Санкт-ПетербургСолнечно+30°C
$ЦБ:72,22ЦБ:85,99OPEC:72,29

Кольская сверхглубокая – эпохальный прорыв или провал века?

Кольская
© Д. Сабуров, архив Дмитрия Яковлева, Буровая первого этапа (глубина 7600 м), 1974 год

Когда пятьдесят один год назад 25 мая 1970 года стартовали буровые работы на Кольской сверхглубокой скважине, ее создатели даже не предполагали, сколько легенд она породит. Масштабный научный эксперимент называли «колодцем в ад» и описывали выбирающегося из недр демона. Непосредственный участник событий – профессор Горного университета - рассказал о причинах и некоторых результатах самого глубокого вторжения человека в земную кору.

К началу XX века мировые ученые решили, что накопили достаточно большой объём знаний по строению верхних слоёв литосферы, чтобы перейти от теории к практике и проверке информации. В 1930 году в Европе пробурили земную кору на глубину 3 км, в конце 1950-х годов – на 7 км. Американцы не хотели отставать и в 1961 году приступили к глубоководному бурению дна Тихого океана в рамках проекта «Мохол», который спустя 5 лет закрыли из-за финансовых трудностей и разногласий руководства.

Конечно, Советский Союз также был крайне заинтересован в подобного рода изысканиях.

«Перед учеными стоял ряд фундаментальных целей. Среди них – прогноз полезных ископаемых на большой глубине, получение данных о составе и состоянии горных пород, водных растворов и газов, изучение зоны между гранитным и базальтовым слоями земной коры, модернизация технологий сверхглубокого бурения и методов геофизических исследований. Помимо этого существовала и политическая подоплека. В те годы СССР стал уступать США в космосе. Советское правительство решило искать другую, не менее стратегически важную область, где можно было бы продемонстрировать «мощь и технологическое лидерство великой державы». Глубокое бурение в твердых породах на континенте идеально подходило. С особой тщательностью выбирали подходящее место – оно должно было позволить успешно решить научные задачи, поставить мировые рекорды и утереть нос Америке», - рассказывает профессор кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии Горного университета Юрий Войтеховский.

войтеховский
© Кольский научный центр

В 1982 году после окончания геолого-разведочного факультета данного вуза он начал работать старшим лаборантом Геологического института Кольского филиала АН СССР. Там в течение трех лет молодой специалист параллельно с аспирантурой занимался изучением керна Кольской сверхглубокой и неоднократно посещал ее. Он проработал в НИИ до 2017 года, причем последние 10 лет был его директором, а с 2015 по 2017 годы по совместительству выполнял обязанности председателя всего Центра.

В 1960—1962 годах ведущими отечественными геологическими организациями и НИИ была сформулирована первая в мире комплексная научно-техническая программа «Изучение недр Земли и сверхглубокое бурение». По общепринятой классификации скважины от 3 до 7 км называются глубокими, свыше 7 км — сверхглубокими.

Кольская
© pechenga.ru/ Кольская сверхглубокая скважина

Пионером рудной сейсморазведки и одним из крупнейших специалистов в области изучения глубинного строения земной коры по праву считался профессор Ленинградского горного института Игорь Литвиненко. Он успевал и преподавать в альма-матер, и участвовать в сейсморазведочных работах в Финляндии и Исландии, и исследовать глубинное строение Кольского полуострова и Балтийского щита. Именно его научный опыт и работы позволили найти идеальную локацию для скважины в Мурманской области. Ее заложили в 15 км к востоку от посёлка Никель и 12 км к западу от города Заполярный. Тут и юбилейная дата замаячила на горизонте - 100-летие со дня рождения Владимира Ленина, так что амбициозный проект решено было приурочить к годовщине.

Кольская
© Выступление профессора Игоря Литвиненко

«Выбор места объяснялся двумя главными причинами. Во-первых, это переходная зона от континентальной коры к коре океанического типа. Таким образом, хотелось дойти не только до границы гранитного и базальтового слоев, но и до мантии. Никто никогда не видел настоящего мантийного вещества, и это было бы открытием, как минимум, века! Геофизики предсказывали вполне досягаемые глубины этой границы - до 10 км. Во-вторых, интересовал прогноз наличия меди и никеля на глубине. Работы происходили в Печенгской рифтогенной структуре (Кольский Геоблок Балтийского щита) – крупнейшем районе добычи медно-никелевых руд, открытом еще до месторождений Норильска и Талнаха», - рассказывает профессор.

кольская
© pechenga.ru/ Буровая второго этапа

«Технически это было очень трудно и требовало уникального подхода практически к каждой составляющей процесса. Так, обычная колонна буровых труб длиной 7-8 км разорвалась бы под собственным весом, что уже там говорить о 10-15 км, на которые планировали спуститься. Целенаправленно для СГ-3 (так называлась скважина – прим. ред.) из специальных сплавов производили буровые трубы, вес которых был в 2 с лишним раза меньше аналогов из стали. Буровые коронки приводились в действие нагнетаемым под давлением в скважину буровым раствором, сама колонна скважины при этом не вращалась. Буровая установка была сделана всего в нескольких экземплярах. Сначала работа велась серийной «Уралмаш-4Э», которую применяют при поиске и разведке месторождений нефти и газа, а с глубины 7263 метра бурение продолжили инновационной установкой «Уралмаш-15000». Она была сделана российскими мозгами и руками из отечественных деталей! Никаких заимствований. Кроме того, для Кольской требовались уникальный буровой раствор повышенной плотности и на нефтяной основе, термостойкие металлические детали, смазки, специализированная измерительная аппаратура. Стандартные материалы при температуре 150-200 градусов отказывали. Общая стоимость проекта приравнивалась к сумме, затраченной американцами на то, чтобы отправить человека на Луну», - отмечает Юрий Войтеховский.

Советское правительство засекретило точную сумму трат, но ее можно примерно представить по аналогии. Известно, что правительство ФРГ потратило 583 млн марок на скважину «КТБ-Оберпфальц» в Баварии, которую пробурили глубиной 9101 м в 1990—1994 годах. Американская «Берта Роджерс» глубиной 9583 метра, созданная в 1973—1974 годах для поиска нефти, компании-разработчику обошлась в 15 млн долларов.

По воспоминаниям ученого, организация работы была очень суровой. Люди с высшим образованием и кандидатскими степенями стремились попасть на объект и встать за буровой станок. В Заполярном базировалась специально созданная для строительства скважины и анализа полученных материалов Кольская комплексная геолого-разведочная экспедиция глубокого бурения (1968—1991 годы, с 1992 года преобразована в Научно-производственный центр). В штат брали сотрудников по большому конкурсу.

Часто можно слышать, что СГ-3 не достигла поставленных перед ней научно-исследовательских задач. Мол, ни ярко выраженного чередования слоёв литосферы, ни сколько-нибудь выраженных границ между ними, ни тем более мантии так и не было обнаружено. Однако это не соответствует действительности.

кольская
© Форпост Северо-Запад / Горный музей/ Образцы керна с Кольской сверхглубокой скважины

«Она ответила на многие вопросы и позволила сделать череду открытий. Во-первых, подтвердилась технологическая возможность сверхглубокого бурения, что уже было грандиозным прорывом. Во-вторых, выяснилось, что руды могут залегать на весьма большой глубине — в 10 км обнаружены аномально высокие содержания золота и серебра. В-третьих, ранее считалось, что на больших глубинах горная порода должна быть невероятно сжата. Но на глубине 8 км были обнаружены раздробленные породы. То есть, давление в земной коре не подчинялось привычным законам. Оно не похоже, например, на давление столба жидкости. Кроме того, границы между гранитом, базальтом и мантией, которые показывали геофизические методы, прошли, а мантии так не увидели. Там была та же горная порода. Это заставило геологов задуматься, как же устроена земная кора, и с чем связаны все эти геофизические границы? В ходе исследований все-таки удалось обнаружить разницу в степени метаморфизма – на максимальной глубине порода под действием давления и температур была сильнее изменена в сравнении с первичным составом. Мы узнали, что искомые границы плавные, а не резкие, как ожидали. Легендарный проект во многом опроверг наши представления о разрезе земной коры. Они оказались очень приблизительными!» - резюмирует Юрий Войтеховский.

кольская
© Форпост Северо-Запад / Горный музей/ Амфиболит, глубина 11260 м

Существует серьезная востребованность в дальнейшем проведении аналогичных исследований – создании сверхглубоких скважин в разных регионах. Это прогноз геологического строения на больших глубинах, уточнение запасов полезных ископаемых и прояснение наших теоретических моделей. Однако сегодня «чисто научный» интерес не будет поддержан. Такие эксперименты мог себе позволить разве что Советский Союз.

Кольская
© Форпост Северо-Запад / Горный музей/ Биотит-плагиоклазовый гнейс, глубина 12238 м

Имелась даже программа проходки сети сверхглубоких скважин, куда помимо Кольской должно входило еще 13 объектов на Урале, в Прикаспийской низменности, в Западной Сибири, на Украине, в Азербайджане… Некоторые из них обладали такой же проектной глубиной (15 000 м). Но после развала страны и дробления НИИ их реализация постепенно была остановлена. Несмотря на то, что после ряда аварий в 1994 году скважина в Мурманской области была закрыта на отметке 12 262 метра, именно она остается самой глубокой в мире. До 2008 года она была также самой длинной, но потом лидерство перехватила пробуренная под острым углом к поверхности земли нефтяная скважина Maersk Oil BD-04A в Катаре (12 290 м).

кольская
© pechenga.ru

Было озвучено много идей, как использовать Кольскую сверхглубокую после завершения бурения. Одна из них – залить в нее радиоактивные отходы. И только когда открыли зоны брекчирования (рыхлых пород), поняли, что ствол проходит через тектонические зоны, и неизвестно, куда они выводят. Зальешь отходы рядом с Заполярным, а они всплывут где-нибудь в Норвегии или Финляндии. От варианта отказались.

Весной 2020 года власти Мурманска объявили о планах сделать Кольскую сверхглубокую скважину туристическим объектом. Но пока она представляет собой ржавый люк, покрывающий объект с нераскрытым до конца потенциалом.

Кольская
© Википедия

Подписывайтесь на наши каналы:Google NewsGoogle НовостиYandex NewsЯндекс НовостиYandex ZenЯндекс Дзен