Підземне неземне. Дорога в пекло: найглибша свердловина в надрах Землі

«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.

12 000 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 потім російські вчені прорвалися на глибину 12 262 метри. 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 700C, на семи - за 1200C, а на глибині 12 смажило сильніше 2200C - на 1000C 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.

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.

Займає перші позиції у списку "Надглибокі свердловини світу". Вона була пробурена для вивчення будови глибоких земних порід. На відміну від інших свердловин планети, ця була пробурена виключно з науково-дослідної точки зору і не використовувалася з метою видобутку корисних ресурсів.

Розташування Кольської надглибокої станції

Де знаходиться Кольська надглибока свердловина? Прознаходиться в Мурманській області, поблизу міста Заполярний (приблизно в 10 кілометрах від нього). Розташування свердловини є справді унікальним. Вона була закладена на території у районі Кольського півострова. Саме там, де земля щодня виштовхує на поверхню різні давні породи.

Поруч із свердловиною знаходиться Печенга-Імандра-Варзузький рифтогенний прогин, що утворився внаслідок розлому.

Кольська надглибока свердловина: історія появи

На честь столітнього ювілею з нагоди дня народження Володимира Ілліча Леніна у першій половині 1970 року було започатковано буріння свердловини.

24 травня 1970 року, після затвердження геологічною експедицією розташування свердловини, роботи було розпочато. До глибини приблизно близько 7 тисяч метрів все йшло легко та гладко. Після перетину семитисячного рубежу робота пішла складніше і стали відбуватися постійні обвали.

В результаті постійних обривів підйомних механізмів та обломів бурильних головок, а також регулярних обвалів стіни свердловини були піддані процесу цементування. Однак у зв'язку з постійними неполадками роботи тривали кілька років і йшли вкрай повільно.

6 червня 1979 року глибина свердловини перейшла кордон у 9583 метри, тим самим побивши світовий рекорд свердловини з видобутку нафти у Сполучених Штатах Америки Берта Роджерс, що у Оклахомі. У цей час у Кольській свердловині безперервно працювало близько шістнадцяти наукових лабораторій, а процес буріння контролювався особисто міністром геології Радянського Союзу Козловським Євгеном Олександровичем.

У 1983 році, коли глибина Кольської надглибокої свердловини досягла 12066 метрів, роботи були тимчасово заморожені у зв'язку з підготовкою до Міжнародного геологічного конгресу 1984 року. Після закінчення роботи було відновлено.

Відновлення робіт випало на 27 вересня 1984 року. Але при першому спуску було обірвано бурову колону, і в черговий раз стався обвал свердловини. Роботи відновились із глибини близько 7 тисяч метрів.

1990 року глибина бурильної свердловини досягла рекордних 12 262 метрів. Після обриву чергової колони надійшов наказ припинити буріння свердловини та завершити роботи.

Сучасний стан Кольської свердловини

На початку 2008 року надглибока свердловина на Кольському півострові вважалася занедбаною, обладнання демонтували, і вже було запущено проект зі знесення наявних будівель та лабораторій.

На початку 2010 року директор Кольського геологічного інституту РАН повідомив, що в даний час свердловина зазнала процесу консервації та руйнується самостійно. З того часу питання про неї не порушувалося.

Глибина свердловини на сьогоднішній день

Нині Кольська надглибока свердловина, фото якої представлені до уваги читача у статті, вважається одним із наймасштабніших бурильних проектів на планеті. Її офіційна глибина складає 12263 метрів.

Звуки у Кольській свердловині

Коли бурильні установки переступили рубіж 12 тисяч метрів, робітники стали чути дивні звуки, що виходять із глибини. Спочатку вони не надавали цьому значення. Проте коли вся бурильна техніка завмирала, і в свердловині повисала труна тиша, долинали незвичайні звуки, які самі робітники називали «криками грішників у пеклі». Оскільки звуки надглибокої свердловини вважають досить незвичайними, було прийнято рішення записати їх за допомогою термостійких мікрофонів. Коли записи були прослухані, всі були вражені – вони були схожі на крики та вереск людей.

За кілька годин після прослуховування записів робітники знайшли сліди потужного вибуху раніше незвіданого походження. Роботи було тимчасово припинено до з'ясування обставин. Проте їх поновили вже за кілька днів. Знову спустившись у свердловину, всі з завмиранням серця чекали почути людські крики, але там стояла воістину гробова тиша.

Коли почався розгляд про походження звуків, почали ставити питання про те, хто і що чув. Уражені і налякані робітники намагалися уникати відповіді ці питання і лише відмахувалися фразою: «Я чув щось дивне…» Лише велику кількість часу і після закриття проекту було висунуто версія, що звуки незвіданого походження - це звук руху тектонічних плит. Ця версія була згодом спростована.

Таємниці, якими огорнута свердловини

У 1989 році Кольська надглибока свердловина, звуки з якої розбурхують уяву людини, отримала назву «дорога в пекло». Легенда зародилася в ефірі американської телекомпанії, яка сприйняла першоквітневу статтю у фінській газеті про Кольську свердловину за дійсність. У статті йшлося про те, що кожен пробурений кілометр на шляху до 13-го приносив країні суцільні нещастя. Як говорила легенда, на глибині 12 тисяч метрів робітникам стали мерехтіти людські крики про допомогу, які були записані на надчутливі мікрофони.

З кожним новим кілометром на шляху до 13-го в країні відбувалися катаклізми, так на вищевказаному шляху розпався СРСР.

Також зазначали, що, пробуривши свердловину до 14,5 тисяч метрів, робітники натрапили на порожні «кімнати», температура в яких досягала 1100 градусів за Цельсієм. Опустивши в один із цих отворів один із термостійких мікрофонів, записали стогін, скрегіт і крики. Ці звуки отримали назву «голос пекла», а сама свердловина стала іменуватися не інакше як «дорога до пекла».

Однак незабаром сама ж дослідницька група спростувала цю легенду. Вчені повідомили, що глибина свердловини на той момент була лише 12 263 метри, а максимально зафіксована температура дорівнює 220 градусів за Цельсієм. Незаперечним залишився лише один факт, завдяки якому має таку сумнівну славу Кольська надглибока свердловина – звуки.

Інтерв'ю з одним із робітників Кольської надглибокої свердловини

В одному з інтерв'ю, присвячених спростуванню легенди про Кольську свердловину, Давид Миронович Губерман сказав: «Коли мене запитують про правдивість цієї легенди та про існування демона, якого ми там знайшли, я відповідаю, що це цілковита нісенітниця. Але, якщо бути чесним, я не можу спростувати той факт, що ми зіткнулися з чимось надприродним. Спершу нас почали турбувати незрозумілого походження звуки, потім був вибух. Коли ж ми заглянули в свердловину, на ту саму глибину, за кілька днів, все було абсолютно нормально…»

Яку користь принесло буріння Кольської надглибокої свердловини?

Звичайно, одним із головних плюсів появи цієї свердловини можна назвати значний прогрес у сфері буріння. Було розроблено нові способи та види буріння. Також персонально для Кольської надглибокої свердловини створено бурильне та наукове обладнання, яке застосовується і сьогодні.

Ще одним плюсом стало відкриття нового розташування цінних природних ресурсів, серед яких є і золото.

Головна наукова мета проекту дослідження глибинних верств землі було досягнуто. Було спростовано багато наявних теорій (зокрема і базальтовому шарі землі).

Кількість надглибоких свердловин світу

Всього на планеті налічується близько 25 надглибоких свердловин.

Більша їхня частина знаходиться на території колишнього СРСР, проте близько 8 розташовані по всьому світу.

Надглибокі свердловини, розташовані на території колишнього СРСР

На території Радянського Союзу була величезна кількість надглибоких свердловин, але особливо слід виділити такі:

Мурунтауська свердловина. У глибину свердловина сягає лише 3 тисячі метрів. Знаходиться в Республіці Узбекистан, у невеликому селі Мурунтау. Буріння свердловини почалося з 1984 року і досі не завершено.
Криворізька свердловина. У глибину сягає всього 5383 метрів із 12 тисяч задуманих. Буріння почалося 1984-го і закінчилося 1993 року. Розташуванням свердловини вважається Україна, околиці міста Кривий Ріг.
Дніпровсько-Донецька свердловина. Є землячкою попередньою і знаходиться в Україні, поблизу Донецької Республіки. Глибина свердловини на сьогоднішній день складає 5691 метр. Буріння почалося в 1983 році і продовжується до теперішнього часу.
Уральська свердловина. Має глибину 6100 метрів. Знаходиться у Свердловській області, поблизу міста Верхня Тура. Роботи тривали протягом 20 років, починаючи з 1985-го і закінчуючи 2005 роком.
Біікжальська свердловина. Її глибина сягає 6700 метрів. Буріння свердловини проходило з 1962 по 1971 рік. Вона розташована на Прикаспійській низовині.
Аральсольська свердловина. Її глибина на сто метрів більша за Біікжальську і складає всього 6800 метрів. Рік буріння та розташування свердловини є повністю ідентичними із Бііжальською свердловиною.
Тімано-Печорська свердловина. Її глибина сягає 6904 метрів. Розташована в Республіці Комі. Якщо бути точнішим, то у Вуктильському районі. Роботи тривали близько 10 років, починаючи з 1984-го до 1993 року.
Тюменська свердловина. Глибина сягає 7502 метри з 8000 запланованих. Розташована свердловина поблизу міста та селища Коротчаєве. Буріння проходило з 1987 по 1996 рік.
Шевченківська свердловина. Була пробурена протягом 1982 року з метою видобутку нафти на Західній Україні. Глибина свердловини складає 7520 метрів. Розташована у Карпатському районі.
Ен-Яхінська свердловина. Має глибину 8250 метрів. Єдина свердловина, яка перевиконала план буріння (спочатку планувалося 6000). Розташовується біля Західного Сибіру, поблизу міста Новий Уренгой. Буріння тривало з 2000 по 2006 рік. В даний час була останньою надглибокою свердловиною в Росії.
Саатлінська свердловина. Її глибина складає 8324 метри. Буріння проводилося період із 1977-го по 1982 рік. Вона розташована в Азербайджані, за 10 кілометрів від міста Саатли, в межах Курської дуги.

Світові надглибокі свердловини

На території інших країн також є ряд надглибоких свердловин, які не можна залишити без уваги:

Швеція. Сільян Рінг завглибшки 6800 метрів.
Казахстан. Тасим Південно-Східний завглибшки 7050 метрів.
США. Бігхорн завглибшки 7583 метри.
Австрія. Цистердорф завглибшки 8553 метри.
США. Юніверсіті завглибшки 8686 метрів.
Німеччина. КТБ-оберпфальц глибиною 9101 метр.
США. Бейдат-Юніт завглибшки 9159 метрів.
США. Берта Роджерс завглибшки 9583 метри.

Світові рекорди з надглибоких свердловин у світі

У 2008 році світовий рекорд Кольської свердловини був побитий нафтовою свердловиною Маєрськ. Її глибина складає 12290 метрів.

Після цього було зафіксовано ще кілька світових рекордів надглибоких свердловин:

На початку січня 2011 року рекорд було побито свердловиною з видобутку нафти проекту «Сахалін-1», глибина якої сягає 12 345 метрів.
У червні 2013 року рекорд побитий свердловиною Чайвінського родовища, глибина якої становила 12 700 метрів.

Однак загадки та таємниці Кольської надглибокої свердловини до сьогодні не розкриті та не пояснені. Щодо звуків, присутніх під час буріння, до сьогодні виникають нові теорії. Хто його знає, може, це справді плід бурхливої людської фантазії? Ну звідки тоді стільки очевидців? Може, незабаром знайдеться людина, яка дасть наукове пояснення тому, що відбувається, а можливо, свердловина так і залишиться легендою, яка переказуватиметься ще багато століть.

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.

Кольська надглибока свердловина – найглибша бурова свердловина у світі (з 1979 по 2008 р.) Знаходиться у Мурманській області, за 10 кілометрів на захід від міста Заполярного, на території геологічного Балтійського щита. Її глибина становить 12 262 метри. На відміну від інших надглибоких свердловин, які робилися для видобутку нафти чи геологорозвідки, СГ-3 було пробурено виключно на дослідження літосфери там, де кордон Мохоровичича. (скорочено кордон Мохо) - нижня межа земної кори, де відбувається стрибкоподібне збільшення швидкостей поздовжніх сейсмічних хвиль.

Кольська надглибока свердловина була закладена на честь 100-річчя від дня народження Леніна, 1970 року. Товщі осадових порід на той час добре вивчені при видобутку нафти. Цікавіше було бурити там, де вулканічні породи віком близько 3 млрд. років (для порівняння: вік Землі оцінюється в 4,5 млрд. років) виходять на поверхню. Для видобутку з корисними копалинами такі породи рідко бурять глибше 1—2 км. Передбачалося, що вже на глибині 5 км гранітний шар зміниться на базальтовий. У найкращі роки на Кольській надглибокій свердловині працювало 16 дослідницьких лабораторій, їх займався особисто міністр геології СРСР.

Хоча очікувалося, що буде виявлено яскраво виражену межу між гранітами та базальтами, у керні по всій глибині виявлялися лише граніти. Однак за рахунок високого тиску спресовані граніти сильно змінювали фізичні та акустичні властивості. Вийняти міцний шматок керна вдавалося тільки при дуже повільному підйомі бурового снаряда, коли «зайвий» газ, перебуваючи ще в підтиснутому до великого тиску стані, встигав з породи виходити. Густота тріщин на великій глибині, всупереч очікуванням, збільшувалася. На глибині була також вода, що заповнювала тріщини.

Цікаво, що коли в 1984 році в Москві проходив Міжнародний геологічний конгрес, на якому були представлені перші результати досліджень свердловини, то багато вчених жартома пропонували негайно закопати її, оскільки вона руйнує всі уявлення про будову земної кори. Справді, дивацтва почалися ще перших етапах проникнення. Так, наприклад, теоретики ще до початку буріння обіцяли, що температура Балтійського щита залишиться порівняно низькою до глибини. сильніше 220 градусів - на 100 градусів вище за передбачене. Кольські бурильники поставили під сумнів теорію пошарової будови земної кори – принаймні в інтервалі до 12 262 метрів.

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. 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. До речі, американці, які привезли з Місяця півтонни ґрунту, так нічого розумного з ним і не зробили. Помістили в герметичні контейнери та залишили для досліджень майбутнім поколінням.

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 шар олівіну, геніально передбачений письменником. Золота в ньому 78 грамів на тонну. До речі, промисловий видобуток можливий при концентрації 34 грами на тонну Але, що найдивовижніше, на ще більших глибинах, де вже немає осадових порід, було знайдено природний газ метан у величезних концентраціях. Це повністю і зовсім зруйнувало теорію біологічного походження вуглеводнів, таких як нафта та газ

З Кольською свердловиною були також пов'язані не лише наукові сенсації, а й таємничі легенди, більшість з яких виявилася під час перевірки вигадкою журналістів. Згідно з однією з них, першоджерелом інформації (1989 рік) стала американська телекомпанія Trinity Broadcasting Network, яка, у свою чергу, взяла історію з репортажу фінської газети. Начебто при бурінні свердловини, на глибині 12 тисяч метрів, мікрофони вчених записали крики та стогін.).Журналісти, навіть не подумавши про те, що просунути на подібну глибину мікрофон просто не можливо (який звукозаписний прилад зможе працювати при температурі понад двісті градусів?) написали про те, що буровики почули "голос з пекла".

Після цих публікацій Кольську надглибоку свердловину стали називати "дорогою в пекло", стверджуючи, що кожен новий пробурений кілометр приніс нещастя країні. Говорили про те, що коли буровики вели прохідку тринадцятої тисячі метрів, розпався СРСР. Ну а коли свердловину пробурили до глибини 14,5 км (чого насправді не сталося), раптом натрапили на незвичайні порожнечі. Заінтриговані цим несподіваним відкриттям буровики спустили туди мікрофон, здатний працювати при надзвичайно високих температурах, та інші датчики. Температура всередині нібито досягала 1,100 ° C - була жар вогненних палат, в яких, нібито, можна було почути людські крики.

Ця легенда досі кочує неосяжними просторами Інтернету, переживши саму винуватку цих пліток — Кольську свердловину. Роботу на ній припинили ще 1992 року через брак фінансування. До 2008 року вона перебувала у законсервованому стані. А через рік було ухвалено остаточне рішення відмовитися від продовження досліджень та демонтувати весь науково-дослідний комплекс, а свердловину – "закопати". Остаточна ліквідація свердловини відбулася влітку 2011 року.
Так що, як бачите, і цього разу вченим не вдалося дістатися мантії та дослідити її. Однак це не означає, що Кольська свердловина нічого не дала науці — навпаки, вона перевернула всі їхні уявлення про будову земної кори.

ПІДСУМКИ

Завдання, поставлені у проекті надглибокого буріння, виконані. Розроблено та створено особливу апаратуру та технологію надглибокого буріння, а також для дослідження пробурених на велику глибину свердловин. Отримали інформацію, можна сказати, "з перших рук" про фізичний стан, властивості та склад гірських порід у їхньому природному заляганні та по керну до глибини 12 262 м. Відмінний подарунок батьківщині свердловина видала на малій глибині - в інтервалі 1,6-1, 8 км. Там були розкриті промислові мідно-нікелеві руди – виявлено новий рудний обрій. І дуже до речі, бо місцевому нікелевому комбінату вже не вистачає руди.

Як було зазначено вище, геологічний прогноз розрізу свердловини не виправдався. Картина, яка очікувалася на протязі перших 5 км, у свердловині розтягнулася на 7 км, а далі з'явилися зовсім несподівані породи. Прогнозованих на глибині 7 км базальтів не знайшли навіть коли опустилися до 12 км. Очікували, що кордон, що дає найбільше відображення при сейсмічному зондуванні, - це той рівень, де граніти переходять у міцніший базальтовий шар. Насправді ж виявилося, що там розташовані менш міцні та менш щільні тріщинуваті породи – архейські гнейси. Такого не припускали. І це принципово нова геолого-геофізична інформація, яка дозволяє інакше інтерпретувати дані глибинних геофізичних досліджень.

Несподіваними, принципово новими виявилися дані про процес рудоутворення в глибинних шарах земної кори. Так, на глибинах 9-12 км зустрілися високопористі тріщинуваті породи, насичені підземними сильно мінералізованими водами. Ці води - одне з джерел рудоутворення. Раніше вважали, що таке можливе лише на значно менших глибинах. Саме в цьому інтервалі у керні виявили підвищений вміст золота – до 1 г на 1 т породи (концентрація, яка вважається придатною для промислової розробки). Але чи буде колись рентабельним видобуток золота з такої глибини?

Змінилися й уявлення про тепловий режим земних надр, про глибинний розподіл температур у районах базальтових щитів. На глибині понад 6 км отримано температурний градієнт 20оС на 1 км замість очікуваного (як і у верхній частині) 16оС на 1 км. Виявлено, що половина теплового потоку має радіогенне походження.

Земні надра містять так само багато загадок, як неосяжні простори Всесвіту. Саме так думають деякі вчені, і вони частково мають рацію, адже людина досі точно не знає, що саме знаходиться у нас під ногами глибоко під землею. За весь час існування земної цивілізації ми змогли заглибитись усередину планети трохи більше ніж 10 кілометрів. Цей рекорд був поставлений ще в 1990 році і протримався до 2008 року, після чого кілька разів оновлювався. У 2008 році була пробурена похила нафтова свердловина Maersk Oil BD-04A, довжиною 12290 метрів (нафтовий басейн Аль-Шахін в Катарі). У січні 2011 року на родовищі Одопту-море (проект Сахалін-1) було пробурено похилу нафтову свердловину глибиною 12345 метрів. Рекорд з глибини буріння зараз належить свердловині Z-42 Чайвінського родовища, глибина якої становить 12700 метрів.

Незважаючи на те, що на дворі стоїть XXI століття, внутрішню будову нашої планети вивчено дуже мало. Ми добре знаємо про те, що твориться в далекому космосі, в той же час ступінь проникнення в таємниці Землі можна порівняти з легким шпильковим уколом у поверхню кірки кавуна.
У середині 1950-х, коли бурильники навчилися робити свердловини глибиною понад 7 км, людство наблизилося до здійснення амбітного завдання – пройти крізь земну кору і подивитися, що ховається під нею. Найближче до цієї мети підійшли наші співвітчизники, які пробурили Кольську надглибоку свердловину.
Тверда оболонка Землі напрочуд тонка щодо її розмірів - товщина кори варіюється в межах 20-65 км на суші і 3-8 км під океаном, займаючи менше 1% обсягу планети. За нею знаходиться великий шар - мантія, - на чию частку припадає основний обсяг Землі. Ще нижче знаходиться щільне ядро, що складається переважно із заліза, а також нікелю, свинцю, урану та інших металів. Між корою і мантією виділяється прикордонна зона, названа на ім'я югославського вченого, що її відкрив, поверхнею (кордоном) Мохоровича, або скорочено - Мохо. У цій зоні швидкість поширення сейсмічних хвиль різко зростає. Існує низка гіпотез, покликаних пояснити це явище, проте загалом воно залишається нерозгаданим.

Найважливішою метою найсерйозніших проектів із глибокого буріння, запущених у другій половині XX ст., був саме цей таємничий прошарок. Досягти його дослідникам так і не вдалося, проте дані про будову земної кори, отримані під час буріння надглибоких свердловин, виявилися настільки несподіваними, що кордон Мохоровича ніби відійшов на другий план. Спершу знадобилося пояснити загадки, виявлені у вищих шарах.
Першими за глибинне буріння земної кори з науковою метою взялися американці. У 1960-х ними було запущено науковий проект «Мохол» (Mohole), який передбачав створення підводних за допомогою спеціальних бурових кораблів. Протягом наступних тридцяти років у морях та океанах з'явилося понад 800 свердловин, багато з яких розташовані на глибинах понад 4 км. Найдовша свердловина змогла заглибитися в морське дно всього на 800 м, і все ж таки отримані дані мали колосальне значення для геології. Зокрема, вони стали вагомим підтвердженням т.зв. тектонічної теорії, згідно з якою в основі континентів лежать тверді літосферні плити, що повільно плавають, занурені в мантію рідку.

Зрозуміло, СРСР не міг відстати від заокеанського конкурента, тому в середині 1960-х і ми запустили численні проекти з дослідження земної кори. Радянські вчені пішли дещо іншим шляхом, вирішивши бурити свердловини над море, але в землі. Найвідомішим і найуспішнішим проектом подібного роду є Кольська надглибока свердловина – найглибша «дірка в землі» з усіх, коли-небудь зроблених людиною. Свердловина розташована на північному краю Кольського півострова. Це місце було вибрано зовсім не випадково – протягом сотень мільйонів років природна ерозія руйнувала поверхню Кольського кристалічного щита, здираючи з нього верхні шари породи. У результаті поверхні виявилися древні архейські верстви, відповідні глибинам в 5-10 км для середньостатистичного розрізу земної кори континентального типу. 15-кілометрова проектна глибина свердловини дозволяла вченим сподіватися досягнення загадкової поверхні Мохоровича.
Буріння Кольської свердловини почалося в 1970 р, а закінчилося воно понад 20 років - в 1994 р. Спершу бурильники працювали цілком традиційними методами: в свердловину опускалася колона з легкосплавних труб, на кінці якої укріплений металевий циліндричний бур з алмазними зубами і датчиками. Колону обертав двигун, що розташований на поверхні. У міру збільшення глибини свердловини до труб додавали нові секції. Періодично всю колону доводилося піднімати на поверхню, щоб витягти вирізаний керн породи і замінити коронку, що затупилася. На жаль, ця відпрацьована технологія стає неефективною, коли глибина свердловини перевищує певну позначку: тертя труб об стінки свердловини стає занадто великим, щоб весь цей величезний вал можна було провертати. Щоб подолати цю скруту, інженери розробили схему, за якої оберталася лише головка бурильної установки. На кінці колони зміцнили турбіни, через які пропускався буровий розчин - спеціальна рідина, яка виконує роль мастила і циркулює трубами. Ці турбіни і змушували бурі обертатися.

Зразки, витягнуті поверхню у процесі буріння, зробили у геології справжній переворот. Існували уявлення про будову земної кори виявилися далекі від реальності. Першим сюрпризом стала відсутність переходу від граніту до базальту, що його вчені очікували побачити на глибині близько 6 км. Сейсмологічні дослідження свідчать, що у цьому районі швидкість поширення акустичних хвиль різко змінюється, що інтерпретувалося як початок базальтового фундаменту земної кори. Однак і після зони переходу на поверхню продовжували підніматися граніти та гнейси. З цього моменту стало ясно, що панівна модель двошарової земної кори неправильна. Нині наявність сейсмічного переходу пояснюється зміною властивостей породи за умов зростання тиску і температури.
Ще дивовижнішим відкриттям був той факт, що породи, розташовані на глибинах понад 9 км, виявилися надзвичайно пористими. До цього вважалося, що в міру збільшення глибини і тиску вони, навпаки, повинні ставати все більш щільними. Мініатюрні тріщини заповнював водний розчин, чиє походження тривалий час залишалося абсолютно незрозумілим. Пізніше було висунуто теорію, за якою виявлена вода утворюється з атомів водню і кисню, які «видавлюються» з навколишньої породи під впливом колосальних тисків.
Ще один сюрприз: життя на планеті Земля виникло, виявляється, на 1,5 мільярда років раніше, ніж передбачалося. На глибині 6,7 км, де вважалося, що немає органіки, виявили 14 видів скам'янілих мікроорганізмів. Вони були знайдені в вкрай нехарактерних вуглецевих відкладеннях (замість звичайного вапняку або кремнезему), вік яких 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.
Вчених дуже здивувала і швидкість, з якою зростала температура в міру поглиблення свердловини. На позначці в 7 км вона досягала 120 ° C, а на глибині в 12 км - вже 230 ° C, що було на третину вище запланованого значення: температурний градієнт кори склав майже 20 градусів на 1 км, замість очікуваних 16-ти. Також було з'ясовано, що половина теплового потоку має радіогенне походження. Висока температура негативно позначалося на роботі коронки, тому буровий розчин стали охолоджувати перед закачуванням у свердловину. Цей захід виявився досить ефективним, проте після проходження позначки в 12 км і він уже не зміг забезпечити достатнє відведення тепла. До того ж здавлена і нагріта порода набувала деяких властивостей рідини, внаслідок чого свердловина починала запливати при черговому витягу бурової колони. Подальше просування вперед виявилося неможливим без нових технологічних рішень та суттєвих грошових витрат, тому 1994 р. буріння було припинено. На той час свердловина встигла заглибитися на 12262 м.