Βαθιά στα καυτά μεταλλεύματα

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Ο 20ός αιώνας σημαδεύτηκε από τον θρίαμβο του ανθρώπου στον αέρα και την κατάκτηση των βαθύτερων κοιλωμάτων του Παγκόσμιου Ωκεανού. Μόνο το όνειρο της διείσδυσης στην καρδιά του πλανήτη μας και της γνώσης της μέχρι τώρα κρυμμένης ζωής των σπλάχνων του παραμένει ανέφικτη. Το «Ταξίδι στο Κέντρο της Γης» υπόσχεται να είναι εξαιρετικά δύσκολο και συναρπαστικό, γεμάτο με πολλές εκπλήξεις και απίστευτες ανακαλύψεις. Τα πρώτα βήματα σε αυτό το μονοπάτι έχουν ήδη γίνει - αρκετές δεκάδες υπερβαθιά πηγάδια έχουν ανοίξει στον κόσμο. Οι πληροφορίες που ελήφθησαν με τη βοήθεια της εξαιρετικά βαθιάς γεώτρησης αποδείχθηκαν τόσο συντριπτικές που γκρέμισαν τις καθιερωμένες ιδέες των γεωλόγων για τη δομή του πλανήτη μας και παρείχαν πλουσιότερα υλικά για ερευνητές σε διάφορους τομείς γνώσης.

Αγγίξτε τον μανδύα

Οι εργατικοί Κινέζοι τον 13ο αιώνα έσκαψαν πηγάδια βάθους 1.200 μέτρων. Οι Ευρωπαίοι έσπασαν το κινεζικό ρεκόρ το 1930 μαθαίνοντας πώς να τρυπούν τη γη με γεωτρήσεις για 3 χιλιόμετρα. Στα τέλη της δεκαετίας του 1950, τα πηγάδια επεκτάθηκαν έως και 7 χιλιόμετρα. Ξεκίνησε η εποχή των εξαιρετικά βαθιών γεωτρήσεων.

Όπως τα περισσότερα παγκόσμια έργα, η ιδέα της γεώτρησης του άνω κελύφους της Γης ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960, στο απόγειο των διαστημικών πτήσεων και στην πίστη στις απεριόριστες δυνατότητες της επιστήμης και της τεχνολογίας. Οι Αμερικανοί συνέλαβαν όχι λιγότερο από το να περάσουν από ολόκληρο τον φλοιό της γης με ένα πηγάδι και να πάρουν δείγματα από τα πετρώματα του ανώτερου μανδύα. Οι έννοιες του μανδύα τότε (όπως, μάλιστα, τώρα) βασίζονταν μόνο σε έμμεσα δεδομένα - την ταχύτητα διάδοσης των σεισμικών κυμάτων στα έντερα, η αλλαγή στην οποία ερμηνεύτηκε ως το όριο των στρωμάτων πετρωμάτων διαφορετικών ηλικιών και συνθέσεων. Οι επιστήμονες πίστευαν ότι ο φλοιός της γης είναι σαν ένα σάντουιτς: νεαροί βράχοι στην κορυφή, αρχαίοι από κάτω. Ωστόσο, μόνο η υπερβαθιά γεώτρηση θα μπορούσε να δώσει μια ακριβή εικόνα της δομής και της σύνθεσης του εξωτερικού κελύφους και του ανώτερου μανδύα της Γης.

έργο Mokhol

Το 1958, το πρόγραμμα υπερβαθύιων γεωτρήσεων Mohol εμφανίστηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτό είναι ένα από τα πιο τολμηρά και μυστηριώδη έργα στη μεταπολεμική Αμερική. Όπως πολλά άλλα προγράμματα, το Mohol προοριζόταν να ξεπεράσει την ΕΣΣΔ σε επιστημονικό ανταγωνισμό, θέτοντας παγκόσμιο ρεκόρ σε εξαιρετικά βαθιές γεωτρήσεις. Το όνομα του έργου προέρχεται από τις λέξεις "Mohorovicic" - αυτό είναι το όνομα του Κροάτη επιστήμονα που διέκρινε τη διεπαφή μεταξύ του φλοιού της γης και του μανδύα - τα σύνορα του Moho και "hole", που σημαίνει "καλά" στα αγγλικά. Οι δημιουργοί του προγράμματος αποφάσισαν να κάνουν γεωτρήσεις στον ωκεανό, όπου, σύμφωνα με γεωφυσικούς, ο φλοιός της γης είναι πολύ πιο λεπτός από ό,τι στις ηπείρους. Ήταν απαραίτητο να κατεβάσουν οι σωλήνες αρκετά χιλιόμετρα στο νερό, να διασχίσουν 5 χιλιόμετρα από τον πυθμένα του ωκεανού και να φτάσουν στον άνω μανδύα.

Τον Απρίλιο του 1961, έξω από το νησί της Γουαδελούπης στην Καραϊβική Θάλασσα, όπου η στήλη του νερού φτάνει τα 3,5 χιλιόμετρα, οι γεωλόγοι άνοιξαν πέντε πηγάδια, το βαθύτερο από αυτά εισήλθε στον πυθμένα στα 183 μέτρα. Σύμφωνα με προκαταρκτικούς υπολογισμούς, σε αυτό το μέρος, κάτω από τα ιζηματογενή πετρώματα, περίμεναν να συναντήσουν το ανώτερο στρώμα του φλοιού της γης - γρανίτη. Αλλά ο πυρήνας που αναπτύχθηκε κάτω από τα ιζήματα περιείχε καθαρούς βασάλτες - ένα είδος αντίποδα γρανιτών. Το αποτέλεσμα της γεώτρησης αποθάρρυνε και ταυτόχρονα ενέπνευσε τους επιστήμονες, άρχισαν να προετοιμάζουν μια νέα φάση γεώτρησης. Όταν όμως το κόστος του έργου ξεπέρασε τα 100 εκατομμύρια δολάρια, το Κογκρέσο των ΗΠΑ διέκοψε τη χρηματοδότηση. Ο Mohol δεν απάντησε σε καμία από τις ερωτήσεις που τέθηκαν, αλλά έδειξε το κύριο πράγμα - η υπερβαθιά γεώτρηση στον ωκεανό είναι δυνατή.

Η κηδεία αναβάλλεται

Η εξαιρετικά βαθιά γεώτρηση επέτρεψε να κοιτάξει στα βάθη και να κατανοήσει πώς συμπεριφέρονται οι βράχοι σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες. Η ιδέα ότι τα πετρώματα με βάθος γίνονται πιο πυκνά και το πορώδες τους μειώνεται, αποδείχτηκε λανθασμένη, όπως και η άποψη για το ξηρό υπέδαφος. Αυτό ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά κατά τη γεώτρηση του υπερβάθους Kola, άλλα πηγάδια σε αρχαία κρυστάλλινα στρώματα επιβεβαίωσαν το γεγονός ότι σε βάθος πολλών χιλιομέτρων, οι βράχοι σπάνε από ρωγμές και διεισδύουν από πολλούς πόρους και τα υδατικά διαλύματα κινούνται ελεύθερα υπό πίεση αρκετών εκατοντάδων ατμόσφαιρες. Αυτή η ανακάλυψη είναι ένα από τα πιο σημαντικά επιτεύγματα της εξαιρετικά βαθιάς γεώτρησης. Μας ανάγκασε να στραφούμε ξανά στο πρόβλημα της ταφής ραδιενεργών αποβλήτων, τα οποία υποτίθεται ότι τοποθετούνταν σε βαθιά πηγάδια, τα οποία έμοιαζαν απολύτως ασφαλή. Λαμβάνοντας υπόψη τις πληροφορίες για την κατάσταση του υπεδάφους που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια της υπερβαθιάς γεώτρησης, τα έργα για τη δημιουργία τέτοιων αποθετηρίων φαίνονται πλέον πολύ επικίνδυνα.

Σε αναζήτηση της δροσερής κόλασης

Από τότε, ο κόσμος αρρώστησε με εξαιρετικά βαθιά γεωτρήσεις. Στις Ηνωμένες Πολιτείες ετοιμαζόταν ένα νέο πρόγραμμα για τη μελέτη του ωκεανού βυθού (Deep Sea Drilling Project). Το Glomar Challenger, που κατασκευάστηκε ειδικά για αυτό το έργο, πέρασε αρκετά χρόνια στα νερά διαφόρων ωκεανών και θαλασσών, ανοίγοντας σχεδόν 800 πηγάδια στον πυθμένα τους, φτάνοντας σε μέγιστο βάθος τα 760 μ. Στα μέσα της δεκαετίας του 1980, τα αποτελέσματα των υπεράκτιων γεωτρήσεων επιβεβαίωσαν τη θεωρία της τεκτονικής πλακών. Η γεωλογία ως επιστήμη αναγεννήθηκε. Εν τω μεταξύ, η Ρωσία ακολούθησε τον δικό της δρόμο. Το ενδιαφέρον για το πρόβλημα, που προκάλεσε οι επιτυχίες των Ηνωμένων Πολιτειών, είχε ως αποτέλεσμα το πρόγραμμα «Exploration of the Earth's interior and superdeep drilling», όχι όμως στον ωκεανό, αλλά στην ήπειρο. Παρά την μακραίωνη ιστορία της, η ηπειρωτική γεώτρηση φαινόταν να είναι μια εντελώς νέα επιχείρηση. Εξάλλου, μιλούσαμε για προηγουμένως απρόσιτα βάθη - περισσότερα από 7 χιλιόμετρα. Το 1962, ο Nikita Khrushchev ενέκρινε αυτό το πρόγραμμα, αν και καθοδηγήθηκε από πολιτικά και όχι επιστημονικά κίνητρα. Δεν ήθελε να μείνει πίσω από τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Επικεφαλής του νεοδημιουργηθέντος εργαστηρίου στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γεωτρήσεων ήταν ο διάσημος εργάτης πετρελαίου, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών Νικολάι Τιμοφέεφ. Του δόθηκε εντολή να τεκμηριώσει τη δυνατότητα υπερβαθιάς γεώτρησης σε κρυσταλλικά πετρώματα - γρανίτες και γνεύσιους. Η έρευνα διήρκεσε 4 χρόνια και το 1966 οι ειδικοί έβγαλαν μια ετυμηγορία - μπορείτε να τρυπήσετε, και όχι απαραίτητα με τον εξοπλισμό του αύριο, ο εξοπλισμός που υπάρχει ήδη είναι αρκετός. Το κύριο πρόβλημα είναι η θερμότητα στο βάθος. Σύμφωνα με υπολογισμούς, καθώς διεισδύει στα πετρώματα που αποτελούν τον φλοιό της γης, η θερμοκρασία θα πρέπει να αυξάνεται κάθε 33 μέτρα κατά 1 βαθμό. Αυτό σημαίνει ότι σε βάθος 10 km θα πρέπει να περιμένετε περίπου 300 ° C και στα 15 km - σχεδόν 500 ° C. Τα εργαλεία και οι συσκευές διάτρησης δεν θα αντέξουν τέτοια θέρμανση. Ήταν απαραίτητο να ψάξετε για ένα μέρος όπου τα έντερα δεν ήταν τόσο ζεστά …

Βρέθηκε ένα τέτοιο μέρος - μια αρχαία κρυστάλλινη ασπίδα της χερσονήσου Κόλα. Μια έκθεση που εκπονήθηκε στο Ινστιτούτο Φυσικής της Γης έγραφε: κατά τη διάρκεια των δισεκατομμυρίων ετών της ύπαρξής της, η ασπίδα Kola έχει κρυώσει, η θερμοκρασία σε βάθος 15 km δεν υπερβαίνει τους 150 ° C. Και οι γεωφυσικοί ετοίμασαν ένα κατά προσέγγιση τμήμα της χερσονήσου Κόλα. Σύμφωνα με αυτούς, τα πρώτα 7 χιλιόμετρα είναι στρώματα γρανίτη του ανώτερου τμήματος του φλοιού της γης, μετά αρχίζει το στρώμα βασάλτη. Στη συνέχεια, η ιδέα μιας δομής δύο στρωμάτων του φλοιού της γης έγινε γενικά αποδεκτή. Αλλά όπως αποδείχθηκε αργότερα, τόσο οι φυσικοί όσο και οι γεωφυσικοί έκαναν λάθος. Η τοποθεσία γεώτρησης επιλέχθηκε στο βόρειο άκρο της χερσονήσου Κόλα κοντά στη λίμνη Vilgiskoddeoayvinjärvi. Στα Φινλανδικά σημαίνει "Κάτω από το Βουνό του Λύκου", αν και δεν υπάρχουν βουνά ή λύκοι σε αυτό το μέρος. Η γεώτρηση του πηγαδιού, το βάθος σχεδιασμού του οποίου ήταν 15 χιλιόμετρα, ξεκίνησε τον Μάιο του 1970.

Εργαλείο για τον υπόκοσμο

Η γεώτρηση του φρέατος Kola SG-3 δεν απαιτούσε τη δημιουργία θεμελιωδώς νέων συσκευών και γιγάντων μηχανών. Αρχίσαμε να δουλεύουμε με αυτό που είχαμε ήδη: τη μονάδα Uralmash 4E με ανυψωτική ικανότητα 200 τόνων και σωλήνες ελαφρού κράματος. Αυτό που πραγματικά χρειαζόταν εκείνη την εποχή ήταν μη τυποποιημένες τεχνολογικές λύσεις. Πράγματι, σε σκληρούς κρυστάλλινους βράχους σε τόσο μεγάλο βάθος, κανείς δεν τρύπησε, και τι θα γινόταν εκεί, το φαντάζονταν μόνο γενικά. Οι έμπειροι γεωτρύπανοι, ωστόσο, συνειδητοποίησαν ότι ανεξάρτητα από το πόσο λεπτομερές ήταν το έργο, ένα πραγματικό πηγάδι θα ήταν πολύ πιο περίπλοκο. Πέντε χρόνια αργότερα, όταν το βάθος του πηγαδιού SG-3 ξεπέρασε τα 7 χιλιόμετρα, εγκαταστάθηκε ένα νέο γεωτρύπανο Uralmash 15.000, ένα από τα πιο σύγχρονα εκείνη την εποχή. Ισχυρό, αξιόπιστο, με αυτόματο μηχανισμό σκανδάλης, μπορούσε να αντέξει μια σειρά από σωλήνες μήκους έως 15 km. Το γεωτρύπανο έχει μετατραπεί σε ένα πλήρως επενδυμένο διάδρομο ύψους 68 μέτρων, προκλητικό στους ισχυρούς ανέμους που μαίνεται στην Αρκτική. Ένα μίνι εργοστάσιο, επιστημονικά εργαστήρια και ένας πυρήνας αποθήκευσης έχουν αναπτυχθεί κοντά.

Κατά τη διάτρηση σε μικρά βάθη, τοποθετείται στην επιφάνεια ένας κινητήρας που περιστρέφει τη χορδή του σωλήνα με ένα τρυπάνι στο άκρο. Το τρυπάνι είναι ένας κύλινδρος σιδήρου με δόντια διαμαντιού ή σκληρού κράματος - λίγο. Αυτό το στέμμα δαγκώνει σε βράχους και κόβει μια λεπτή στήλη από αυτά - έναν πυρήνα. Για να κρυώσει το εργαλείο και να αφαιρεθούν μικρά υπολείμματα από το πηγάδι, αντλείται υγρό γεώτρησης - υγρός πηλός, ο οποίος κυκλοφορεί όλη την ώρα κατά μήκος του φρεατίου, όπως το αίμα στα αγγεία. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, οι σωλήνες ανυψώνονται στην επιφάνεια, απελευθερώνονται από τον πυρήνα, το στέμμα αλλάζει και η στήλη χαμηλώνεται ξανά στην κάτω τρύπα. Έτσι λειτουργεί η συμβατική γεώτρηση.

Και αν το μήκος της κάννης είναι 10-12 χιλιόμετρα με διάμετρο 215 χιλιοστά; Η σειρά των σωλήνων γίνεται το λεπτότερο νήμα που χαμηλώνεται στο φρεάτιο. Πώς να το διαχειριστείτε; Πώς να δείτε τι συμβαίνει στο πρόσωπο; Ως εκ τούτου, στο πηγάδι Kola, στο κάτω μέρος της χορδής του τρυπανιού, εγκαταστάθηκαν μικροσκοπικοί στρόβιλοι, ξεκίνησαν με γεώτρηση λάσπης που αντλήθηκε μέσω σωλήνων υπό πίεση. Οι στρόβιλοι περιέτρεψαν ένα κομμάτι καρβιδίου και έκοψαν τον πυρήνα. Όλη η τεχνολογία ήταν καλά αναπτυγμένη, ο χειριστής στον πίνακα ελέγχου είδε την περιστροφή του μιτ, γνώριζε την ταχύτητά του και μπορούσε να ελέγξει τη διαδικασία.

Κάθε 8-10 μέτρα έπρεπε να σηκώνεται μια σειρά σωλήνων πολλών χιλιομέτρων. Η κατάβαση και η ανάβαση κράτησε συνολικά 18 ώρες.

Η ύπουλα του αριθμού "7"

7 χιλιόμετρα - το σημάδι για το υπερβαθύ μοιραίο Kola. Πίσω του ξεκίνησε η αβεβαιότητα, πολλά ατυχήματα και μια συνεχής πάλη με βράχους. Το βαρέλι δεν μπορούσε να κρατηθεί όρθιο. Όταν διανύσαμε 12 km για πρώτη φορά, το πηγάδι παρέκκλινε από την κατακόρυφο κατά 21 °. Αν και οι γεωτρύπανοι είχαν ήδη μάθει να δουλεύουν με την απίστευτη καμπυλότητα του φρεατίου, ήταν αδύνατο να προχωρήσουν περαιτέρω. Το πηγάδι επρόκειτο να διανοιχτεί από τα 7 χιλιόμετρα. Για να δημιουργήσετε μια κάθετη τρύπα σε σκληρούς βράχους, χρειάζεστε ένα πολύ σκληρό πάτο του σπάγκου του τρυπανιού, ώστε να μπαίνει στα έντερα σαν λάδι. Αλλά προκύπτει ένα άλλο πρόβλημα - το φρεάτιο σταδιακά επεκτείνεται, το τρυπάνι κρέμεται σε αυτό, όπως σε ένα ποτήρι, τα τοιχώματα του φρεατίου αρχίζουν να καταρρέουν και μπορούν να πιέσουν το εργαλείο. Η λύση σε αυτό το πρόβλημα αποδείχθηκε πρωτότυπη - εφαρμόστηκε η τεχνολογία του εκκρεμούς. Το τρυπάνι κουνήθηκε τεχνητά στο πηγάδι και κατέστειλε ισχυρούς κραδασμούς. Εξαιτίας αυτού, ο κορμός αποδείχθηκε κατακόρυφος.

Το πιο συνηθισμένο ατύχημα σε οποιαδήποτε εξέδρα είναι ένα σπάσιμο της χορδής σωλήνα. Συνήθως, προσπαθούν να συλλάβουν ξανά τους σωλήνες, αλλά αν αυτό συμβεί σε μεγάλα βάθη, τότε το πρόβλημα γίνεται ανεπανόρθωτο. Είναι ανώφελο να ψάχνεις εργαλείο σε μια γεώτρηση 10 χιλιομέτρων· μια τέτοια γεώτρηση πετάχτηκε και ξεκίνησε μια νέα, λίγο πιο πάνω. Σπάσιμο και απώλεια σωλήνα στο SG-3 συνέβη πολλές φορές. Ως αποτέλεσμα, στο κάτω μέρος του, το πηγάδι μοιάζει με το ριζικό σύστημα ενός γιγάντιου φυτού. Η διακλάδωση του πηγαδιού αναστάτωσε τους γεωτρύπανους, αλλά αποδείχθηκε ευτυχία για τους γεωλόγους, οι οποίοι απέσπασαν απροσδόκητα μια τρισδιάστατη εικόνα ενός εντυπωσιακού τμήματος αρχαίων αρχαίων βράχων που σχηματίστηκαν πριν από περισσότερα από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Τον Ιούνιο του 1990, το SG-3 έφτασε σε βάθος 12.262 μ. Το πηγάδι άρχισε να προετοιμάζεται για γεώτρηση έως και 14 χλμ. και στη συνέχεια συνέβη ξανά ένα ατύχημα - σε υψόμετρο 8.550 μ., η χορδή του σωλήνα έσπασε. Η συνέχιση των εργασιών απαιτούσε μακρά προετοιμασία, ανανέωση εξοπλισμού και νέο κόστος. Το 1994, η γεώτρηση του Kola Superdeep σταμάτησε. Μετά από 3 χρόνια μπήκε στο βιβλίο των ρεκόρ Γκίνες και παραμένει ακόμα αξεπέραστη. Τώρα το πηγάδι είναι ένα εργαστήριο για τη μελέτη των βαθιών εντέρων.

Μυστικά έντερα

Το SG-3 ήταν μια διαβαθμισμένη εγκατάσταση από την αρχή. Φταίνε η συνοριακή ζώνη, τα στρατηγικά κοιτάσματα της συνοικίας και η επιστημονική προτεραιότητα. Ο πρώτος ξένος που επισκέφτηκε το χώρο της γεώτρησης ήταν ένας από τους ηγέτες της Ακαδημίας Επιστημών της Τσεχοσλοβακίας. Αργότερα, το 1975, δημοσιεύτηκε στην Pravda ένα άρθρο για το Kola Superdeep υπογεγραμμένο από τον Υπουργό Γεωλογίας Alexander Sidorenko. Δεν υπήρχαν ακόμη επιστημονικές δημοσιεύσεις για το πηγάδι Kola, αλλά κάποιες πληροφορίες διέρρευσαν στο εξωτερικό. Σύμφωνα με φήμες, ο κόσμος άρχισε να μαθαίνει περισσότερα - το βαθύτερο πηγάδι ανοίγει στην ΕΣΣΔ.

Ένα πέπλο μυστικότητας πιθανότατα θα κρεμόταν πάνω από το πηγάδι μέχρι την ίδια την «περεστρόικα», αν δεν είχε γίνει το Παγκόσμιο Γεωλογικό Συνέδριο το 1984 στη Μόσχα. Προετοιμάστηκαν προσεκτικά για ένα τόσο σημαντικό γεγονός στον επιστημονικό κόσμο· ένα νέο κτίριο χτίστηκε ακόμη και για το Υπουργείο Γεωλογίας - πολλοί συμμετέχοντες περίμεναν. Αλλά οι ξένοι συνάδελφοι ενδιαφέρθηκαν πρωτίστως για το superdeep Kola! Οι Αμερικανοί δεν πίστευαν καθόλου ότι το είχαμε. Το βάθος του φρέατος μέχρι εκείνη τη στιγμή είχε φτάσει τα 12.066 μέτρα. Δεν είχε πια νόημα να κρύψει το αντικείμενο. Μια έκθεση επιτευγμάτων της ρωσικής γεωλογίας περίμενε τους συμμετέχοντες στο συνέδριο στη Μόσχα, ένα από τα περίπτερα ήταν αφιερωμένο στο πηγάδι SG-3. Οι ειδικοί σε όλο τον κόσμο κοίταξαν σαστισμένοι μια συμβατική κεφαλή τρυπανιού με φθαρμένα δόντια καρβιδίου. Και με αυτό ανοίγουν το βαθύτερο πηγάδι στον κόσμο; Απίστευτος! Μια μεγάλη αντιπροσωπεία γεωλόγων και δημοσιογράφων πήγε στον οικισμό Zapolyarny. Στους επισκέπτες παρουσιάστηκε η εξέδρα σε δράση και τμήματα σωλήνων μήκους 33 μέτρων αφαιρέθηκαν και αποσυνδέθηκαν. Ολόγυρα υπήρχαν σωροί από τις ίδιες ακριβώς κεφαλές τρυπανιού με αυτό που υπήρχε στο περίπτερο στη Μόσχα.

Ένας γνωστός γεωλόγος, ο ακαδημαϊκός Vladimir Belousov δέχθηκε την αντιπροσωπεία της Ακαδημίας Επιστημών. Κατά τη διάρκεια συνέντευξης Τύπου, του έγινε μια ερώτηση από το κοινό:

- Ποιο είναι το πιο σημαντικό πράγμα που έχει δείξει το πηγάδι Κόλα;

- Κύριοι! Το πιο σημαντικό, έδειξε ότι δεν γνωρίζουμε τίποτα για τον ηπειρωτικό φλοιό, - απάντησε ειλικρινά ο επιστήμονας.

Βαθιά έκπληξη

Φυσικά, κάτι γνώριζαν για τον φλοιό της γης των ηπείρων. Το γεγονός ότι οι ήπειροι αποτελούνται από πολύ αρχαίους βράχους, ηλικίας από 1,5 έως 3 δισεκατομμύρια χρόνια, δεν διαψεύστηκε ούτε από το πηγάδι Κόλα. Ωστόσο, το γεωλογικό τμήμα που συντάχθηκε με βάση τον πυρήνα SG-3 αποδείχθηκε ακριβώς το αντίθετο από αυτό που είχαν φανταστεί νωρίτερα οι επιστήμονες. Τα πρώτα 7 χιλιόμετρα αποτελούνταν από ηφαιστειακά και ιζηματογενή πετρώματα: τούφες, βασάλτες, μπρέτσιες, ψαμμίτες, δολομίτες. Πιο βαθιά βρισκόταν το λεγόμενο τμήμα Conrad, μετά το οποίο η ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων στα βράχια αυξήθηκε απότομα, κάτι που ερμηνεύτηκε ως το όριο μεταξύ γρανιτών και βασαλτών. Αυτό το τμήμα είχε περάσει πολύ καιρό πριν, αλλά οι βασάλτες του κατώτερου στρώματος του φλοιού της γης δεν εμφανίστηκαν ποτέ πουθενά. Αντίθετα ξεκίνησαν οι γρανίτες και τα γνεύσια.

Το τμήμα του καλάθι Κόλα διέψευσε το μοντέλο δύο στρωμάτων του φλοιού της γης και έδειξε ότι τα σεισμικά τμήματα στα έγκατα δεν είναι τα όρια στρωμάτων πετρωμάτων διαφορετικής σύστασης. Μάλλον υποδηλώνουν αλλαγή στις ιδιότητες της πέτρας με το βάθος. Σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία, οι ιδιότητες των πετρωμάτων, προφανώς, μπορούν να αλλάξουν δραματικά, έτσι ώστε οι γρανίτες στα φυσικά τους χαρακτηριστικά να γίνουν παρόμοιοι με τους βασάλτες και το αντίστροφο. Αλλά ο "βασάλτης" που ανέβηκε στην επιφάνεια από ένα βάθος 12 χιλιομέτρων έγινε αμέσως γρανίτης, αν και υπέστη μια σοβαρή επίθεση "ασθένειας caisson" στην πορεία - ο πυρήνας θρυμματίστηκε και διαλύθηκε σε επίπεδες πλάκες. Όσο προχωρούσε το πηγάδι, τόσο λιγότερο ποιοτικά δείγματα έπεφταν στα χέρια των επιστημόνων.

Το βάθος περιείχε πολλές εκπλήξεις. Παλαιότερα, ήταν φυσικό να πιστεύουμε ότι με την αύξηση της απόστασης από την επιφάνεια της γης, με την αύξηση της πίεσης, τα πετρώματα γίνονται πιο μονολιθικά, με μικρό αριθμό ρωγμών και πόρων. Το SG-3 έπεισε τους επιστήμονες για το αντίθετο. Ξεκινώντας από 9 χιλιόμετρα, τα στρώματα αποδείχθηκαν πολύ πορώδη και κυριολεκτικά γεμάτα με ρωγμές κατά μήκος των οποίων κυκλοφορούσαν υδατικά διαλύματα. Αργότερα, αυτό το γεγονός επιβεβαιώθηκε και από άλλα υπερβαθιά πηγάδια στις ηπείρους. Αποδείχθηκε ότι ήταν πολύ πιο ζεστό σε βάθος από το αναμενόμενο: έως και 80 °! Στο σήμα των 7 χλμ., η θερμοκρασία της κάτω τρύπας ήταν 120 ° C, στα 12 χιλιόμετρα είχε ήδη φτάσει τους 230 ° C. Στα δείγματα του φρέατος Κόλα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν την ανοργανοποίηση του χρυσού. Ενσωματώματα πολύτιμων μετάλλων βρέθηκαν σε αρχαίους βράχους σε βάθος 9, 5-10, 5 km. Ωστόσο, η συγκέντρωση χρυσού ήταν πολύ χαμηλή για να διεκδικήσει ένα κοίτασμα - κατά μέσο όρο 37,7 mg ανά τόνο βράχου, αλλά επαρκής για να αναμένεται σε άλλα παρόμοια μέρη.

Στο ρωσικό μονοπάτι

Η επίδειξη του πηγαδιού Κόλα το 1984 έκανε βαθιά εντύπωση στην παγκόσμια κοινότητα. Πολλές χώρες έχουν αρχίσει να προετοιμάζουν επιστημονικά έργα γεωτρήσεων στις ηπείρους. Ένα τέτοιο πρόγραμμα εγκρίθηκε και στη Γερμανία στα τέλη της δεκαετίας του 1980. Το εξαιρετικά βαθύ πηγάδι KTB Hauptborung τρυπήθηκε από το 1990 έως το 1994, σύμφωνα με το σχέδιο, έπρεπε να φτάσει σε βάθος 12 km, αλλά λόγω απρόβλεπτα υψηλών θερμοκρασιών, ήταν δυνατό να φτάσουμε μόνο στο σημάδι των 9,1 km. Λόγω της διαφάνειας των δεδομένων σχετικά με τις γεωτρήσεις και τις επιστημονικές εργασίες, την καλή τεχνολογία και τεκμηρίωση, το εξαιρετικά βαθύ πηγάδι KTV παραμένει ένα από τα πιο διάσημα στον κόσμο.

Η τοποθεσία για τη διάνοιξη αυτού του φρέατος επιλέχθηκε στα νοτιοανατολικά της Βαυαρίας, στα ερείπια μιας αρχαίας οροσειράς, η ηλικία της οποίας υπολογίζεται στα 300 εκατομμύρια χρόνια. Οι γεωλόγοι πίστευαν ότι κάπου εδώ υπάρχει μια ζώνη ένωσης δύο πλακών, που κάποτε ήταν οι όχθες του ωκεανού. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, με την πάροδο του χρόνου, το πάνω μέρος των βουνών έχει φθαρεί, εκθέτοντας τα υπολείμματα του αρχαίου ωκεάνιου φλοιού. Ακόμη πιο βαθιά, δέκα χιλιόμετρα από την επιφάνεια, οι γεωφυσικοί ανακάλυψαν ένα μεγάλο σώμα με ασυνήθιστα υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Ήλπιζαν επίσης να ξεκαθαρίσουν τη φύση του με τη βοήθεια ενός πηγαδιού. Όμως η κύρια πρόκληση ήταν να φτάσουμε σε βάθος 10 χιλιομέτρων προκειμένου να αποκτήσουμε εμπειρία στις εξαιρετικά βαθιές γεωτρήσεις. Έχοντας μελετήσει τα υλικά του Kola SG-3, οι Γερμανοί γεωτρύπανοι αποφάσισαν να τρυπήσουν πρώτα ένα δοκιμαστικό πηγάδι βάθους 4 km για να πάρουν μια πιο ακριβή ιδέα για τις συνθήκες εργασίας στο υπέδαφος, να δοκιμάσουν την τεχνική και να πάρουν έναν πυρήνα. Στο τέλος της πιλοτικής εργασίας, μεγάλο μέρος του γεωτρητικού και επιστημονικού εξοπλισμού έπρεπε να αλλοιωθεί και κάτι έπρεπε να δημιουργηθεί εκ νέου.

Το κύριο - υπερβαθύ - πηγάδι KTV Hauptborung τοποθετήθηκε μόλις διακόσια μέτρα από το πρώτο. Για το έργο ανεγέρθηκε πύργος 83 μέτρων και δημιουργήθηκε γεωτρύπανο ανυψωτικής ικανότητας 800 τόνων, το ισχυρότερο εκείνη την εποχή. Πολλές εργασίες γεώτρησης έχουν αυτοματοποιηθεί, κυρίως ο μηχανισμός για το κατέβασμα και την ανάκτηση της χορδής του σωλήνα. Το αυτοκαθοδηγούμενο σύστημα κάθετης διάτρησης κατέστησε δυνατή τη δημιουργία μιας σχεδόν κάθετης οπής. Θεωρητικά, με τέτοιο εξοπλισμό, ήταν δυνατή η διάτρηση σε βάθος 12 χιλιομέτρων. Αλλά η πραγματικότητα, όπως πάντα, αποδείχθηκε πιο περίπλοκη και τα σχέδια των επιστημόνων δεν πραγματοποιήθηκαν.

Τα προβλήματα στο πηγάδι του KTV ξεκίνησαν μετά από βάθος 7 χιλιομέτρων, επαναλαμβάνοντας μεγάλο μέρος της μοίρας του Kola Superdeep. Αρχικά, πιστεύεται ότι λόγω της υψηλής θερμοκρασίας, το σύστημα κάθετης διάτρησης χάλασε και η τρύπα πήγε λοξά. Στο τέλος της εργασίας, ο πυθμένας παρέκκλινε από την κατακόρυφο κατά 300 μ. Στη συνέχεια, άρχισαν πιο περίπλοκα ατυχήματα - ένα σπάσιμο στη χορδή του τρυπανιού. Όπως και στο Kola, έπρεπε να τρυπηθούν νέοι άξονες. Ορισμένες δυσκολίες προκλήθηκαν από το στένεμα του πηγαδιού - στην κορυφή η διάμετρός του ήταν 71 εκ., στο κάτω μέρος - 16,5 εκ. Τα ατελείωτα ατυχήματα και η υψηλή θερμοκρασία βυθού –270 ° C ανάγκασαν τους γεωτρύπανους να σταματήσουν να εργάζονται όχι μακριά από τον αγαπημένο στόχο.

Δεν μπορούμε να πούμε ότι τα επιστημονικά αποτελέσματα του KTV Hauptborung χτύπησαν τη φαντασία των επιστημόνων. Στο βάθος αποτέθηκαν κυρίως αμφιβολίτες και γνεύσιοι, αρχαία μεταμορφωμένα πετρώματα. Η ζώνη σύγκλισης του ωκεανού και τα υπολείμματα του ωκεάνιου φλοιού δεν έχουν βρεθεί πουθενά. Ίσως είναι σε άλλο μέρος, εδώ είναι ένας μικρός κρυστάλλινος όγκος, αναποδογυρισμένος σε ύψος 10 χιλιομέτρων. Ένα κοίτασμα γραφίτη ανακαλύφθηκε ένα χιλιόμετρο από την επιφάνεια.

Το 1996, το πηγάδι KTV, το οποίο κόστισε στον γερμανικό προϋπολογισμό 338 εκατομμύρια δολάρια, τέθηκε υπό την αιγίδα του Επιστημονικού Κέντρου Γεωλογίας στο Πότσνταμ, μετατράπηκε σε εργαστήριο παρατήρησης βαθέων υπεδάφους και τουριστικό προορισμό.

Τα βαθύτερα πηγάδια στον κόσμο

1. Aralsor SG-1, πεδιάδα Κασπίας, 1962-1971, βάθος - 6, 8 km. Αναζήτηση για πετρέλαιο και φυσικό αέριο.

2. Biikzhal SG-2, πεδιάδα Κασπίας, 1962-1971, βάθος - 6, 2 km. Αναζήτηση για πετρέλαιο και φυσικό αέριο.

3. Kola SG-3, 1970-1994, βάθος - 12.262 μ. Βάθος σχεδίασης - 15 χλμ.

4. Saatlinskaya, Αζερμπαϊτζάν, 1977-1990, βάθος - 8 324 μ. Βάθος σχεδίασης - 11 χλμ.

5. Kolvinskaya, περιοχή Arkhangelsk, 1961, βάθος - 7.057 μ.

6. Muruntau SG-10, Ουζμπεκιστάν, 1984, βάθος -

3 χλμ. Το βάθος σχεδιασμού είναι 7 χλμ. Αναζήτηση για χρυσό.

7. Timan-Pechora SG-5, Βορειοανατολική Ρωσία, 1984-1993, βάθος - 6.904 m, βάθος σχεδίασης - 7 km.

8. Tyumen SG-6, Δυτική Σιβηρία, 1987-1996, βάθος - 7.502 μ. Βάθος σχεδίασης - 8 χλμ. Αναζήτηση για πετρέλαιο και φυσικό αέριο.

9. Novo-Elkhovskaya, Ταταρστάν, 1988, βάθος - 5.881 μ.

10. Πηγάδι Vorotilovskaya, περιοχή του Βόλγα, 1989-1992, βάθος - 5.374 μ. Αναζήτηση διαμαντιών, μελέτη αστροβλήματος Puchezh-Katunskaya.

11. Krivoy Rog SG-8, Ουκρανία, 1984-1993, βάθος - 5 382 μ. Βάθος σχεδίασης - 12 χλμ. Αναζήτηση για σιδηρούχους χαλαζίτες.

Ural SG-4, Middle Urals. Καθιερώθηκε το 1985. Βάθος σχεδιασμού - 15.000 μ. Τρέχον βάθος - 6.100 μ. Αναζήτηση μεταλλευμάτων χαλκού, μελέτη της δομής των Ουραλίων. En-Yakhtinskaya SG-7, Δυτική Σιβηρία. Βάθος σχεδιασμού - 7.500 μ. Βάθος ρεύματος - 6.900 μ. Αναζήτηση πετρελαίου και φυσικού αερίου.