Недавний выход фильма «Кольская сверхглубокая» вновь привлек внимание к этому уникальному научному проекту. Прежде чем отправиться в кинотеатр, давайте вспомним реальную историю этого грандиозного инженерного и исследовательского эксперимента.
Начало великого бурения
В мае 1970 года, в честь столетия со дня рождения В.И. Ленина, на севере Мурманской области, в 10 километрах от города Заполярного, стартовало бурение Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3). В отличие от многих других подобных проектов, эта скважина с самого начала задумывалась исключительно для научных изысканий. Для ее реализации была создана специальная геологоразведочная экспедиция.
Уникальное место для уникального проекта
Место для бурения было выбрано не случайно. Кольский полуостров, расположенный на Балтийском щите, представляет собой уникальный геологический объект. Здесь на поверхность выходят древнейшие породы Земли, возраст которых достигает 3 миллиардов лет (для сравнения, возраст нашей планеты оценивается в 4.5 миллиарда лет). Кроме того, этот район характеризуется наличием Печенга-Имандра-Варзугского рифтогенного прогиба — особой чашеобразной структуры, сформированной глубинным тектоническим разломом.
Технические вызовы и рекорды
Первые этапы бурения, вплоть до глубины 7263 метров, заняли четыре года и велись с помощью стандартных установок, используемых в нефтегазовой отрасли. Затем последовала годовая пауза, в течение которой оборудование было модернизировано для турбинного бурения. После этого средняя скорость проходки составила около 60 метров в месяц.
На глубине около семи километров ученые столкнулись с неожиданной проблемой: породы стали чередоваться — твердые пласты сменялись менее плотными. Это привело к увеличению числа аварий и образованию множества каверн (пустот) в стволе скважины. Несмотря на трудности, бурение продолжалось, и к 1983 году был достигнут рубеж в 12 километров, о чем с гордостью сообщили на специальной научной конференции.
Авария и новый рекорд
Триумф омрачила серьезная авария: в скважине осталась пятикилометровая секция буровой колонны. Многомесячные попытки извлечь ее не увенчались успехом. Было принято сложное решение: начать бурение нового ствола с отметки в 7 километров. Для этого пришлось создать не только основной, но и четыре дополнительных ствола. На то, чтобы вновь достичь утраченной глубины, ушло шесть лет. И вот, в 1990 году, Кольская сверхглубокая скважина официально стала самой глубокой в мире, достигнув отметки 12 262 метра.
Однако уже в 1992 году финансирование проекта было прекращено, бурение остановлено, а уникальная скважина законсервирована и, по сути, заброшена.
Научные открытия, перевернувшие геологию
Несмотря на преждевременное завершение, проект Кольской сверхглубокой принес множество революционных открытий. Инженеры разработали принципиально новую систему сверхглубокого бурения, способную работать в экстремальных условиях при температурах до 200°C.
Анализ поднятых кернов (цилиндрических колонок породы) принес сенсации. Оказалось, что лунный грунт по составу практически идентичен породам, взятым с глубины около 3 километров на Кольской скважине.
Одно из главных открытий опровергло устоявшуюся теорию о строении земной коры: под гранитным слоем ученые ожидали найти базальт, но вместо этого обнаружили архейские гнейсы — древние трещиноватые породы. Это полностью изменило представления геологов о недрах Земли.
Неожиданные находки в глубинах Земли
На глубине от 9 до 12 километров были обнаружены пористые трещиноватые породы, насыщенные высокоминерализованными водами. Ученые предположили, что именно такие глубинные растворы ответственны за формирование рудных месторождений, что раньше считалось возможным лишь на меньших глубинах.
Измерения показали, что температура земных недр растет быстрее, чем предполагалось: тепловой градиент составил 20°C на километр вместо ожидаемых 16°C. Также было установлено, что значительная часть глубинного тепла имеет радиогенное происхождение (выделяется при распаде радиоактивных элементов), что не согласовывалось с прежними гипотезами.
В породах возрастом более 2.8 миллиардов лет были найдены окаменелые остатки 14 видов микроорганизмов. Это открытие отодвинуло предполагаемое время возникновения жизни на Земле на полтора миллиарда лет в прошлое. Кроме того, отсутствие на больших глубинах осадочных пород и наличие метана поставили крест на теории исключительно биологического происхождения нефти и газа.
