20. storočie bolo poznačené triumfom človeka vo vzduchu a dobytím najhlbších depresií Svetového oceánu. Iba sen preniknúť do srdca našej planéty a spoznať doposiaľ skrytý život jej útrob zostane nedosiahnuteľný. „Cesta do stredu Zeme“sľubuje, že bude mimoriadne náročná a vzrušujúca, plná mnohých prekvapení a neuveriteľných objavov. Prvé kroky na tejto ceste už boli urobené - na svete bolo vyvŕtaných niekoľko desiatok superhĺbkových vrtov. Informácie získané pomocou ultra-hlbokého vŕtania sa ukázali byť natoľko ohromujúce, že rozbili zabehnuté predstavy geológov o štruktúre našej planéty a poskytli najbohatšie materiály pre výskumníkov v rôznych oblastiach poznania.
Dotknite sa plášťa
Pracovití Číňania v 13. storočí kopali studne hlboké 1 200 metrov. Európania prekonali čínsky rekord v roku 1930 tým, že sa naučili prerážať Zem vrtnými súpravami na 3 kilometre. Koncom 50. rokov sa studne rozšírili až na 7 kilometrov. Začala sa éra ultrahĺbkového vŕtania.
Rovnako ako väčšina globálnych projektov, aj myšlienka vŕtania horného plášťa Zeme vznikla v 60. rokoch, na vrchole vesmírneho cestovania a viery v neobmedzené možnosti vedy a techniky. Američania počali nie menej ako prejsť celú zemskú kôru so studňou a získať vzorky hornín horného plášťa. Koncepcie plášťa vtedy (ako mimochodom, teraz) vychádzali iba z nepriamych údajov - rýchlosti šírenia seizmických vĺn v hĺbkach, ktorých zmena sa interpretovala ako hranica vrstiev hornín rôzneho veku a zloženia. Vedci verili, že zemská kôra je ako sendvič: na vrchu mladé skaly, dole starodávne. Iba superhĺbkové vŕtanie však mohlo poskytnúť presný obraz o štruktúre a zložení vonkajšieho plášťa a horného plášťa Zeme.
Projekt Mokhol
V roku 1958 sa v USA objavil program pre hlboké vŕtanie Mohol. Ide o jeden z najodvážnejších a najtajomnejších projektov povojnovej Ameriky. Rovnako ako mnoho iných programov, aj Mohol bol navrhnutý tak, aby predbehol ZSSR vo vedeckej rivalite a vytvoril svetový rekord v ultrarychlom vŕtaní. Názov projektu pochádza zo slov „Mohorovicic“- to je priezvisko chorvátskeho vedca, ktorý rozlišoval rozhranie medzi zemskou kôrou a plášťom - hranica Moho, a „diera“, čo v angličtine znamená „dobre“. Tvorcovia programu sa rozhodli vrtať v oceáne, kde je podľa geofyzikov zemská kôra oveľa tenšia ako na kontinentoch. Bolo potrebné spustiť potrubie niekoľko kilometrov do vody, prekonať 5 kilometrov oceánskeho dna a dostať sa k hornému plášťu.
Propagačné video:
V apríli 1961 geológovia pri ostrove Guadeloupe v Karibskom mori, kde vodný stĺpec dosahuje 3,5 km, vyvŕtali päť studní, najhlbšia z nich vošla do dna vo výške 183 metrov. Podľa predbežných výpočtov na tomto mieste pod sedimentárnymi horninami očakávali stretnutie s hornou vrstvou zemskej kôry - žulou. Ale jadro zdvihnuté spod sedimentov obsahovalo čisté čadiče - akýsi protipól žúl. Výsledok vŕtania odradil a zároveň inšpiroval vedcov, začali pripravovať novú fázu vŕtania. Ale keď náklady na projekt presiahli 100 miliónov dolárov, americký Kongres zastavil financovanie. Mohol na žiadnu položenú otázku neodpovedal, ukázalo sa však to hlavné - superhĺbkové vŕtanie v oceáne je možné.
Pohreb sa odkladá
Ultrahĺbkové vŕtanie nám umožnilo nahliadnuť do hlbín a pochopiť, ako sa horniny správajú pri vysokých tlakoch a teplotách. Myšlienka, že skaly s hĺbkou sa stávajú hustejšie a klesá ich pórovitosť, sa ukázala byť nesprávna, rovnako ako hľadisko suchého podložia. Prvýkrát sa to zistilo pri vŕtaní superhĺbky Kola, ďalšie studne v starodávnych kryštalických vrstvách potvrdili skutočnosť, že v hĺbke mnohých kilometrov sú skaly rozbité trhlinami a prenikajú do nich početné póry a vodné roztoky sa voľne pohybujú pod tlakom niekoľkých stoviek atmosfér. Tento objav je jedným z najdôležitejších úspechov ultrahĺbkového vŕtania. Prinútilo nás to opäť sa obrátiť k problému zneškodňovania rádioaktívneho odpadu, ktorý mal byť uložený do hlbokých vrtov, ktoré sa zdali úplne bezpečné. Ak vezmeme do úvahy informácie o stave podložia získané pri hlbokom vrtaní, vyzerajú teraz projekty na vytvorenie takýchto úložísk veľmi rizikovo.
Pri hľadaní ochladeného pekla
Odvtedy svet ochorel na veľmi hlboké vŕtanie. V USA sa pripravoval nový program pre štúdium oceánskeho dna (Deep Sea Drilling Project). Glomar Challenger, postavený špeciálne pre tento projekt, strávil niekoľko rokov vo vodách rôznych oceánov a morí a vŕtal do ich dna takmer 800 vrtov, ktoré dosiahli maximálnu hĺbku 760 m. V polovici 80. rokov minulého storočia výsledky vŕtania na mori potvrdili teóriu doskovej tektoniky. Zrodila sa geológia ako veda. Medzitým si Rusko vybralo svoju vlastnú cestu. Záujem o tento problém, ktorý vzbudil úspech Spojených štátov, vyústil do programu „Prieskum vnútrozemia Zeme a superhĺbkové vŕtanie“, ktorý sa však nenašiel v oceáne, ale na kontinente. Napriek svojej storočnej histórii bolo kontinentálne vŕtanie úplne novým podnikaním. Koniec koncov, hovorili sme o predtým nedosiahnuteľných hĺbkach - viac ako 7 kilometroch. V roku 1962 Nikita Chruščov schválil tento program,aj keď sa riadil skôr politickými ako vedeckými motívmi. Nechcel zaostávať za USA.
V čele novovytvoreného laboratória na Inštitúte vŕtacej technológie bol slávny naftár, doktor technických vied Nikolaj Timofeev. Dostal pokyn na zdôvodnenie možnosti superhĺbkového vŕtania v kryštalických horninách - granitoch a rulách. Výskum trval 4 roky a v roku 1966 experti vyniesli verdikt - môžete cvičiť, a nie nevyhnutne s vybavením zajtrajška stačí už existujúce vybavenie. Hlavným problémom je teplo v hĺbke. Podľa výpočtov by pri prenikaní do hornín, ktoré tvoria zemskú kôru, mala teplota stúpať každých 33 metrov o 1 stupeň. To znamená, že v hĺbke 10 km by sa malo očakávať asi 300 ° С a na 15 km - takmer 500 ° С. Vŕtacie nástroje a prístroje také kúrenie nevydržia. Bolo treba hľadať miesto, kde vnútornosti nie sú také horúce …
Našlo sa také miesto - starodávny kryštalický štít polostrova Kola. Správa pripravená na Ústave fyziky Zeme znela: za miliardy rokov svojej existencie sa štít Kola ochladil, teplota v hĺbke 15 km nepresahuje 150 ° C. Geofyzici pripravili približný úsek polostrova Kola. Prvých 7 kilometrov je podľa nich žulových vrstiev hornej časti zemskej kôry, potom začína čadičová vrstva. Potom sa všeobecne prijala myšlienka dvojvrstvovej štruktúry zemskej kôry. Ako sa však neskôr ukázalo, fyzici aj geofyzici sa mýlili. Miesto na vŕtanie bolo vybrané na severnom konci polostrova Kola neďaleko jazera Vilgiskoddeoayvinjärvi. Vo fínčine to znamená „Pod Vlčou horou“, hoci na tomto mieste nie sú žiadne hory ani vlci. Vŕtanie studne, ktorej projektová hĺbka bola 15 kilometrov, sa začalo v máji 1970.
Sklamanie Švédov
Koncom 80. rokov bol vo Švédsku vyvŕtaný vrt do hĺbky 6,8 km pri hľadaní zemného plynu nebiologického pôvodu. Geológovia sa rozhodli otestovať hypotézu, že ropa a plyn sa netvoria z mŕtvych rastlín, ako sa domnieva väčšina vedcov, ale prostredníctvom plášťových tekutín - horúcich zmesí plynov a kvapalín. Tekutiny nasýtené uhľovodíkmi presakujú z plášťa do zemskej kôry a hromadia sa vo veľkom množstve. V tých rokoch bola myšlienka pôvodu uhľovodíkov nie z organických látok sedimentárnych vrstiev, ale prostredníctvom hlbokých tekutín novinkou, mnohí ju chceli vyskúšať. Z tejto myšlienky vyplýva, že zásoby uhľovodíkov môžu obsahovať nielen sedimentárne, ale aj vulkanické a metamorfované horniny. Preto sa Švédsko, ktoré sa väčšinou nachádza na starodávnom kryštalickom štíte, pustilo do experimentov.
Na vŕtanie bol vybraný kráter Silyan Ring, ktorý mal priemer 52 km. Podľa geofyzikálnych údajov sa v hĺbke 500 - 600 metrov nachádzali kalcifikované žuly - možné tesnenie podložnej nádrže s uhľovodíkami. Merania gravitačného zrýchlenia, podľa ktorých zmeny je možné posúdiť zloženie a hustotu hornín ležiacich v útrobách, naznačili prítomnosť vysoko pórovitých hornín v hĺbke 5 km - možnú zásobu ropy a plynu. Výsledky vŕtania sklamali vedcov a investorov, ktorí do tejto práce investovali 60 miliónov dolárov. Prechodené vrstvy neobsahovali komerčné zásoby uhľovodíkov, iba prejavy ropy a plynu zjavne biologického pôvodu zo starovekého bitúmenu. V každom prípade sa nikomu nepodarilo dokázať opak.
Nástroj pre podsvetie
Vŕtanie studne Kola SG-3 si nevyžadovalo vytvorenie zásadne nových zariadení a obrovských strojov. Začali sme pracovať s tým, čo sme už mali: s jednotkou Uralmash 4E s nosnosťou 200 ton a z ľahkých zliatin. V tom čase boli skutočne potrebné neštandardné technologické riešenia. Skutočne nikto nevŕtal v tvrdých kryštalických horninách do takej veľkej hĺbky a čo by sa tam stalo, predstavovali si to iba všeobecne. Skúsení vrtači si však uvedomili, že bez ohľadu na to, ako podrobný bol projekt, skutočná studňa by bola oveľa zložitejšia. O päť rokov neskôr, keď hĺbka studne SG-3 presiahla 7 kilometrov, bola nainštalovaná nová vrtná súprava Uralmash 15 000 - jedna z najmodernejších v tej dobe. Výkonný, spoľahlivý s automatickým spúšťacím mechanizmom vydrží reťazec rúrok dlhých až 15 km. Vrtná súprava sa zmenila na plne opláštený vrtný stĺp s výškou 68 m, vzdorujúci silnému vetru zúriacemu v Arktíde. V blízkosti vyrástla mini rastlina, vedecké laboratóriá a jadrový sklad.
Pri vŕtaní do malých hĺbok je na povrchu nainštalovaný motor, ktorý na konci otáča strunu potrubia vrtákom. Vŕtačka je železný valec s diamantmi alebo zubami z tvrdej zliatiny - trochu. Táto koruna sa zahryzne do skál a vystrihne z nich tenký stĺp - jadro. Na ochladenie náradia a extrakciu drobných úlomkov zo studne sa do neho načerpáva vrtné bahno - tekutý íl, ktorý neustále cirkuluje pozdĺž hlavne ako krv v cievach. Po určitom čase sa rúrky zdvihnú na povrch, zbavia sa jadra, korunka sa zmení a stĺp sa opäť spustí do spodného otvoru. Takto funguje konvenčné vŕtanie.
A ak je dĺžka hlavne 10-12 kilometrov s priemerom 215 milimetrov? Reťazec rúrok sa stáva najtenším závitom, ktorý je spustený do studne. Ako to zvládnuť? Ako vidieť, čo sa deje v tvári? Preto boli na studni Kola, na dne vrtnej kolóny, nainštalované miniatúrne turbíny, ktoré sa spúšťali vŕtaním bahna prečerpávaného potrubím pod tlakom. Turbíny otáčali karbidovým vrtákom a rezom jadra. Celá technológia bola dobre vyvinutá, operátor na ovládacom paneli videl rotáciu bitu, poznal jeho rýchlosť a mohol riadiť proces.
Každých 8 - 10 metrov bolo treba zdvihnúť niekoľkokilometrovú šnúru potrubia. Zostup a výstup trval celkom 18 hodín.
Diamantové sny o regióne Volga
Keď sa v oblasti Nižného Novgorodu našli malé diamanty, geológov to veľmi trápilo. Samozrejme, bolo najjednoduchšie predpokladať, že drahé kamene priniesol ľadovec alebo riečne vody kdesi na severe. Čo však v prípade, ak miestne útroby ukrývajú kimberlitovú fajku - rezervoár diamantov? Túto hypotézu sa rozhodli otestovať koncom 80. rokov, keď vedecký vrtný program v Rusku naberal na obrátkach. Miesto na vŕtanie bolo zvolené severne od Nižného Novgorodu, v strede obrej prstencovej stavby, ktorá vyniká dobre v reliéfe. Niektorí to považovali za kráter meteoritov, iní - výbuchová trubica alebo sopečný prieduch. Vŕtanie bolo zastavené, keď vrt Vorotilovskaja dosiahol hĺbku 5 374 m, z toho viac ako kilometer spadol na kryštalické suterénne skaly. Kimberlity sa tam nenašli, ale treba to povedať poctivože nebol ukončený ani spor o pôvod tejto štruktúry. Fakty získané z hĺbky boli rovnako vhodné pre zástancov oboch hypotéz, nakoniec všetky zostali nepresvedčené. A studňa sa zmenila na hlboké geolaboratórium, ktoré je stále v prevádzke.
Prefíkanosť čísla „7“
7 kilometrov - značka pre Kola superdeep fatálna. Za tým sa začala neistota, veľa nehôd a nepretržitý boj so skalami. Hlaveň sa nedala udržať vo zvislej polohe. Keď sme prvýkrát prešli 12 km, studňa sa odklonila od vertikály o 21 °. Aj keď sa vŕtačky už naučili pracovať s neuveriteľným zakrivením vrtu, nebolo možné ísť ďalej. Studňa mala byť vŕtaná od značky 7 km. Na získanie vertikálneho vrtu v tvrdých horninách potrebujete veľmi tvrdé dno vrtnej kolóny, aby mohla ísť do útrob ako olej. Nastáva však ďalší problém - studňa sa postupne rozširuje, vrták sa v nej visí, podobne ako v pohári, steny vrtného otvoru sa začnú rúcať a môžu na nástroj tlačiť. Riešenie tohto problému sa ukázalo ako originálne - bola použitá technológia kyvadla. Vrták bol v studni umelo rozkývaný a potláčal silné vibrácie. Z tohto dôvodu bol kmeň zvislý.
Najbežnejšou nehodou na ktorejkoľvek súprave je prasknutie struny potrubia. Zvyčajne sa pokúšajú znovu zachytiť rúry, ale ak sa to stane vo veľkých hĺbkach, problém sa stane neodstrániteľným. Je zbytočné hľadať nástroj v 10-kilometrovej studni, takú dieru vyhodili a založili novú, trochu vyššiu. Prasknutie a strata potrubia na SG-3 sa stali mnohokrát. Výsledkom je, že studňa v spodnej časti vyzerá ako koreňový systém obrej rastliny. Rozvetvenie studne rozrušilo vrtákov, ukázalo sa však, že je šťastím pre geológov, ktorí neočakávane dostali trojrozmerný obraz pôsobivého úseku starých archeanských hornín, ktorý sa vytvoril pred viac ako 2,5 miliardami rokov.
V júni 1990 dosiahla SG-3 hĺbku 12 262 m. Studňa sa začala pripravovať na vŕtanie až do 14 km a potom sa opäť stala nehoda - v nadmorskej výške 8 550 m sa odlomil reťazec potrubia. Pokračovanie prác si vyžadovalo dlhú prípravu, obnovu vybavenia a nové náklady. V roku 1994 bolo zastavené vŕtanie Kola Superdeep. Po 3 rokoch sa dostala do Guinnessovej knihy rekordov a stále zostáva neprekonaná. Teraz je studňa laboratóriom na štúdium hlbokých vnútorností.
Tajné útroby
SG-3 je od začiatku tajným zariadením. Môžu za to hraničné pásmo, strategické ložiská v okrese a vedecká priorita. Prvým cudzincom, ktorý navštívil vrtné miesto, bol jeden z vedúcich Akadémie vied Československa. Neskôr, v roku 1975, vyšiel v Pravde článok o Kola Superdeep, ktorý podpísal minister geológie Alexander Sidorenko. O studni Kola ešte stále neboli vedecké publikácie, niektoré informácie však unikli do zahraničia. Podľa povestí sa svet začal učiť viac - najhlbší vrt sa vrtá v ZSSR.
Závoj tajomstva by pravdepodobne visel nad studňou až do „perestrojky“, keby sa svetový geologický kongres nekonal v roku 1984 v Moskve. Starostlivo sa pripravovali na tak významnú udalosť vo vedeckom svete, pre ministerstvo geológie bola dokonca postavená nová budova - očakávalo sa veľa účastníkov. Ale zahraničných kolegov zaujímal predovšetkým superhĺbka Kola! Američania vôbec neverili, že to máme. Hĺbka studne v tom čase dosiahla 12 066 metrov. Objekt už nemalo zmysel skrývať. Na účastníkov kongresu v Moskve čakala výstava úspechov ruskej geológie, jeden zo stánkov bol venovaný studni SG-3. Odborníci na celom svete hľadeli zmätení na konvenčnú vŕtaciu hlavu s opotrebovanými zubami z tvrdokovu. A týmto vŕtajú najhlbšiu studňu na svete? Neuveriteľné!Veľká delegácia geológov a novinárov odišla do osady Zapolyarny. Návštevníkom bola ukážka plošiny v akcii a 33-metrové úseky potrubí boli odstránené a odpojené. Okolo sa týčili hromady presne tých istých vŕtacích hláv ako tá, ktorá ležala na stojane v Moskve.
Z Akadémie vied delegáciu prijal známy geológ, akademik Vladimir Belousov. Počas tlačovej konferencie mu bola položená otázka od publika:
- Čo najdôležitejšie ukázala Kola?
- Páni! Najdôležitejšie je, že sa ukázalo, že o kontinentálnej kôre nič nevieme, - úprimne odpovedal vedec.
Hlboké prekvapenie
Samozrejme, niečo vedeli o zemskej kôre kontinentov. Skutočnosť, že kontinenty tvoria veľmi staré skaly staré od 1,5 do 3 miliárd rokov, nevyvrátila ani studňa Kola. Geologická časť zostavená na základe jadra SG-3 sa však ukázala byť presne opačným opakom, ako si vedci predtým predstavovali. Prvých 7 kilometrov bolo tvorených vulkanickými a sedimentárnymi horninami: tufy, čadiče, brekcie, pieskovce, dolomity. Hlbšie ležal takzvaný Conradov úsek, po ktorom sa prudko zvýšila rýchlosť seizmických vĺn v skalách, čo sa interpretovalo ako hranica medzi žulami a čadičmi. Tento úsek prešiel už dávno, ale čadiče spodnej vrstvy zemskej kôry sa nikdy nikde neobjavili. Naopak, začali sa žuly a ruly.
Úsek Kola dobre vyvrátil dvojvrstvový model zemskej kôry a ukázal, že seizmické úseky v útrobách nie sú hranicami vrstiev hornín rôzneho zloženia. Skôr naznačujú zmenu vlastností kameňa s hĺbkou. Pri vysokom tlaku a teplote sa vlastnosti hornín zjavne môžu dramaticky meniť, takže sa ich fyzikálne vlastnosti podobajú granitom podobným čadičom a naopak. Ale „čadič“, ktorý sa zdvihol na povrch z 12-kilometrovej hĺbky, sa okamžite stal žulou, aj keď cestou prešiel silným útokom „kesónovej choroby“- jadro sa rozpadlo a rozpadlo sa na ploché plaky. Čím ďalej studňa pokračovala, tým menej kvalitných vzoriek sa dostalo do rúk vedcov.
Hĺbka obsahovala veľa prekvapení. Bývalo prirodzené myslieť si, že so vzdialenosťou od povrchu zeme, so zvyšovaním tlaku, sa horniny stávajú monolitickejšími, s malým počtom prasklín a pórov. SG-3 presvedčil vedcov o opaku. Počnúc 9 kilometrami sa vrstvy ukázali ako veľmi pórovité a doslova prepchaté prasklinami, cez ktoré cirkulovali vodné roztoky. Neskôr túto skutočnosť potvrdili ďalšie superhĺbkové studne na kontinentoch. Ukázalo sa, že je v hĺbke oveľa horúcejšie, ako sa očakávalo: až o 80 °! Na hranici 7 km bola teplota dna 120 ° С, na 12 km dosahovala 230 ° С. Vo vzorkách studne Kola vedci objavili mineralizáciu zlata. Inklúzie drahých kovov sa našli v starodávnych horninách v hĺbke 9,5 - 10,5 km. Koncentrácia zlata však bola príliš nízka na to, aby bolo možné vyhlásiť ložisko - v priemere 37,7 mg na tonu horniny,ale dosť na to, aby sa dalo čakať na iných podobných miestach.
Teploty domovskej planéty
Vysoké teploty, s ktorými sa vrtáci v podzemí stretávajú, viedli vedcov k použitiu tohto takmer nevyčerpateľného zdroja energie. Napríklad v mladých horách (ako je Kaukaz, Alpy, Pamír) v hĺbke 4 kilometrov bude teplota podložia dosahovať 200 ° C. Túto prírodnú batériu je možné vyrobiť tak, aby pracovala za vás. Je potrebné vyvŕtať dve hlboké studne vedľa seba a spojiť ich s vodorovnými drifty. Potom načerpajte vodu do jednej studne a z druhej odoberajte horúcu paru, ktorá sa použije na vykurovanie mesta alebo na získanie iného typu energie. Korozívne plyny a kvapaliny, ktoré sú bežné v seizmicky aktívnych regiónoch, môžu pre tieto podniky predstavovať vážny problém. V roku 1988 museli Američania dokončiť vŕtanie studne na polici Mexického zálivu pri pobreží Alabamy, ktorá siahala do hĺbky 7 399 m.dosiahnutie 232 ° С, veľmi vysoký tlak a emisie kyslých plynov. V tých oblastiach, kde sa nachádzajú usadeniny horúcej podzemnej vody, je možné ich získavať priamo zo studní z dosť hlbokých horizontov. Takéto projekty sú vhodné pre regióny Kaukazu, Pamíru a Ďalekého východu. Vysoké náklady na prácu však obmedzujú hĺbku ťažby na štyri kilometre.
Po ruskej stope
Demonštrácia studne Kola v roku 1984 urobila na svetové spoločenstvo hlboký dojem. Mnoho krajín začalo pripravovať vedecké vrtné projekty na kontinentoch. Koncom 80. rokov bol takýto program schválený aj v Nemecku. Ultrahĺbkový vrt KTB Hauptborung bol vyvŕtaný v rokoch 1990 až 1994, podľa plánu sa mal dostať do hĺbky 12 km, ale kvôli nepredvídateľne vysokým teplotám sa dalo dostať iba po hranicu 9,1 km. Vďaka otvorenosti údajov o vŕtaní a vedeckej práci, dobrej technológii a dokumentácii zostáva ultra hlboký vrt KTV jedným z najslávnejších na svete.
Miesto na vyvŕtanie tejto studne bolo vybrané na juhovýchode Bavorska, na pozostatkoch starodávneho pohoria, ktorého vek sa odhaduje na 300 miliónov rokov. Geológovia verili, že niekde tu existuje zóna spojenia dvoch dosiek, ktoré boli kedysi pobrežím oceánu. Podľa vedcov sa časom horná časť pohoria vyčerpala a boli odkryté pozostatky starodávnej oceánskej kôry. Ešte hlbšie, desať kilometrov od povrchu, objavili geofyzici veľké teleso s neobvykle vysokou elektrickou vodivosťou. Dúfali tiež, že objasnia jej podstatu pomocou studne. Hlavnou úlohou však bolo dosiahnuť hĺbku 10 km s cieľom získať skúsenosti s ultrahĺbkovým vŕtaním. Po preštudovaní materiálov Kola SG-3 sa nemeckí vrtáci rozhodli najskôr vyvŕtať testovaciu jamku hlbokú 4 km, aby získali presnejšiu predstavu o pracovných podmienkach v podloží, otestovali techniku a odobrali jadro. Na konci pilotných prác bolo potrebné zmeniť veľkú časť vrtného a vedeckého vybavenia, z ktorých niektoré sa museli znovu vytvoriť.
Hlavná - superhĺbková studňa KTV Hauptborung bola položená iba dvesto metrov od prvej. Pre práce bola postavená 83-metrová veža a bola postavená vrtná súprava, najsilnejšia v tom čase, s nosnosťou 800 ton. Mnoho vŕtacích operácií bolo zautomatizovaných, predovšetkým išlo o mechanizmus na spúšťanie a vyťahovanie reťaze potrubia. Samoriadený vertikálny vŕtací systém umožňoval vytvorenie takmer vertikálneho otvoru. Teoreticky s takýmto vybavením bolo možné vŕtať do hĺbky 12 kilometrov. Realita sa ale ako vždy ukázala byť komplikovanejšia a plány vedcov sa nesplnili.
Problémy na studni KTV sa začali po hĺbke 7 km, čo opakovalo veľkú časť osudu Kola Superdeep. Spočiatku sa predpokladá, že kvôli vysokej teplote sa vertikálny vŕtací systém pokazil a diera išla šikmo. Na konci práce sa tvár odklonila od zvislice o 300 m. Potom začali komplikovanejšie nehody - prasknutie vrtnej kolóny. Rovnako ako na Kole bolo treba vŕtať nové šachty. Určité ťažkosti spôsobilo zúženie studne - na vrchu mal priemer 71 cm, na dne 16,5 cm. Nekonečné nehody a vysoká teplota na dne –270 ° С donútili vŕtačky prestať pracovať neďaleko od drahocenného cieľa.
Nemožno povedať, že vedecké výsledky KTV Hauptborung zasiahli predstavivosť vedcov. V hĺbke sa vyskytovali hlavne amfibolity a ruly - starodávne metamorfované horniny. Zóna konvergencie oceánu a zvyšky oceánskej kôry sa nikde nenašli. Možno sú na inom mieste, tu je malý kryštalický masív vyvrátený do výšky 10 km. Kilometrový nález bol objavený kilometer od povrchu.
V roku 1996 patrila studňa KTV, ktorá stála nemecký rozpočet 338 miliónov dolárov, pod patronátom Vedeckého geologického centra v Postupime, zmenila sa na laboratórium na pozorovanie hlbokého podložia a ako turistická destinácia.
Prečo nie je mesiac vyrobený z liatiny?
„Pretože by na Mesiac nebolo dosť železa“- asi takto by mohli odporcovia hypotézy, podľa ktorej sa Mesiac odtrhol od Zeme, odpovedať svojim priaznivcom. Táto hypotéza však nevznikla od nuly a vedci uvažujú o niekoľkých oblastiach Zeme, odkiaľ by sa dal odklepnúť kúsok planéty veľkosti Mesiaca. Spoločnosť Kola dobre navrhla svoju vlastnú verziu. V 70. rokoch dodali sovietske stanice na Zem niekoľko sto gramov mesačnej pôdy. Túto látku zdieľali popredné vedecké centrá v krajine s cieľom vykonať nezávislé analýzy. Vedecké centrum Kola tiež získalo malú vzorku. Na zvedavosť sa prišli pozrieť vedci z celého regiónu, vrátane zamestnancov studne, ktorá sa neskôr stala najhlbšou na svete. Je to vtip? Dotknite sa nadpozemského prachu, pozrite sa na neho cez mikroskop. Neskôr odborníci skúmali mesačnú pôdu a na túto tému vydali monografiu. V tom čase už studňa v Zapolyarnoye dosiahla slušnú hĺbku, skaly vyvýšené z vrtu boli podrobne opísané. A čo? Vzorky mesačnej pôdy, na ktoré vrtáci kedysi s obavami hľadeli, sa z hĺbky 3 km ukázali ako diabázy jedna k jednej z ich studne. Okamžite sa objavila hypotéza, že Mesiac sa neodtrhol inak ako z polostrova Kola asi pred 1,5 miliardami rokov - to je vek diabáz. Aj keď sa nedobrovoľne objavila otázka - aká veľkosť potom bol tento polostrov?.. Okamžite sa objavila hypotéza, že Mesiac sa neodtrhol inak ako z polostrova Kola asi pred 1,5 miliardami rokov - to je vek diabáz. Aj keď sa nedobrovoľne objavila otázka - aká veľkosť potom bol tento polostrov?.. Okamžite sa objavila hypotéza, že Mesiac sa neodtrhol inak ako z polostrova Kola asi pred 1,5 miliardami rokov - to je vek diabáz. Aj keď sa nedobrovoľne objavila otázka - aká veľkosť potom bol tento polostrov?..
Vŕtať alebo nevŕtať?
Rekord studne Kola je stále neprekonateľný, aj keď je určite možné ísť do Zeme hlboko 14 a dokonca 15 km. Je však nepravdepodobné, že by takéto jediné úsilie prinieslo zásadne nové poznatky o zemskej kôre, zatiaľ čo superhĺbkové vŕtanie je veľmi drahé. Časy, keď sa s jeho pomocou testovali rôzne hypotézy, sú už dávno preč. Studne hlbšie ako 6-7 km na čisto vedecké účely takmer prestali vŕtať. Napríklad v Rusku existujú iba dva objekty tohto druhu - Ural SG-4 a studňa En-Yakhinskaya na západnej Sibíri. Prevádzkuje ich štátny podnik Vedecké a výrobné centrum Nedra so sídlom v Jaroslavli. Na svete je vyvŕtaných toľko superhĺbkových a hlbokých vrtov, že vedci nemajú čas na analýzu informácií. V posledných rokoch sa geológovia usilovali študovať a zovšeobecňovať fakty získané z veľkej hĺbky. Keď som sa naučil vŕtať do veľkých hĺbok,ľudia teraz chcú lepšie zvládnuť horizont, ktorý majú k dispozícii, sústrediť svoje úsilie na praktické úlohy, ktoré budú teraz užitočné. Takže v Rusku po ukončení vedeckého vrtného programu a vyvŕtaní všetkých 12 plánovaných superhĺbkových vrtov teraz pracujú na systéme pre celý štát, v ktorom budú geofyzikálne údaje získané „skenovaním“podložia seizmickými vlnami spojené s informáciami získanými superhĺbkovým vrtaním. Bez vrtov sú krustové úseky geofyzikov iba modelmi. Na to, aby sa na týchto diagramoch zobrazili konkrétne horniny, sú potrebné údaje o vŕtaní. Potom geofyzici, ktorých práca je oveľa lacnejšia ako vŕtanie a pokrývajú veľkú oblasť, budú schopní oveľa presnejšie predpovedať ložiská minerálov.sústrediť úsilie na praktické úlohy, z ktorých teraz bude mať úžitok. Takže v Rusku po ukončení programu vedeckého vŕtania a vyvŕtaní všetkých 12 plánovaných superhĺbkových vrtov teraz pracujú na systéme pre celý štát, v ktorom budú geofyzikálne údaje získané „skenovaním“podložia seizmickými vlnami spojené s informáciami získanými superhĺbkovým vrtom. Bez vrtov sú krustové úseky geofyzikov iba modelmi. Na to, aby sa na týchto diagramoch zobrazili konkrétne horniny, sú potrebné údaje o vŕtaní. Potom geofyzici, ktorých práca je oveľa lacnejšia ako vŕtanie a pokrývajú veľkú oblasť, budú schopní oveľa presnejšie predpovedať ložiská minerálov.sústrediť úsilie na praktické úlohy, z ktorých teraz bude mať úžitok. Takže v Rusku po ukončení programu vedeckého vŕtania a vyvŕtaní všetkých 12 plánovaných superhĺbkových vrtov teraz pracujú na systéme pre celý štát, v ktorom budú geofyzikálne údaje získané „skenovaním“podložia seizmickými vlnami spojené s informáciami získanými superhĺbkovým vrtom. Bez vrtov sú krustové úseky geofyzikov iba modelmi. Na to, aby sa na týchto diagramoch zobrazili konkrétne horniny, sú potrebné údaje o vŕtaní. Potom geofyzici, ktorých práca je oveľa lacnejšia ako vŕtanie a pokrývajú veľkú oblasť, budú schopní oveľa presnejšie predpovedať ložiská minerálov. Po vyvŕtaní všetkých 12 plánovaných ultrahĺbok teraz pracujú na systéme pre celý štát, v ktorom budú geofyzikálne údaje získané „skenovaním“podložia seizmickými vlnami spojené s informáciami získanými ultrahĺbkovým vŕtaním. Bez vrtov sú časti kôry postavené geofyzikmi iba modelmi. Na to, aby sa na týchto diagramoch zobrazili konkrétne horniny, sú potrebné údaje o vŕtaní. Potom geofyzici, ktorých práca je oveľa lacnejšia ako vŕtanie a pokrývajú veľkú oblasť, budú schopní oveľa presnejšie predpovedať ložiská minerálov. Po vyvŕtaní všetkých 12 plánovaných ultrahĺbok teraz pracujú na systéme pre celý štát, v ktorom budú geofyzikálne údaje získané „skenovaním“podložia seizmickými vlnami spojené s informáciami získanými ultrahĺbkovým vrtaním. Bez vrtov sú krustové úseky geofyzikov iba modelmi. Na to, aby sa na týchto diagramoch zobrazili konkrétne horniny, sú potrebné údaje o vŕtaní. Potom geofyzici, ktorých práca je oveľa lacnejšia ako vŕtanie a pokrývajú veľkú oblasť, budú schopní oveľa presnejšie predpovedať ložiská minerálov.postavené geofyzikmi sú iba modely. Na to, aby sa na týchto diagramoch zobrazili konkrétne horniny, sú potrebné údaje o vŕtaní. Potom geofyzici, ktorých práca je oveľa lacnejšia ako vŕtanie a pokrývajú veľkú oblasť, budú schopní oveľa presnejšie predpovedať ložiská minerálov.postavené geofyzikmi sú iba modely. Na to, aby sa na týchto diagramoch zobrazili konkrétne horniny, sú potrebné údaje o vŕtaní. Potom geofyzici, ktorých práca je oveľa lacnejšia ako vŕtanie a pokrývajú veľkú oblasť, budú schopní oveľa presnejšie predpovedať ložiská minerálov.
V Spojených štátoch sa naďalej zapájajú do programu hlbokého vŕtania oceánskeho dna a uskutočňujú niekoľko zaujímavých projektov v zónach vulkanickej a tektonickej činnosti zemskej kôry. Vedci teda dúfali, že na Havaji budú študovať podzemný život sopky a priblížiť sa k plášťovému jazyku - oblaku, o ktorom sa predpokladá, že vytvoril tieto ostrovy. Vrt na úpätí sopky Mauna Kea sa plánoval vyvŕtať do hĺbky 4,5 km, ale kvôli extrémnym teplotám sa dali zvládnuť iba 3 km. Ďalším projektom je San Andreas Fault Deep Observatory. Vŕtanie studne cez túto najväčšiu poruchu na severoamerickom kontinente sa začalo v júni 2004 a trvalo 2 z plánovaných 3 kilometrov. V hlbokom laboratóriu majú v úmysle študovať pôvod zemetrasení, čo možno umožní lepšie pochopiť podstatu týchto prírodných katastrof a urobiť ich predpovede.
Napriek tomu, že moderné programy pre hĺbkové vŕtanie už nie sú také ambiciózne ako predtým, majú jednoznačne veľkú budúcnosť. Nie je ďaleko deň, kedy príde rad na veľké hĺbky - budú hľadať a objavovať nové ložiská minerálov. Už teraz je ťažba ropy a plynu v USA z hĺbky 6 - 7 km bežnou záležitosťou. V budúcnosti bude musieť Rusko z týchto úrovní čerpať aj uhľovodíkové suroviny. Ako ukazuje superhĺbkový vrt Ťumeň, 7 kilometrov od povrchu sa nachádzajú sedimentárne vrstvy sľubné pre nánosy plynu.
Superhĺbkové vŕtanie nie je v porovnaní s prieskumom vesmíru bezdôvodné. Takéto programy v globálnom meradle absorbujú všetko to najlepšie, čo ľudstvo v súčasnosti má, dávajú impulz k rozvoju mnohých priemyselných odvetví, technológií a nakoniec pripravujú cestu pre nový prielom vo vede.
Diabolské machinácie
Kola Superdeep bola kedysi v strede globálneho škandálu. Jedného pekného rána v roku 1989 dostal riaditeľ studne David Guberman telefonát od šéfredaktora regionálnych novín, tajomníka regionálneho výboru a od množstva rôznych ľudí. Všetci chceli vedieť o diablovi, ktorého vrtači údajne vychovávali z hlbín, ako informovali viaceré noviny a rádiá po celom svete. Režisér bol zaskočený a - z čoho! "Vedci objavili peklo," "Satan utiekol z pekla," čítajú titulky. Ako sa uvádza v tlači, geológovia, ktorí pracujú veľmi ďaleko na Sibíri, možno na Aljaške alebo dokonca na polostrove Kola (medzi novinármi o tom nebol konsenzus), vŕtali v hĺbke 14,4 km, keď náhle vrták začal voľne visieť. zo strany na stranu. Vedci teda tvrdia, že dole je veľká diera. Stred planéty je zjavne prázdny. Senzory spustené do hĺbkyukázal teplotu 2 000 ° C a ozvali sa precitlivené mikrofóny … výkriky miliónov trpiacich duší. Výsledkom bolo zastavenie vŕtania zo strachu, že by sa na povrch uvoľnili pekelné sily. Sovietski vedci túto novinársku „kačicu“samozrejme vyvrátili, ale ozveny tejto starej histórie dlho putovali z novín do novín a zmenili sa na akýsi folklór. O niekoľko rokov neskôr, keď už boli príbehy o pekle zabudnuté, navštívili pracovníci Kola Superdeep prednášky v Austrálii. Boli pozvaní na recepciu s guvernérom Viktórie, koketnou dámou, ktorá pozdravila ruskú delegáciu s otázkou: „A čo si odtiaľ do pekla mal?“Sovietski vedci vyvrátili túto novinársku „kačicu“, ale ozveny tých starých dejín dlho putovali z novín do novín a zmenili sa na akýsi folklór. O niekoľko rokov neskôr, keď už boli príbehy o pekle zabudnuté, navštívili pracovníci Kola Superdeep prednášky v Austrálii. Boli pozvaní na recepciu s guvernérom Viktórie, koketnou dámou, ktorá pozdravila ruskú delegáciu s otázkou: „A čo si odtiaľ do pekla mal?“Sovietski vedci vyvrátili túto novinársku „kačicu“, ale ozveny týchto dávnych dejín dlho putovali z novín do novín a zmenili sa na akýsi folklór. O niekoľko rokov neskôr, keď už boli príbehy o pekle zabudnuté, navštívili pracovníci Kola Superdeep prednášky v Austrálii. Boli pozvaní na recepciu s guvernérom Viktórie, koketnou dámou, ktorá pozdravila ruskú delegáciu s otázkou: „A čo si odtiaľ do pekla mal?“„A čo si odtiaľ do pekla dostal?“„A čo si odtiaľ do pekla mal?“
Najhlbšie studne na svete
1. Aralsor SG-1, Kaspická nížina, 1962-1971, hĺbka - 6,8 km. Hľadajte ropu a plyn.
2. Biikzhal SG-2, Kaspická nížina, 1962-1971, hĺbka - 6,2 km. Hľadajte ropu a plyn.
3. Kola SG-3, 1970-1994, hĺbka - 12 262 m. Dizajnová hĺbka - 15 km.
4. Saatlinskaya, Azerbaijan, 1977-1990, depth - 8 324 m. Design depth - 11 km.
5. Kolvinskaya, Arkhangelská oblasť, 1961, hĺbka - 7 057 m.
6. Muruntau SG-10, Uzbekistan, 1984, hĺbka -
3 km. Návrhová hĺbka je 7 km. Hľadajte zlato.
7. Timan-Pechora SG-5, severovýchod Ruska, 1984-1993, hĺbka - 6 904 m, návrhová hĺbka - 7 km.
8. Ťumeň SG-6, Západná Sibír, 1987 - 1996, hĺbka - 7 502 m. Dizajnová hĺbka - 8 km. Hľadajte ropu a plyn.
9. Novo-Elkhovskaya, Tatarstan, 1988, hĺbka - 5 881 m.
10. Vorotilovská studňa, oblasť Volhy, 1989 - 1992, hĺbka - 5 374 m. Hľadanie diamantov, štúdium astroblému Puchezh-Katunskaya.
11. Krivoy Rog SG-8, Ukrajina, 1984 - 1993, hĺbka - 5382 m. Dizajnová hĺbka - 12 km. Vyhľadajte železité kremence.
Ural SG-4, stredný Ural. Stanovený v roku 1985. Návrhová hĺbka - 15 000 m. Súčasná hĺbka - 6 100 m. Hľadanie medených rúd, štúdium štruktúry Uralu. En-Yakhtinskaya SG-7, západná Sibír. Návrhová hĺbka - 7 500 m. Súčasná hĺbka - 6 900 m. Prieskum ropy a zemného plynu.
Jamky na ropu a plyn
začiatkom 70. rokov
University, USA, hĺbka - 8686 m.
Bayden Unit, USA, hĺbka - 9 159 m.
Bertha-Rogers, USA, hĺbka - 9 583 m.
80. roky
Zisterdorf, Rakúsko, hĺbka 8 553 m.
Silyan Ring, Švédsko, hĺbka - 6,8 km.
Bighorn, USA, Wyoming, hĺbka - 7 583 m.
KTV Hauptbohrung, Nemecko, 1990 - 1994, hĺbka -
9 100 m. Hĺbka návrhu - 10 km. Vedecké vŕtanie.
Na hranici života
Na hranici života Extrémofilné baktérie nachádzajúce sa v horninách vyvýšených z hĺbky niekoľkých kilometrov DOSSIER Jedným z najúžasnejších objavov, ktoré vedci dosiahli pri vŕtaní, je existencia života hlboko v podzemí. A hoci tento život predstavujú iba baktérie, jeho hranice siahajú do neuveriteľnej hĺbky. Baktérie sú všadeprítomné. Ovládli podsvetie, zdanlivo úplne nevhodné na existenciu. Obrovské tlaky, vysoké teploty, nedostatok kyslíka a životný priestor - nič sa nemohlo stať prekážkou šírenia života. Podľa niektorých odhadov môže hmotnosť mikroorganizmov žijúcich v podzemí prekročiť hmotnosť všetkého živého, čo obýva povrch našej planéty.
Na začiatku 20. storočia americký vedec Edson Bustin objavil vo vode baktérie z roponosného horizontu z hĺbky niekoľkých stoviek metrov. Mikroorganizmy, ktoré tam žili, nepotrebovali kyslík a slnečné svetlo, živili sa organickými zlúčeninami oleja. Bastin navrhol, že tieto baktérie žijú izolovane od povrchu 300 miliónov rokov - od vzniku ropného poľa. Ale jeho odvážna hypotéza zostala nevyžiadaná, jednoducho v ňu neverili. Potom sa verilo, že život je iba tenký film na povrchu planéty.
Záujem o hlboké formy života môže byť celkom praktický. V 80. rokoch hľadalo americké ministerstvo energetiky bezpečné metódy zneškodňovania rádioaktívneho odpadu. Na tieto účely sa malo predpokladať použitie mín v nepriepustných horninách, kde žijú baktérie živiace sa rádionuklidmi. V roku 1987 sa v Južnej Karolíne začalo hĺbkové vŕtanie niekoľkých vrtov. Z hĺbky pol kilometra vedci odobrali vzorky, pričom dodržiavali všetky možné preventívne opatrenia, aby nepreniesli baktérie a vzduch z povrchu Zeme. Niekoľko nezávislých laboratórií študovalo vzorky, ich výsledky sa ukázali byť pozitívne: takzvané anaeróbne baktérie žili v hlbokých vrstvách, ktoré nepotrebovali kyslík.
Baktérie sa našli aj v skalách ťažby zlata v Juhoafrickej republike v hĺbke 2,8 km, kde bola teplota 60 ° C. Žijú tiež hlboko pod oceánmi pri teplotách nad 100 °. Ako ukázal vrt Kola Superdeep Borehole, existujú podmienky pre život mikroorganizmov aj v hĺbke viac ako 12 km, pretože horniny boli dosť pórovité, nasýtené vodnými roztokmi a tam, kde je voda, je možný život.
Mikrobiológovia tiež našli kolónie baktérií v superhĺbkovom vrte, ktorý otvoril kráter Silyan Ring vo Švédsku. Je zaujímavé, že mikroorganizmy žili v starodávnych granitoch. Aj keď boli veľmi husté, pod vysokotlakovými horninami v nich cirkulovala podzemná voda systémom mikropórov a trhlín. Vrstva hornín v hĺbke 5,5-6,7 km sa stala skutočnou senzáciou. Bol nasýtený olejovou pastou s kryštálmi magnetitu. Jedno z možných vysvetlení tohto javu uviedol americký geológ Thomas Gold, autor knihy „The Deep Hot Biosphere“. Zlato naznačilo, že pasta z magnetitového oleja nie je nič iné ako odpadový produkt baktérií, ktoré sa živia metánom pochádzajúcim z plášťa.
Štúdie ukazujú, že baktérie sú spokojné so skutočne spartánskymi podmienkami. Hranice ich výdrže zostávajú záhadou, zdá sa však, že dolnú hranicu biotopu baktérií stále určuje teplota interiéru. Môžu sa množiť pri 110 ° C a odolávať teplotám 140 ° C, aj keď na krátky čas. Ak predpokladáme, že teplota na kontinentoch stúpa s každým kilometrom o 20 - 25 °, potom živé spoločenstvá nájdeme až do hĺbky 4 km. Pod oceánskym dnom teplota tak rýchlo nestúpa a dolná hranica života môže ležať v hĺbke 7 km.
To znamená, že život má obrovskú mieru bezpečnosti. V dôsledku toho nemôže byť biosféra Zeme úplne zničená ani v prípade najvážnejších katakliziem a na planétach bez atmosféry a hydrosféry môžu pravdepodobne v hĺbkach existovať mikroorganizmy.