Nejhlubší studnou na Zemi je slyšet tlukot srdce Země. Cesta do středu Země

Mnoho vědeckých a výrobní práce spojené s vrtáním podzemních vrtů. Celkový počet takovýchto objektů v samotném Rusku je těžko kvantifikovatelný. Ale legendární Kola superdeep od devadesátých let zůstává nepřekonatelná a vstupuje do tloušťky Země více než 12 kilometrů! Bylo to provrtáno ne kvůli ekonomickému zisku, ale kvůli čistě vědeckému zájmu - zjistit, jaké procesy probíhají uvnitř planety.

Kola superhluboko dobře. První stupeň vrtání (hloubka 7600 m), 1974

50 kandidátů na místo

Nejúžasnější studna na světě se nachází v oblasti Murmansk, 10 kilometrů západně od města Zapolyarny. Jeho hloubka je 12 262 metrů, průměr horní části je 92 centimetrů, průměr spodní části je 21,5 centimetrů.

Studna byla položena v roce 1970 na počest 100. výročí V.I. Lenin. Volba místa nebyla náhodná - právě zde, na území Baltského štítu, se na povrch dostávají nejstarší horniny, jejichž stáří je tři miliardy let.

S pozdní XIX století je známá teorie, že naše planeta se skládá z kůry, pláště a jádra. Kde ale přesně jedna vrstva končí a začíná další, vědci mohli jen hádat. Podle nejběžnější verze klesají žuly tři kilometry, poté čediče a v hloubce 15–18 kilometrů začíná plášť. To vše bylo nutné vyzkoušet v praxi.

Podzemní průzkum v šedesátých letech byl jako vesmírný závod - přední země se snažily dostat před sebe. Byl vysloven názor, že nejbohatší ložiska nerostů, včetně zlata, se nacházejí ve velkých hloubkách.

První superhluboké studny vyvrtali Američané. Na počátku 60. let jejich vědci přišli na to, že zemská kůra je pod oceány mnohem tenčí. Jako nejslibnější místo pro práci byla proto vybrána oblast poblíž ostrova Maui (jeden z havajských ostrovů), kde je zemský plášť v hloubce asi pěti kilometrů (plus 4 kilometry vodní sloupec). Oba pokusy vědců ze Spojených států ale skončily neúspěchem.

Sovětský svaz potřeboval důstojně reagovat. Naši vědci navrhli vytvořit na kontinentu studnu - navzdory skutečnosti, že vrtání trvalo déle, výsledek sliboval, že bude úspěšný.

Projekt se stal jedním z největších v SSSR. Studnu provozovalo 16 vědeckých pracovníků výzkumné laboratoře... Získat práci zde nebylo o nic méně obtížné, než se dostat do kosmonautického sboru. Běžní zaměstnanci dostali trojnásobný plat a byt v Moskvě nebo Leningradu. Není překvapením, že zde vůbec nebyla fluktuace zaměstnanců a na každé místo se přihlásilo nejméně 50 kandidátů.

Vesmírná senzace

Do hloubky 7263 metrů bylo vrtání prováděno pomocí konvenční sériové instalace, která se v té době používala při těžbě ropy nebo plynu. Tato fáze trvala čtyři roky. Poté nastala roční přestávka na stavbu nové věže a instalaci výkonnější jednotky „Uralmash-15000“, vytvořené ve Sverdlovsku a pojmenované „Severyanka“. Při své práci byl použit princip turbíny - když se netočí celá struna, ale pouze vrtací hlava.

S každým ujetým metrem bylo vrtání obtížnější. Dříve se věřilo, že teplota skály, a to ani v hloubce 15 kilometrů, nebude vyšší než 150 ° C. Ukázalo se však, že v hloubce osmi kilometrů dosáhlo 169 ° С a v hloubce 12 kilometrů to bylo 220 ° С!

Zařízení se rychle porouchalo. Práce ale pokračovaly bez zastavení. Cíl být prvním na světě, který dosáhne hranice 12 kilometrů, byl politicky důležitý. Bylo to vyřešeno v roce 1983 - právě včas na zahájení Mezinárodního geologického kongresu v Moskvě.

Delegátům kongresu byly ukázány vzorky půdy odebrané z rekordní hloubky 12 kilometrů a byl pro ně zorganizován výlet do studny. Fotografie a články o Kola Superdeep obletěly všechny přední světové noviny a časopisy a na její počest byly v několika zemích vydány poštovní známky.

Ale hlavní je, že speciálně pro kongres byla připravena skutečná senzace. Ukázalo se, že vzorky hornin odebrané ve 3 kilometrové hloubce studny Kola jsou zcela totožné s měsíční půdou (na Zemi ji poprvé přinesla sovětská automatická vesmírná stanice „Luna-16“ v roce 1970).

Vědci dlouho předpokládali, že Měsíc byl kdysi součástí Země a odtrhl se od něj v důsledku kosmické katastrofy. Nyní by se dalo říci, že odtržená část naší planety před miliardami let přišla do styku s oblastí současného poloostrova Kola.

Superhluboká studna se stala skutečným triumfem sovětské vědy. Výzkumníci, designéři, dokonce i obyčejní pracovníci byli oceněni a oceněni téměř rok.

Kola superdeepep well, 2007

Zlato hluboko

V této době byly práce na Kola Superdeep pozastaveny. Obnoveny byly až v září 1984. A úplně první start vedl k největší nehodě. Zaměstnanci jako by zapomněli, že uvnitř podzemní chodby neustále dochází ke změnám. Studna neodpouští zastavení práce - a nutí vás začít úplně od začátku.

V důsledku toho byla vrtná struna zlomena a v hloubce zůstalo pět kilometrů trubek. Pokoušeli se je získat, ale po několika měsících vyšlo najevo, že to nebude možné.

Vrtné práce začaly znovu od 7 km. Do hloubky 12 kilometrů se podruhé dostali až o šest let později. V roce 1990 bylo dosaženo maxima - 12 262 metrů.

A pak byla práce studny ovlivněna jak místními neúspěchy, tak událostmi, které se v zemi odehrály. Možnosti dostupné technologie byly vyčerpány a vládní financování prudce pokleslo. Po několika vážných nehodách bylo vrtání v roce 1992 zastaveno.

Vědecký význam Kola Superdeep je obtížné přeceňovat. Především práce na něm potvrdily dohady o bohatých ložiscích nerostů ve velkých hloubkách. Samozřejmě zde nebyly nalezeny žádné čisté drahé kovy. Ale na hranici devíti kilometrů byly nalezeny švy se zlatým stupněm 78 gramů na tunu (aktivní komerční produkce se provádí, když je tento stupeň 34 gramů na tunu).

Analýza starověkých hlubokých hornin navíc umožnila objasnit stáří Země - ukázalo se, že je o jeden a půl miliardy let starší, než se běžně myslelo.

Věřilo se, že v super hloubkách existuje a nemůže být organický život, ale ve vzorcích půdy vystoupaných na povrch, jejichž stáří bylo tři miliardy let, Bylo objeveno 14 dříve neznámých druhů zkamenělých mikroorganismů.

Krátce před uzavřením, v roce 1989, byla Kola Superdeep opět v centru mezinárodní pozornosti. Ředitel studny, akademik David Guberman, najednou začal volat a psát z celého světa. Vědce, novináře, prostě zvědavé občany zajímala otázka: je pravda, že se ze superhlubé studny stala „studna do pekla“?

Ukázalo se, že zástupci finského tisku hovořili s některými pracovníky Kola Superdeep. A přiznali: když vrtačka překročila hranici 12 kilometrů, začaly se z hlubin studny ozývat podivné zvuky. Dělníci místo vrtací hlavy spustili tepelně odolný mikrofon - a s jeho pomocí zaznamenávali zvuky připomínající lidské výkřiky. Někdo ze zaměstnanců předložil verzi, která je výkřiky hříšníků v pekle.

Jak pravdivé jsou tyto příběhy? Technicky je umístění mikrofonu místo vrtáku obtížné, ale možné. Práce na jeho sestupu však mohou trvat několik týdnů. A stěží by to bylo možné provést na bezpečném místě místo vrtání. Ale na druhou stranu mnoho zaměstnanců studen slyšelo podivné zvuky, které byly pravidelně slyšet z hlubin. A co to může být, nikdo s jistotou nevěděl.

Světový tisk na návrh finských novinářů publikoval řadu článků, které tvrdí, že Kola Superdeep je „cesta do pekla“. Mystický význam byl přičítán také skutečnosti, že SSSR se zhroutil, když vrtačky projížděly „smolným“ třináctým tisícem metrů.

V roce 1995, kdy už byla stanice zastavena, došlo v hlubinách dolu k nepochopitelné explozi - už jen z toho důvodu, že tam nebylo co explodovat. Zahraniční noviny informovaly, že démon letěl z útrob Země na povrch průchodem, který vytvořili lidé (publikace byly plné titulků typu „Satan utekl z pekla“).

Režisér David Guberman ve svém rozhovoru upřímně přiznal: nevěří v peklo a démony, ale došlo k nepochopitelné explozi a také podivným zvukům připomínajícím hlasy... Průzkum provedený po výbuchu navíc ukázal, že veškeré vybavení bylo v naprostém pořádku.

Kola superdeep well dobře, 2012

Samotná studna (svařovaná), srpen 2012

Muzeum za 100 milionů

Studna byla dlouhou dobu považována za zastavenou, pracovalo na ní asi 20 zaměstnanců (v 80. letech 20. století jejich počet přesáhl 500). V roce 2008 bylo zařízení zcela uzavřeno a část zařízení byla rozebrána. Přízemní částí studny je budova o velikosti dvanáctipodlažní budovy, nyní je opuštěná a postupně se ničí. Občas sem přijíždějí turisté, přitahované legendami hlasů z pekla.

Tvrdí to pracovníci geologického ústavu Kola vědecké centrum RAS, který dříve studnu vedl, by její obnova stála 100 milionů rublů.

Ale oh vědecké práce do hloubky už to není otázka: na základě tohoto cíle je možné otevřít pouze institut nebo jiný podnik, který by školil odborníky na vrtné práce na moři. Nebo vytvořte muzeum - koneckonců studna Kola je i nadále nejhlubší na světě.

Anastasia BABANOVSKAYA, časopis „Tajemství XX. Století“ №5 2017

Nejhlubší studna na světě (superhluboká studna Kola) nebyla vytvořena k nalezení ropy.

Šířka této studny je pouze 23 centimetrů, ale hloubka je 12 226 metrů, což z její základny činí nejhlubší bod na Zemi, kterého kdy člověk dosáhl. A objevilo se to díky souboji vědců. Američtí a sovětští vědci se snažili ve všem překonat jeden druhého.

Vesmírnou rasu zná každý: byl první, kdo poslal člověka do vesmíru Sovětský svaz, ale Američané byli první, kdo přistál na Měsíci.

Málokdo ale ví, že v podzemí existovala podobná rasa: v roce 1958 založili Američané u tichomořského pobřeží Mexika svůj „Projekt Mohale“, který přestali financovat a v roce 1966 se uzavřel, ale Rusové vrtali od roku 1970 do začátku roku 1990 . x let.

Výsledkem byl vrt Kola Superdeep Borehole, což je soustava několika vrtů vybíhajících z hlavního otvoru. Nejhlubší studna se nazývá SG-3 a vede působivou cestou uvnitř kůry poloostrova Kola.

Pokud je pro vás těžké si představit, jak hluboká je tato studna, je to v pořádku. Dá se říci, že je hlubokých téměř 38 Eiffelových věží. Nebo má stejnou délku jako řetěz 13 000 dospělých jezevců od hlavy k ocasu.

Jak se dalo očekávat, SG-3 přinesl spoustu unikátních geologických dat, ale to, co tam paleontologové našli, všechny překvapilo. Smithsonian říká, že navzdory poměrně extrémním podmínkám prostředí, v hloubce asi 6,5 kilometru byly nalezeny téměř neporušené fosilie planktonu staré 2 miliardy let.

Bylo také zjištěno, že velká část seizmických dat - v hloubkách, kde se žula mění na čedič - byla vědci špatně pochopena a to, co bylo dříve považováno za neznámou geologickou vrstvu, byly jen pomalé změny teploty a hustoty.

Vědci jsou tam také naši volně tekoucí vodou, která byla vytlačena z kamenů kvůli obrovskému tlaku.

Vrtné projekty (například projekt Mohale a několik dalších, později) jsou nejčastěji opuštěny kvůli nedostatku finančních prostředků. Práce ve studni Kola byly zastaveny, když se ukázalo, že teplota v takové hloubce byla asi 180 ° C, a ne 100 stupňů, jak se předpokládalo.

Obecně platí, že vrtání více než 12 kilometrů se zdá jako neuvěřitelný technický výkon, a to je, ale celá tato studna není nic jiného než malý píchnutí zemského povrchu. Rovníkový poloměr Země je 6378 kilometrů a takový působivý vrt pokrýval pouze 0,19 procenta cesty do středu planety.

Může tedy člověk zajít ještě hlouběji? Lze někdy dosáhnout žhavého pláště? Záleží na tom, kde budete vrtat.

Tloušťka oceánské kůry je v průměru asi 7 kilometrů. Kontinentální kůra je poněkud méně hustá, ale mnohem silnější - v průměru asi 35 kilometrů. V takových hloubkách jsou teplota a tlak příliš vysoké pro jakýkoli mechanismus, tak proč nevyvrtat oceán?

A takové pokusy se dělají. Skupina vědců se například pokouší vyvrtat relativně chladnou oblast kůra na Atlantickém kosu v Indickém oceánu.

Skutečnost, že lokalita je velmi hustá a pod vodou, představuje pro inženýry značné výzvy, a proto byl projekt v posledních několika letech pozastaven. To ale vědcům stále nezabrání ve snaze dostat se k nedotčenému, pomalu bublajícímu vnitřnímu plášti.

Vrtání se dnes na Kola Superdeep neprovádí; bylo zastaveno v roce 1992. SG nebyl první a ani jediný v programu pro studium hluboké struktury Země.

Ze zahraničních vrtů dosáhly tři hloubky 9,1 až 9,6 km. Bylo plánováno, že jeden z nich (v Německu) překoná Kola. Vrtání u všech tří, stejně jako u SG, bylo kvůli nehodám zastaveno a nelze z technických důvodů pokračovat.

Je vidět, že ne nadarmo je úkol vrtat superhluboké studny složitostí srovnáván s letem do vesmíru, s dlouhou vesmírnou expedicí na jinou planetu. O vzorky hornin extrahovaných z nitra Země není menší zájem než o vzorky měsíční půdy.

Půda dodaná sovětským lunárním roverem byla zkoumána v různých ústavech, včetně Kola Science Center. Ukázalo se, že složení měsíční půdy téměř úplně odpovídá horninám extrahovaným z vrtu Kola z hloubky asi 3 km.

Studna ukázala, že téměř všechny naše předchozí znalosti o struktuře zemské kůry jsou špatné. Ukázalo se, že Země vůbec nevypadá jako vrstvený dort. "Až 4 kilometry šlo vše podle teorie a pak začal konec světa," říká Guberman.

Teoretici slíbili, že teplota baltského štítu zůstane relativně nízká až do hloubky nejméně 15 kilometrů. Podle toho lze studnu vykopat až na téměř 20 kilometrů, jen k plášti.

Ale již na 5 kilometrech okolní teplota překročila 70 stupňů Celsia, o sedm - přes 120 stupňů a v hloubce 12 byla o více než 220 stupňů - 100 stupňů vyšší, než se předpokládalo. Vrtáky Kola zpochybňovaly teorii struktury zemské kůry po vrstvách-minimálně v intervalu až 12 262 metrů.

Ve škole nás učili: jsou tam mladé kameny, žuly, čediče, plášť a jádro. Ale žuly se ukázaly být o 3 kilometry nižší, než se očekávalo. Pak tu měl být čedič. Nebyli vůbec nalezeni. Veškeré vrtání probíhalo ve žulové vrstvě. Jedná se o velmi důležitý objev, protože všechny naše představy o původu a distribuci minerálů jsou spojeny s teorií struktury Země po vrstvě.

Úkoly stanovené v projektu superhlubokého vrtání byly dokončeny. Bylo vyvinuto a vytvořeno speciální vybavení a technologie pro ultra hluboké vrtání, jakož i pro studium vrtů vrtaných do velkých hloubek. Přijaté informace, dalo by se říci, „z první ruky“ o fyzickém stavu, vlastnostech a složení skály v jejich přirozeném výskytu a podél jádra do hloubky 12 262 m.

Studna dala vlasti vynikající dar v malé hloubce - v intervalu 1,6-1,8 km. Byly tam odkryty komerční rudy měď -nikl - objeven nový rudný horizont. A velmi šikovné, protože ve zdejší továrně na nikl již chybí ruda.

Jak bylo uvedeno výše, geologická předpověď úseku vrtu se nesplnila. Obrázek, který se očekával během prvních 5 km, se ve studni protáhl na 7 km a poté se objevily zcela nečekané skály. Bazalty předpovídané v hloubce 7 km nebyly nalezeny, ani když klesly na 12 km.

Očekávalo se, že hranice, která během seismického sondování dává největší odraz, je úroveň, kde žuly přecházejí do silnější čedičové vrstvy. Ve skutečnosti se ukázalo, že existují méně silné a méně husté zlomeniny hornin - archeanské ruly. To se nijak nepředpokládalo. A toto je zásadně nová geologická a geofyzikální informace, která vám umožní interpretovat data hloubkového geofyzikálního výzkumu jiným způsobem.

Data o procesu tvorby rudy v hlubokých vrstvách zemské kůry se také ukázala jako neočekávaná, zásadně nová. V hloubkách 9–12 km se tedy setkaly s vysoce porézními prasklinami nasycenými vysoce mineralizovanými podzemními vodami. Tyto vody jsou jedním ze zdrojů tvorby rudy. Dříve se věřilo, že je to možné pouze v mnohem mělčích hloubkách.

Právě v tomto intervalu byl v jádru nalezen zvýšený obsah zlata - až 1 g na 1 tunu horniny (koncentrace, která je považována za vhodnou pro průmyslový rozvoj). Ale bude někdy výnosné těžit zlato z této hloubky?

Změnily se také představy o tepelném režimu zemského nitra, o hlubokém rozložení teplot v oblastech čedičových štítů. V hloubce více než 6 km byl získán teplotní gradient 20 ° C na 1 km namísto očekávaných (jako v horní části) 16 ° C na 1 km. Ukázalo se, že polovina tepelného toku je radiogenního původu.

Když jsme dobře vyvrtali unikátní superhluku Kola, hodně jsme se naučili a zároveň si uvědomili, jak málo toho ještě víme o struktuře naší planety.

• Štítky :,

Vědecký výzkum lidstva dnes dosáhl hranic sluneční soustavy: zasadili jsme kosmická loď k planetám, jejich satelitům, asteroidům, kometám, vyslali mise na Kuiperův pás a překročili hranici heliopauzy. S pomocí dalekohledů vidíme události, které se odehrály před 13 miliardami let - kdy byl vesmír starý jen několik set milionů let. Na tomto pozadí je zajímavé posoudit, jak dobře známe naši Zemi. Nejlepší způsob, jak ji poznat vnitřní struktura- vrtat studnu: čím hlouběji, tím lépe. Nejhlubší studnou na Zemi je Kola Superdeep neboli SG-3. V roce 1990 dosáhla jeho hloubka 12 kilometrů 262 metrů. Pokud tento údaj porovnáte s poloměrem naší planety, ukáže se, že to je jen 0,2 procenta cesty do středu Země. Ale i to se ukázalo jako dostatečné k převrácení představ o struktuře zemské kůry.

Pokud si představíte studnu jako šachtu, po které můžete sjet výtahem až do nejhlubších hloubek Země, nebo alespoň na pár kilometrů, pak tomu tak úplně není. Průměr vrtného nástroje, pomocí kterého inženýři vytvořili vrt, byl pouze 21,4 centimetrů. Horní dvoukilometrový úsek studny je o něco širší - byl rozšířen na 39,4 centimetrů, ale stále tam není žádný způsob, jak by se tam člověk dostal. Pro představu o proporcích vrtu by nejlepší analogií byla 57 metrová šicí jehla o průměru 1 milimetr, na jednom konci mírně zesílená.

No schéma

Ale i toto znázornění bude zjednodušené. Během vrtání došlo u studny k několika nehodám - část vrtné šňůry skončila pod zemí bez možnosti jejího vytažení. Studna se proto několikrát začala znovu vrtat ze značek sedm a devět kilometrů. Existují čtyři velké větve a asi tucet menších. Hlavní větve mají různou maximální hloubku: dvě z nich překračují hranici 12 kilometrů, další dvě na ni nedosahují jen o 200–400 metrů. Hloubka Mariánského příkopu je o jeden kilometr menší - 10 994 metrů nad mořem.

Horizontální (vlevo) a vertikální projekce trajektorií SG-3

Yu.N. Jakovlev a kol. / Bulletin vědeckého centra Kola Ruské akademie věd, 2014

Navíc by bylo chybou vnímat studnu jako olovnici. Vzhledem k tomu, že horniny mají v různých hloubkách různé mechanické vlastnosti, vrták se během provozu odchýlil do méně hustých oblastí. Profil Kola Superdeep proto ve velkém vypadá jako mírně zakřivený drát s několika větvemi.

Blížící se dnes ke studni uvidíme jen horní část - kovový poklop přišroubovaný k ústí dvanácti masivními šrouby. Nápis na něm byl vyroben s chybou, správná hloubka je 12 262 metrů.

Jak byla superhloubka dobře vyvrtána?

Na začátek je třeba poznamenat, že SG-3 byl původně koncipován speciálně pro vědecké účely. Vědci vybrali místo pro vrtání, kde se na povrch Země dostaly starověké horniny, staré až tři miliardy let. Jedním z argumentů při průzkumu bylo, že mladé sedimentární horniny byly během těžby ropy dobře studovány a nikdo hluboko do starých vrstev nevrtal. Kromě toho zde byla také velká ložiska mědi a niklu, jejichž průzkum by byl užitečným doplňkem vědeckého poslání studny.

Vrtání začalo v roce 1970. První část studny byla vyvrtána sériovou vrtnou soupravou Uralmash -4E - obvykle se používala k vrtání ropných vrtů. Úprava instalace umožnila dosáhnout hloubky 7 kilometrů a 263 metrů. Trvalo to čtyři roky. Poté byla instalace změněna na Uralmash -15000, pojmenovaná podle plánované hloubky studny - 15 kilometrů. Nová vrtná souprava byla navržena speciálně pro Kola Superdeep: vrtání v tak velkých hloubkách vyžadovalo zásadní zlepšení vybavení a materiálů. Například hmotnost samotné vrtací struny v hloubce 15 kilometrů dosáhla 200 tun. Samotná instalace mohla zvednout břemena až 400 tun.

Vrtací řetězec se skládá z trubek spojených navzájem. S jeho pomocí inženýři sklopí vrtací nástroj na dno studny a také zajistí jeho provoz. Na konec kolony byly instalovány speciální 46metrové turbodrilly poháněné proudem vody z povrchu. Umožnily otáčet drticí nástroj odděleně od celého sloupce.

Korunky, které používaly vrtací řetězec k zakousnutí do žuly, evokují futuristické detaily robota - několik rotujících disků s hroty připojených k vršku turbíny. Jeden takový kousek stačil na pouhé čtyři hodiny práce - to zhruba odpovídá průchodu 7–10 metrů, načež musí být celá vrtací šňůra zvednuta, rozebrána a poté opět spuštěna dolů. Samotné neustálé klesání a stoupání trvalo až 8 hodin.

Dokonce i trubky pro sloup v Kola Superdeep musely být použity neobvykle. V hloubce se teplota a tlak postupně zvyšují, a jak říkají inženýři, při teplotách nad 150-160 stupňů ocel sériových trubek měkne a hůře drží mnohatunová zatížení-kvůli tomu je pravděpodobnost nebezpečných deformací a zlomení sloupec se zvětšuje. Vývojáři proto zvolili lehčí a tepelně odolnější hliníkové slitiny. Každá z trubek měla délku asi 33 metrů a průměr asi 20 centimetrů - o něco užší než samotná studna.

Ani speciálně navržené materiály však nevydržely podmínky vrtání. Po prvním sedmikilometrovém úseku trvalo téměř deset let a více než 50 kilometrů trubek vrtat dále na hranici 12 000 metrů. Inženýři čelili skutečnosti, že pod sedmi kilometry byly kameny méně husté a zlomené - viskózní pro vrták. Kromě toho samotný vrt zkreslil svůj tvar a stal se eliptickým. Výsledkem bylo, že se struna několikrát přetrhla, a protože ji inženýři nemohli zvednout, byli nuceni zbudovat větev studny a znovu spustit vrt, čímž ztratili roky práce.

Jedna z takových velkých havárií donutila vrtačky v roce 1984 zabetonovat větev studny, která dosáhla hloubky 12 066 metrů. Vrtání muselo být znovu zahájeno od 7 km. Předcházela tomu pauza v práci se studnou - v tu chvíli byla odtajněna existence SG -3 a v Moskvě se konal mezinárodní geologický kongres Geoexpo, jehož delegáti zařízení navštívili.

Podle očitých svědků nehody po obnovení prací struna provrtala studnu dalších devět metrů dolů. Po čtyřech hodinách vrtání se dělníci připravili zvednout kolonu zpět, ale „nešla“. Vrtáci usoudili, že se potrubí „přilepilo“ někam ke stěnám vrtu, a zvýšili zvedací sílu. Zatížení dramaticky kleslo. Postupným rozebíráním sloupu na 33metrové svíčky se dělníci dostali do dalšího úseku, zakončeného nerovným spodním okrajem: turbodrill a dalších pět kilometrů trubek zůstalo ve studni, nedaly se zvednout.

Vrtákům se podařilo dosáhnout 12kilometrové značky znovu až v roce 1990, zároveň byl stanoven potápěčský rekord - 12 262 metrů. Poté došlo k nové nehodě a od roku 1994 byly práce na studně zastaveny.

Superdeep Science Mission

Seizmický testovací obrazec na SG-3

Ministerstvo geologie SSSR „Kola superdeep“, nakladatelství „Nedra“, 1984

Studna byla zkoumána celou řadou geologických a geofyzikálních metod, od vzorkování jádra (sloupec hornin odpovídajících daným hloubkám) až po radiační a seismologická měření. Například jádro bylo odebráno pomocí jádrových vrtáků se speciálními vrtáky - vypadají jako trubky se zubatými hranami. Ve středu těchto trubek jsou otvory 6 až 7 cm, kam se skála dostává.

Ale i s tímto zdánlivě jednoduchým (až na potřebu zvednout toto jádro z hloubky mnoha kilometrů) se objevily potíže. Kvůli vrtné kapalině - té, která uvedla vrták do pohybu - bylo jádro nasyceno kapalinou a změnilo své vlastnosti. Kromě toho jsou podmínky v hloubce a na povrchu Země velmi odlišné - vzorky byly prasklé z poklesu tlaku.

V různých hloubkách byla obnova jádra velmi odlišná. Pokud v pěti kilometrech od 100metrového úseku bylo možné počítat s 30 centimetry jádra, pak v hloubkách více než devět kilometrů místo skalního sloupu dostali geologové sadu podložek vyrobených z husté horniny.

Mikrofotografie skal vyvýšených z hloubky 8028 metrů

Ministerstvo geologie SSSR „Kola superdeep“, nakladatelství „Nedra“, 1984

Studie materiálu získaného z vrtu vedly k několika důležitým závěrům. Za prvé, strukturu zemské kůry nelze zjednodušit na složení několika vrstev. To dříve naznačovaly seismologické údaje - geofyzici viděli vlny, které se zdály být odraženy od hladké hranice. Studie na SG-3 ukázaly, že taková viditelnost může nastat i při komplexní distribuci hornin.

Tento předpoklad ovlivnil konstrukci studny - vědci očekávali, že v hloubce sedmi kilometrů vrt vstoupí do čedičových skal, ale nesetkali se ani na 12kilometrové značce. Geologové ale místo čediče objevili horniny s velkým počtem trhlin a nízkou hustotou, což se z hloubky mnoha kilometrů nedalo očekávat. Kromě toho byly v trhlinách nalezeny stopy podzemní vody - dokonce se předpokládalo, že byly vytvořeny přímou reakcí kyslíku a vodíku v zemské hmotě.

Mezi vědeckými výsledky byly i ty aplikované - například v malých hloubkách našli geologové horizont měděno -niklových rud vhodných pro těžbu. A v hloubce 9,5 kilometru byla objevena vrstva geochemické anomálie zlata - ve skále byla přítomna mikrometrická zrna původního zlata. Koncentrace dosáhly gramu na tunu horniny. Je však nepravděpodobné, že by těžba z takové hloubky byla někdy výnosná. Ale samotná existence a vlastnosti zlatonosné vrstvy umožnily objasnit modely evoluce minerálů - petrogeneze.

Samostatně je nutné hovořit o studiích teplotních gradientů a záření. Pro tento druh experimentů se používají vrtné nástroje, které jsou spuštěny na drátěná lana. Velkým problémem bylo zajistit jejich synchronizaci s pozemním vybavením a také zajistit provoz ve velkých hloubkách. Potíže nastaly například s tím, že kabely o délce 12 kilometrů byly nataženy asi o 20 metrů, což mohlo výrazně snížit přesnost údajů. Aby se tomu vyhnuli, museli geofyzici vytvořit nové metody pro značení vzdáleností.

Většina výrobních nástrojů nebyla navržena tak, aby vydržela drsné podmínky dolních vrtů. Pro výzkum ve velkých hloubkách proto vědci použili zařízení určené přímo pro Kola Superdeep.

Nejdůležitějším výsledkem geotermálního výzkumu jsou mnohem vyšší teplotní gradienty, než se očekávalo. V blízkosti povrchu byla rychlost nárůstu teploty 11 stupňů na kilometr, do hloubky dvou kilometrů - 14 stupňů na kilometr. V rozmezí od 2,2 do 7,5 kilometru teplota stoupala rychlostí blížící se 24 stupňům na kilometr, i když stávající modely předpovídaly hodnotu jedenapůlkrát menší. Výsledkem je, že již v pětikilometrové hloubce přístroje zaznamenávaly teplotu 70 stupňů Celsia a o 12 kilometrů tato hodnota dosáhla 220 stupňů Celsia.

Super hloubkový vrt Kola se ukázal být na rozdíl od jiných vrtů - například při analýze uvolňování tepla ze skal ukrajinského krystalického štítu a batolitů v Sierra Nevadě geologové ukázali, že uvolňování tepla klesá s hloubkou. V SG-3 naopak rostl. Kromě toho měření ukázala, že hlavním zdrojem tepla, poskytujícího 45-55 procent tepelného toku, je rozpad radioaktivních prvků.

Navzdory skutečnosti, že hloubka vrtu působí kolosálně, nedosahuje ani třetiny tloušťky zemské kůry v baltickém štítu. Geologové odhadují, že základna zemské kůry v této oblasti probíhá asi 40 kilometrů pod zemí. Proto i kdyby SG-3 dosáhlo plánovaného 15kilometrového omezení, stále bychom nedosáhli pláště.

Tak ambiciózní úkol si stanovili američtí vědci při vývoji projektu Mohol. Geologové plánovali dosáhnout hranice Mohorovičiče - podzemní oblasti, kde dochází k prudké změně rychlosti šíření zvukových vln. Předpokládá se, že souvisí s hranicí mezi kůrou a pláštěm. Stojí za zmínku, že vrtáci si jako místo pro studnu vybrali dno oceánu poblíž ostrova Guadalupe - vzdálenost k hranici byla jen několik kilometrů. Hloubka samotného oceánu zde však dosáhla 3,5 kilometru, což výrazně komplikovalo vrtné operace. První testy v 60. letech 20. století umožnily geologům vrtat pouze 183 metrů.

Nedávno byly oznámeny plány na oživení projektu vrtání hlubokých oceánů pomocí průzkumného vrtáku JOIDES Resolution. Jako nový cíl zvolili geologové bod v Indickém oceánu nedaleko Afriky. Hloubka Mohorovičičovy hranice je jen asi 2,5 kilometru. V prosinci 2015 - lednu 2016 se geologům podařilo vyvrtat studnu hlubokou 789 metrů - pátou největší podmořskou studnu na světě. Tato hodnota je však pouze poloviční oproti hodnotě požadované v první fázi. Tým se však plánuje vrátit a dokončit to, co začal.

***

0,2 procenta cesty do středu Země není ve srovnání s měřítkem tak působivé vesmírné cestování... Je však třeba mít na paměti, že hranice sluneční soustavy neprochází po dráze Neptunu (nebo dokonce Kuiperova pásu). Gravitace Slunce převažuje nad hvězdnou až do vzdálenosti dvou světelných let od hvězdy. Pokud tedy vše pečlivě spočítáte, ukáže se, že Voyager 2 proletěl jen desetinu procenta cesty na okraj našeho systému.

Proto byste se neměli rozčilovat nad tím, jak špatně známe „vnitřnosti“ vlastní planety. Geologové mají vlastní dalekohledy - seismické studie - a vlastní ambiciózní plány na dobytí útrob. A pokud se astronomové již dotkli pevné části nebeská těla proti Sluneční Soustava, pak pro geology vše nejzajímavější teprve přijde.

Vladimír Korolev

Slavná opuštěná studna se nachází v oblasti Murmansk v rudné oblasti Pechenga, která je proslulá ložisky mědi a niklu. Nejbližší osada je město Zapolyarny, které se nachází 10 km od SG-3.

Kola superdeep - fotografie z vesmíru

Studna Kola je dodnes nejhlubší na světě. Jeho hloubka je rekordních 12 262 m, průměr na povrchu je 92 cm a v maximální hloubce - 21,5 cm. Výzkumné činnosti.

Volba tohoto těžko přístupného místa s drsným podnebím samozřejmě není náhodná. Dříve byla organizována speciální geologická expedice, která přesně naznačila tento bod pro stavbu celého vrtacího zařízení a následné vrtání studny. Celé území poloostrova má mnoho osady s velmi podivnými názvy: Nový titan, nikl, slída, apatit, magnetit atd. Ale ve skutečnosti na tom není nic divného, ​​protože poloostrov je jen obrovská zásobárna minerálů. Důležitá ze závěrů expedice byla skutečnost, že v průběhu miliónů let, destruktivních účinků vody, větru a ledu, se zdálo, že povrch Baltského štítu je „více holý“ nejstarším pozemským útvarům, které jsou obvykle skryté v jiných regionech, kvůli mírnějšímu klimatu a menšímu vlivu eroze ... Tito. právě na tomto místě měli vrtači výhodu 5-8 km ve srovnání s proříznutím zemské kůry na kontinentu. Pokud zde tedy vyvrtáte studnu do hloubky 15 km, pak je to srovnatelné s 20–23 km na kontinentu.

V té době byly povrchové vrstvy zemské kůry velmi dobře studovány při těžbě ropy a těžbě ropy. A na těžbu nerostů bylo dost vrtů asi 2000-3000 m. SG-3 ale měl úplně jiný a velmi obtížný úkol-dosáhnout hloubky 15 000 m. Technické vybavení... A jak se ukázalo, podobnost a nejen toto. No, o tom později. V té době bylo velmi obtížné získat práci u studny, byli tam vybráni jen ti nejlepší inženýři a dělníci. Každý z nich dostal byt a velmi slušný plat, asi osmkrát více než specialisté v centrální části svazu.

D. Guberman a akademik Timofeev diskutují o možnostech vrtání

Ve vědě se od dvacátého století uznává, že Země se skládá z kůry, pláště a jádra. A hranice všech vrstev byly stanoveny teoreticky, tj. předpokládalo se, že žulová vrstva má hloubku 3 km a z hloubky 3 km začíná vrstva čedičů. Vědci očekávali, že plášť najdou v hloubce 15-18 km. Ale stejný SG-3 zničil všechny tyto nápady a dal další výsledky, na kterých vědci pracují dodnes.

Vrtání začalo 24. května 1970. Mimochodem, stojí za zmínku, že hlavní podmínkou vlády bylo používat pouze vlastní nástroje a vybavení. Proto bylo vrtné zařízení sovětské výroby od podniku Uralmash. První fáze vrtání byla prováděna s typickou vrtnou soupravou, jejíž maximální hloubkový limit byl 5 000 m, ale na SG-3 bylo možné prorazit s jeho pomocí až do hloubky 7 000 m. To bylo velmi dobré výsledek. Samotný proces vrtání do prvního bodu 7 000 m proběhl bez mimořádných situací, vrták si snadno poradil s homogenními žulami a veškeré tyto práce trvaly 4 roky.

Aby bylo možné pokračovat v práci na hloubkovém vrtání, bylo nutné věž přestavět na další výkonnější instalaci a dokončit její instalaci. Všechny tyto renovační práce trvaly zhruba rok. Uralmash-15000 byl speciálně vyvinut pro další fázi vrtání, které mělo v zařízení zásadní rozdíly. Za prvé bylo zvedání a klesání vrtačky se sloupkem automatizováno a za druhé díky novému designu se neotočil celý sloup, ale pouze samotný nástroj. Jeho rotace byla prováděna přiváděním speciálního roztoku. Samotná koruna má speciální konstrukci, díky níž pracovníci pravidelně odstraňovali vzorky hornin ve formě válců, které se nazývají jádro. Při vrtání stoupá drcená hornina na povrch společně se speciálním roztokem. Poté je roztok vyčištěn a spuštěn novým způsobem. Celá struna, doplněná bitem a vrtnou kapalinou, má hmotnost asi 200 tun. Trubky, ze kterých je řetězec sestaven požadované délky, jsou vyrobeny ze slitin hliníku. Vrtání ve velkých hloubkách je velmi složitý technologický proces, a ještě více to bylo dobývání nových hloubek, takže během toho vyvstala spousta problémů, které byly rychle a profesionálně vyřešeny na úkor nejlepších specialistů na stanici. Sestup a výstup vrtací šňůry trvá velmi dlouhou dobu, přibližně 18 hodin, a samotný proces vrtání trvá 4 hodiny. Práce na studni proto probíhaly nepřetržitě ve třech směnách.

Další fázi vrtání z hloubky 7 000 metrů komplikovaly uvolněné nepravidelné horniny, nástroj neustále vychýlil směrem k měkčím horninám a proces se výrazně zpomalil, ale kvůli poškození vrtáku a rozbití celého vrtáku vznikaly nepříjemnější situace tětiva. Kvůli nehodám a ztrátě nástrojů bylo tedy nutné tuto oblast cementovat a začít vrtat z předchozích fází. Do 6. června 1979 byl překonán rekord 9 583 metrů, který patřil ropnému vrtu Bertha Rogers.

Do roku 1983 nový rekord hloubky vrtání 12 066 metrů. Práce na studni musely být dočasně pozastaveny kvůli přípravám na mezinárodní geologický kongres, který byl naplánován na rok 1984 v Moskvě.

Po přestávce 27. září 1984 byly vrtací operace obnoveny. Ale hned v první fázi došlo k nehodě - zlomení vrtací šňůry. Specialisté ztratili v koloně 5 km trubek. Všechny pokusy dostat zařízení ze studny skončily neúspěchem. Proto bylo nutné začít vrtat od 7 000 m. A za 6 let do roku 1990 dosáhla nová studna rekordní úrovně 12 262 m. Všechny pokusy o pokračování vrtání dále končily neúspěchy, takže projekt byl zmrazen a po chvíli byl zcela zastaveno kvůli nedostatku financí a politické situaci v zemi. Ale tato hloubka zůstává rekordní!

Kola superdeep dnes

Nakonec, v roce 2008, bylo od všeho nakonec upuštěno, studna byla zastavena, část zařízení byla rozebrána, zbytek byl čas od času zničen a z rukou nájezdníků. Podle některých zpráv bude na obnovu veškerého vybavení a pokračování výzkumných a vývojových prací zapotřebí asi 100 milionů rublů, ale s největší pravděpodobností je to již nereálné.
Níže je fotografie aktuálního stavu objektu.

Obdržet dodatečné informace, podívejte se na krátký film

Kola Superdeep Borehole je nejhlubší vrt na světě. Nachází se v regionu Murmansk, 10 kilometrů západně od města Zapolyarny, na území geologického baltského štítu. Jeho hloubka je 12 262 metrů. Na rozdíl od jiných superhlubých vrtů, které byly vyrobeny pro těžbu ropy nebo geologický průzkum, byl SG-3 vyvrtán výhradně pro studium litosféry v místě, kde se hranice Mohorovičiče blíží zemskému povrchu.

Super hloubková studna Kola byla položena na počest 100. výročí narození Lenina v roce 1970.
Sedimentární horninové vrstvy byly v té době dobře studovány při těžbě ropy. Zajímavější bylo vrtat se tam, kde se na povrch dostávají vulkanické horniny staré asi 3 miliardy let (pro srovnání: stáří Země se odhaduje na 4,5 miliardy let). Pro těžbu jsou takové horniny jen zřídka vrtány hlouběji než 1-2 km. Předpokládalo se, že již v hloubce 5 km bude žulová vrstva nahrazena čedičovou.

6. června 1979 studna překonala rekord 9 583 metrů, který dříve držela studna Bertha-Rogers (ropný vrt v Oklahomě). V nejlepších letech pracovalo v superhlubokém vrtu Kola 16 výzkumných laboratoří, osobně na ně dohlížel ministr geologie SSSR.

Co se děje v hlubinách, není jisté. Okolní teplota, hluk a další parametry se přenášejí nahoru s minutovým zpožděním. Vrtáci však říkají, že i takový kontakt s žalářem může být zastrašující. Zvuky přicházející zdola jsou opravdu jako výkřiky a vytí. K tomu lze přidat dlouhý seznam nehod, které následovaly po Kola Superdeep, když dosáhla hloubky 10 kilometrů.

Vrták byl dvakrát vytažen a roztaven, i když teploty, ze kterých se může roztavit, jsou srovnatelné s teplotou slunečního povrchu. Jakmile se zdálo, že je kabel vytažen zespodu - a přerušen. Následně, když vrtali na stejném místě, nebyly nalezeny žádné zbytky kabelu. Co způsobilo tyto a mnoho dalších nehod, je stále záhadou. Nebyli však vůbec důvodem k zastavení vrtání útrob Baltského štítu.

Výkop jádra na povrch.

Extrahované jádro.

Ačkoli se očekávalo, že bude existovat výrazná hranice mezi žulami a čediči, v jádru byly v celé hloubce nalezeny pouze žuly. V důsledku vysokého tlaku však zhutněné žuly výrazně změnily fyzikální a akustické vlastnosti.
Zvednuté jádro se zpravidla rozptýlilo z aktivního uvolňování plynu do řízků, protože nemohlo odolat prudké změně tlaku. Pevný kus jádra bylo možné vytáhnout jen velmi pomalým stoupáním vrtačky, když „přebytečný“ plyn, přestože byl stále tlačen na vysoký tlak, měl čas vyjít ze skály.
Hustota trhlin ve velkých hloubkách, na rozdíl od očekávání, vzrostla. V hloubce byla také voda, která vyplňovala praskliny.

Tricone bit.

Eruptivní brekcie čedičů z hloubky 2977,8 m

„Máme nejhlubší díru na světě - takto bychom ji měli využít!“ - hořce zvolá David Guberman, stálý ředitel výzkumného a výrobního centra Kola Superdeep. Za prvních 30 let existence superhlubiny Kola prorazili sovětští a poté ruští vědci do hloubky 12 262 metrů. Od roku 1995 se ale vrtání zastavilo: projekt neměl kdo financovat. Co vyniká uvnitř vědecké programy UNESCO, jen tolik, aby udržovala vrtací stanici v provozuschopném stavu a studovala dříve extrahované vzorky hornin.

Guberman lítostivě vzpomíná, kolik vědecké objevy proběhla na Kola superdeep. Doslova každý metr byl zjevením. Studna ukázala, že téměř všechny naše předchozí znalosti o struktuře zemské kůry jsou špatné. Ukázalo se, že Země vůbec nevypadá jako vrstvený dort. "Až 4 kilometry šlo vše podle teorie a pak začal konec světa," říká Guberman. Teoretici slíbili, že teplota baltského štítu zůstane relativně nízká až do hloubky nejméně 15 kilometrů. Podle toho lze studnu vykopat až na téměř 20 kilometrů, jen k plášti.

Ale již na 5 kilometrech okolní teplota překročila 70 stupňů Celsia, o sedm - přes 120 stupňů a v hloubce 12 byla o více než 220 stupňů - 100 stupňů vyšší, než se předpokládalo. Vrtáky Kola zpochybňovaly teorii struktury zemské kůry po vrstvách-minimálně v intervalu až 12 262 metrů.

Další překvapení: život na planetě Zemi se objevil, ukazuje se, o 1,5 miliardy let dříve, než se očekávalo. V hloubkách, kde se věřilo, že neexistuje žádná organická hmota, bylo nalezeno 14 druhů zkamenělých mikroorganismů - stáří hlubokých vrstev přesáhlo 2,8 miliardy let. V ještě větších hloubkách, kde již nejsou žádné usazené horniny, se metan objevil v obrovských koncentracích. To zcela a úplně zničilo teorii biologického původu uhlovodíků, jako je ropa a plyn.

Byly také téměř fantastické pocity. Když na konci 70. let sovětský automat vesmírná stanice přineslo na Zemi 124 gramů měsíční půdy, vědci z Kola Science Center zjistili, že je to jako dvě kapky vody podobné vzorkům z hloubky 3 kilometrů. A vznikla hypotéza: měsíc se odtrhl od poloostrova Kola. Nyní hledají přesně kde. Mimochodem, Američané, kteří z Měsíce přivezli půl tuny zeminy, s tím nic rozumného neudělali. Umístěno do zapečetěných nádob a ponecháno budoucím generacím k výzkumu.

Historie superhlubiny Kola se neobešla bez mystiky. Oficiálně, jak již bylo zmíněno, se studna zastavila kvůli nedostatku finančních prostředků. Náhoda nebo ne - ale to bylo v tom roce 1995 v hlubinách dolu silný výbuch neznámé povahy.

"Když se mě začali ptát na tento tajemný příběh v UNESCO, nevěděl jsem, co odpovědět." Na jedné straně kecy. Na druhou stranu jsem jako poctivý vědec nemohl říci, že vím, co se tady přesně stalo. Byl zaznamenán velmi zvláštní hluk, poté došlo k výbuchu ... O několik dní později nebylo nic takového nalezeno ve stejné hloubce, “vzpomíná akademik David Guberman.

Zcela nečekaně pro všechny se potvrdily předpovědi Alexeje Tolstého z románu „Hyperboloid inženýra Garina“. V hloubce přes 9,5 kilometru objevili skutečný důl všech druhů nerostů, zejména zlata. Skutečná vrstva olivínu, kterou spisovatel skvěle předpověděl. Obsahuje 78 gramů zlata na tunu. Mimochodem, komerční produkce je možná při koncentraci 34 gramů na tunu. Možná, že v blízké budoucnosti bude lidstvo schopno toto bohatství využít.

Tak nyní vypadá superhloubka Kola v žalostném stavu.