Мегапроекты СССР: Кольская сверхглубокая СГ-3
Рис.1 Титульное изображение Кольской сверхглубокой
Любой мегапроект начинается с мега-идеи. Описывать глубинное строение Земли долгое время могли только фантасты. Ученые же, располагая скудными и малодостоверными данными, вынуждены были строить гипотезы, подтвердить или опровергнуть которые из-за нехватки фактического материала было едва ли возможно. Настоящий прорыв в этой сфере произошел лишь в девяностые годы минувшего века, когда завершилось бурение Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3), начавшееся ровно 50 лет назад.
Предыстория мегапроекта
Почему сооружение такого значимого объекта десятилетиями откладывали на потом, в общем, понятно. Подобные работы требовали баснословных средств, да и без должного технического вооружения браться за них было немыслимо.
В начале 1960-х годов при Совмине СССР был образован межведомственный научный совет по изучению земных глубин, объединивший две сотни крупных экспертов. Так началось формирование в СССР целой сети опорных скважин, каждая из которых была тем «кирпичиком», из которых складывалась первая достоверная модель строения литосферы (необходимая, заметим, для создания прогнозных геологических карт). Место заложения каждой из скважин определяли после жарких дискуссий. Первенец этой сети, СГ-1, прописался, например, в Прикаспийской низменности: Аралсорская скважина «ушла» под землю на 6,8 км. А Саатлинская, появившаяся в Азербайджане, была еще глубже – 8,3 км.
Между тем соперничество с американцами, поставившими мировой рекорд (их скважина «Берта-Роджерс» «заглянула» в Оклахоме на 9,5 км), продолжалось в своеобразной буровой гонке. И преодолеть эту отметку удалось лишь на СГ-3, строительство которой, растянувшееся на два десятилетия, курировал не кто иной, как министр геологии СССР Евгений Козловский.
Реализация мегапроекта
Забой Кольской сверхглубокой скважины, вошедшей в «Книгу рекордов Гиннесса» как наиболее активное вторжение человека в земную кору, оказался на километр ниже Марианской впадины, самой глубокой океанической «пропасти» на планете. Но удивительнее то, что она была пробурена не в комфортных погодных условиях, а в Заполярье, где свирепствует жуткая стужа: на северо-востоке Балтийского щита, довольно удобном для достижения древних глубинных пород месте.
Рис.2 МЕСТО БУРЕНИЯ СГ-3 НА КАРТЕ
Бурение исторической сверхглубокой скважины стартовало 24 мая 1970 года на севере Кольского полуострова, приблизительно в 100 км от Мурманска недалеко от озера Вильгискоддеоайвинъярви.
В этом мегапроекте на разных этапах было задействовано около 150 научных и производственных организаций страны, включая ленинградский Центральный (ныне Всероссийский, ВСЕГЕИ) научно-исследовательский геологический институт, отвечавший за изучение керна, извлекаемых при бурении горных пород. Ряд НИИ отвечали за составление календарно-сетевой модели проекта.
Интересная деталь, про которую рассказываю участники мегапроекта. При организации всей работы ставилась особая задача — ни одного зарубежного прибора. Всё: от буровой установки до электронных систем управления должно было быть разработано в СССР.
Рис.3 КОЛЬСКАЯ СВЕРХГЛУБОКАЯ
Строительство скважины, заложенной к 100-летию со дня рождения Ленина, с 1970 года вела созданная для этого Кольская геологоразведочная экспедиция (ГРЭ), которую возглавлял известный геолог Давид Губерман.
Одна из легенд говорит, что на глубине 12 км. микрофон буровой колонны записал странные звуки, похожие на стоны.
Легенда не подтвердилась, но лидер команды исследователей, академик Давид Губерман признал, что в стволе шахты произошло несколько взрывов по непонятным причинам. Кстати, температура на глубине 12 км. составила 220 градусов Цельсия.
«Железо» для СГ-3 готовили тоже всем миром, чаще всего методом проб и ошибок. Ведь почти ничего из того, что на заполярную сверхглубокую скважину попадало, отечественная промышленность серийно не выпускала. Первые тысячи метров, пока бур проходил через однородный гранитный слой, правда, обеспечила стандартная буровая установка. Но, когда подошли к менее прочным слоистым породам, где ствол скважин стал осыпаться, ее заменили.
На глубине 7,2 км вгрызаться в землю продолжила новая установка «Уралмаш-500». По ряду рабочих параметров она уступала зарубежным аналогам, но имела более мощный, чем прежде, насос, а также скоростную лебедку и элеватор-автомат для соединения 36-метровых труб, сделанных из легких алюминиевых сплавов: стальная колонна просто разорвалась бы от своего веса. Но вся эта махина, которую ее создатели-свердловчане ласково называли «северянкой», могла действовать лишь в «комплекте» с разработанной для СГ-3 технологией бурения, ставшей советским ноу-хау.
Рис.4 ОБРАЗЦЫ КЕРНОВ СГ-З В МУЗЕЕ
Под воздействием горных структур колонну то и дело заклинивало, часть ее приходилось обрывать, цементируя аварийный участок, и перебуривать выше с небольшим отклонением. Со временем общий рисунок ствола, таким образом, стал напоминать ветвистую крону дерева.
Но путешествие к центру Земли того стоило: СГ-3 кардинально меняла научную картину, связанную с происхождением и обликом земной коры, особенно нижних ее слоев. Каждый метр вынутых из керноприемника пород, проливавший свет на туманные доселе вопросы, был бесценен. Мало того, в интервале от полутора до двух тысяч метров буровики вскрыли там крупные залежи медно-никелевых руд.
Делая новое ответвление ствола (максимальное отклонение от устья составляло уже 840 метров), в 1990 году бригада опустилась еще почти на 200 метров. На этом после очередной аварии бурение окончательно замерло и больше из-за отсутствия финансирования не велось. Лет через десять изучением кольского керна, общемирового достояния, в рамках проекта ЮНЕСКО стали заниматься ученые из десяти стран (работы велись под эгидой отечественных академических центров), но в 2005-м этот мегапроект завершился.
Значение мегапроекта
Дело, конечно, не в рекордах, а в колоссальном значении «подземного космоса», который был явлен ученым. Когда зарубежные гости спросили на буровой у Владимира Белоусова, члена-корреспондента Академии наук СССР, что же дала Кольская скважина, маститый геотектонист ответил: главное, она показала, что о континентальной коре мы ничего толком не знаем. В том смысле, что эта сфера хранит много загадок даже теперь, после полученных благодаря СГ-3 новых сведений.
Эти открытия упоминались в посвященном ей коллективном труде, в подготовку которого внесли свой вклад ленинградские геологи. Так, считалось, что на глубине 7 км граниты сменяются базальтами, но вместо них встретились гнейсы, метаморфические породы, состоящие из кварца и полевых шпатов, отмечают специалисты ВСЕГЕИ. А ниже были обнаружены сильно минерализованные воды, чего тоже никто не ожидал. Полагали, что с каждым пройденным километром температура будет подниматься на 10 градусов, а она вырастала скачкообразно.
Рис.5 ИЗОБРАЖЕНИЕ ЗЕМЛИ В РАЗРЕЗЕ
Исследования на СГ-3 принесли удивительные открытия и в теории развития земной жизни. На глубине, где учёные даже не подозревали содержания органики, обнаружили 14 видов окаменевших микроорганизмов, а возраст глубинных слоёв превышал 2,8 миллиарда лет. Получается, что жизнь на планете Земля возникла на 1,5 миллиарда лет раньше, чем предполагалось.
Ещё одно удивительное откровение произошло, когда в Кольском научном центре исследовали образцы лунного грунта. Оказалось, что по химическому составу он практически идентичен породам, извлечённым из скважины с глубины около 3 км. Теория "земного" происхождения Луны обрела ещё одно подтверждение.
В качестве резюме
С 1995 года бурение прекращено: стало некому финансировать мегапроект. Отметка глубины на этот момент — 12 262 метра — больших глубин человечество так и не достигло до сих пор. В 1997 году объект внесли в Книгу рекордов Гиннесса.
Рис.6 ОСТАВШИЙСЯ АРТЕФАКТ
Скважины, следующие за "Кольской":
- Берта-Роджерс, США, глубина — 9 583 м.
- Бейден-Юнит, США, глубина — 9 159 м.
- КТВ Hauptbohrung, Германия, глубина — 9 100 м.
- Юниверсити, США, глубина — 8 686 м.
Источники информации
- Тяжба с Плутоном. Как бурили Кольскую сверхглубокую скважину. https://spbvedomosti.ru/news/country_and_world/tyazhba-s-plutonom-kak-burili-kolskuyu-sverkhglubokuy...
- Зачем русские учёные бурили скважину к центру Земли, и чем всё это закончилось. https://dzen.ru/a/Xsv8wICna20QthPt
- О чем рассказала самая глубокая в мире скважина. https://nplus1.ru/material/2016/08/06/Kola-Superdeep-Borehole
- Вопли грешников и вырвавшийся демон. https://life.ru/p/1326223
- Жюль Верн. Путешествие к центру Земли.
- Личные дневники.