Путешествие к центру Земли.

XX век ознаменовался триумфом человека в воздухе и покорением самых глубоких впадин Мирового океана. Лишь мечта проникнуть к сердцу нашей планеты и познать скрытую доселе жизнь ее недр по-прежнему остается недостижимой. «Путешествие к центру Земли» обещает быть необычайно трудным и увлекательным, таящим в себе массу неожиданностей и невероятных открытий. Первые шаги на этом пути уже сделаны — в мире пробурено несколько десятков сверхглубоких скважин. Информация, полученная при помощи сверхглубокого бурения, оказалась столь ошеломляющей, что поколебала устоявшиеся представления геологов о строении нашей планеты и дала богатейшие материалы для исследователей в самых разных областях знаний.



Ученые откопали преисподнюю?
Тайна строения Земли.

Несколько лет назад, летом 2006 года весь мир облетело сообщение ряда информационных агентств и новостных лент, будто бы американские исследователи собираются организовывать экспедицию на Северный полюс с целью…проникнуть вглубь Земли, доказав, что она полая. Как писали газеты тех лет, путешественниками якобы был даже зафрахтован атомный ледокол «Ямал», а сами исследователи собирались ни много не мало спуститься на внутренний континент Земли и посетить дворец короля внутреннего мира.
С тех пор прошло три года, но экспедиция, увы, не состоялась. Что изменило, планы путешественников осталось загадкой. Но любой любознательный человек решивший узнать, что находится в центре Земли, сильно удивится, узнав, что академическая наука располагает лишь версиями строения Земли, которые преподают в школе, но наверняка не знает ничего. А некоторые ученые мужи даже склоняются в пользу версии полой Земли и реального существования подземного обитаемого мира. Рассказать, как все обстоит на самом деле, Ступеням согласился известный путешественник, геолог, руководитель экспедиции «Российский биоген» Александр Борисович Гурвиц.

Д.С.: Александр Борисович, так, что же находится у нас под ногами?
А.Г.: Как ни удивительно это звучит, доподлинно ответить на этот вопрос не сможет никто из ныне живущих людей. Раскрыть истинную картину строения нашей планеты задача очень важная, но не менее сложная. Важна она потому, что позволит ученым раскрыть законы природных явлений, протекающих в глубинах Земли. В свою очередь знание этих законов позволит заблаговременно прогнозировать природные катастрофы, потому как смерчи, землетрясения, и цунами – это всего лишь эхо глубинных явлений Земли. Причем за последние 25 лет эти явления в том или ином виде затронули добрую половину жителей Земного шара. Число погибших от природно-технических катастроф ежегодно возрастает на 4,5%, пострадавших на 8,5%, а экономические потери растут на 11%. Сложность прогнозирования катастроф заключается в том, что все попытки проникнуть в глубь Земли с помощью шахт прекратились на глубине 3 км. Дальнейший путь преградили горные удары: выбросы рудного газа и шаровых молний. Что же касается глубокого бурения, то рекорд составил всего 12,2 км., при том, что до предполагаемого центра Земли оставалось еще целых 6300 км. Поэтому, подлинная картина строения Земли, а тем более ее ядра, до сих пор скрыта от глаз фундаментальной науки.
Д.С.: Так что же мешает пробурить скважину прямо до центра Земли и узнать, что там находится?
А.Г.: Удивительно, но о строении космоса мы знаем гораздо больше, чем о том, что находится у нас под ногами. Хотя попытки проникнуть под мантию Земли предпринимались и не раз. Первые две сверхглубокие скважины были пробурены в штате Луизиана в Северной Америке. Прагматично опасаясь возможных нештатных ситуаций, руководители проекта оборудовали скважину обсадными трубами метрового диаметра уходящими на глубину 1 км. С тремя мощными автоматическими аварийными затворами. Рядом с буровой расположили специальный бетонозавод, который в случае аварии, подавал бы быстротвердеющий раствор в обсадную трубу. До глубины в 9 км. проходка скважины шла как обычно. Но вот глубже начали появляться признаки внутреннего давления, а буровой раствор «загазил» сероводородом. Бурильщики, тут же стали шутить, что добурили до преисподней. И тут, как будто в подтверждение их слов с глубины 9,6 км из скважины повалила расплавленная сера, а проходчики начали терять сознание. К счастью сработала автоматическая защита. Аварийные затворы закрылись. А бетонный завод обеспечил подачу спецраствора в обсадную трубу - скважины удалось заглушить.
Д.С.: Но это запад, а наши ученые пробовали «добраться до преисподней»?
А.Г.: Поскольку проходили все эти эксперименты в прошлом веке, то, разумеется СССР не мог не ответить на вызов и так же пытался пробурить несколько сверхглубоких скважин, но и отечественных бурильщиков постигла та же печальная участь. Во время бурения скважины «Кумжа-9» на реке Печора в Архангельской области не смотря на благоприятный прогноз геофизиков, с глубины 7 км. из устья скважины неожиданно ударил мощный фонтан из газа, нефти и бурового раствора. Да так сильно, что бур просто «влетел» в зону аномально высокого пластового давления. Трубы от буровой установки разлетались, как макароны из кастрюли. Тут же ударил факел высотой 150 метров. Подойти ближе, чем на пол километра не представлялось возможным даже в комбинезоне пожарника. Попробовали погасить факел танками - неудачно. Тот гудел, как реактивный двигатель. В итоге его удалось погасить лишь с помощью подземных ядерных взрывов. Для этого пробурили наклонную скважину в сторону аварийного ствола. Подвели по ней ядерный фугас и на глубине 1,5 км взорвали. Образовалась подземная камера, и зона бокового давления перекрыла ствол «Кумжи». Когда факел от аварийной шахты спал, – на месте буровой возвышалась 76 метровая скала. Это на стальном скелете вышки застыл и превратился в керамику глинистый буровой раствор, как после годичного обжига. Жаль, что ее затем снесли.
Д.С.: Странно, что в этом случае обошлось без серы. Неужели глубже 7-8 километров погружаться вглубь Земли никому не удалось?
А.Г.: Ну, почему же? Самым поучительным для геологов, геофизиков и даже биологов стал пример сверхглубокой скважины, на так называемой СГС-3 находящейся на Кольском полуострове в районе поселка Никель. На этой шахте был установлен, не превзойденный до сих пор, мировой рекорд бурения на глубину 12,3 км. Работы по выбору места для СГС-3 проводил специальный институт геофизики с общим числом сотрудников 5000 человек, а на самой шахте в Советские годы трудилось 520 человек, сегодня их осталось всего около 50. После «просветки» участка площадью в 3 кв. км. на расчетную глубину бурения – 30 км., опустили первый бур. По предварительны данным, проходчики должны были поднимать на поверхность образцы или керны, состоящие из минерала базальт, причем, чем глубже, тем плотнее должен был быть образец – керн. С учетом метеоусловий Заполярья над буровой вышкой соорудили закрытый чехол, в виде колокольни выстой 102 м. Все рабочие зоны буровой были автоматизированы и механизированы самым наилучшим образом, причем между всеми подразделениями была установлена телефонная и радиосвязь. «Колокольня» же контролировалась микрофонами.
До 7 - ми км. бурение шло в обычном режиме. Единственным «но» было повышение температуры с глубокой проходки. Сюрпризы начались на глубине 7,5 км. Температура в забое, там, где бур непосредственно соприкасался с базальтом, взросла до 100 градусов, а плотность образцов, поднятых на поверхность, снизилась на 20%. Это совершенно определенно говорило о приближении к пустотам. В процессе проведения анализов образца геохимики обнаружили в нем различные газы (водород, гелий) а биологи – неизвестные бактерии. Поскольку бактерии были мертвые, их назвали аэрофобные т.е. боящиеся воздуха. Попробовали достать новые образцы бактерий, но вдруг бур заклинило намертво. Тут же приступили к проходке второго ствола. И на глубине 8км. температура поднялась уже до 120 градусов. Керны стали пористыми, количество бактерий возросло и снова авария. Однако остановить бурение никто не захотел, ведь речь шла о престиже государства. Обычные стальные трубы заменили на новые, изготовленные из высокопрочной стали, бур сделали из молибдена, зерна алмаза заменили на искусственный материал эльбор, который превосходил алмаз по огнеупорности, прочности и твердости. Наконец седьмой по счету ствол скважины достиг глубины 12240 метров. И тут случилось необъяснимое. Ночью, когда около бура находились только дежурный инженер, механик и электрик. Бур снова заклинило, станок замолчал и вдруг создавшуюся тишину нарушил странный шум из скважины. Что-то очень быстро поднималось по стволу из глубин Земли на поверхность. Неожиданно раздался легкий хлопок и из обсадной трубы....вылетело нечто…Каждый из трех свидетелей этого события увидел что-то свое: тень, кошку и летучую мышь. При этом непонятное существо громко ругалось матом, поднялось по спирали до верха буровой «колокольни», а затем, спланировав обратно вниз, юркнуло в скважину.
Д.С.: Выглядит как научно фантастический анекдот. Может людям просто, что-то пригрезилось из-за переутомления?
А.Г.: Конечно можно все было бы списать на человеческие галлюцинации, но микрофоны записали происшествие от начала до конца. Событие было столь неординарным, что о нем сообщили по радио «Маяк», а в газете «Труд» появилась небольшая заметка, описывающая этот инцидент. И заметьте, все это происходило в восьмидесятые годы в материалистическом СССР. Кстати сегодня звуки преисподней из скважины можно послушать на специальном, правда, англоязычном сайте в Интернете.
Что же произошло дальше?
К сожалению…ничего. Вся информация ушла в неизвестные архивы, бригада проходчиков была расформирована, а все регистрационные записи отправлены в госхран. До 1992 года на СГС-3 еще пытались продолжать бурение, но пройти дальше 12262 не удалось.
Д.С.: Так в чем же кроется главная проблема всех исследователей Земных глубин? Почему раз за разом они натыкаются на непреодолимые трудности в познании недр Земли?
А.Г.: Проходчики во всех случаях сверхглубокого бурения действовали грамотно и профессионально. Ошибка крылась в изначальной спорной гипотезе о строении Земли. Настоящее, научное инструментальное изучение строения Земли началось только в начале 20 века с возникновением и развитием науки сейсмологии и изобретения сейсмографа. Который, мог записывать на бумажной ленте колебания земной поверхности или волны, который распространяются в упругой среде, т.е. в скалах, камнях, песке. Но американский ученый Г.Ф. Рид, который одним из первых стал использовать сейсмограф для записи колебаний земной поверхности от искусственно созданных землетрясений, увидел, что с увеличением глубины залегания земных пород, скорость распространения упругих колебаний-волн увеличивается. Тогда же другой американский ученый Х. Ричард проводил испытания по скорости распространения этих волн на образцах горных пород , на известняке, на граните, на базальте. У него получалось, что скорость распространения тем больше, чем больше весит один кубический сантиметр образца. То есть в базальте скорость упругой волны в 2 раза больше, чем в известняке. Объединив результаты наблюдений и опытов, оба ученых мужа пришли к выводу, что на поверхности Земли залегают легкие породы, а в глубине тяжелые.
Д.С.: Выглядит логично.
А.Г.: Да, такая научная трактовка строения верхних слоев Земного шара очень понравилась геологам, минерологам и петрографам. А то, что образцы горных пород доставлялись в лаборатории Рейда из шахт глубиной всего 300 метров, ни у кого вопросов не вызывало, поскольку глубже никто из них и не заглядывал.
Д.С.: Неужели в начале 20 века в период бурно развития технического прогресса не нашлось ученых способных оспорить утверждения американцев?
Такие ученые разумеется были. Один из них всемирно известный академик Владимир Обручев. Он разработал теорию полой Земли. Но к этому моменту концепция Рейда-Рида была настолько общепринятой ортодоксами науки от геологии, что Обручев смог донести свое открытие до людей лишь благодаря своему роману «Плутония», очень популярному в советские годы в СССР. Теория, отраженная в романе представляла собой версию, что Земля не однородное тело, а полый шар внутри которого в невесомости плавает карлик – маленькое солнце, плотность которого в сотни тысяч раз превосходит вес базальта.
Д.С.: Но – это же фантастика! Всем известно, что ядро Земли состоит из железа и никеля, которые создают вокруг Земли магнитное поле.
А.Г.: Действительно этому сегодня учат в средней школе, однако уже в университетах профессора говорят, что в ядре еще происходят и ядерные реакции, которые в теории должны разрушать магнитное поле. В этой модели Земля представлена как остывающий и успокаивающийся шар, а происходящие периодически извержения вулканов и землетрясения – это последние конвульсии планеты.
Д.С.: Значит Обручев ошибался?
А.Г.: Как раз наоборот. Он был близок к разгадке тайны ядра Земли, как никто другой. Гипотезу Обручева безапелляционно подтверждает новая наука – эфиродинамика. До него еще в конце 17 века об этом говорил Эдмунд Галлей, в честь которого названа комета, пугающая население Земли каждые 76 лет. Он утверждал, что наша планета представляет собой три вложенные одна в другую сферы, которые вполне могут быть заселены. Этой же версии придерживался и знаменитый Леонард Эйлер, который, решая уравнения небесной механики, вычислил, что Земля – полая.
Д.С.: Так все-таки, какая версия Вам кажется наиболее интересной?
А.Г.: До получения проверенных опытным путем результатов говорить о чем-то определенно нельзя. Но с другой стороны сегодня уже ясно, что современные фундаментальные теории вызывают больше вопросов, чем ответов. Но, наиболее привлекательной, наверное выглядит теория немецкого физика и геолога Петра Поля, много лет пытавшегося создать единую теорию зарождения и развития Земли. Он отвергает как, теории, основанные на сравнении скорости прохождения сейсмических волн вглубь земли, так и предположения о термоядерном синтезе, проходящем в центре Земли, так как лава не обладает повышенной радиоактивностью. Ученый считает, что изначально была некая энерго-информационная сфера, вокруг которой сначала сформировался некий каркас. На котором, впоследствии произошел синтез материи, появилась магма и планета обрела тело. А потом все пошло по принципу роста колец на срезе дерева или многослойного пирога. Сначала образуется атмосфера и земная кора, разделенная пустотой. Далее следует внутренняя мантия, за ней внешняя, потом снова земная кора, где мы с Вами живем и снова атмосфера. Самое занимательное то, что на внутренних слоях вполне могут находится: горы, реки, леса, залежи полезных ископаемых. А самих слоев тоже может быть несколько. Поэтому легенды о гномах, ушедших под Землю целых цивилизациях, вполне могут быть, по мнению ученого реальностью. Кстати его версия очень грамотно нанизывает на себя множество теорий строения Земли как западных, так и отечественных. Поль даже предложил идеальные места для бурения входов во внутренние слои Земли, они, по его мнению, находятся в районе … Северного полюса, где по краям полюса слой магмы очень мал, а на нем самом по мнению ученого отсутствует вообще!
Д.С.: Хотелось бы, чтоб последнее слово было все же за нашими учеными, к чему склоняются отечественные светила науки?
А.Г.: В России, как я уже говорил, была разработана целая научная школа, объединенная моделью строения Земли – эфиродинамикой. Согласно этой теории, которая объединяет в себе научные факты всех разработанных ранее научных моделей строения Земли, наша планета находится в постоянном энергоинформационном обмене со вселенной. Научно доказано, что к Земле со всех концов космоса летит свет от звезд, который солнечными батареями преобразуется в электрическую энергию. Вместе с ним к Земле идет поток протонов или протонный газ, который ученые называют – эфирным ветром. Дальше по разломам в земной коре, по трещина в литосфере он проникает вчрево Земли и она … растет! Ее вес по некоторым данным увеличивается на 500 тонн каждую секунду. Разумеется за счет этого растет и расстояние между материками, так доказано, что каждый год Америка уплывает от Европы на 2см. Поэтому поклонники эфиродинамики убеждены, что Земля внутри наполнена плотным эфиром и пустотела. А вот ближе к поверхности из плотного эфира формируется плазма-осколки атомов, которые потом образуют плазмосферу, та в свою очередь минералы плавающие в магме или мантии, а дальше все по классической преподаваемо в школе теории идут плиты литосферы на которых мы с вами и живем.

ЖИДКОЕ ЯДРО ЗЕМЛИ.

Что находится в центре земли? Этот вопрос волнует ученых очень давно, но ответ на него может быть только предположительным, потому что добраться до центральной зоны планеты значительно труднее, чем до границ Солнечной системы.
Создавая волну искусственного (неопасного) землетрясения специальным взрывом, люди следят за скоростью ее прохождения через различные слои земли. По изменению этой скорости определяют плотность проходимых пород, а по ней их состав.
Это — сейсмозондирование (от греческого слова "сейсмос" — землетрясение).
Вот с его помощью и удалось «заглянуть» в самую середину земного шара. Там, в центре Земли, находится самое плотное ее вещество. Сжатое чудовищным давлением, оно в 11 раз плотнее воды.
И в то же самое время сейсмические волны принесли весть о том, что ядро имеет жидкую оболочку.
Конечно, это не вода, а расплав двух металлов — железа и никеля.
Это жидкость с исключительно высокой плотностью, но она, как всякая жидкость, способна растворять вещества и перемешивать их. Благодаря этому свойству жидкое ядро играет большую роль в жизни планеты Земля.
Ядро Земли обволакивает оболочка-мантия; вещества мантии и ядра постоянно перемешиваются.
Входящие в мантию тяжелые элементы опять погружаются в расплав ядра, а легкие поднимаются вверх.
Ядро постепенно увеличивается в размерах, распухает, а вещество, из которого состоит Земля, распределяется в земных оболочках соответственно своему удельному весу.
За всю историю Земли вещество, слагающее мантию, уже двадцать раз совершило кругооборот, разгружаясь на границе жидкого ядра. И всего лишь семь раз он должен повториться, чтобы потребность в нем была исчерпана.
Когда же разделение веществ по удельному весу прекратится, прекратится и построение земной коры. А пока эти процессы продолжаются. О них мы узнаем по землетрясениям и извержениям вулканов.
Правда, до того момента, как «успокоится» Земля, протечет еще целых два миллиарда лет.

Планета Земля. Мать всего живого и неживого. Самый удивительный и загадочный объект, будоражащий умы людей на протяжении многих веков. Она дает жизнь, делясь теплом, водой, пищей, и отбирает ее, обрушиваясь ураганами, землетрясениями, потопами или извержениями вулканов. Для выживания человеку необходима энергия. И он берет ее, разворовывая недра нашей планеты: добывает тоннами нефть, уголь, вырубая леса и т.д. Да, наша планета очень и очень богата, но запасы все же небезграничны. Естественно эта проблема тревожит умы глав государств и научных работников уже не первый год – постоянно ищутся все новые источники альтернативной энергии. Одним из возможных решений этой насущной проблемы стала геотермальная энергетика, то есть использование внутреннего тепла земли и превращение его в электроэнергию.

Приблизительная температура земного ядра 5000 ?С, а давление там достигает 361 ГПа! Такие невероятно высокие значения достигаются вследствие радиоактивности ядра. Как будто внутри Земли работает природная атомная станция. Ядро разогревает близлежащие пласты породы, создавая тем самым горячие потоки, размером с континенты. Они медленно поднимаются из глубины земных недр, заставляя двигаться континенты, провоцируя извержения вулканов и землетрясения. Наша планета постоянно находится в движении, ее динамические изменения изучаются учеными всей планеты, стремящимися раскрыть все тайны и загадки земных недр.
При удалении от ядра температура постоянно уменьшается, но жар при извержении вулканов говорит нам о том, что даже «низкая» для ядра температура, просто колоссальна для нас. Тепловая энергия земли огромна, но загвоздка в том, что современные технологии пока не позволяют использовать ее если не полностью, то хотя бы наполовину. В некотором смысле земное ядро можно считать вечным двигателем: есть сильное давление (а оно благодаря гравитации будет всегда), значит есть высокая температура и атомные реакции. Но пока не создано ни технологий, ни материалов, которые смогли бы выдержать столь жесткие условия и позволить добраться до ядра. Зато уже сегодня мы можем использовать тепло приповерхностных слоев, температура которых конечно же не сравнима с тысячами градусов, но вполне достаточна для выгодного ее использования.
Существует несколько способов использования геотермальное энергии. Например можно использовать горячие подземные воды для обогрева жилых домов, всевозможных предприятий или учреждений. Но больший интерес вызывает использование тепловой энергии для преобразования ее в электроэнергию.
Геотермальную энергию различают по форме, в которой она вырывается из-под земли:
«Сухой пар». Это пар, вырывающийся из-под земли без капелек воды и примесей. Его очень удобно использовать для вращения турбин, вырабатывающих электрическую энергию. А конденсированная вода, как правило, остается довольно чистой и ее можно возвращать обратно в землю или даже в ближайшие водоемы.
«Влажный пар». Это смесь воды и пара. В данном случае задача несколько усложняется, поскольку приходится сначала отделить пар от воды, а лишь потом его использовать. Капли воды могут повредить турбины.
«Система с бинарным циклом». Из-под земли вырывается просто горячая вода. Используя эту воду, изобутан переводят в газообразное состояние. А затем используют изобутановый пар для вращения турбин. Ну и естественно эту воду можно использовать для непосредственного обогрева помещений – централизованное теплоснабжение.
Недостаток таких установок в том, что они привязаны географически к районам газотермальной активности, которые расположены совсем неравномерно по поверхности земли. Например в России источники геотермальной энергии расположены на Камчатке, Курильских островах и Сахалине – экономически плохо развитых регионах. Поскольку в них слабо развита инфраструктура, они малонаселенны, обладают сложным рельефом местности и высокой сейсмической активностью, эти районы являются экономически невыгодными для создания там тепловых станций. Но ведь это не может стать ограничением тепловой энергии нашей планеты.
В середине 19 века британский физик Уильям Томсон заложил фундамент технологии теплового насоса. Принцип его работы можно объяснить схематично в виде трех замкнутых контуров. Во внешнем контуре циркулирует так называемый теплоноситель, который поглощает тепло окружающей среды. Обычно этот контур представляет собой трубопровод, который максимально приближен к источнику внешнего тепла (грунт, река, море и т.д.) с циркулирующим антифризом (незамерзающей жидкостью). Во втором контуре циркулирует вещество, которое испаряется благодаря теплу вещества первого контура, и конденсируется, отдавая тепло веществу последнего третьего контура. Во втором контуре в качестве испаряемого вещества используется хладагент (вещество с низкой температурой испарения). В этот же контур встроены конденсатор, испаритель и устройства, меняющие давление хладагента. Третий контур и является нагревательным элементом, который передает тепло помещениям.
Есть и еще один проект, преобразующий тепло земной коры в электроэнергию. Это проект разработали ученые одной из национальных лабораторий министерства энергетики США. Эта технология заключается в бурении двух неглубоких скважин глубиной около четырех километров, которые доходят до твердых скальных пород. Далее скалы дробятся при помощи подземных взрывов, увеличивая глубину скважины. Одна из скважин наполняется водой, где она нагревается до 176 градусов. При том, что температура сравнительно небольшая, ее вполне хватает для обогрева помещений и выработки электроэнергии. Затем, вода поднимается по другой скважине (ее стараются располагать на значительном удалении от первой) и поступает на электростанцию. Преимуществом данного метода стала его независимость от геотермальной активности местности – он пригоден для установки почти везде.
Уже достаточно давно умы ученых, да и просто фантастов будоражит еще один вид энергии Земли – энергия магнитного поля. На сегодняшний день, к сожалению, не создано ни одного реально существующего проекта. Но огромный потенциал магнитного поля постоянно подталкивает на изобретение все более новых и более хитрых приборов. Чего стоит один только электромобиль Тесла, принцип работы которого так и осталась для всех загадкой. Никола Тесла заменил бензиновый двигатель обычного автомобиля стандартным электромотором переменного тока мощностью в 80 л.с., у которого отсутствовали видимые внешние источники питания. Автомобиль мог развивать скорость до 150 км/ч. По заявлению самого ученого машина работала благодаря «эфиру, который вокруг нас!». Современные исследователи полагают, что физик использовал в своем генераторе энергию магнитного поля нашей планеты. Он мог настраивать свою высокочастотную схему переменного тока на резонансную частоту 7,5 Гц. Но это всего лишь догадки.
Такие альтернативные источники энергии, как тепловая или магнитная вскоре станут не фантазиями или гипотезами, а необходимостью. Ну а благодаря своим преимуществам: высоко экологичности , независимости от местоположения и погодных или климатических условий, низким уровнем затрат на производство и, конечно же, неисчерпаемости, эти источники энергетики становится весьма перспективными.







Кольская сверхглубокая скважина.

Кольская скважина (СГ-3), являющаяся самой глубокой буровой скважиной в мире, будет ликвидирована из-за нерентабельности.
Ранее прокуратура Печенгского района оштрафовала руководителя предприятия СГ-3 за задержки зарплаты и пригрозила возбудить уголовное дело.
Ситуация конечно запредельная. Россия вся такая сильная и единая не может найти деньги на уникальный многолетний научный проект. Раздувшийся от нефтедолларов стабфонд по всей видимости предназначается для каких-то других целей: можно например построить ещё пару-тройку газопроводов в обход каких-нибудь соседних стран. Вот уж действительно умом не понять.
Под катом отрывок из интересного научпопа "Вокруг света" о сверхглубоких скважинах, касающийся Кольской сверхглубокой.
Глубина заключала в себе много неожиданностей. Раньше было естественно думать, что с удалением от поверхности земли, с ростом давления породы становятся более монолитными, с малым количеством трещин и пор. СГ-3 убедила ученых в обратном. Начиная с 9 километров, толщи оказались очень пористыми и буквально напичканы трещинами, по которым циркулировали водные растворы. Позднее этот факт подтвердили другие сверхглубокие скважины на континентах.

Во глубине горячих руд...
Прикоснуться к мантии.

Трудолюбивые китайцы в XIII веке рыли скважины глубиной 1 200 метров. Европейцы побили китайский рекорд в 1930 году, научившись пронзать земную твердь при помощи буровых на 3 километра. В конце 1950-х годов скважины удлинились до 7 километров. Начиналась эпоха сверхглубокого бурения.
Как и большинство глобальных проектов, идея пробурить верхнюю оболочку Земли возникла в 1960-х годах XX века, в разгар космических полетов и веры в безграничные возможности науки и техники. Американцы задумали ни много ни мало пройти скважиной всю земную кору и получить образцы пород верхней мантии. Представления о мантии тогда (как, впрочем, и сейчас) строились лишь на косвенных данных — скорости распространения сейсмических волн в недрах, изменение которой интерпретировалось как граница слоев горных пород разного возраста и состава. Ученые считали, что земная кора похожа на бутерброд: сверху молодые породы, снизу — древние. Однако лишь сверхглубокое бурение могло дать доподлинную картину строения и состава внешней оболочки Земли и верхней мантии.


Проект «мохол».

В 1958 году в США появилась программа сверхглубокого бурения «Мохол». Это один из самых смелых и загадочных проектов послевоенной Америки. Как и многие другие программы, «Мохол» был призван обогнать СССР в научном соперничестве, установив мировой рекорд в сверхглубоком бурении. Название проекта происходит от слов «Мохоровичич» — это фамилия хорватского ученого, который выделил поверхность раздела между земной корой и мантией — границу Мохо, и «hole», что по-английски значит «скважина». Создатели программы решили бурить в океане, где, по данным геофизиков, земная кора значительно тоньше, чем на материках. Надо было спустить трубы на несколько километров в воду, пройти 5 километров океанского дна и достичь верхней мантии.
В апреле 1961 года у острова Гваделупа в Карибском море, где водная толща достигает 3,5 км, геологи пробурили пять скважин, самая глубокая из них вошла в дно на 183 метра. По предварительным расчетам, в этом месте под осадочными породами ожидали встретить верхний слой земной коры — гранитный. Но поднятый из-под осадков керн содержал чистые базальты — эдакий антипод гранитов. Результат бурения обескуражил и в то же время окрылил ученых, они стали готовить новую фазу бурения. Но когда стоимость проекта перевалила за 100 млн. долларов, конгресс США прекратил финансирование. «Мохол» не ответил ни на один из поставленных вопросов, но он показал главное — сверхглубокое бурение в океане возможно.
Похороны откладываются
Сверхглубокое бурение позволило заглянуть в недра и понять, как ведут себя горные породы при высоких давлениях и температуре .Представление, что горные породы с глубиной становятся плотнее и пористость их убывает, оказалось неверным, как и точка зрения о сухих недрах. Впервые это было обнаружено при бурении Кольской сверхглубокой, другие скважины в древних кристаллических толщах подтвердили тот факт, что на многокилометровой глубине горные породы разбиты трещинами и пронизаны многочисленными порами, а водные растворы свободно движутся под давлением в несколько сот атмосфер. В этом открытии состоит одно из важнейших достижений сверхглубокого бурения. Оно заставило вновь обратиться к проблеме захоронения радиоактивных отходов, которые предполагалось помещать в глубокие скважины, что казалось совершенно безопасным. Учитывая информацию о состоянии недр, полученную в ходе сверхглубокого бурения, проекты создания подобных могильников ныне выглядят весьма рискованными.


В поисках остывшего пекла.

С тех пор мир заболел сверхглубоким бурением. В США готовили новую программу изучения океанского дна (Deep Sea Drilling Project). Построенное специально для этого проекта судно «Гломар Челленджер» несколько лет провело в водах различных океанов и морей, пробурив в их дне почти 800 скважин, достигнув максимальной глубины 760 м. К середине 1980-х годов результаты морского бурения подтвердили теорию тектоники плит. Геология как наука родилась заново. Тем временем Россия шла своим путем. Интерес к проблеме, разбуженный успехами США, вылился в программу «Изучение недр Земли и сверхглубокое бурение», но не в океане, а на континенте. Несмотря на многовековую историю, континентальное бурение представлялось совершенно новым делом. Ведь речь шла о недостижимых ранее глубинах — более 7 километров. В 1962 году Никита Хрущев утвердил эту программу, хотя руководствовался он скорее политическими мотивами, нежели научными. Ему не хотелось отстать от США.
Возглавил вновь созданную лабораторию при Институте буровой техники известный нефтяник доктор технических наук Николай Тимофеев. Ему было поручено обосновать возможность сверхглубокого бурения в кристаллических породах — гранитах и гнейсах. На исследования ушло 4 года, и в 1966 году эксперты вынесли вердикт — бурить можно, причем не обязательно техникой завтрашнего дня, достаточно того оборудования, что уже есть. Главная проблема — жара на глубине. Согласно расчетам, по мере внедрения в горные породы, слагающие земную кору, температура должна увеличиваться через каждые 33 метра на 1 градус. Значит, на глубине 10 км надо ожидать порядка 300°С, а на 15 км — почти 500°С. Такого нагрева бурильные инструменты и приборы не выдержат. Надо было искать место, где недра не столь горячи…
Такое место нашли — древний кристаллической щит Кольского полуострова. Отчет, подготовленный в Институте физики Земли, гласил: за миллиарды лет своего существования Кольский щит остыл, температура на глубине 15 км не превышает 150°С. А геофизики подготовили примерный разрез недр Кольского полуострова. По их данным, первые 7 километров — это гранитные толщи верхней части земной коры, потом начинается базальтовый слой. Тогда представление о двухслойном строении земной коры было общепринятым. Но как оказалось позднее, и физики, и геофизики ошибались. Площадку для буровой выбрали на северной оконечности Кольского полуострова близ озера Вильгискоддеоайвинъярви. По-фински это значит «Под волчьей горой», хотя ни горы, ни волков в том месте нет. К бурению скважины, проектная глубина которой составляла 15 километров, приступили в мае 1970 года.



Разочарование шведов.

В конце 1980-х годов в Швеции в поисках природного газа небиологического происхождения пробурили скважину до глубины 6,8 км. Геологи решили проверить гипотезу, согласно которой нефть и газ образуются не из отмерших растений, как считает большинство ученых, а посредством мантийных флюидов — горячих смесей газов и жидкостей. Насыщенные углеводородами флюиды просачиваются из мантии в земную кору и накапливаются в больших количествах. В те годы идея о происхождении углеводородов не из органического вещества осадочных толщ, а посредством глубинных флюидов была в новинку, многие хотели ее проверить. Из этой идеи следует, что запасы углеводородов могут содержать не только осадочные, но также вулканические и метаморфические породы. Вот почему Швеция, большей частью расположенная на древнем кристаллическом щите, взялась поставить эксперимент.
Для бурения выбрали кратер Сильян Ринг диаметром 52 км. По геофизическим данным, на глубине 500—600 метров находились кальцинированные граниты – возможная покрышка для нижележащего резервуара углеводородов. Замеры ускорения силы тяжести, по изменению которой можно судить о составе и плотности залегающих в недрах горных пород, говорили о наличии высокопористых пород на глубине 5 км – возможного коллектора нефти и газа. Результаты бурения разочаровали ученых и инвесторов, вложивших в эти работы 60 млн. долларов. Пройденные толщи не содержали промышленных запасов углеводородов, только проявления нефти и газа явно биологического происхождения из древних битумов. Во всяком случае, никому не удалось доказать обратное.


Инструмент для преисподней.

Создания принципиально новых устройств и гигантских машин бурение Кольской скважины СГ-3 не требовало. Начинали работать с тем, что уже имелось: установка «Уралмаш 4Э» грузоподъемностью 200 тонн и легкосплавные трубы. Что действительно было нужно на тот момент, так это нестандартные технологические решения. Ведь в твердых кристаллических породах на столь большую глубину никто не бурил, и что там будет, представляли себе только в общих чертах. Опытные буровики, однако, понимали, что каким бы детальным ни был проект, реальная скважина окажется намного сложнее. Через 5 лет, когда глубина скважины СГ-3 превысила 7 километров, смонтировали новую буровую установку «Уралмаш 15 000» — одну из самых современных по тем временам. Мощная, надежная, с автоматическим спускоподъемным механизмом, она могла выдержать колонну труб длиной до 15 км. Буровая превратилась в полностью обшитую вышку высотой 68 м, непокорную сильным ветрам, бушующим в Заполярье. Рядом выросли минизавод, научные лаборатории и кернохранилище. При бурении на небольшие глубины мотор, который вращает колонну труб с буром на конце, устанавливают на поверхности. Бур представляет собой железный цилиндр с зубьями из алмазов или твердых сплавов — коронку. Эта коронка вгрызается в породы и вырезает из них тонкий столбик — керн. Чтобы охладить инструмент и извлечь из скважины мелкий мусор, в нее нагнетают буровой раствор — жидкую глину, которая все время циркулирует по стволу, словно кровь в сосудах. Через какое-то время трубы поднимают на поверхность, освобождают от керна, меняют коронку и вновь опускают колонну в забой. Так ведется обычное бурение.
А если длина ствола 10—12 километров при диаметре 215 миллиметров? Колонна труб становится тончайшей нитью, опущенной в скважину. Как ею управлять? Как увидеть, что творится в забое? Поэтому на Кольской скважине внизу бурильной колонны установили миниатюрные турбины, их запускал буровой раствор, нагнетаемый по трубам под давлением. Турбины вращали твердосплавную коронку и вырезали керн. Вся технология была хорошо отработана, оператор на пульте управления видел вращение коронки, знал ее скорость и мог управлять процессом.
Каждые 8—10 метров многокилометровую колонну труб приходилось поднимать наверх. Спуск и подъем в общей сложности занимали 18 часов.


Алмазные грезы Поволжья.

Когда в Нижегородской области были найдены мелкие алмазы, это немало озадачило геологов. Конечно, проще всего было предположить, что драгоценные камни принес ледник или речные воды откуда-то с севера. Но вдруг местные недра скрывают кимберлитовую трубку — вместилище алмазов? Проверить эту гипотезу решили в конце 1980-х годов, когда программа научного бурения в России набирала обороты. Место для бурения выбрали севернее Нижнего Новгорода, в центре гигантской кольцевой структуры, которая хорошо выделяется в рельефе. Одни считали ее метеоритным кратером, другие — трубкой взрыва или жерлом вулкана. Бурение прекратили, когда Воротиловская скважина достигла глубины 5 374 м, из которых более километра приходилось на кристаллические породы фундамента. Кимберлитов там не нашли, но справедливости ради следует сказать, что в споре о происхождении этой структуры точку тоже не поставили. Добытые из недр факты одинаково подходили для сторонников обеих гипотез, в итоге каждый остался при своем мнении. А скважину превратили в глубинную геолабораторию, которая действует и поныне.



Коварство цифры «7».

7 километров — отметка для Кольской сверхглубокой роковая. За ней начались неизвестность, множество аварий и непрерывная борьба с горными породами. Ствол никак не удавалось держать вертикально. Когда в первый раз прошли 12 км, скважина отклонилась от вертикали на 21°. Хотя буровики уже научились работать при невероятной кривизне ствола, дальше углубляться было нельзя. Скважину предстояло перебурить с отметки 7 километров. Чтобы получать вертикальный ствол в твердых породах, нужен очень жесткий низ бурильной колонны, дабы он входил в недра, как в масло. Но возникает и другая проблема — скважина постепенно расширяется, бур болтается в ней, как в стакане, стенки ствола начинают рушиться и могут придавить инструмент. Решение этой задачи получилось оригинальным — была применена технология маятника. Бур искусственно раскачивался в скважине и подавлял сильные колебания. За счет этого ствол получался вертикальным. Наиболее распространенная авария на любой буровой — обрыв колонны труб. Обычно трубы пытаются захватить вновь, но если это случается на большой глубине, то проблема переходит в разряд неустранимых. Искать инструмент в 10-километровой скважине бесполезно, такой ствол бросали и начинали новый, чуть выше. Обрыв и потеря труб на СГ-3 случались многократно. В итоге в своей нижней части скважина выглядит как корневая система гигантского растения. Разветвленность скважины огорчала буровиков, но оказалась счастьем для геологов, которые неожиданно получили объемную картину внушительного отрезка древних архейских пород, сформировавшихся более 2,5 млрд. лет назад.
В июне 1990 года СГ-3 достигла глубины 12 262 м. Скважину стали готовить к проходке до 14 км, и тут вновь произошла авария — на отметке 8 550 м колонна труб оборвалась. Продолжение работ требовало долгой подготовки, обновления техники и новых затрат. В 1994 году бурение Кольской сверхглубокой прекратили. Через 3 года она попала в Книгу рекордов Гиннесса и до сих пор остается непревзойденной. Сейчас скважина представляет собой лабораторию для изучения глубоких недр.


Засекреченные недра.

СГ-3 была секретным объектом с самого начала. Виноваты и пограничная зона, и стратегические месторождения в округе, и научный приоритет. Первым иностранцем, посетившим буровую, стал один из руководителей Академии наук Чехословакии. Позже, в 1975 году, о Кольской сверхглубокой вышла статья в «Правде» за подписью министра геологии Александра Сидоренко. Научных публикаций по Кольской скважине по-прежнему не было, но кое-какие сведения за рубеж просачивались. Больше по слухам мир стал узнавать — в СССР бурят самую глубокую скважину.
Завеса тайны, наверное, висела бы над скважиной до самой «перестройки», не случись в 1984 году в Москве Всемирного геологического конгресса. К столь крупному в научном мире событию тщательно готовились, для Министерства геологии даже построили новое здание — ожидали много участников. Но зарубежных коллег интересовала в первую очередь Кольская сверхглубокая! Американцы вообще не верили в то, что она у нас есть. Глубина скважины к тому моменту достигла 12 066 метров. Скрывать объект более не имело смысла. В Москве участников конгресса ждала выставка достижений российской геологии, один из стендов был посвящен скважине СГ-3. Специалисты всего мира недоуменно взирали на обычную буровую головку со стертыми твердосплавными зубьями. И этим бурят самую глубокую в мире скважину? Невероятно! В поселок Заполярный отправилась большая делегация геологов и журналистов. Посетителям показали буровую в действии, доставали и отсоединяли 33-метровые секции труб. Вокруг высились кучи точно таких же буровых головок, как и та, что лежала на стенде в Москве.
От Академии наук делегацию принимал известный геолог, академик Владимир Белоусов. Во время пресс-конференции из зала ему задали вопрос:

- Что же самое главное показала Кольская скважина?

- Господа! Главное, она показала то, что мы ничего не знаем о континентальной коре, — честно ответил ученый.


Глубокая неожиданность.

Кое-что о земной коре континентов, конечно, знали. Тот факт, что континенты сложены очень древними породами, возрастом от 1,5 до 3 миллиардов лет, не опровергла даже Кольская скважина. Однако составленный на основании керна СГ-3 геологический разрез оказался прямо противоположным тому, что ученые представляли себе ранее. Первые 7 километров были сложены вулканическими и осадочными породами: туфами, базальтами, брекчиями, песчаниками, доломитами. Глубже лежал так называемый раздел Конрада, после которого скорость сейсмических волн в породах резко увеличивалась, что интерпретировалось как граница между гранитами и базальтами. Этот раздел был давно пройден, но базальты нижнего слоя земной коры так нигде и не появились. Наоборот, начались граниты и гнейсы.
Разрез Кольской скважины опроверг двухслойную модель земной коры и показал, что сейсмические разделы в недрах — это не границы слоев из пород разного состава. Скорее они указывают на изменение свойств камня с глубиной. При высоком давлении и температуре свойства пород, видимо, могут резко меняться, так, что граниты по своим физическим характеристикам становятся похожи на базальты, и наоборот. Но поднятый на поверхность с 12-километровой глубины «базальт» тут же становился гранитом, хоть и испытывал по пути сильнейший приступ «кессонной болезни» — керн крошился и распадался на плоские бляшки. Чем дальше уходила скважина, тем меньше качественных образцов попадало в руки ученых.
Глубина заключала в себе много неожиданностей. Раньше было естественно думать, что с удалением от поверхности земли, с ростом давления породы становятся более монолитными, с малым количеством трещин и пор. СГ-3 убедила ученых в обратном. Начиная с 9 километров, толщи оказались очень пористыми и буквально напичканы трещинами, по которым циркулировали водные растворы. Позднее этот факт подтвердили другие сверхглубокие скважины на континентах. На глубине оказалось гораздо жарче, чем рассчитывали: на целых 80°! На отметке 7 км температура в забое была 120°С, на 12 км — достигла уже 230°С. В образцах Кольской скважины ученые обнаружили золотое оруденение. Вкрапления драгоценного металла находились в древних породах на глубине 9,5—10,5 км. Впрочем, концентрация золота была слишком мала, чтобы заявлять о месторождении — в среднем 37,7 мг на тонну породы, но достаточная, чтобы ожидать его и в других подобных местах.