Najhlbšie vŕtanie na Zemi. „Studňa do pekla“: ako bola v Sovietskom zväze vyvŕtaná najhlbšia studňa na svete

Nie je jednoduchšie preniknúť do tajomstiev, ktoré sú pod našimi nohami, ako zistiť všetky tajomstvá Vesmíru nad našimi hlavami. A možno ešte ťažšie, pretože na to, aby sme mohli nahliadnuť do hlbín Zeme, je potrebná veľmi hlboká studňa.

Účely vŕtania sú rôzne (napríklad produkcia ropy), ale ultrahlboké (viac ako 6 km) vrty potrebujú predovšetkým vedci, ktorí chcú vedieť, aké zaujímavé veci sa nachádzajú vo vnútri našej planéty. Kde sa tieto „okná“ do stredu Zeme nachádzajú a ako sa volá najhlbšia vŕtaná studňa, vám prezradíme v tomto článku. Najprv len jedno upresnenie.

Vŕtanie sa môže vykonávať buď zvisle nadol, alebo pod uhlom k povrchu zeme. V druhom prípade môže byť dĺžka veľmi veľká, ale hĺbka, ak sa hodnotí od ústia (začiatok studne na povrchu) po najhlbší bod v podpovrchu, je menšia ako hĺbka tých, ktoré prebiehajú kolmo.

Príkladom je jedna z vrtov poľa Chayvinskoye, ktorej dĺžka dosiahla 12 700 m, ale v hĺbke je výrazne nižšia ako najhlbšie studne.

Táto studňa s hĺbkou 7520 m sa nachádza na území modernej západnej Ukrajiny. Práce na ňom sa však uskutočnili už v ZSSR v rokoch 1975 - 1982.

Účelom vytvorenia tohto jedného z najhlbších vrtov v ZSSR bola ťažba nerastov (ropa a plyn), ale dôležitou úlohou bolo aj štúdium útrob zeme.

9 Studňa Yen-Yakhinskaya

Neďaleko mesta Novy Urengoy v Yamalo-Nenets Okrug. Účelom vŕtania Zeme bolo zistiť zloženie zemskej kôry v mieste vŕtania a určiť rentabilitu vývoja veľkých hĺbok pre ťažbu.

Ako je to zvyčajne v prípade ultra hlbokých studní, podložie pripravilo výskumníkov s mnohými „prekvapeniami“. Napríklad v hĺbke asi 4 km teplota dosiahla +125 (nad vypočítanú hodnotu) a po ďalších 3 km už bola teplota +210 stupňov. Napriek tomu vedci svoj výskum dokončili a v roku 2006 bola studňa opustená.

8 Saatli v Azerbajdžane

V ZSSR bol na území Azerbajdžanskej republiky vyvŕtaný jeden z najhlbších vrtov na svete, Saatli. Plánovalo sa zvýšiť jeho hĺbku na 11 km a vykonať rôzne štúdie týkajúce sa štruktúry zemskej kôry a vývoja ropy v rôznych hĺbkach.

Mohlo by vás zaujímať

Nebolo však možné vyvŕtať takú hlbokú studňu, ako sa to stáva veľmi, veľmi často. Počas prevádzky stroje často zlyhávajú v dôsledku extrémne vysokých teplôt a tlakov; studňa je ohnutá, pretože tvrdosť rôznych hornín nie je jednotná; Menší výpadok často prináša také problémy, že ich riešenie si vyžaduje viac peňazí ako vytvorenie nového.

Takže v tomto prípade, napriek tomu, že materiály získané vŕtaním boli veľmi cenné, práce museli byť zastavené vo výške okolo 8324 m.

7 Zisterdorf - najhlbší v Rakúsku

Ďalší hlboký vrt bol vyvŕtaný v Rakúsku, neďaleko mesta Zisterdorf. V blízkosti sa nachádzali plynové a ropné polia a geológovia dúfali, že ultra hlboký vrt umožní získať superzisky v oblasti ťažby.

Zemný plyn bol skutočne objavený vo veľmi významnej hĺbke - k zúfalstvu odborníkov ho nebolo možné extrahovať. Ďalšie vŕtanie sa skončilo nehodou;
Nemalo zmysel ho obnovovať, rozhodli sa v blízkosti vyvŕtať ďalší, ale nič zaujímavé pre priemyselníkov sa v ňom nenašlo.

6 univerzít v USA

Jednou z najhlbších studní na Zemi je Univerzita v USA. Jeho hĺbka je 8686 m Materiály získané v dôsledku vŕtania sú veľmi zaujímavé, pretože poskytujú nový materiál o štruktúre planéty, na ktorej žijeme.

V dôsledku toho sa prekvapivo ukázalo, že pravdu nemali vedci, ale spisovatelia sci-fi: v hĺbkach sú vrstvy minerálov a život existuje vo veľkých hĺbkach - však hovoríme o o baktériách!

V 90. rokoch začalo Nemecko vŕtať ultrahlbokú studňu Hauptborung. Plánovalo sa dosiahnuť hĺbku 12 km, ale ako to už pri ultrahlbokých baniach býva, plány neboli korunované úspechom. Už vo výške niečo vyše 7 metrov sa začali problémy so strojmi: vŕtanie zvisle nadol sa stalo nemožným a hriadeľ sa začal čoraz viac odchyľovať na stranu. Každý meter bol náročný a teplota extrémne stúpala.

Nakoniec, keď horúčavy dosiahli 270 stupňov a nekonečné nehody a zlyhania všetkých vyčerpali, bolo rozhodnuté prerušiť práce. Stalo sa tak v hĺbke 9,1 km, čím sa vrt Hauptborung stal jedným z najhlbších.

Vedecké materiály získané z vrtov sa stali základom pre tisíce štúdií a samotná baňa sa v súčasnosti využíva na turistické účely.

4 Badenská jednotka

V Spojených štátoch sa Lone Star pokúsila v roku 1970 vyvŕtať ultrahlbokú studňu. Miesto v blízkosti mesta Anadarko v Oklahome nebolo vybrané náhodou: tu divoká príroda a vysoký vedecký potenciál vytvárajú vhodnú príležitosť na vŕtanie studne a jej štúdium.

Práce prebiehali viac ako rok a za tento čas navŕtali do hĺbky 9159 m, čo umožňuje zaradiť ho medzi najhlbšie bane na svete.

A na záver uvádzame tri najhlbšie studne sveta. Na treťom mieste je Bertha Rogers - prvý ultrahlboký vrt na svete, ktorý však nezostal dlho najhlbším. Len krátko nato sa objavila najhlbšia studňa v ZSSR, studňa Kola.

Bertha Rogers bola vŕtaná spoločnosťou GHK, ktorá sa zaoberá vývojom nerastných surovín, predovšetkým zemného plynu. Cieľom práce bolo hľadanie plynu vo veľkých hĺbkach. Práce sa začali v roku 1970, keď sa o útrobách Zeme vedelo veľmi málo.

Spoločnosť vkladala veľké nádeje do lokality v okrese Ouachita, pretože Oklahoma má veľa nerastných surovín a vedci si vtedy mysleli, že na zemi sú celé vrstvy ropy a plynu. 500 dní práce a obrovské prostriedky investované do projektu sa však ukázali ako zbytočné: vrták sa roztopil vo vrstve tekutej síry a plyn či ropu nebolo možné odhaliť.

Okrem toho sa počas vŕtania neuskutočnil žiadny vedecký výskum, keďže vrt mal len komerčný význam.

2 KTB-Oberpfalz

Na druhom mieste v našom rebríčku je nemecký vrt Oberpfalz, ktorý dosiahol hĺbku takmer 10 km.

Táto baňa je držiteľom rekordu v najhlbšom kolmom vrte, keďže bez vychýlenia do strany ide až do hĺbky 7500 m! Ide o bezprecedentný údaj, pretože bane vo veľkých hĺbkach sa nevyhnutne ohýbajú, no unikátne vybavenie vedcov z Nemecka umožnilo posúvať vrták vertikálne smerom nadol veľmi dlho.

Rozdiel v priemere tiež nie je taký veľký. Ultra hlboké studne začínajú na povrchu zeme dierou s pomerne veľkým priemerom (v Oberpfalz - 71 cm) a potom sa postupne zužujú. Na dne má nemecká studňa priemer len asi 16 cm.

Dôvod, prečo museli byť práce zastavené, je rovnaký ako vo všetkých ostatných prípadoch – porucha zariadenia v dôsledku vysokých teplôt.

1 Kolská studňa je najhlbšia na svete

Za hlúpu legendu vďačíme „kačičke“ rozšírenej v západnej tlači, kde s odvolaním sa na mýtického „svetoznámeho vedca“ Azzakova hovorili o „stvorení“, ktoré uniklo z bane, ktorej teplota dosahovala 1000 stupňa, o stonoch miliónov ľudí, ktorí sa prihlásili na vypnutie mikrofónu a tak ďalej.

Na prvý pohľad je jasné, že príbeh je šitý bielou niťou (a, mimochodom, bol publikovaný na prvého apríla): teplota v bani nebola vyššia ako 220 stupňov, ale pri tejto teplote, rovnako ako pri 1000 stupňoch nemôže fungovať žiadny mikrofón; stvorenia neutiekli a menovaný vedec neexistuje.

Kolská studňa je najhlbšia na svete. Jeho hĺbka dosahuje 12262 m, čím výrazne prevyšuje hĺbku ostatných baní. Ale nie dĺžka! Teraz môžeme vymenovať aspoň tri vrty - Katar, Sachalin-1 a jednu z vrtov poľa Čajvinskoje (Z-42) - ktoré sú dlhšie, ale nie hlbšie.
Kola dala vedcom obrovský materiál, ktorý ešte nebol úplne spracovaný a pochopený.

Miesto	Meno	Krajina	Hĺbka
1	Kola	ZSSR	12262
2	KTB-Oberpfalz	Nemecko	9900
3	USA	9583
4	Baden-Unit	USA	9159
5	Nemecko	9100
6	USA	8686
7	Zisterdorf	Rakúsko	8553
8	ZSSR (moderný Azerbajdžan)	8324
9	Rusko	8250
10	Ševčenkovskaja	ZSSR (Ukrajina)	7520

V jednom z vedeckých programov uviedli jednoduchý príklad, ktorý vám umožní uvedomiť si, aká obrovská je naša planéta. Predstavte si veľký teplovzdušný balón. Toto je celá planéta. A najtenšie steny sú zónou, kde je život. Ale ľudia v skutočnosti zvládli iba jednu vrstvu atómov obklopujúcich túto stenu.

Ľudstvo sa však neustále snaží rozširovať svoje vedomosti o planéte a procesoch, ktoré na nej prebiehajú. Vypúšťame vesmírne lode a satelity, staviame ponorky, no najťažšie je zistiť, čo máme pod nohami, vo vnútri zeme.

Studne prinášajú relatívne porozumenie. S ich pomocou môžete zistiť zloženie hornín, študovať zmeny fyzikálnych podmienok a tiež vykonávať prieskum minerálov. A najhlbšia studňa na svete prinesie, samozrejme, najviac informácií. Jedinou otázkou je, kde presne to je. Toto sa dnes pokúsime zistiť.

ALEBO-11

Nie je prekvapujúce, že najdlhší vrt bol vyrobený pomerne nedávno, v roku 2011. Nové, pokročilejšie technológie, odolné a spoľahlivé materiály a presné metódy výpočtu umožnili dosiahnuť tento výsledok.

Určite vás poteší, že sa nachádza v Rusku a bol vyvŕtaný v rámci projektu Sachalin-1. Všetky práce si vyžiadali len 60 dní, čo ďaleko presahuje výsledky predchádzajúcich prieskumov.

Celková dĺžka tohto rekordného vrtu je 12 kilometrov 345 metrov, čo zostáva neprekonaným rekordom. Ďalším úspechom je maximálna dĺžka vodorovného kmeňa, ktorá je 11 kilometrov 475 metrov. Tento výsledok sa zatiaľ nikomu nepodarilo prekonať. Ale to je zatiaľ všetko.

BD-04A

Tento ropný vrt v Katare je na tú dobu známy svojou rekordnou hĺbkou. Jeho celková dĺžka je 12 kilometrov 289 metrov, z toho 10 902 metrov je horizontálny kmeň. Mimochodom, bol postavený v roku 2008 a rekord držal celé tri roky.

Ale táto hlboká studňa je známa nielen svojou pôsobivou veľkosťou, ale aj veľmi smutným faktom. Bola postavená vedľa ropného šelfu kvôli geologickému prieskumu a v roku 2010 utrpela vážnu nehodu.

Takto vyzerá studňa teraz

Superhlboká studňa Kola, vyvŕtaná počas ZSSR, stratila svoj titul vodcu v roku 2008. Stále však zostáva jedným z najznámejších objektov tohto typu a naďalej si drží tretie miesto.

Prípravné práce na vŕtanie sa začali už v roku 1970. Plánovalo sa, že táto studňa sa stane najhlbšou na Zemi a dosiahne 15 kilometrov. Je pravda, že takýto výsledok sa nikdy nedosiahol. V roku 1992 boli práce prerušené, keď hĺbka dosiahla impozantných 12 kilometrov 262 metrov. Ďalší výskum musel byť zastavený pre nedostatok financií a vládnej podpory.

S jeho pomocou bolo možné získať množstvo zaujímavých vedeckých údajov a hlbšie pochopiť štruktúru zemskej kôry. To nie je prekvapujúce, pretože projekt bol pôvodne úplne vedecký a nesúvisel s geologickým prieskumom alebo štúdiom ložísk nerastov.

Mimochodom, populárna legenda o „studni do pekla“ je spojená so superhlbokou studňou Kola. Hovoria, že keď dosiahli 11-kilometrovú hranicu, vedci počuli desivé výkriky. A krátko na to sa vrták zlomil. Podľa legendy to naznačuje existenciu pekla v podzemí, v ktorom sú mučení hriešnici. Práve ich výkriky počuli vedci.

Pravda, legenda kritike neobstojí. Už len preto, že žiadne akustické zariadenie nemôže fungovať pri tlaku a teplote na týchto úrovniach. Ale na druhej strane je celkom zaujímavé špekulovať, že najhlbším vrtom sa podarí dostať ak nie do pekla, tak na iné legendárne a mýtické miesta.

Zatiaľ len pomáhajú vedcom lepšie pochopiť, ako žije naša planéta. A hoci je cesta do stredu zeme ešte veľmi vzdialená, ľudia sa o ňu zjavne usilujú.

Viete, že ľudia po stáročia odhaľujú záhady planéty? Odpovede sa snažili nájsť pod nohami. TravelAsk vám povie o najväčších studniach na svete.

Čo hovorí história

Mnohokrát sa pokúšali zostúpiť do hlbín Zeme. Číňania boli medzi prvými. V 13. storočí vykopali studňu hlbokú 1200 metrov.

V roku 1930 Európania prekonali tento rekord: vŕtali do zemského povrchu do hĺbky troch kilometrov.

Čas plynul a toto číslo stále rástlo. Takže na konci 50. rokov dosahovali vrty už 7 kilometrov.

Najhlbšia studňa na svete

V skutočnosti väčšina studní vzniká počas ťažby. Dnešný rekord patrí studni Chayvinskoye poľa Z-42. Bol postavený vo veľmi krátkom čase: niečo cez 70 dní. Patrí do projektu Sachalin-1 a ide o ropný projekt.

Jeho hĺbka je 12 700 metrov. Len si predstavte, najvyššia hora na Zemi je Everest. Ide takmer 9 kilometrov do neba. A najhlbšia priekopa je priekopa Mariana. Je to asi 11 kilometrov. To znamená, že Z-42 prekonala všetky ukazovatele matky prírody.

No v regióne Murmansk

Ale o jednej špeciálnej studni vám chceme povedať podrobnejšie. Nachádza sa v regióne Murmansk, asi 10 kilometrov od mesta Zapolyarny. Nazýva sa to superhlboká studňa Kola. Jeho hĺbka je 12 262 metrov. Je zaujímavý tým, že pôvodne nevznikol na ťažbu, ale na štúdium litosféry.

Priemer studne na povrchu zeme je 92 centimetrov a priemer spodnej časti je 21,5 centimetra.

Teplota počas vŕtania v hĺbke 5 kilometrov bola 70 stupňov, v hĺbke 7 kilometrov - 120 stupňov a v hĺbke 12 kilometrov - 220 stupňov.

Superhlboká studňa Kola bola položená v roku 1970 na 100. výročie narodenia Vladimíra Lenina. Hlavným cieľom bolo štúdium vulkanických hornín, ktoré sa na ťažbu zriedka vŕtajú. Pôsobilo tu viac ako 15 výskumných laboratórií.

V roku 1990 svoju činnosť obmedzili, pretože sa tu stalo veľa nehôd: často sa odlomili vrtné reťazce.

Dnes je zariadenie opustené a samotná studňa je zakonzervovaná a začína sa rúcať.

Prirodzene, všetko vybavenie bolo demontované a budova, ktorá dlho nepoužívaný, pomaly sa mení na ruiny.

Na obnovenie práce je potrebná značná suma - asi 100 miliónov rubľov, takže nikto nevie, či bude studňa niekedy otvorená.

Výsledky výskumu

Vedci verili, že v určitej hĺbke nájdu jasne definovanú hranicu medzi žulami a bazaltmi. Ale, bohužiaľ, všetky diela neposkytli jasné pochopenie povahy zemského plášťa. A potom vedci dokonca konštatovali, že miesto na začatie práce nebolo práve najúspešnejšie.

Cesta do pekla

Tak sa volá Kolská studňa. Navyše o nej stále existuje veľa klebiet súvisiacich s druhým svetom. Existujú teda príbehy, že v hĺbke 12 kilometrov zariadenia vedcov zaznamenali výkriky a stonanie vychádzajúce z útrob Zeme.

Americká televízia túto legendu dokonca oficiálne oznámila: v roku 1989 televízna spoločnosť Trinity Broadcasting Network vyrozprávala tento príbeh svojim divákom. No, potom je tu ešte viac: stále ste mohli nájsť zaujímavé príbehy v bulvárnych novinách tej doby. Napríklad, že vedci počuli výkriky a stonanie, no výskum nezastavili. A každý kilometer bol do krajiny vtlačený nešťastím. Takže, keď vŕtačky dosiahli 13-kilometrovú značku, ZSSR sa zrútil. A v hĺbke 14,5 kilometra vo všeobecnosti objavili prázdne miesta. Zaujatý týmto neočakávaným objavom, výskumníci poslali mikrofón schopný pracovať pri extrémne vysokých teplotách a ďalšie senzory. Teplota vo vnútri dosahovala 1100 stupňov – no, skutočný pekelný oheň. A počuli ľudské výkriky.

V skutočnosti akustické metódy na štúdium studní nezaznamenávajú skutočný zvuk a nie na mikrofón. Na seizmických prijímačoch zaznamenávajú vlnový vzor odrazených elastických vibrácií vybudených vysielačom s frekvenciou 10 - 20 kHz a 20 kHz - 2 MHz. No o hĺbke sme už písali: 13-kilometrovú hranicu nikto nedosiahol.

Jeden z autorov projektu D.M. Huberman neskôr povedal: „Keď sa ma ľudia pýtajú na tento záhadný príbeh, neviem, čo mám odpovedať. Na jednej strane sú príbehy o „démonovi“ kecy. Na druhej strane ako poctivý vedec nemôžem povedať, že viem, čo sa tu presne stalo. Naozaj bol zaznamenaný veľmi zvláštny hluk, potom došlo k výbuchu... O pár dní neskôr sa nič podobné v rovnakej hĺbke nenašlo.“.

Snáď zakončíme príbeh na takúto záhadnú nôtu. Zamyslite sa sami, sami sa rozhodnite, či toto je naozaj cesta do pekla.

Dnes vedecký výskum ľudstva dosiahol hranice slnečnej sústavy: pristáli sme kozmickými loďami na planétach, ich satelitoch, asteroidoch, kométach, vyslali sme misie do Kuiperovho pásu a prekročili hranicu heliopauzy. Pomocou ďalekohľadov vidíme udalosti, ktoré sa odohrali pred 13 miliardami rokov – keď mal vesmír len niekoľko stoviek miliónov rokov. Na tomto pozadí je zaujímavé zhodnotiť, ako dobre poznáme našu Zem. Jeho vnútornú štruktúru najlepšie zistíte vyvŕtaním studne: čím hlbšie, tým lepšie. Najhlbšia studňa na Zemi je Kola Superdeep Well alebo SG-3. V roku 1990 jej hĺbka dosiahla 12 kilometrov 262 metrov. Ak tento údaj porovnáme s polomerom našej planéty, ukáže sa, že je to len 0,2 percenta cesty do stredu Zeme. Ale aj to stačilo na zmenu predstáv o štruktúre zemskej kôry.

Ak si studňu predstavíte ako šachtu, cez ktorú sa dá výťahom zostúpiť do samých hlbín zeme, alebo aspoň pár kilometrov, tak to vôbec nie je ono. Priemer vŕtacieho nástroja, ktorým inžinieri vrt vytvorili, bol iba 21,4 centimetra. Horný dvojkilometrový úsek studne je trochu širší – bol rozšírený na 39,4 centimetra, no aj tak sa tam človek nemá ako dostať. Pre predstavu o proporciách studne by bola najlepšia analógia 57-metrová šijacia ihla s priemerom 1 milimeter, na jednom konci o niečo hrubšia.

Diagram studne

Ale aj toto znázornenie sa zjednoduší. Pri vŕtaní došlo na studni k niekoľkým nehodám – časť vrtnej kolóny skončila pod zemou bez možnosti ju vyťažiť. Preto sa studňa niekoľkokrát spúšťala nanovo, od značiek sedem a deväť kilometrov. Existujú štyri veľké pobočky a asi tucet malých. Hlavné vetvy majú rôzne maximálne hĺbky: dve z nich prekračujú hranicu 12 kilometrov, ďalšie dve ju nedosahujú len o 200-400 metrov. Všimnite si, že hĺbka priekopy Mariana je o jeden kilometer menšia - 10 994 metrov v porovnaní s hladinou mora.

Horizontálne (vľavo) a vertikálne projekcie trajektórií SG-3

Yu.N. Jakovlev a kol. / Bulletin vedeckého centra Kola Ruskej akadémie vied, 2014

Navyše by bolo chybou vnímať studňu ako olovnicu. Vzhľadom na to, že horniny majú v rôznych hĺbkach rôzne mechanické vlastnosti, vrták sa pri práci odchýlil smerom k menej hustým oblastiam. Preto vo veľkom meradle vyzerá profil Kola Superdeep ako mierne zakrivený drôt s niekoľkými vetvami.

Pri približovaní sa k studni dnes uvidíme iba hornú časť - kovový poklop priskrutkovaný k ústiu dvanástimi masívnymi skrutkami. Nápis na nej bol urobený s chybou, správna hĺbka je 12 262 metrov.

Ako sa vŕtala superhlboká studňa?

Na začiatok treba poznamenať, že SG-3 bol pôvodne koncipovaný špeciálne na vedecké účely. Vedci si na vŕtanie vybrali miesto, kde sa na zemský povrch dostali staré horniny - staré až tri miliardy rokov. Jedným z argumentov počas prieskumu bolo, že mladé sedimentárne horniny boli dobre preštudované počas ťažby ropy a nikto nikdy nevŕtal hlboko do starých vrstiev. Okrem toho sa tu nachádzali veľké ložiská medi a niklu, ktorých prieskum by bol užitočným doplnkom k vedeckému poslaniu vrtu.

S vŕtaním sa začalo v roku 1970. Prvá časť vrtu bola vyvŕtaná sériovou súpravou Uralmash-4E - zvyčajne sa používala na vŕtanie ropných vrtov. Úprava inštalácie umožnila dosiahnuť hĺbku 7 kilometrov 263 metrov. Trvalo to štyri roky. Potom sa inštalácia zmenila na Uralmash-15000, pomenovanú podľa plánovanej hĺbky vrtu - 15 kilometrov. Nová vrtná súprava bola navrhnutá špeciálne pre superhĺbku Kola: vŕtanie v takých veľkých hĺbkach si vyžadovalo vážnu úpravu zariadení a materiálov. Napríklad hmotnosť samotnej vrtnej kolóny v hĺbke 15 kilometrov dosahovala 200 ton. Samotná inštalácia mohla zdvihnúť bremená až do 400 ton.

Vŕtacia kolóna pozostáva z rúrok spojených navzájom. Inžinieri s jeho pomocou spúšťajú vrtný nástroj na dno studne a zabezpečuje aj jeho prevádzku. Na konci kolóny boli nainštalované špeciálne 46-metrové turbodrily poháňané prúdením vody z povrchu. Umožnili otáčať nástrojom na drvenie hornín oddelene od celého stĺpa.

Hroty, ktorými sa vrtná struna zahryzla do žuly, evokujú futuristické časti z robota - niekoľko rotujúcich ostnatých diskov spojených s turbínou na vrchu. Jeden takýto vrták vystačil len na štyri hodiny práce - to približne zodpovedá prejazdu 7-10 metrov, po ktorom treba celú vrtnú kolónu zdvihnúť, rozobrať a potom opäť spustiť. Samotné neustále zostupy a výstupy trvali až 8 hodín.

Dokonca aj potrubia pre stĺp v Kola Superdeep Pipe museli byť použité nezvyčajným spôsobom. V hĺbke sa teplota a tlak postupne zvyšujú a ako hovoria inžinieri, pri teplotách nad 150 - 160 stupňov oceľ sériových rúr mäkne a je menej schopná odolávať viactonovým zaťaženiam - z tohto dôvodu existuje pravdepodobnosť nebezpečných deformácií a rozbitie stĺpca sa zvyšuje. Preto vývojári zvolili ľahšie a tepelne odolné hliníkové zliatiny. Každá z rúr mala dĺžku asi 33 metrov a priemer asi 20 centimetrov – o niečo užšiu ako studňa samotná.

Podmienky vŕtania však nevydržali ani špeciálne vyvinuté materiály. Po prvom sedemkilometrovom úseku ďalšie vrty po hranicu 12 000 metrov trvali takmer desať rokov a viac ako 50 kilometrov rúr. Inžinieri boli konfrontovaní so skutočnosťou, že pod siedmimi kilometrami sa skaly zmenšili a lámali sa – viskózne pre vrták. Okrem toho samotný vrt zdeformoval svoj tvar a stal sa elipsovitým. V dôsledku toho sa stĺp niekoľkokrát zlomil a inžinieri, ktorí ho nemohli zdvihnúť späť, boli nútení zabetónovať vetvu studne a znovu vyvŕtať šachtu, čím stratili roky práce.

Jedna z týchto veľkých havárií prinútila vŕtačov v roku 1984 zabetónovať vetvu vrtu, ktorá siahala do hĺbky 12 066 metrov. Vŕtanie sa muselo znova začať od 7-kilometrovej hranice. Predchádzala tomu pauza v práci s vrtom – v tom momente bola odtajnená existencia SG-3 a v Moskve sa konal medzinárodný geologický kongres Geoexpo, ktorého delegáti lokalitu navštívili.

Podľa očitých svedkov nešťastia po obnovení prác stĺp vyvŕtal dieru o ďalších deväť metrov nižšie. Po štyroch hodinách vŕtania sa pracovníci pripravili na zdvihnutie stĺpa späť, ale „nefungovalo to“. Vrtári sa rozhodli, že potrubie bolo „prilepené“ niekde k stenám studne, a zvýšili zdvíhaciu silu. Zaťaženie sa prudko znížilo. Postupným rozoberaním stĺpa na 33-metrové sviečky sa robotníci dostali k ďalšiemu úseku, ktorý skončil nerovným spodným okrajom: v vrte zostalo turbovŕtanie a ďalších päť kilometrov rúr, ktoré sa nedali zdvihnúť.

Hranicu 12 kilometrov sa vŕtačom podarilo opäť dosiahnuť až v roku 1990, vtedy bol stanovený potápačský rekord – 12 262 metrov. Potom došlo k novej havárii a od roku 1994 boli práce na studni zastavené.

Vedecká misia Superdeep

Obrázok seizmických testov na SG-3

„Kola Superdeep“ Ministerstvo geológie ZSSR, Vydavateľstvo Nedra, 1984

Vrt bol študovaný celým radom geologických a geofyzikálnych metód, od zberu jadra (stĺpec hornín zodpovedajúci danej hĺbke) až po radiačné a seizmologické merania. Napríklad jadro bolo odobraté pomocou jadrových prijímačov so špeciálnymi vrtákmi - vyzerajú ako rúry so zubatými okrajmi. V strede týchto rúr sú 6-7 centimetrové otvory, kam padá kameň.

Ale aj s týmto zdanlivo jednoduchým (okrem potreby zdvihnúť toto jadro z mnohokilometrovej hĺbky) sa objavili ťažkosti. V dôsledku vrtnej kvapaliny, tej istej, ktorá uviedla vrták do pohybu, sa jadro nasýtilo kvapalinou a zmenilo svoje vlastnosti. Podmienky v hĺbke a na povrchu zeme sú navyše veľmi odlišné – vzorky popraskali v dôsledku tlakových zmien.

V rôznych hĺbkach sa výťažok jadra značne líšil. Ak sa na piatich kilometroch od 100-metrového segmentu dalo počítať s 30 centimetrami jadra, tak v hĺbkach viac ako deväť kilometrov dostali geológovia namiesto skalného stĺpu súpravu podložiek z hustej horniny.

Mikrofotografia hornín získaných z hĺbky 8028 metrov

„Kola Superdeep“ Ministerstvo geológie ZSSR, Vydavateľstvo Nedra, 1984

Štúdie materiálu získaného z vrtu viedli k niekoľkým dôležitým záverom. Po prvé, štruktúru zemskej kôry nemožno zjednodušiť na zloženie niekoľkých vrstiev. Predtým to naznačovali seizmologické údaje - geofyzici videli vlny, ktoré sa zdali odrážať od hladkej hranice. Štúdie na SG-3 ukázali, že takáto viditeľnosť môže nastať aj pri zložitom rozložení hornín.

Tento predpoklad ovplyvnil návrh vrtu – vedci očakávali, že v hĺbke siedmich kilometrov sa šachta dostane do čadičových skál, no nestretli sa ani pri hranici 12 kilometrov. No namiesto čadiča objavili geológovia horniny, ktoré mali veľké množstvo puklín a nízku hustotu, čo sa z mnohokilometrovej hĺbky vôbec nedalo očakávať. Navyše sa v trhlinách našli stopy podzemnej vody – dokonca sa predpokladalo, že vznikli priamou reakciou kyslíka a vodíka v hrúbke Zeme.

Medzi vedeckými výsledkami boli aj aplikované - napríklad v malých hĺbkach našli geológovia horizont medenoniklových rúd vhodných na ťažbu. A v hĺbke 9,5 kilometra bola objavená vrstva geochemickej zlatej anomálie – v hornine boli prítomné mikrometrové zrná pôvodného zlata. Koncentrácie dosahovali až gram na tonu horniny. Je však nepravdepodobné, že by ťažba z takýchto hĺbok bola niekedy zisková. Ale samotná existencia a vlastnosti zlatonosnej vrstvy umožnili objasniť modely vývoja minerálov – petrogenézu.

Samostatne by sme mali hovoriť o štúdiách teplotných gradientov a žiarenia. Na tento druh experimentov sa používajú dolné nástroje spúšťané na drôtených lanách. Veľkým problémom bolo zabezpečiť ich synchronizáciu s pozemnými zariadeniami, ako aj zabezpečiť prevádzku vo veľkých hĺbkach. Problémy nastali napríklad s tým, že káble s dĺžkou 12 kilometrov sa natiahli asi o 20 metrov, čo mohlo výrazne znížiť presnosť údajov. Aby sa tomu vyhli, geofyzici museli vytvoriť nové metódy na označovanie vzdialeností.

Väčšina komerčných nástrojov nebola navrhnutá na prevádzku v drsných podmienkach nižších úrovní vrtu. Na výskum vo veľkých hĺbkach preto vedci použili zariadenia vyvinuté špeciálne pre Kola Superdeep.

Najdôležitejším výsledkom geotermálneho výskumu sú oveľa vyššie teplotné gradienty, ako sa očakávalo. Pri povrchu bola rýchlosť nárastu teploty 11 stupňov na kilometer, do hĺbky dvoch kilometrov - 14 stupňov na kilometer. V intervale od 2,2 do 7,5 kilometra sa teplota zvyšovala rýchlosťou blížiacou sa 24 stupňom na kilometer, hoci existujúce modely predpovedali hodnotu jeden a pol krát nižšiu. Výsledkom bolo, že už v hĺbke piatich kilometrov prístroje zaznamenali teplotu 70 stupňov Celzia a o 12 kilometrov táto hodnota dosiahla 220 stupňov Celzia.

Ukázalo sa, že superhlboký vrt Kola je na rozdiel od iných vrtov - napríklad pri analýze uvoľňovania tepla hornín ukrajinského kryštalického štítu a batolitov Sierra Nevada geológovia ukázali, že uvoľňovanie tepla klesá s hĺbkou. V SG-3 naopak rástla. Okrem toho merania ukázali, že hlavným zdrojom tepla, ktorý poskytuje 45-55 percent tepelného toku, je rozpad rádioaktívnych prvkov.

Napriek tomu, že hĺbka studne sa zdá byť kolosálna, nedosahuje ani tretinu hrúbky zemskej kôry v Baltskom štíte. Geológovia odhadujú, že základ zemskej kôry v tejto oblasti prebieha približne 40 kilometrov pod zemou. Preto aj keby SG-3 dosiahla plánovanú 15-kilometrovú hranicu, stále by sme nedosiahli plášť.

To je ambiciózna úloha, ktorú si americkí vedci stanovili pri vývoji projektu Mohol. Geológovia plánovali dosiahnuť hranicu Mohorovicic - podzemného regiónu, kde dochádza k prudkej zmene rýchlosti šírenia zvukových vĺn. Predpokladá sa, že súvisí s hranicou medzi kôrou a plášťom. Stojí za zmienku, že vrtári si vybrali ako miesto pre vrt oceánske dno pri ostrove Guadalupe – vzdialenosť k hranici bola len niekoľko kilometrov. Hĺbka samotného oceánu tu však dosahovala 3,5 kilometra, čo výrazne skomplikovalo vrtné operácie. Prvé testy v 60. rokoch umožnili geológom vŕtať vrty len do 183 metrov.

Nedávno sa dozvedeli o plánoch na vzkriesenie projektu vŕtania v hlbokom oceáne pomocou výskumnej vrtnej lode JOIDES Resolution. Geológovia si za nový cieľ vybrali bod v Indickom oceáne neďaleko Afriky. Hĺbka hranice Mohorovicic je len asi 2,5 kilometra. V decembri 2015 - januári 2016 sa geológom podarilo vyvŕtať vrt s hĺbkou 789 metrov - piaty najväčší podvodný vrt na svete. Ale táto hodnota je len polovica toho, čo bolo požadované v prvej fáze. Tím sa však plánuje vrátiť a dokončiť to, čo začali.

***

0,2 percenta cesty do stredu Zeme nie je také pôsobivé v porovnaní s rozsahom cestovania vesmírom. Treba však vziať do úvahy, že hranica Slnečnej sústavy neprechádza pozdĺž obežnej dráhy Neptúna (alebo dokonca Kuiperovho pásu). Gravitácia Slnka prevláda nad hviezdnou gravitáciou až do vzdialenosti dvoch svetelných rokov od hviezdy. Ak si teda všetko dôkladne spočítate, vyjde vám, že Voyager 2 preletel len desatinu percenta cesty na okraj našej sústavy.

Preto by nás nemalo rozčuľovať, ako slabo poznáme „vnútornosti“ našej vlastnej planéty. Geológovia majú svoje teleskopy – seizmický výskum – a vlastné ambiciózne plány na dobytie podložia. A ak sa astronómom už podarilo dotknúť významnej časti nebeských telies v slnečnej sústave, potom pre geológov to najzaujímavejšie ešte len čaká.

Vladimír Korolev

Superhlboká studňa Kola je najhlbším vrtom na svete (od roku 1979 do roku 2008) sa nachádza v regióne Murmansk, 10 kilometrov západne od mesta Zapolyarny, na území geologického baltského štítu. Jeho hĺbka je 12 262 metrov. Na rozdiel od iných ultrahlbokých vrtov, ktoré boli vytvorené na ťažbu ropy alebo geologický prieskum, SG-3 bol vyvŕtaný výlučne na štúdium litosféry v mieste, kde je hranica Mohorovicic. (skrátene Moho hranica) je spodná hranica zemskej kôry, na ktorej dochádza k prudkému zvýšeniu rýchlostí pozdĺžnych seizmických vĺn.

Superhlboká studňa Kola bola položená na počesť 100. výročia Leninovho narodenia v roku 1970. Vrstvy sedimentárnych hornín boli v tom čase dobre študované počas ťažby ropy. Zaujímavejšie bolo vŕtanie tam, kde vychádzajú na povrch vulkanické horniny staré asi 3 miliardy rokov (pre porovnanie: vek Zeme sa odhaduje na 4,5 miliardy rokov). Na ťažbu minerálov sa takéto horniny zriedka vŕtajú hlbšie ako 1-2 km. Predpokladalo sa, že už v hĺbke 5 km bude žulová vrstva nahradená čadičovou 6. júna 1979 vrt prekonal rekord 9583 metrov, ktorý predtým držal vrt Bertha-Rogers (ropný vrt v r. Oklahoma). V najlepších rokoch pracovalo na superhlbinnom vrtu Kola 16 výskumných laboratórií, osobne na ne dohliadal minister geológie ZSSR.

Hoci sa očakávalo, že sa objaví jasná hranica medzi granitmi a bazaltmi, v jadre sa v celej hĺbke našli len žuly. Vplyvom vysokého tlaku však stlačené žuly výrazne zmenili svoje fyzikálne a akustické vlastnosti. Spravidla sa zdvihnuté jadro rozpadalo z aktívneho uvoľnenia plynu na kašu, pretože nevydržalo prudkú zmenu tlaku. Silný kus jadra bolo možné odstrániť len veľmi pomalým zdvihnutím vrtáka, keď sa podarilo „prebytočnému“ plynu, ešte stlačenému na vysoký tlak, z horniny uniknúť hustota puklín vo veľkých hĺbkach očakávania, zvýšené. V hĺbke bola aj voda, ktorá vyplnila trhliny.

Je zaujímavé, že keď sa v roku 1984 v Moskve konal Medzinárodný geologický kongres, na ktorom boli prezentované prvé výsledky výskumu studne, mnohí vedci vtipne navrhli, aby bola studňa okamžite zasypaná, pretože by to zničilo všetky predstavy o štruktúre studne. zemská kôra. Vskutku, zvláštne veci sa začali už v prvých štádiách prieniku. Napríklad teoretici ešte pred začiatkom vŕtania sľubovali, že teplota baltického štítu zostane relatívne nízka do hĺbky aspoň 5 kilometrov, teplota okolia presahuje 70 stupňov Celzia, pri siedmich - cez 120 stupňov a pri v hĺbke 12 bolo horúco silnejšie ako 220 stupňov - o 100 stupňov vyššie, ako sa predpokladalo. Kolskí vrtáci spochybnili teóriu o vrstvenej štruktúre zemskej kôry – minimálne v intervale do 12 262 metrov.

"Máme najhlbšiu dieru na svete - tak ju musíme využiť!" - trpko zvolá David Guberman, stály riaditeľ Kola Superdeep Research and Production Center. Za prvých 30 rokov Kola Superdeep prerazili sovietski a potom ruskí vedci do hĺbky 12 262 metrov. Od roku 1995 sa však vŕtanie zastavilo: projekt nemal kto financovať. To, čo je pridelené v rámci vedeckých programov UNESCO, stačí len na udržiavanie vrtnej stanice v prevádzkyschopnom stave a štúdium predtým vyťažených vzoriek hornín.

Huberman s ľútosťou spomína, koľko vedeckých objavov sa udialo v Kola Superdeep. Doslova každý meter bol zjavením. Studňa ukázala, že takmer všetky naše doterajšie poznatky o stavbe zemskej kôry sú nesprávne. Ukázalo sa, že Zem vôbec nie je ako poschodová torta.

Ďalšie prekvapenie: ukázalo sa, že život na planéte Zem vznikol o 1,5 miliardy rokov skôr, ako sa očakávalo. V hĺbkach, kde sa verilo, že neexistuje žiadna organická hmota, bolo objavených 14 druhov fosílnych mikroorganizmov - vek hlbokých vrstiev presiahol 2,8 miliardy rokov. V ešte väčších hĺbkach, kde už nie sú sedimenty, sa metán objavil v obrovských koncentráciách. To úplne a úplne zničilo teóriu biologického pôvodu uhľovodíkov, ako je ropa a plyn. Vznikli takmer fantastické pocity. Keď koncom 70. rokov sovietska automatická vesmírna stanica priviezla na Zem 124 gramov mesačnej pôdy, vedci z Kola Science Center zistili, že je to ako dva hrášky v struku so vzorkami z hĺbky 3 kilometrov. A vznikla hypotéza: Mesiac sa odtrhol od polostrova Kola. Teraz hľadajú, kde presne. Mimochodom, Američania, ktorí si z Mesiaca priviezli pol tony zeminy, s tým nič zmysluplné neurobili. Boli umiestnené vo vzduchotesných nádobách a ponechané na výskum budúcim generáciám.

Celkom neočakávane pre všetkých sa potvrdili predpovede Alexeja Tolstého z románu „Engineer Garin's Hyperboloid“. V hĺbke viac ako 9,5 kilometra bola objavená skutočná pokladnica všetkých druhov minerálov, najmä zlata. Skutočná olivínová vrstva, geniálne predpovedaná spisovateľom. Mimochodom, priemyselná výroba je možná v koncentrácii 34 gramov na tonu, ale čo je najviac prekvapujúce, v ešte väčších hĺbkach, kde už nie sú sedimentárne horniny, bol prírodný metán. vyskytujú vo veľkých koncentráciách. To úplne a úplne zničilo teóriu biologického pôvodu uhľovodíkov, ako je ropa a plyn

So studňou Kola sa spájali nielen vedecké senzácie, ale aj tajomné legendy, z ktorých väčšina sa po overení ukázala ako výmysly novinárov. Podľa jedného z nich bola primárnym zdrojom informácií (1989) americká televízna spoločnosť Trinity Broadcasting Network, ktorá zase prevzala správu zo správy fínskych novín. Údajne pri vŕtaní studne v hĺbke 12 000 metrov mikrofóny vedcov zaznamenali výkriky a stonanie.) Novinári, bez toho, aby si mysleli, že je jednoducho nemožné vložiť mikrofón do takej hĺbky (aké zariadenie na záznam zvuku môže pracovať pri teplotách nad dvesto stupňov?) napísal, že vŕtači počuli „hlas z podsvetia“.

Po týchto publikáciách sa superhlboká studňa Kola začala nazývať „cestou do pekla“ a tvrdili, že každý nový vyvŕtaný kilometer priniesol krajine nešťastie. Povedali, že keď vŕtači vŕtali trinásť tisíc metrov, ZSSR sa zrútil. No, keď bol vrt navŕtaný do hĺbky 14,5 km (čo sa vlastne nestalo), narazili na nezvyčajné dutiny. Zaujatý týmto neočakávaným objavom, vrtáci zoslali mikrofón schopný pracovať pri extrémne vysokých teplotách a ďalšie senzory. Teplota vo vnútri údajne dosahovala 1 100 °C – bolo tam teplo ohnivých komôr, v ktorých bolo údajne počuť ľudské výkriky.

Táto legenda sa stále potuluje po obrovských priestoroch internetu a prežila samotného vinníka týchto klebiet - studňu Kola. Práce na ňom boli zastavené ešte v roku 1992 pre nedostatok financií. Do roku 2008 bola v zakonzervovanom stave. O rok neskôr padlo definitívne rozhodnutie upustiť od pokračovania výskumu a celý výskumný komplex rozobrať a studňu „zasypať“. K definitívnemu opusteniu studne došlo v lete 2011.
Ako teda vidíte, tentoraz sa vedcom nepodarilo dostať sa k plášťu a preskúmať ho. To však neznamená, že studňa Kola nedala vede nič - naopak, obrátila všetky ich predstavy o štruktúre zemskej kôry hore nohami.

VÝSLEDKY

Ciele stanovené v projekte ultrahlbokého vŕtania boli dokončené. Boli vyvinuté a vytvorené špeciálne zariadenia a technológie na ultra hlboké vŕtanie, ako aj na štúdium vrtov vŕtaných do veľkých hĺbok. Informácie o fyzickom stave, vlastnostiach a zložení hornín v ich prirodzenom výskyte a od jadra až po hĺbku 12 262 m sme dostali, dá sa povedať, „z prvej ruky“ - studňa v malých hĺbkach dala domovine vynikajúci dar. v rozmedzí 1,6-1 km. Otvárali sa tam priemyselné medenoniklové rudy - bol objavený nový rudný horizont. A príde vhod, pretože v miestnej niklovni už dochádza ruda.

Ako bolo uvedené vyššie, geologická predpoveď vrtného úseku sa nenaplnila. Obraz, ktorý sa očakával počas prvých 5 km v studni, sa predĺžil na 7 km a potom sa objavili úplne nečakané skaly. Čadiče predpovedané v hĺbke 7 km sa nenašli, ani keď klesli na 12 km. Očakávalo sa, že hranica, ktorá dáva najväčší odraz pri seizmickom sondovaní, je úroveň, kde sa žuly transformujú na odolnejšiu čadičovú vrstvu. V skutočnosti sa ukázalo, že sa tam nachádzajú menej pevné a menej husté puklinové horniny – archejské ruly. Toto sa nikdy nečakalo. A to sú zásadne nové geologické a geofyzikálne informácie, ktoré nám umožňujú interpretovať údaje hĺbkového geofyzikálneho výskumu inak.

Neočakávané a zásadne nové sa ukázali aj údaje o procese tvorby rudy v hlbokých vrstvách zemskej kôry. V hĺbkach 9-12 km sa tak stretli s vysoko poréznymi puklinovými horninami nasýtenými vysoko mineralizovanými podzemnými vodami. Tieto vody sú jedným zo zdrojov tvorby rúd. Predtým sa verilo, že to bolo možné len v oveľa menších hĺbkach. Práve v tomto intervale bol zistený zvýšený obsah zlata v jadre - až 1 g na 1 tonu horniny (koncentrácia považovaná za vhodnú pre priemyselný rozvoj). Bude však niekedy výhodné ťažiť zlato z takých hĺbok?

Zmenili sa aj predstavy o tepelnom režime zemského vnútra a hĺbkovom rozložení teplôt v oblastiach čadičových štítov. V hĺbke viac ako 6 km bol získaný teplotný gradient 20°C na 1 km namiesto očakávaných (ako v hornej časti) 16°C na 1 km. Ukázalo sa, že polovica tepelného toku je rádiogénneho pôvodu.

Hlbiny zeme obsahujú toľko tajomstiev ako obrovské rozlohy vesmíru. Presne toto si myslia niektorí vedci a majú čiastočne pravdu, pretože ľudia stále presne nevedia, čo je pod našimi nohami, hlboko pod zemou Počas celej existencie pozemskej civilizácie sme mohli ísť hlbšie do planéty a o niečo viac ako 10 kilometrov. Tento rekord bol stanovený v roku 1990 a vydržal až do roku 2008, potom bol niekoľkokrát aktualizovaný. V roku 2008 bol vyvŕtaný 12 290 metrov dlhý šikmý ropný vrt Maersk Oil BD-04A (ropná panva Al Shaheen v Katare). V januári 2011 bol na poli Odoptu-Sea (projekt Sachalin-1) vyvŕtaný šikmý ropný vrt s hĺbkou 12 345 metrov. Rekord v hĺbke vŕtania v súčasnosti patrí vrtu Z-42 poľa Chayvinskoye, ktorého hĺbka je 12 700 metrov.