Таємниці кільської надглибокої свердловини. Кольська надглибока свердловина

У СРСР любили масштаб, та більше, і поширювалося це буквально на все. Ось і була в Союзі вирита одна свердловина, яка й сьогодні носить титул найглибшої землі. Цікаво, що свердловину пробурили не для видобутку нафти або геолого-розвідувальних робіт, а для наукових досліджень.

Наконечники, якими бурили свердловину.

Кольська надглибока свердловина, або СГ-3 - найглибша свердловина в землі, зроблена людиною. Знаходиться в Мурманській області за 10 кілометрів від міста Заполярний, у західному напрямку. Глибина дірки – 12 262 метри. Її діаметр у верхній частині становить 92 сантиметри. У нижній – 21,5 сантиметра. Важливою особливістю СГ-3 є те, що на відміну від будь-яких інших свердловин для видобутку нафти або геологічних робіт, ця бурилася виключно для наукових цілей.

Закладено свердловину було 1970 року, до 100-річчя від дня народження Володимира Леніна. Вибране місце примітне тим, що свердловина буріла у вулканічних породах віком понад 3 мільярди років, що виходять на поверхню. До речі, вік Землі становить близько 4,5 мільярда років. При видобутку корисних копалин свердловини рідко бурять глибше двох тисяч метрів.

Робота йшла цілодобово безперервно.

Бурити почали 24 травня 1970 року. До позначки 7 тисяч метрів буріння йшло легко і спокійно, проте після попадання голівки в менш щільні породи почалися проблеми. Процес суттєво сповільнився. Лише 6 червня 1979 року було поставлено новий рекорд – 9583 метри. Раніше він був встановлений у США добувачами нафти. Відмітка 12 066 метрів була пройдена в 1983 році. Результату було досягнуто до Міжнародного геологічного конгресу, який проходив у Москві. Згодом на комплексі сталося дві аварії.

Нині комплекс виглядає так.

1997 року в ЗМІ розтиражували відразу кілька легенд про те, що Кольська надглибока свердловина і є справжня дорога до пекла. В одній з таких легенд йшлося про те, що коли команда опустила на глибину в кілька тисяч метрів мікрофон, там чулися людські крики, стогін і крики.

Звісно, ​​нічого подібного не було. Хоча б тому, що для запису звуку в свердловині на такій глибині використовується спеціальне обладнання, але й воно нічого не зафіксувало. На комплексі справді сталося кілька аварій, у тому числі стався підземний вибух під час буріння, проте жодних підземних «демонів» геологи точно не турбували.

Сама свердловина законсервована.

Справді важливим є те, що на СГ-3 працювало 16 дослідницьких лабораторій. За часів Радянського Союзу вітчизняні геологи змогли зробити безліч цінних відкриттів та краще зрозуміти, як влаштована наша планета. Робота на об'єкті дозволила значно покращити технологію буріння. Вчені також змогли розібратися в місцевих геологічних процесах, отримали вичерпні дані про тепловий режим надр, підземні гази та глибинні води.

На жаль, сьогодні Кольська надглибока свердловина зачинена. Будівля комплексу занепадає з того часу, як у 2008 році тут було закрито останню лабораторію, а все обладнання демонтовано. Причина проста – брак фінансування. 2010 року свердловина вже була законсервована. Тепер вона повільно, але чітко руйнується під впливом природних процесів.

«Доктор Губерман, якого біса ви відкопали там унизу?» - репліка із зали перервала доповідь російського вченого на засіданні ЮНЕСКО в Австралії. За кілька тижнів до цього, у квітні 1995 року, світом прокотилася хвиля повідомлень про таємничу аварію на Кольській надглибокій свердловині.

Нібито на підході до 13-го кілометра прилади зафіксували дивний шум, що доносився з надр планети, - жовті газети в один голос запевняли, що так звучати можуть тільки крики грішників з пекла. Через кілька секунд після появи страшного звуку пролунав вибух.

Космос під ногами

Наприкінці 70-х – на початку 80-х влаштуватися працювати на Кольську надглибоку, як запанібратськи називають свердловину жителі селища Заполярний Мурманської області, було складніше, ніж потрапити до загону космонавтів. Із сотень претендентів обирали одного-двох. Разом із наказом про прийом на роботу щасливці отримували окрему квартиру та зарплату, що дорівнює подвійному-потрійному окладу московської професури. На свердловині одночасно працювало 16 дослідних лабораторій, кожна – розміром із середній завод. З такою завзятістю землю копали тільки німці, але, як свідчить Книга рекордів Гіннеса, найглибша німецька свердловина чи не вдвічі коротша за нашу.

Віддалені галактики вивчені людством набагато краще, ніж те, що знаходиться під земною корою за кілька кілометрів від нас. Кольська надглибока – своєрідний телескоп у загадковий внутрішній світ планети.

З початку XX століття вважалося, що Земля складається з кори, мантії та ядра. При цьому ніхто до ладу не міг сказати, де закінчується один шар і починається наступний. Вчені не знали навіть, з чого, власне, ці верстви складаються. Ще якихось 40 років тому вони були впевнені, що шар гранітів починається на глибині 50 метрів і продовжується до 3 кілометрів, а потім йдуть базальти. Зустріти мантію очікувалося на глибині 15-18 км. Насправді все виявилося зовсім інакше. І хоча у шкільних підручниках все ще пишуть, що Земля складається з трьох верств, вчені з Кольською надглибокою довели, що це не так.

Балтійський щит

Проекти подорожі в глиб Землі з'явилися на початку 60-х відразу в кількох країнах. Бурити свердловини намагалися в тих місцях, де кора мала бути тоншою - метою було досягнення мантії. Наприклад, американці бурили в районі острова Мауї, на Гаваях, де, за даними сейсмічних досліджень, древні породи виходять під океанське дно і мантія знаходиться приблизно на глибині 5 кілометрів під чотирикілометровою товщею води. На жаль, жодна океанська бурова глибша за 3 кілометри не пробилася.

Взагалі майже всі проекти надглибоких свердловин містичним чином закінчувалися на трикілометровій глибині. Саме в цей момент із бурами починало відбуватися щось дивне: то вони потрапляли у несподівані надгарячі області, то їх начебто відкушував якийсь небачений монстр. Глибше за 3 кілометри прорвалися всього 5 свердловин, з них 4 - радянські. І лише Кольській надглибокій судилося подолати позначку 7 кілометрів.

Початкові вітчизняні проекти також передбачали підводне буріння - у Каспійському морі чи Байкалі. Але в 1963 році вчений-буровик Микола Тимофєєв переконав Державний комітет з науки та техніки СРСР у тому, що потрібно створити свердловину на континенті. Хоча бурити доведеться незрівнянно довше, вважав він, свердловина буде значно ціннішою з наукової точки зору, адже саме в товщі континентальних плит у доісторичні часи відбувалися найзначніші переміщення земних порід. Точку буріння обрали на Кольському півострові невипадково. Півострів розташований на так званому Балтійському щиті, який складений із найдавніших відомих людству порід.

Багатокілометровий зріз пластів Балтійського щита – наочна історія планети за останні 3 мільярди років.

Підкорювач глибин

Зовнішній вигляд Кольської бурової здатний розчарувати обивателя. Свердловина не нагадує шахту, яку малює нам уяву. Жодних спусків під землю, в товщу йде тільки бур діаметром трохи більше 20 сантиметрів. Уявний розріз Кольської надглибокої свердловини виглядає як тоненька голочка, що пронизала земну товщу. Бур із численними датчиками, що знаходиться на кінці голочки, піднімають і опускають протягом декількох днів. Швидше не можна: найміцніший композитний трос може обірватися під власною вагою.

Що відбувається в глибині, достеменно невідомо. Температура навколишнього середовища, шуми та інші параметри передаються вгору з хвилинним запізненням. Проте бурильники розповідають, що навіть такий контакт із підземеллям може не на жарт злякати. Звуки, що долинають знизу, і справді схожі на крики та завивання. До цього можна додати довгий список аварій, що переслідували надглибоку Кольську, коли вона досягла глибини 10 кілометрів. Двічі бур діставали оплавленим, хоча температури, яких він може розплавитися, можна порівняти з температурою поверхні Сонця. Якось трос начебто смикнули знизу - і обірвали. Згодом, коли бурили у тому самому місці, залишків троса не виявилося. Чим були викликані ці та інші аварії, досі залишається загадкою. Втім, зовсім не вони спричинили зупинення буріння надр Балтійського щита.

12 226 метрів відкриттів та трохи чортівниці

«Маємо найглибшу дірку у світі - так треба користуватися!» – гірко вигукує незмінний директор науково-виробничого центру «Кольська надглибока» Давид Губерман. У перші 30 років існування Кольської надглибокої радянські, а згодом російські вчені прорвалися на глибину 12 226 метрів. Але з 1995-го буріння припинено: не було кому фінансувати проект. Того, що виділяється в рамках наукових програм ЮНЕСКО, вистачає лише на підтримку бурової станції у робочому стані та вивчення раніше вилучених зразків порід.

Губерман із жалем згадує, скільки наукових відкриттів відбулося на Кольській надглибокій. Буквально кожен метр був одкровенням. Свердловина показала, що майже всі наші попередні знання про будову земної кори невірні. З'ясувалося, що Земля зовсім не схожа на листковий пиріг. «До 4 кілометрів все йшло теоретично, а далі почалося кінець світу», - розповідає Губерман. Теоретики обіцяли, що температура Балтійського щита залишиться порівняно низькою до глибини щонайменше 15 кілометрів.

Відповідно, свердловину можна буде рити майже до 20 кілометрів, якраз до мантії. Але вже на 5 кілометрах навколишня температура перевалила за 70 ºC, на семи - за 120 ºC, а на глибині 12 смажило сильніше 220 ºC - на 100 ºC вище за передбачене. Кольські бурильники поставили під сумнів теорію пошарової будови земної кори – принаймні в інтервалі до 12 262 метрів.

У школі нас навчали: є молоді породи, граніти, базальти, мантія та ядро. Але граніти виявилися на 3 кілометри нижчими, ніж розраховували. Далі мали бути базальти. Їх узагалі не знайшли. Все буріння пройшло у гранітному шарі. Це надважливе відкриття, бо з теорією пошарової будови Землі пов'язані всі наші уявлення про виникнення та розміщення корисних копалин.

Ще один сюрприз: життя на планеті Земля виникло, виявляється, на 1,5 мільярда років раніше, ніж передбачалося. На глибинах, де вважалося, що немає органіки, виявили 14 видів скам'янілих мікроорганізмів - вік глибинних верств перевищував 2,8 мільярда років. На ще більших глибинах, де немає осадових порід, з'явився метан у величезних концентраціях. Це повністю і зовсім зруйнувало теорію біологічного походження вуглеводнів, таких як нафта та газ

Демони

Були й майже фантастичні сенсації. Коли наприкінці 70-х років радянська автоматична космічна станція привезла на Землю 124 грами місячного ґрунту, дослідники Кольського наукового центру встановили, що як дві краплі води схожий на проби з глибини 3 кілометрів. І виникла гіпотеза: Місяць відірвався від Кольського півострова. Тепер шукають де саме.

В історії Кольської надглибокої не обійшлося і без містики. Офіційно, як уже згадувалося, свердловина зупинилася через брак коштів. Збіг чи ні - але саме того 1995 року в глибині шахти пролунав потужний вибух невстановленої природи. До жителів Заполярного прорвалися журналісти фінської газети - і світ потрясла історія про демон, що вилетів з надр планети.

«Коли мене про цю загадкову історію почали розпитувати в ЮНЕСКО, я не знав, що відповісти. З одного боку, нісенітниця собача. З іншого – я, як чесний учений, не міг сказати, що знаю, що саме у нас сталося. Був зафіксований дуже дивний гомін, потім був вибух… Через кілька днів нічого такого на тій самій глибині не виявилося», - згадує академік Давид Губерман.

Цілком несподівано для всіх підтвердилися прогнози Олексія Толстого з роману «Гіперболоїд інженера Гаріна». На глибині понад 9,5 кілометрів виявили справжню криницю всіляких копалин, зокрема золота. Справжній пояс, геніально передбачений письменником. Золота у ньому 78 грамів на тонну. До речі, промисловий видобуток можливий при концентрації 34 грами на тонну. Можливо, вже в недалекому майбутньому людство зможе скористатися цим багатством.

XX століття ознаменувалося тріумфом людини в повітрі і підкоренням найглибших западин Світового океану. Лише мрія проникнути до серця нашої планети і пізнати приховане досі життя її надр, як і раніше, залишається недосяжним. "Подорож до центру Землі" обіцяє бути надзвичайно важким і захоплюючим, що таїть у собі масу несподіванок і неймовірних відкриттів. Перші кроки на цьому шляху вже зроблено — у світі пробурено кілька десятків надглибоких свердловин. Інформація, отримана за допомогою надглибокого буріння, виявилася настільки приголомшливою, що похитнула усталені уявлення геологів про будову нашої планети і дала найбагатші матеріали для дослідників у різних галузях знань.

Доторкнутися до мантії

Працьовиті китайці в XIII столітті рили свердловини глибиною 1200 метрів. Європейці побили китайський рекорд у 1930 році, навчившись пронизувати земну твердь за допомогою бурових на 3 кілометри. Наприкінці 1950-х років свердловини подовжилися до 7 кілометрів. Починалася епоха надглибокого буріння.

Як і більшість глобальних проектів, ідея пробурити верхню оболонку Землі виникла у 1960-х роках XX століття, у розпал космічних польотів та віри у безмежні можливості науки та техніки. Американці задумали пройти свердловиною всю земну кору і отримати зразки порід верхньої мантії. Уявлення про мантію тоді (як, втім, і зараз) будувалися лише на непрямих даних - швидкості поширення сейсмічних хвиль у надрах, зміна якої інтерпретувалося як межа верств гірських порід різного віку та складу. Вчені вважали, що земна кора схожа на бутерброд: зверху молоді породи, знизу – давні. Однак лише надглибоке буріння могло дати достеменну картину будови та складу зовнішньої оболонки Землі та верхньої мантії.

Проект «мохол»

1958 року в США з'явилася програма надглибокого буріння «Мохол». Це один із найсміливіших і загадкових проектів післявоєнної Америки. Як і багато інших програм, «Мохол» був покликаний обігнати СРСР у науковому суперництві, встановивши світовий рекорд у надглибокому бурінні. Назва проекту походить від слів «Мохоровичич» – це прізвище хорватського вченого, який виділив поверхню поділу між земною корою та мантією – кордон Мохо, та «hole», що по-англійськи означає «свердловина». Творці програми вирішили бурити в океані, де, за даними геофізиків, земна кора значно тонша, ніж на материках. Треба було спустити труби на кілька кілометрів у воду, пройти 5 кілометрів океанського дна та досягти верхньої мантії.

У квітні 1961 року біля острова Гваделупа в Карибському морі, де водяна товща сягає 3,5 км, геологи пробурили п'ять свердловин, найглибша з них увійшла у дно на 183 метри. За попередніми розрахунками, тут під осадовими породами очікували зустріти верхній шар земної кори - гранітний. Але піднятий з-під опадів керн містив чисті базальти - такий собі антипод гранітів. Результат буріння збентежив і водночас окрилив учених, вони почали готувати нову фазу буріння. Але коли вартість проекту перевищила 100 млн. доларів, конгрес США припинив фінансування. «Мохол» не відповів на жодне з поставлених питань, але він показав головне - надглибоке буріння в океані можливе.

Похорон відкладається

Надглибоке буріння дозволило зазирнути в надра і зрозуміти, як поводяться гірські породи при високих тисках та температурі. Уявлення, що гірські породи з глибиною стають щільнішими і пористість їх зменшується, виявилося неправильним, як і думка про сухі надра. Вперше це було виявлено при бурінні Кольської надглибокої, інші свердловини в древніх кристалічних товщах підтвердили той факт, що на багатокілометровій глибині гірські породи розбиті тріщинами та пронизані численними порами, а водні розчини вільно рухаються під тиском у кілька сотень атмосфер. У цьому відкритті полягає одне з найважливіших досягнень надглибокого буріння. Воно змусило знову звернутися до проблеми поховання радіоактивних відходів, які передбачалося поміщати у глибокі свердловини, що здавалося цілком безпечним. Враховуючи інформацію про стан надр, отриману в ході надглибокого буріння, проекти створення подібних могильників нині виглядають дуже ризикованими.

У пошуках остиглого пекла

З того часу світ захворів на надглибоке буріння. У США готували нову програму вивчення океанського дна (Deep Sea Drilling Project). Побудоване спеціально для цього проекту судно «Гломар Челленджер» кілька років провело у водах різних океанів і морів, пробуривши у дні майже 800 свердловин, досягнувши максимальної глибини 760 м. До середини 1980-х років результати морського буріння підтвердили теорію тектоніки плит. Геологія як наука народилася наново. Тим часом Росія йшла своїм шляхом. Інтерес до проблеми, збуджений успіхами США, вилився у програму «Вивчення надр Землі та надглибоке буріння», але не в океані, а на континенті. Незважаючи на багатовікову історію, континентальне буріння було цілком новим. Адже йшлося про недосяжні раніше глибини - понад 7 кілометрів. 1962 року Микита Хрущов затвердив цю програму, хоча керувався він скоріше політичними мотивами, ніж науковими. Йому не хотілося відстати від США.

Очолив новостворену лабораторію при Інституті бурової техніки відомий нафтовик доктор технічних наук Микола Тимофєєв. Йому було доручено обґрунтувати можливість надглибокого буріння у кристалічних породах – гранітах та гнейсах. На дослідження пішло 4 роки, і в 1966 році експерти винесли вердикт - бурити можна, причому не обов'язково технікою завтрашнього дня, достатньо обладнання, яке вже є. Головна проблема – спека на глибині. Відповідно до розрахунків, у міру впровадження в гірські породи, що складають земну кору, температура має збільшуватися через кожні 33 метри на 1 градус. Отже, на глибині 10 км слід очікувати близько 300°С, але в 15 км - майже 500°С. Такого нагріву бурильні інструменти та прилади не витримають. Треба було шукати місце, де надра не такі гарячі.

Таке місце знайшли - стародавній кристалічний щит Кольського півострова. Звіт, підготовлений в Інституті фізики Землі, говорив: за мільярди років свого існування Кольський щит охолонув, температура на глибині 15 км не перевищує 150°С. А геофізики підготували зразковий розріз надр Кольського півострова. За їхніми даними, перші 7 кілометрів – це гранітні товщі верхньої частини земної кори, потім починається базальтовий шар. Тоді уявлення про двошарову будову земної кори було загальноприйнятим. Але як виявилось пізніше, і фізики, і геофізики помилялися. Майданчик для бурової обрали на північному краю Кольського півострова поблизу озера Вільгіскоддеоайвін'ярві. По-фінськи це означає «Під вовчою горою», хоча ні гори, ні вовків там немає. Буріння свердловини, проектна глибина якої становила 15 кілометрів, розпочали у травні 1970 року.

Розчарування шведів

Наприкінці 1980-х років у Швеції у пошуках природного газу небіологічного походження пробурили свердловину до глибини 6,8 км. Геологи вирішили перевірити гіпотезу, згідно з якою нафта та газ утворюються не з відмерлих рослин, як вважає більшість учених, а за допомогою мантійних флюїдів – гарячих сумішей газів та рідин. Насичені вуглеводнями флюїди просочуються з мантії у земну кору та накопичуються у великих кількостях. У ті роки ідея про походження вуглеводнів не з органічної речовини осадових товщ, а за допомогою глибинних флюїдів була в новинку, багато хто хотів її перевірити. З цієї ідеї випливає, що запаси вуглеводнів можуть містити не лише осадові, але також вулканічні та метаморфічні породи. Ось чому Швеція, переважно розташована на стародавньому кристалічному щиті, взялася поставити експеримент.

Для буріння обрали кратер Сільян Рінг діаметром 52 км. За геофізичними даними, на глибині 500-600 метрів знаходилися кальциновані граніти - можлива покришка для резервуару вуглеводнів, що нижче лежить. Виміри прискорення сили тяжкості, за зміною якої можна судити про склад і щільність гірських порід, що залягають у надрах, говорили про наявність високопористих порід на глибині 5 км - можливого колектора нафти і газу. Результати буріння розчарували вчених та інвесторів, які вклали у ці роботи 60 млн. доларів. Пройдені товщі не містили промислових запасів вуглеводнів, лише прояви нафти та газу явно біологічного походження з давніх бітумів. Принаймні нікому не вдалося довести протилежне.

Інструмент для пекла

Створення нових пристроїв і гігантських машин буріння Кольської свердловини СГ-3 не вимагало. Починали працювати з тим, що вже було: монтаж «Уралмаш 4Е» вантажопідйомністю 200 тонн і легкосплавні труби. Що дійсно було потрібно на той момент, то це нестандартні технологічні рішення. Адже в твердих кристалічних породах на таку велику глибину ніхто не бурив, і що там буде, уявляли собі лише загалом. Досвідчені буровики, однак, розуміли, що хоч би яким детальним був проект, реальна свердловина виявиться набагато складнішою. Через 5 років, коли глибина свердловини СГ-3 перевищила 7 кілометрів, змонтували нову бурову установку «Уралмаш 15 000» - одну з найсучасніших на той час. Потужна, надійна, з автоматичним механізмом спуску, вона могла витримати колону труб довжиною до 15 км. Бурова перетворилася на повністю обшите вишку заввишки 68 м, непокірну сильним вітрам, що вирують у Заполяр'ї. Поруч виросли мінізавод, наукові лабораторії та керносховище.

При бурінні на невеликі глибини двигун, який обертає колону труб з буром на кінці, встановлюють на поверхні. Бур є залізний циліндр із зубами з алмазів або твердих сплавів - коронку. Ця коронка вгризається в породи і вирізує їх тонкий стовпчик - керн. Щоб охолодити інструмент і витягти зі свердловини дрібне сміття, нагнітають у неї буровий розчин - рідку глину, яка весь час циркулює по стовбуру, немов кров у судинах. Через якийсь час труби піднімають на поверхню, звільняють від керна, змінюють коронку та знову опускають колону в забій. Так ведеться нормальне буріння.

А якщо довжина ствола 10-12 км при діаметрі 215 мм? Колона труб стає найтоншою ниткою, опущеною в свердловину. Як нею керувати? Як побачити, що коїться у вибої? Тому на Кольській свердловині внизу бурильної колони встановили мініатюрні турбіни, їх запускав буровий розчин, що нагнітається трубами під тиском. Турбіни обертали твердосплавну коронку та вирізали керн. Вся технологія була добре відпрацьована, оператор на пульті керування бачив обертання коронки, знав її швидкість і міг керувати процесом.

Кожні 8-10 метрів багатокілометрову колону труб доводилося піднімати нагору. Спуск та підйом загалом займали 18 годин.

Алмазні мрії Поволжя

Коли в Нижегородській області було знайдено дрібні алмази, це чимало спантеличило геологів. Звичайно, найпростіше було припустити, що дорогоцінні камені приніс льодовик чи річкові води звідкись із півночі. Але раптом місцеві надра приховують кімберлітову трубку – вмістилище алмазів? Перевірити цю гіпотезу вирішили наприкінці 1980-х років, коли програма наукового буріння у Росії набирала обертів. Місце для буріння обрали на північ від Нижнього Новгорода, в центрі гігантської кільцевої структури, яка добре виділяється в рельєфі. Одні вважали її метеоритним кратером, інші – люлькою вибуху чи жерлом вулкана. Буріння припинили, коли Воротилівська свердловина досягла глибини 5374 м, з яких більше кілометра припадало на кристалічні породи фундаменту. Кімберлітів там не знайшли, але задля справедливості слід сказати, що в суперечці про походження цієї структури крапку теж не поставили. Видобуті з надр факти однаково підходили для прихильників обох гіпотез, у результаті кожен залишився при думці. А свердловину перетворили на глибинну геолабораторію, яка діє й досі.

Підступність цифри «7»

7 кілометрів - позначка для Кольської надглибокої фатальної. За нею почалися невідомість, безліч аварій та безперервна боротьба з гірськими породами. Стовбур не вдавалося тримати вертикально. Коли пройшли 12 км, свердловина відхилилася від вертикалі на 21°. Хоча буровики вже навчилися працювати при неймовірній кривизні стовбура, далі заглиблюватись не можна було. Свердловину належало перебурити з позначки 7 кілометрів. Щоб отримувати вертикальний ствол у твердих породах, потрібен дуже жорсткий низ бурильної колони, щоб він входив у надра, як у олію. Але виникає й інша проблема - свердловина поступово розширюється, бур бовтається в ній, як у склянці, стінки стовбура починають руйнуватися і можуть притиснути інструмент. Вирішення цього завдання вийшло оригінальним - було застосовано технологію маятника. Бур штучно розгойдувався в свердловині і пригнічував сильні вагання. За рахунок цього ствол виходив вертикальним.

Найбільш поширена аварія на будь-якій буровій – обрив колони труб. Зазвичай труби намагаються захопити знову, але якщо це трапляється на великій глибині, проблема переходить у розряд непереборних. Шукати інструмент у 10-кілометровій свердловині марно, такий ствол кидали і починали новий, трохи вище. Обрив та втрата труб на СГ-3 траплялися багаторазово. У результаті у своїй нижній частині свердловина виглядає як коренева система гігантської рослини. Розгалуженість свердловини засмучувала буровиків, але виявилася щастям для геологів, які несподівано одержали об'ємну картину великого відрізку стародавніх архейських порід, що сформувалися понад 2,5 млрд. років тому.

У червні 1990 року СГ-3 досягла глибини 12 262 м. Свердловину почали готувати до проходки до 14 км, і тут знову сталася аварія - на позначці 8550 м колона труб обірвалася. Продовження робіт вимагало тривалої підготовки, оновлення техніки та нових витрат. 1994 року буріння Кольської надглибокої припинили. Через 3 роки вона потрапила до Книги рекордів Гіннеса і досі залишається неперевершеною. Зараз свердловина є лабораторією для вивчення глибоких надр.

Засекречені надра

СГ-3 була секретним об'єктом із самого початку. Винні і прикордонна зона, і стратегічні родовища в окрузі, науковий пріоритет. Першим іноземцем, який відвідав бурову, став один із керівників Академії наук Чехословаччини. Пізніше, 1975 року, про Кольську надглибоку вийшла стаття в «Правді» за підписом міністра геології Олександра Сидоренка. Наукових публікацій по Кольській свердловині, як і раніше, не було, але деякі відомості за кордон просочувалися. Більше з чуток світ став дізнаватися - в СРСР бурять найглибшу свердловину.

Завіса таємниці, напевно, висіла б над свердловиною до самої «перебудови», якби не сталося 1984 року в Москві Всесвітнього геологічного конгресу. До такої великої у науковому світі події ретельно готувалися, для Міністерства геології навіть звели нову будівлю – чекали багато учасників. Але закордонних колег цікавила насамперед Кольська надглибока! Американці взагалі не вірили у те, що вона у нас є. Глибина свердловини на той час досягла 12 066 метрів. Приховувати об'єкт не мало сенсу. У Москві на учасників конгресу чекала виставка досягнень російської геології, один із стендів був присвячений свердловині СГ-3. Фахівці всього світу здивовано дивилися на звичайну бурову голівку зі стертими твердосплавними зубами. І цим бурять найглибшу у світі свердловину? Неймовірно! До селища Заполярне вирушила велика делегація геологів та журналістів. Відвідувачам показали бурову дію, діставали та від'єднували 33-метрові секції труб. Навколо височіли купи таких самих бурових головок, як і та, що лежала на стенді в Москві.

Від Академії наук делегацію приймав відомий геолог, академік Володимир Білоусов. Під час прес-конференції із зали йому запитали:
- Що ж найголовніше показала Кольська свердловина?
- Панове! Головне, вона показала те, що ми нічого не знаємо про континентальну кору, – відповів вчений.

Глибока несподіванка

Дещо про земну кору континентів, звісно, ​​знали. Той факт, що континенти складені дуже давніми породами віком від 1,5 до 3 мільярдів років, не спростувала навіть Кольська свердловина. Однак складений на підставі керна СГ-3 геологічний розріз виявився протилежним тому, що вчені уявляли собі раніше. Перші 7 кілометрів були складені вулканічними та осадовими породами: туфами, базальтами, брекчіями, пісковиками, доломітами. Глибоко лежав так званий розділ Конрада, після якого швидкість сейсмічних хвиль у породах різко збільшувалася, що інтерпретувалося як межа між гранітами та базальтами. Цей розділ був давно пройдений, але базальти нижнього шару земної кори ніде так і не з'явилися. Навпаки, почалися граніти та гнейси.

Розріз Кольської свердловини спростував двошарову модель земної кори і показав, що сейсмічні розділи в надрах - це межі шарів з порід різного складу. Швидше вони вказують на зміну властивостей каменю із глибиною. При високому тиску та температурі властивості порід, мабуть, можуть різко змінюватися, так, що граніти за своїми фізичними характеристиками стають схожими на базальти, і навпаки. Але піднятий на поверхню з 12-кілометрової глибини «базальт» відразу ставав гранітом, хоч і відчував на шляху сильний напад «кесонної хвороби» - керн кришився і розпадався на плоскі бляшки. Чим далі йшла свердловина, тим менше якісних зразків потрапляло до рук вчених.

Глибина містила багато несподіванок. Раніше було природно думати, що з віддаленням від поверхні землі, зі зростанням тиску породи стають монолітнішими, з малою кількістю тріщин і пір. СГ-3 переконала вчених у протилежному. Починаючи з 9 кілометрів, товщі виявилися дуже пористими і буквально напхані тріщинами, якими циркулювали водні розчини. Пізніше цей факт підтвердили інші надглибокі свердловини на континентах. На глибині виявилося набагато спекотніше, ніж розраховували: на 80°! На позначці 7 км температура у вибої була 120 ° С, на 12 км - досягла вже 230 ° С. У зразках Кольської свердловини вчені виявили золоте орудування. Вкраплення дорогоцінного металу перебували у давніх породах на глибині 9,5-10,5 км. Втім, концентрація золота була надто мала, щоб заявляти про родовище - в середньому 37,7 мг на тонну породи, але достатня, щоб чекати на нього і в інших подібних місцях.

Тепло рідної планети

Високі температури, зустрінуті буровиками під землею, навели вчених на думку використати це практично невичерпне джерело енергії. Наприклад, у молодих горах (якими є Кавказ, Альпи, Памір) на 4-кілометровій глибині температура надр досягне 200°С. Цю природну батарею можна змусити працювати на себе. Треба пробурити поряд дві глибокі свердловини та з'єднати їх горизонтальними штреками. Потім в одну свердловину закачувати воду, а з іншої вилучати гарячу пару, яка піде на опалення міста або отримання іншого виду енергії. Серйозною проблемою для таких підприємств можуть стати їдкі гази та флюїди, нерідкі у сейсмічно активних районах. У 1988 році американцям довелося завершити буріння свердловини на шельфі Мексиканської затоки біля берегів штату Алабама, досягнувши глибини 7 399 м. Причиною стали температура надр, що досягала 232 ° С, дуже високий тиск і викиди кислотних газів. У тих районах, де є родовища гарячих підземних вод, можна видобувати їх із свердловин із досить глибоких горизонтів. Такі проекти підходять для районів Кавказу, Паміру, Далекого Сходу. Проте висока вартість робіт обмежує глибину видобутку чотирма кілометрами.

Російським слідом

Демонстрація Кольської свердловини 1984 року справила на світову громадськість глибоке враження. Багато країн почали готувати проекти з наукового буріння на континентах. Таку програму затвердили й у Німеччині наприкінці 1980-х. Надглибоку свердловину KTB Хауптборунг бурили з 1990 по 1994 рік, за планом вона повинна була досягти глибини 12 км, але через непередбачувано високі температури вдалося дістатися лише до позначки 9,1 км. Завдяки відкритості даних щодо бурових та наукових робіт, гарної технології та документованості надглибока свердловина КТВ залишається однією з найвідоміших у світі.

Місце для буріння цієї свердловини обрали на південному сході Баварії, на залишках стародавнього гірського ланцюга, вік якого обчислюється 300 мільйонами років. Геологи вважали, що десь тут проходить зона з'єднання двох плит, які колись були берегами океану. На думку вчених, згодом верхня частина гір стерлася, оголивши залишки давньої океанської кори. Ще глибше, за десять кілометрів від поверхні, геофізики виявили велике тіло з аномально високою електричною провідністю. Його природу також сподівалися прояснити за допомогою свердловини. Але основним завданням було досягти глибини 10 км, щоб набути досвіду надглибокого буріння. Вивчивши матеріали Кольської СГ-3, німецькі буровики вирішили спочатку пройти пробну свердловину завглибшки 4 км, щоб скласти точніше уявлення про умови роботи в надрах, випробувати техніку та взяти керн. Після закінчення пілотних робіт багато з бурильного та наукового обладнання довелося переробляти, дещо створювати заново.

Основну - надглибоку - свердловину КТВ Хауптборунг заклали всього за двісті метрів від першої. Для робіт спорудили 83-метрову вишку і створили потужну на той час бурильну установку вантажопідйомністю 800 тонн. Багато бурильних операцій автоматизували, насамперед механізм спуску та підйому колони труб. Самонавідна система вертикального буріння дозволяла робити майже вертикальний стовбур. Теоретично з таким обладнанням можна було бурити до глибини 12 км. Але реальність як завжди виявилася складнішою, і плани вчених не справдилися.

Проблеми на свердловині КТВ почалися після глибини 7 км, повторивши багато з долі Кольської надглибокої. Спочатку, як вважають через високу температуру, зламалася система вертикального буріння і стовбур пішов навскіс. Наприкінці робіт забій відхилився від вертикалі на 300 м. Потім почалися аварії складніше - урвище бурильної колони. Як і на Кольській, доводилося бурити нові стволи. Певні труднощі доставляло звуження свердловини - вгорі її діаметр становив 71 см, внизу - 16,5 см. Нескінченні аварії та висока температура у вибої -270 ° С змусили буровиків припинити роботи неподалік заповітної мети.

Не скажеш, що наукові результати КТВ Хауптборунг вразили уяву вчених. На глибині головним чином залягали амфіболіти та гнейси – давні метаморфічні породи. Зону сходження океану та залишки океанічної кори ніде не виявили. Можливо, вони є в іншому місці, тут знаходиться невеликий кристалічний масив, піднятий на висоту 10 км. За кілометр від поверхні виявили родовище графіту.

1996 року свердловина КТВ, що коштувала бюджету Німеччини 338 млн. доларів, перейшла під патронат Наукового центру геології в Потсдамі, її перетворили на лабораторію для спостережень за глибокими надрами та об'єкт туризму.

Чому Місяць не з чавуну?

«Бо на Місяць не вистачило б чавуну» - напевно, саме так противники гіпотези, згідно з якою Місяць відірвався від Землі, могли б відповісти його прихильникам. Гіпотеза ця, проте, виникла не так на порожньому місці, і вчені розглядають кілька районів Землі, звідки міг бути вибитий шматок планети завбільшки з Місяць. Кольська свердловина запропонувала свій варіант. У 1970-х роках радянські станції доставили на Землю кілька сотень грамів місячного ґрунту. Речовину розділили між собою провідні наукові центри країни, щоби провести незалежні аналізи. Крихітний зразок дістався і Кольському науковому центру. Подивитися на дивину приїжджали вчені з усього регіону, у тому числі співробітники свердловини, яка згодом стала найглибшою у світі. Чи жарт? Помацати неземний пил, подивитися на нього в мікроскоп. Пізніше фахівці досліджували місячний ґрунт та опублікували з цього приводу монографію. На той час свердловина в Заполярному досягла пристойної глибини, підняті зі ствола породи детально описували. І що ж? Зразки місячного ґрунту, на які буровики колись тремтіли, виявилися один до одного діабазами з їхньої свердловини, з глибини 3 км. Тут же виникла гіпотеза, що Місяць відірвався не інакше, як від Кольського півострова приблизно 1,5 млрд років тому - такий вік діабазів. Хоча мимоволі виникало питання - якої ж величини був тоді цей півострів?

Бурити чи не бурити?

Рекорд Кольської свердловини, як і раніше, залишається неперевершеним, хоча в глиб Землі напевно можна пройти 14 і навіть 15 км. Проте навряд чи таке одиничне зусилля дасть принципово нові знання про земну кору, тоді як надглибоке буріння - справа дуже дорога. Часи, коли з його допомогою перевіряли різні гіпотези, давно минули. Свердловини глибше 6-7 км із суто науковими цілями майже перестали бурити. Наприклад, в Росії залишилися всього два об'єкти такого роду - Уральська СГ-4 і Ен-Яхінська свердловина в Західному Сибіру. Їх веде державне підприємство НВЦ «Надра», розташоване у Ярославлі. У світі пробурено так багато надглибоких та глибоких свердловин, що вчені не встигають аналізувати інформацію. В останні роки геологи прагнуть вивчати та узагальнювати отримані з більших глибин факти. Навчившись бурити на великі глибини, люди хочуть краще освоїти доступний їм обрій, сконцентрувати зусилля на практичних завданнях, які принесуть користь вже зараз. Так у Росії, виконавши програму наукового буріння, пробуривши всі 12 задуманих надглибоких свердловин, зараз працюють над системою для території всієї держави, в якій геофізичні дані, отримані за допомогою «просвічування» надр сейсмічними хвилями, будуть пов'язані з здобутою надглибоким бурінням інформацією. Без свердловин розрізи земної кори, побудовані геофізиками, - лише моделі. Щоб цих схемах з'явилися конкретні гірські породи, потрібні дані буріння. Тоді геофізики, роботи яких набагато дешевші за бурові і охоплюють велику площу, зможуть набагато точніше передбачати родовища корисних копалин.

У США продовжують займатися програмою глибинного буріння дна океанів та ведуть кілька цікавих проектів у зонах вулканічної та тектонічної активності земної кори. Так, на Гавайських островах дослідники сподівалися вивчити підземне життя вулкана і наблизитися до мантійної мови - плюму, який, як вважають, породив ці острови. Свердловину біля підніжжя вулкана Мауна-Кеа планували пробурити до глибини 4,5 км, але через величезні температури здолати змогли лише 3 км. Інший проект – глибинна обсерваторія на розломі Сан-Андреас. Буріння свердловини через цей найбільший розлом Північноамериканського континенту розпочали у червні 2004 року та пройшли 2 із 3 запланованих кілометрів. У глибинній лабораторії мають намір дослідити зародження землетрусів, що, можливо, дозволить краще розуміти природу цих стихійних лих і складати їх прогноз.

Незважаючи на те, що сучасні програми надглибокого буріння вже не такі амбітні, як раніше, їм уготоване явно велике майбутнє. Неподалік той день, коли настане черга великих глибин - там шукатимуть і відкриватимуть нові родовища корисних копалин. Вже зараз видобуток нафти та газу в США із глибин 6-7 км стає звичайною справою. У майбутньому Росія теж має качати вуглеводневу сировину з таких рівнів. Як показала Тюменська надглибока свердловина, за 7 кілометрів від поверхні є перспективні для газових родовищ товщі осадових порід.

Надглибоке буріння недарма порівнюють із підкоренням космосу. Такі програми, з глобальним розмахом, що вбирають у себе все краще, ніж має зараз людство, дають поштовх розвитку багатьох галузей промисловості, техніки і зрештою готують ґрунт для нового прориву в науці.

Диявольські підступи

Якось Кольська надглибока опинилася в центрі світового скандалу. Одного чудового ранку 1989 року директору свердловини Давиду Губерману зателефонували головний редактор обласної газети, секретар обкому та ще безліч різних людей. Усі хотіли дізнатися про диявола, якого нібито буровики підняли з надр, як про те повідомили деякі газети та радіостанції по всьому світу. Директор сторопів, і – було від чого! "Вчені виявили пекло", "Сатана втік з пекла" - говорили заголовки. Як повідомлялося в пресі, геологи, які працюють дуже далеко в Сибіру, ​​а можливо, на Алясці або навіть Кольському півострові (єдиної думки щодо цього у журналістів не було), проводили буріння на глибині 14,4 км, як раптом бур почав сильно бовтатися. з боку убік. Значить, унизу велика дірка, подумали вчені, мабуть, центр планети – порожній. Датчики, опущені вглиб, показували температуру 2 000 ° С, а суперчутливі мікрофони озвучили ... крики мільйонів страждаючих душ. В результаті буріння було припинено через побоювання випустити пекельні сили на поверхню. Звичайно, радянські вчені спростували цю журналістську «качку», але відлуння тієї давньої історії ще довго кочували з газети на газету, перетворившись на своєрідний фольклор. Через кілька років, коли байки про пекло вже забули, співробітники Кольської надглибокої побували в Австралії з лекціями. Їх запросили на прийом до губернатора штату Вікторія, кокетливої ​​жінки, яка вітала російську делегацію питанням: «І якого біса ви звідти підняли?»

Найглибші свердловини світу

1. Аралсорська СГ-1, Прикаспійська низовина, 1962-1971, глибина – 6,8 км. Пошук нафти та газу.
2. Біікжальська СГ-2, Прикаспійська низовина, 1962-1971, глибина – 6,2 км. Пошук нафти та газу.
3. Кольська СГ-3, 1970-1994, глибина – 12 262 м. Проектна глибина – 15 км.
4. Саатлінська, Азербайджан, 1977-1990, глибина – 8 324 м. Проектна глибина – 11 км.
5. Колвінська, Архангельська область, 1961, глибина – 7 057 м.
6. Мурунтауська СГ-10, Узбекистан, 1984, глибина -
3 км. Проектна глибина – 7 км. Пошук золота.
7. Тімано-Печорська СГ-5, Північний Схід Росії, 1984-1993, глибина - 6 904 м, проектна глибина - 7 км.
8. Тюменська СГ-6, Західний Сибір, 1987-1996, глибина – 7 502 м. Проектна глибина – 8 км. Пошук нафти та газу.
9. Ново-Єлховська, Татарстан, 1988, глибина – 5 881 м.
10. Воротилівська свердловина, Поволжя, 1989-1992, глибина - 5374 м. Пошук алмазів, вивчення Пучеж-Катункської астроблеми.
11. Криворізька СГ-8, Україна, 1984-1993, глибина – 5 382 м. Проектна глибина – 12 км. Пошук залізистих кварцитів.

Уральська СГ-4, Середній Урал. Закладено у 1985 році. Проектна глибина – 15 000 м. Поточна глибина – 6 100 м. Пошук мідних руд, вивчення будови Уралу. Ен-Яхтинська СГ-7, Західний Сибір. Проектна глибина – 7 500 м. Поточна глибина – 6 900 м. Пошук нафти та газу.

Свердловини на нафту та газ

початку 70-х років
Юніверсіті, США, глибина – 8 686 м.
Бейден-Юніт, США, глибина – 9 159 м.
Берта-Роджерс, США, глибина – 9 583 м.

80-х років
Цистердорф, Австрія, глибина 8553 м.
Сільян Рінг, Швеція, глибина – 6,8 км.
Бігхорн, США, Вайомінг, глибина – 7 583 м.
КТВ Hauptbohrung, Німеччина, 1990-1994, глибина -
9 100 м. Проектна глибина – 10 км. Наукове буріння.

У меж життя

У меж життя Екстремофільні бактерії, виявлені в гірських породах, піднятих з глибини в кілька кілометрів ДОСЬЄ Одне з найдивовижніших відкриттів, яке вчені зробили за допомогою буріння - це наявність життя глибоко під землею. І хоча життя це представлене лише бактеріями, його межі простягаються до неймовірних глибин. Бактерії всюдисущі. Вони освоїли підземне царство, начебто, зовсім непридатне існування. Величезні тиски, високі температури, відсутність кисню та життєвого простору – ніщо не змогло стати перешкодою на шляху розповсюдження життя. За деякими підрахунками, маса мікроорганізмів, що мешкають під землею, може перевищувати масу всіх живих істот, що населяють поверхню нашої планети.

Ще на початку XX століття американський вчений Едсон Бастін виявив бактерії у воді з нафтоносного горизонту із глибини кілька сотень метрів. Мікроорганізми, що мешкали там, не потребували кисню і сонячного проміння, вони харчувалися органічними сполуками нафти. Бастін припустив, що ці бактерії живуть ізольовано від поверхні вже 300 млн. років - відколи утворилося нафтове родовище. Але його смілива гіпотеза залишилася незатребуваною, їй просто не повірили. Тоді вважали, що життя – це лише тонка плівка на поверхні планети.

Інтерес до глибинних форм життя може бути цілком практичним. У 1980-х роках департамент енергетики США шукав безпечні методи захоронення радіоактивних відходів. Для цих цілей передбачалося використовувати шахти в непроникних гірських породах, де живуть бактерії, що живляться радіонуклідами. 1987 року почалося глибоке буріння кількох свердловин у штаті Південна Кароліна. З півкілометрової глибини вчені відбирали зразки, дотримуючись різноманітних запобіжних заходів, щоб не занести бактерії та повітря з поверхні Землі. Вивченням зразків займалися кілька незалежних лабораторій, їх результати виявилися позитивними: у глибоких товщах мешкали так звані анаеробні бактерії, які не потребують доступу кисню.

Бактерії виявили і в породах золоторудної шахти в Південній Африці на глибині 2,8 км, де температура становила 60°С. Живуть вони і глибоко під дном океанів за температури понад 100°. Як показала Кольська надглибока свердловина, умови для проживання мікроорганізмів є навіть на глибині понад 12 км, оскільки гірські породи виявилися досить пористими, насиченими водними розчинами, а там, де є вода, можливе життя.

У надглибокій свердловині, що розкривала кратер Сільян Рінг у Швеції, мікробіологи також виявили колонії бактерій. Цікаво, що мікроорганізми мешкали у стародавніх гранітах. Хоча це були дуже щільні породи, що залягали під великим тиском, але в них за системою мікропор і тріщин циркулювали підземні води. Справжньою сенсацією стала товща порід на глибині 5,5-6,7 км. Вона була насичена пастою з нафти із кристалами магнетиту. Одне із можливих пояснень цього феномену дав американський геолог Томас Голд, автор книги «Глибока гаряча біосфера». Голд припустив, що магнетито-масляна паста не що інше, як продукт життєдіяльності бактерій, які харчуються метаном, що надходить з мантії.

Як свідчать дослідження, бактерії задовольняються воістину спартанськими умовами. Межі їхньої витривалості залишаються загадкою, але схоже, що нижню межу проживання бактерій все-таки встановлює температура надр. Вони можуть розмножуватися при 110°З витримувати, хоч і короткий час, температуру 140°С. Якщо вважати, що на континентах температура збільшується на 20-25 ° з кожним кілометром, то виявити живі спільноти можна до 4 км. Під океанським дном температура зростає негаразд швидко, і нижня межа життя може пролягати на глибині 7 км.

Це означає, що життя має величезний запас міцності. Отже, біосфера Землі не може бути повністю знищена навіть у разі найсерйозніших катаклізмів і, ймовірно, на планетах, позбавлених атмосфери та гідросфери, мікроорганізми можуть існувати в надрах.

У 1970 році якраз до 100-річного ювілею Леніна радянські вчені розпочали один із найамбіційніших проектів сучасності. На Кольському півострові, за десять кілометрів від селища Заполярний, стартувало буріння свердловини, яка в результаті виявилася найглибшою у світі та увійшла до Книги рекордів Гіннесса.

Грандіозний науковий проект тривав понад двадцять років. Він приніс масу найцікавіших відкриттів, увійшов до історії науки, а під кінець обріс такою кількістю легенд, чуток і пліток, що вистачило б не на один фільм жахів.

СРСР. Кольський півострів. 1 жовтня 1980 року. Передові свердловини, що досягли рекордної глибини - 10 500 метрів

Вхід у пекло

У часи свого розквіту бурова на Кольському півострові являла собою гігантську споруду висотою в 20-поверховий будинок. Тут працювало до трьох тисяч людей за зміну. Колектив очолювали головні геологи країни. Бурову вишикували в тундрі за десять кілометрів від селища Заполярний, і в полярній ночі вона сяяла вогнями, як космічний корабель.

Коли вся ця пишнота раптом закрилася і вогні згасли, одразу пішли чутки. За всіма мірками буріння відбувалося надзвичайно успішно. Нікому у світі ще не вдавалося досягти такої глибини – радянські геологи опустили бурю понад 12 кілометрів.

Раптове завершення вдалого проекту виглядало такою самою безглуздістю, як те, що американці закрили програму польотів на Місяць. У краху місячного проекту звинувачували інопланетян. У проблемах Кольської надглибокої - чортів і бісів.

Популярна легенда свідчить, що з високих глибин бур не раз діставали оплавленим. Жодних фізичних причин цього не було - температура під землею не перевищувала 200 градусів за Цельсієм, а буря була розрахована на тисячу градусів. Потім аудіодатчики нібито почали вловлювати якісь стогін, крики та зітхання. Диспетчери, які стежили за показаннями приладів, скаржилися на панічний страх і тривогу.

За легендою виходило, що геологи добурилися до пекла. Стогін грішників, екстремально високі температури, атмосфера жаху на буровій, - все це пояснювало, чому всі роботи на Кольській надглибокій раптово були згорнуті.

Багато хто ставився до цих чуток скептично. Проте 1995 року, вже після зупинки робіт, на буровий пролунав потужний вибух. Що там могло вибухнути, не розумів ніхто, навіть керівник усього проекту, видний геолог Давид Губерман.

Сьогодні до занедбаної бурової ведуть екскурсії та розповідають туристам захоплюючу історію про те, як вчені пробурили дірку у підземне царство мертвих. Як по установці блукають примари, що стенають, а до вечора на поверхню вилазять біси і норовлять умикнути в прірву екстремалу, що зазівався.

Підземний Місяць

Насправді всю історію з «колодцем у пекло» було вигадано фінськими журналістами до 1 квітня. Їхню жартівливу статтю передрукували американські газети, і качка полетіла у маси. Багаторічне буріння Кольської надглибокої йшло без жодної містики. Але те, що відбувалося там у реальності, було цікавіше за будь-які легенди.

Почати з того, що надглибоке буріння за порідненням було приречено на численні аварії. Під гнітом гігантського тиску (до 1000 атмосфер) та високих температур не витримували бури, забивалась свердловина, ламалися труби, якими укріплювали жерло. Безліч разів тонка свердловина викривлялася так, що доводилося пробурювати все нові відгалуження.

Найстрашніша аварія сталася невдовзі після головного тріумфу геологів. 1982 року вони змогли подолати позначку 12 кілометрів. Ці результати урочисто оголосили у Москві на Міжнародному геологічному конгресі. Геологів з усього світу привезли на Кольський півострів, показали їм бурову та зразки порід, здобуті на фантастичній глибині, до якої ще ніколи не добиралося людство.

Після святкування буріння продовжили. Однак перерва в роботах виявилася фатальною. 1984 року сталася найстрашніша аварія на буровій. Відірвалися і забили свердловину п'ять кілометрів труб. Продовжувати буріння не можна було. Одночасно було втрачено результати п'яти років роботи.

Довелося відновлювати буріння із 7-кілометрової позначки. Лише 1990 року геологам знову вдалося перевалити за 12 кілометрів. 12 262 метри – така остаточна глибина Кольської свердловини.

Але паралельно страшним аваріям чергою йшли й неймовірні відкриття. Глибоке буріння – аналог машини часу. На Кольському півострові до поверхні підходять найдавніші породи, вік яких перевищує 3 мільярди років. Забираючись дедалі глибше, вчені отримали ясне уявлення у тому, що відбувалося нашій планеті за часів її молодості.

Насамперед виявилося, що традиційна схема геологічного розрізу, складена вченими, не відповідає реальності. «До 4 кілометрів все йшло по теорії, а далі почалося кінець світу», - розповідав потім Губерман.

За розрахунками, пробуривши шар граніту, потрібно було дістатися ще твердіших, базальтових порід. Але ніякого базальту не було. Після граніту йшли нещільні шаруваті породи, які постійно кришилися і ускладнювали рух углиб.

Натомість серед порід віком 2,8 мільярда років було знайдено скам'янілі мікроорганізми. Це дозволило уточнити час зародження життя Землі. На ще більших глибинах знайшли величезні поклади метану. Це прояснило питання виникнення вуглеводнів - нафти і газу.

А на глибині понад 9 кілометрів вчені виявили золотовмісний олівіновий шар, так яскраво описаний Олексієм Толстим у «Гіперболоїді інженера Гаріна».

Але найфантастичніше відкриття відбулося наприкінці 1970-х, коли радянська місячна станція привезла зразки місячного ґрунту. Геологи з подивом побачили, що його склад повністю збігається із складом порід, здобутих ними на глибині 3 кілометри. Як це можливо?

Справа в тому, що одна з гіпотез походження Місяця припускає, що кілька мільярдів років тому Земля зіткнулася з якимось небесним тілом. Внаслідок зіткнення від нашої планети відколовся шматок і перетворився на супутник. Можливо цей шматок відірвався саме в районі нинішнього Кольського півострова.

Фінал

То чому ж таки закрили Кольську надглибоку?

По-перше, основні завдання наукової експедиції було виконано. Було створено, в екстремальних умовах протестовано та помітно вдосконалено унікальне обладнання для буріння на великих глибинах. Зібрані зразки порід були детально досліджені та описані. Кольська свердловина допомогла набагато краще зрозуміти будову земної кори та історію нашої планети.

По-друге, сам час не сприяв подібним амбітним проектам. 1992 року наукової експедиції прикрили фінансування. Співробітники звільнилися та роз'їхалися додому. Але й сьогодні грандіозна будівля бурової та загадкова свердловина вражають своїми масштабами.

Іноді здається, що надглибока Кольська ще не вичерпала весь запас своїх чудес. У цьому впевнений і керівник знаменитого проекту. «Маємо найглибшу дірку у світі - так треба користуватися!» - вигукнув Давид Губерман.

Кольська надглибока свердловинаЗ кінця XIX століття вважалося, що Земля складається з кори, мантії та ядра. При цьому ніхто до ладу не міг сказати, де закінчується один шар і починається наступний. Вчені не знали навіть, з чого, власне, ці верстви складаються. Ще якихось 30 років тому дослідники були впевнені, що шар гранітів починається на глибині 50 метрів і триває до трьох кілометрів, а потім йдуть базальти. Мантія передбачалася на глибині 15-18 кілометрів.

Надглибока свердловина, яку почали бурити в СРСР на Кольському півострові, показала, що вчені помилялися...

Занурення на три мільярди років

Проекти подорожі в глиб Землі з'явилися на початку 1960-х років відразу в кількох країнах. Першими почали бурити надглибокі свердловини американці, причому вони намагалися робити це в таких місцях, де, за даними сейсмічних досліджень, земна кора мала бути тоншою. Ці місця, згідно з розрахунками, знаходилися на дні океанів, а найперспективнішим вважався район поблизу острова Мауї з групи Гавайських, де стародавні породи залягають під океанським дном і земна мантія знаходиться приблизно на глибині п'яти кілометрів під чотирьох кілометрової товщої води. На жаль, обидві спроби пробитися крізь земну кору тут закінчилися невдачею на глибині трьох кілометрів.

Перші вітчизняні проекти також передбачали підводне буріння – у Каспійському морі чи Байкалі. Але в 1963 році вчений-буровик Микола Тимофєєв переконав Державний комітет з науки та техніки СРСР у тому, що потрібно створити свердловину на континенті. Хоча бурити доведеться незрівнянно довше, вважав він, свердловина буде набагато цінніша з наукового погляду. Місце буріння обрали на Кольському півострові, розташованому на так званому Балтійському щиті, що складається з найдавніших відомих людству земних порід. Багатокілометровий зріз пластів щита мав, за задумом вчених, показати картину історії планети за останні три мільярди років.

Все глибше, і глибше, і глибше.

Початок робіт після майже п'ятирічної підготовки був присвячений 100-річчю від дня народження В.І. Леніна у 1970 році. До проекту розпочали ґрунтовно. На свердловині працювало 16 науково-дослідних лабораторій, кожна розміром із середній завод; проект займався особисто міністром геології CCCР Пересічні співробітники отримували потрійну зарплату. Усім була гарантована квартира у Москві чи Ленінграді. Не дивно, що потрапити на Кольську надглибоку було набагато складніше, ніж у загін космонавтів.

Зовнішній вигляд свердловини був здатний розчарувати стороннього спостерігача. Жодних ліфтів і гвинтових сходів, що ведуть у глиб Землі. Під землю йшов тільки бур діаметром трохи більше 20 сантиметрів. Взагалі, Кольську надглибоку можна уявити як тонку голку, що пронизує земну товщу. Бур, що знаходився на кінці цієї голки, з численними датчиками після декількох годин роботи піднімали майже цілу добу для огляду, зняття показань і ремонту, і добу ж потім опускали. Швидше не можна: найміцніший композитний трос (бурова колона) міг обірватися під власною вагою.

Що відбувалося на глибині в момент буріння, достеменно було невідомо. Температура навколишнього середовища, шуми та інші параметри передавалися вгору з запізненням. Проте бурильники розповідали, що навіть такий контакт із підземеллям іноді лякав не на жарт. Звуки, що долинали знизу, були схожі на крики та завивання. До цього можна додати довгий список аварій, що переслідували надглибоку Кольську, коли вона досягла глибини 10 кілометрів. Двічі бур діставали оплавленим, хоча температури, від яких він міг набути такого вигляду, можна порівняти з температурою поверхні Сонця. Якось трос начебто смикнули знизу - і обірвали. Згодом, коли бурили у тому самому місці, залишків троса не виявилося. Чим були викликані ці та інші аварії, досі залишається загадкою. Втім, зовсім не вони спричинили зупинення буріння надр Балтійського щита.

У 1983 році, коли глибина свердловини досягла 12066 метрів, роботи тимчасово припинили: вирішено було підготувати матеріали з надглибокого буріння до Міжнародного геологічного конгресу, який планувалося провести в 1984 році в Москві. На ньому зарубіжні вчені вперше дізналися про існування Кольської надглибокої, всі відомості про яку були доти засекречені. Відновились роботи 27 вересня 1984 року. Проте за першого ж спуску бура сталася аварія - знову обірвалася бурова колона. Продовжувати буріння довелося з глибини 7000 метрів, створюючи новий ствол, і до 1990 року це нове відгалуження досягло позначки 12 262 метри, що стало абсолютним рекордом для надглибоких свердловин, побитим лише 2008 року. Буріння було зупинено 1992-го, цього разу, як виявилося, назавжди. На подальші роботи не було коштів.

Відкриття та знахідки

Відкриття, зроблені на Кольській надглибокій, здійснили справжній переворот у знаннях про будову земної кори. Теоретики обіцяли, що температура Балтійського щита залишиться порівняно низькою до глибини щонайменше 15 кілометрів. Отже, свердловину можна бурити чи не до 20 кілометрів, якраз до мантії. Але вже на п'ятому кілометрі температура перевалила за 700°С, на сьомому - за 1200°С, а на глибині дванадцяти смажило сильніше за 2200°С.

Кольські бурильники поставили під сумнів теорію пошарової будови земної кори – принаймні в інтервалі до 12 262 метрів. Вважалося, що є поверхневий шар (молоді породи), потім мають йти граніти, базальти, мантія та ядро. Але граніти виявилися на три кілометри нижчими, ніж розраховували. Базальтів, які мали залягати під ними, не знайшли взагалі. Неймовірним сюрпризом для вчених стала велика кількість тріщин і порожнин на глибині понад 10 кілометрів. У цих пустотах бур розгойдувався як маятник, що призводило до серйозних труднощів у роботі через його відхилення від вертикальної осі. У порожнечах було зафіксовано наявність пар води, які переміщалися там з високою швидкістю, немов переносні якимись невідомими насосами. Ці пари і створювали ті самі звуки, які тремтіли бурильників.

Цілком несподівано для всіх підтвердилася гіпотеза письменника Олексія Толстого про олівіновий пояс, висловлена ​​в романі «Гіперболоїд інженера Гаріна». На глибині понад 9,5 кілометра виявили справжню криницю всіляких копалин, зокрема золота, якого виявилося 78 грамів на тонну. До речі, промисловий видобуток здійснюється за концентрації 34 грами на тонну.

Ще один сюрприз: життя на Землі виникло, виявляється, на півтора мільярда років раніше, ніж передбачалося. На глибинах, де, як вважалося, ніякої органіки не може бути, виявили 14 видів скам'янілих мікроорганізмів (вік цих верств перевищував 2,8 мільярда років). На більших глибинах, де вже немає осадових порід, з'явився метан у високих концентраціях, що остаточно спростувало теорію біологічного походження вуглеводнів, таких як нафта і газ.

Не можна не згадати про відкриття, зроблене при порівнянні місячного ґрунту, доставленого радянською космічною станцією наприкінці 70-х років з поверхні Місяця, та проб, взятих на Кольській свердловині з глибини 3 кілометри. Виявилося, ці проби схожі на дві краплі води. Деякі астрономи побачили в цьому доказ того, що колись Місяць відколовся від Землі внаслідок катаклізму (можливо, зіткнення планети з великим астероїдом). Однак, на думку інших, ця схожість свідчить лише про те, що Місяць утворився з тієї ж газопилової хмари, що і Земля, і на початкових геологічних етапах вони «розвивались» однаково.

Кольська надглибока випередила свій час

Кольська свердловина показала, що в глиб Землі можна пройти і на 14 і навіть на 15 кілометрів. Однак одна така свердловина навряд чи здатна дати принципово нові знання про земну кору. Для цього потрібна ціла мережа свердловин, що пробурені в різних точках земної поверхні. Але часи, коли надглибокі свердловини буріли з суто науковими цілями, здається, минули. Занадто дороге це задоволення. Сучасні програми надглибокого буріння вже не такі амбітні, як раніше, і переслідують практичні цілі.

Головним чином це відкриття та видобуток корисних копалин. У США вже зараз видобуток нафти та газу з глибин 6-7 кілометрів стає звичною справою. У майбутньому з таких рівнів почне качати вуглеводневу сировину та Росія. Однак і ті свердловини, що буряться зараз, приносять чимало цінної інформації, яку геологи прагнуть узагальнити для отримання цілісної картини хоча б поверхневих шарів земної кори. Але те, що лежить нижче, ще довго буде загадкою. Розкрити її за допомогою найсучаснішої наукової апаратури можуть лише вчені, які працюють на надглибоких свердловинах, подібних до Кольської. Такі свердловини в майбутньому стануть для людства своєрідними телескопами в таємничий підземний світ планети, про який нам відомо не більше, ніж про віддалені галактики.