 meetrit ja ühtlasi pikima horisontaalse lõiguga. - 12 130 m.

Teisisõnu, praeguseks asub Sahhalin-1 projekti põldudel 8 maailma kümnest pikimast kaevust.

Koola ülisügav kaev

Chayvo väli on üks kolmest, mida konsortsium arendab Sahhalinis. See asub Sahhalini saare rannikust kirdes. Merepõhja sügavus selles piirkonnas varieerub 14-30 m. Väljak võeti kasutusele 2005. aastal.

Üldiselt ühendab Sahhalin-1 rahvusvaheline offshore-projekt mitmete maailma suurkorporatsioonide huve. See hõlmab kolme põldu, mis asuvad Odoptu, Chaivo ja Arkutun-Dagi mereriiulil. Asjatundjate hinnangul on siinsed süsivesinikuvarud kokku umbes 236 miljonit tonni naftat ja ligi 487 miljardit kuupmeetrit maagaasi. Chaivo väli võeti kasutusele (nagu eespool ütlesime) 2005. aastal, Odoptu väli - 2010. aastal ning 2015. aasta päris alguses alustati Arkutun-Dagi välja arendamisega.

Kogu projekti kestuse jooksul õnnestus kaevandada umbes 70 miljonit tonni naftat ja 16 miljardit kuupmeetrit maagaasi. Praegu on projektil naftahindade kõikumisega seotud raskusi, kuid konsortsiumi liikmed on kinnitanud oma huvi edasise töö vastu.

Tänaseks on inimkonna teadusuuringud jõudnud Päikesesüsteemi piiridesse: maandusime kosmoselaevad planeetidele, nende satelliitidele, asteroididele, komeetidele, saatsime missioone Kuiperi vööle ja ületasime 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 selle sisemise struktuuri väljaselgitamiseks on puurida 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 muuta ideid maakoore struktuuri kohta.

Kui kujutate ette kaevu šahtina, mille kaudu saate liftiga laskuda maa sügavatesse sisikondadesse 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 ette kujutamiseks 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. / Venemaa Teaduste Akadeemia Koola Teaduskeskuse bülletään, 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 kui kergelt kumer, mitme haruga traat.

Täna kaevule lähenedes näeme ainult 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. Uurimise üks argumente oli see, et noored settekivimid olid õlitootmise ajal 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 Superdeep'i 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 ja 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, tekitavad assotsiatsioone robotilt tulevate futuristlike detailidega – mitmed ülevalt turbiiniga ühendatud keerlevad naelkettad. Ühest sellisest otsast piisas vaid neljaks töötunniks – see vastab ligikaudu 7-10 meetrisele 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. 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 – veidi kitsam kui kaev ise.

Kuid isegi spetsiaalselt loodud materjalid ei pidanud puurimistingimustes 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 alla seitsme kilomeetri muutusid kivid vähem tihedaks ja murdusid - 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 12 066 meetri sügavusele ulatuvat kaevuoksa. 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 lõiguni, mis lõppes ebaühtlase alumise servaga: turbodrill ja veel viis kilomeetrit torusid jäid kaevu, 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 rea geoloogiliste ja geofüüsikaliste meetoditega, alates südamiku kogumisest (antud sügavusele vastav kivimite sammas) kuni kiirguse ja seismoloogiliste mõõtmisteni. Näiteks võeti südamik spetsiaalsete puuridega südamikuvastuvõtjate 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 mitme kilomeetri 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 100-meetrisest lõigust viie kilomeetri kaugusel oli võimalik arvestada 30-sentimeetrise südamikuga, siis rohkem kui üheksa kilomeetri sügavusel said geoloogid kivisamba asemel komplekti tihedast kivist seibe.

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 näisid 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.

Teadustulemuste hulgas leidus 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. Raskusi tekitas näiteks 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. Vahemikus 2,2–7,5 kilomeetrit tõusis temperatuur kiirusega, mis lähenes 24 kraadile kilomeetri kohta, kuigi olemasolevad mudelid ennustasid väärtust poolteist korda väiksemaks. Selle tulemusena registreerisid instrumendid juba viie kilomeetri sügavusel temperatuuri 70 kraadi Celsiuse järgi ja 12 kilomeetri pärast jõudis see väärtus 220 kraadini.

Kola Superdeep kaev osutus erinevaks teistest kaevudest - näiteks Ukraina kristalse kilbi 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 jõudnud kavandatud 15-kilomeetrise piirini, poleks me ikkagi mantlile jõudnud.

Sellise ambitsioonika ülesande seadsid Ameerika teadlased Moholi projekti arendades. Geoloogid plaanisid jõuda Mohorovitši piirini – maa-alusesse piirkonda, kus toimub järsk muutus helilainete levimiskiiruses. Arvatakse, et see on seotud maakoore ja vahevöö vahelise piiriga. Väärib märkimist, et puurijad valisid kaevu kohaks Guadalupe saare lähistel asuva ookeanipõhja - 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 meetri pikkuseid auke.

Hiljuti tehti plaane elustada süvaookeani puurimisprojekt uurimispuurimislaeva JOIDES Resolution abil. Uueks sihiks on geoloogid valinud punkti India ookeanis, Aafrikast mitte kaugel. Mohorovichici piiri sügavus on seal vaid umbes 2,5 kilomeetrit. Detsembris 2015 – jaanuaris 2016 õnnestus geoloogidel puurida 789 meetri sügavune kaev – 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 valitseb tähe suhtes kuni kahe valgusaasta kaugusel tähest. Nii et kui kõike hoolikalt välja 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 katsuda tahket osa Päikesesüsteemi taevakehadest, siis geoloogidel on kõik kõige huvitavam alles ees.

Vladimir Korolev

Maailma sügavaimad kaevud 18. märts 2015

Unistus tungida meie planeedi soolestikku koos plaaniga saata inimene kosmosesse tundus paljude sajandite jooksul täiesti teostamatu. 13. sajandil kaevasid hiinlased juba kuni 1200 meetri sügavuseid kaevusid ja puurplatvormide tulekuga 1930. aastatel õnnestus eurooplastel tungida kolme kilomeetri sügavusele, kuid need olid vaid kriimud planeedi kehal. .

Ülemaailmse projektina tekkis 1960. aastatel idee puurida Maa ülemisse kesta. Hüpoteesid vahevöö ehituse kohta põhinesid kaudsetel andmetel, nagu seismiline aktiivsus. Ja ainus viis sõna otseses mõttes maa sisikonda vaadata oli ülisügavate kaevude puurimine. Sajad kaevud ookeani pinnal ja sügavuses andsid vastuse mõnele teadlaste küsimusele, kuid ajad, mil neid kasutati mitmesuguste hüpoteeside kontrollimiseks, on ammu möödas.

Meenutagem maakera sügavaimate kaevude loendit ...

Siljan Ring (Rootsi, 6800 m)

80ndate lõpus puuriti Rootsis Siljan Ringi kraatris samanimeline kaev. Teadlaste hüpoteesi kohaselt pidi just selles kohas leiduma mittebioloogilise päritoluga maagaasi maardlad. Puurimise tulemus valmistas pettumuse nii investoritele kui ka teadlastele. Süsivesinikke pole tööstuslikus mastaabis leitud.

Zistersdorf UT2A (Austria, 8553 m)

1977. aastal puuriti Viini nafta- ja gaasibasseini piirkonda Zistersdorfi UT1A kaev, kuhu oli peidetud mitu väikest naftamaardlat. Kui 7544 m sügavuselt avastati taastamatud gaasivarud, varises esimene kaev ootamatult sisse ja OMV pidi puurima teise. Kuid seekord ei leidnud kaevurid sügavaid süsivesinike ressursse.

Hauptbohrung (Saksamaa, 9101 m)

Kuulus Koola kaev jättis Euroopa avalikkusele kustumatu mulje. Paljud riigid on asunud ette valmistama oma ülisügavate kaevude projekte, kuid eraldi äramärkimist väärib Hauptborungi kaev, mis töötati välja aastatel 1990–1994 Saksamaal. Vaid 9 km pikkusest puurimisandmete ja teadustöö avatusest on saanud üks kuulsamaid ülisügavaid puurauke.

Badeni üksus (USA, 9159 m)

Lone Stari poolt Anadarko lähedal puuritud kaev. Selle väljatöötamine algas 1970. aastal ja kestis 545 päeva. Kokku võttis see kaev 1700 tonni tsementi ja 150 teemantotsikut. Ja selle kogumaksumus läks ettevõttele maksma 6 miljonit dollarit.

Bertha Rogers (USA, 9583 m)

Veel üks ülisügav puurkaev, mis loodi 1974. aastal Oklahomas Anadarko nafta- ja gaasibasseinis. Kogu puurimisprotsess võttis Lone Stari töölistel aega 502 päeva. Töö tuli peatada, kui kaevurid sattusid 9,5 kilomeetri sügavusel sula väävlimaardlale.

Koola ülisügav (NSVL, 12 262 m)

Kantud Guinnessi rekordite raamatusse kui "inimeste sügavaim sissetung maapõue". Kui 1970. aasta mais hääldamatu nimega Vilgiskoddeoaivinjärvi järve lähedal puurimist alustati, eeldati, et kaev ulatub 15 kilomeetri sügavusele. Kuid kõrge (kuni 230 ° C) temperatuuri tõttu tuli tööd piirata. Hetkel on Koola kaev koivarrega.

Ma juba rääkisin teile selle kaevu ajaloost -

BD-04A (Katar, 12 289 m)

Uurimiskaev BD-04A puuriti 7 aastat tagasi Al-Shaheeni naftaväljal Kataris. Tähelepanuväärne on, et Maerski puurplatvorm suutis rekordilise 36 päevaga saavutada 12 kilomeetri märgi!

OP-11 (Venemaa, 12 345 m)

2011. aasta jaanuari tähistas Exxon Neftegasi sõnum, et pikima laiendatud ulatusega kaevu puurimine on lõpule jõudmas. Odoptu väljal asuv OR-11 püstitas ka horisontaalse kaevu pikkuse rekordi - 11 475 meetrit. Tunneleritel õnnestus töö lõpetada vaid 60 päevaga.

Odoptu väljal asuva kaevu OP-11 kogupikkus oli 12 345 meetrit (7,67 miili), millega püstitati uus laiendatud ulatusega (ERD) kaevude puurimise maailmarekord. OP-11 oli maailmas esikohal ka põhjaaugu ja puurimise horisontaalpunkti vahelise kauguse poolest - 11 475 meetrit (7,13 miili). ENL tegi ExxonMobili kiire puurimise ja TQM tehnoloogiate abil rekordilise puuraugu kõigest 60 päevaga, saavutades OP-11 kaevu iga jala puurimisel parima jõudluse.

"Sahhalin-1 projekt aitab jätkuvalt kaasa Venemaa juhtpositsioonile ülemaailmses nafta- ja gaasitööstuses," ütles ENLi president James Taylor. — Praeguseks on 6 kümnest pikimast ERD kaevust, sealhulgas kaev OP-11, puuritud Sahhalin-1 projekti raames, kasutades ExxonMobili puurimistehnoloogiaid. Spetsiaalselt disainitud Yastrebi puurimisseadet kasutati kogu projekti vältel, millega püstitati arvukalt tööstusrekordeid augu pikkuse, puurimiskiiruse ja suundpuurimise jõudluse osas. Samuti püstitasime uue rekordi, säilitades samal ajal suurepärased tulemused ohutuse, tervise ja keskkonna valdkonnas.

Odoptu väli, üks kolmest Sahhalin-1 projekti väljast, asub avamerel, 5–7 miili (8–11 km) kaugusel Sahhalini saare kirderannikust. ERD-tehnoloogia võimaldab ohutuse ja keskkonnakaitse põhimõtteid rikkumata edukalt puurida kaldalt merepõhja alt kaevusid avamere nafta- ja gaasimaardlateni jõudmiseks ühes maailma kõige raskemini arendatavas subarktilises piirkonnas.

P.S. Ja siin on see, mida nad kommentaaridesse kirjutavad: tim_o_fay: eraldame kärbsed kotlettidest :) Pikad hästi ≠ sügav. Samal BD-04A-l oma 12 289 m pikkusest on 10 902 m horisontaalset šahti. http://www.democraticunderground.com/discuss/duboard.php?az=view_all&address=115x150185 Vertikaali järgi on kõigel kilomeeter ja saba. Mida see tähendab? See tähendab madalat (võrreldes) põhja augu survet ja temperatuuri, pehmeid moodustisi (hea ROP-iga) jne. jne. OP-11 samast ooperist. Ma ei ütle, et horisontaalne puurimine on lihtne (teen seda juba kaheksandat aastat), kuid see on siiski palju lihtsam kui ülisügavad. Bertha Rogers, SG-3 (Kola), Baden Unit ja teised suure tõelise vertikaalsügavusega (sõnasõnaline tõlge inglise keelest True Vertical Depth, TVD) – see on tõesti midagi enamat. 1985. aastal tulid SOGRT viiekümnendaks aastapäevaks endised lõpetajad üle liidu kokku lugude ja kingitustega tehnikumi muuseumile. Siis oli mul au tunda rohkem kui 11,5 km sügavuselt killukest graniit-gneissi :)

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 konstruktsioon, 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 ülisügavkaevu juures palju avastusi. Insenerid on loonud terve süsteemi ülisügavaks puurimiseks. Raskus ei olnud mitte ainult sügavuses, vaid ka kõrgetel temperatuuridel (kuni 200 kraadi Celsiuse järgi), mis oli tingitud 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 selle koostis vastab 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 geoloogia- ja geofüüsikateaduses omamoodi revolutsiooni 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 enne usuti, et see toimub ainult palju madalamatel sügavustel.

Muuhulgas selgus, et soolestiku temperatuur on oodatust veidi kõrgem: kuue kilomeetri sügavusel saadi temperatuurigradient 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.