Кольская сверхглубокая скважина: телескоп в подземелье

Сегодня человечество может похвастаться такими достижениями, как проникновение в самые глубокие впадины Мирового океана и покорение космических просторов. Однако то, что скрыто у нас под ногами, до сих пор остается неразрешимой мечтой.

Многие ученые утверждают, что это в принципе невозможно ни на каких стадиях развития цивилизации. Однако определенные шаги в этом направлении предпринимаются. На сегодня в мире уже пробурено более десяти сверхглубоких скважин. При этом тот массив информации, который в результате этого стал достоянием ученых, оказался настолько неожиданным, что устоявшиеся представления о строении нашей планеты были поставлены под сомнение.

Проекты покорения земных недр берут свое начало в начале 60-х годов, причем в нескольких странах одновременно. Первыми бурением сверхглубоких скважин занялись американцы, и старались делать это там, где земная кора должна была быть наиболее тонкой. Согласно расчетам геологов, эти места располагались на океанском дне. Но две предпринятые попытки пробиться в этих местах сквозь земную кору окончились неудачно.

Первые советские проекты тоже были разработаны для бурения на Байкале или в Каспийском море или на Байкале. Но ученый-буровик Николай Тимофеев в 1963 году убедил Госкомитет СССР по науке и технике, что сверхглубокую нужно бурить на континенте. В качестве окончательного места бурения был выбран Кольский полуостров, расположенный на Балтийском щите. Было известно, что он состоит из самых древних земных пород. Как полагали ученые, вскрытие многокилометрового пласта должно было рассказать об истории планеты за три последних миллиарда лет.

Как было принято в те времена, к проекту приступили очень основательно. Кольская сверхглубокая скважина была обеспечена 16 научно-исследовательскими лабораториями размером со среднюю фабрику. Проект строительства курировал лично министр геологии. Оказаться в числе строителей скважины было сложнее, чем попасть в отряд космонавтов. Достаточно сказать, что рабочие получали тройную зарплату, причем всем им гарантировали получение квартиры в Ленинграде или Москве.

Любая глубокая скважина представляет собой тонкую иглу, которая вонзается в земную твердь. На нижнем конце этой иглы находится бур диаметром около двадцати сантиметров, напичканный всевозможными датчиками. Непосредственно бурение длилось несколько часов, после чего бур поднимали для осмотра, ремонта и снятия показаний. Зато на спуск и подъем тратилось около 18 часов.

Что происходило на больших глубинах в момент бурения, было непонятно. Шумы, температура и все остальные параметры достигали поверхности с запозданием более минуты. Однако даже это иногда заставляло рабочих пугаться не на шутку. Звуки из глубин скважины напоминали завывания и вопли. К тому же процесс бурения, достигнув глубины десять километров, застопорился из-за многочисленных аварий. Два раза бур достали настолько оплавленным, как будто он побывал на поверхности Солнца. Один раз трос дернули снизу и оборвали. В дальнейшем его остатков при бурении не обнаружилось. Причины всех этих явлений так и остались невыясненными. Однако не они стали основной причиной остановки проекта.

В 1983 году была достигнута глубина 12 066 метров. Было решено приостановить дальнейшее бурение для подготовки материалов к Международному геологическому конгрессу-1984, который должен был состояться в Москве. Именно на нем ученые из-за рубежа узнали о существовании Кольской сверхглубокой, которая до этого времени была засекреченной. 27 сентября 1984 года работы возобновились. Но во время первого же спуска случилась очередная авария – буровая колонна опять оборвалась. Решили продолжить бурение с глубины 7000 метров, при этом был создан новый ствол, достигший отметки в 12 262 метра только к 1990 году. Остановили бурение в 1992 году из-за недостатка финансирования.

Однако Кольская сверхглубокая скважина уже к тому времени обеспечила открытия настолько неожиданные, что они совершили переворот в современных знаниях о строении коры. Согласно обещаниям теоретиков, температура Балтийского щита должна была оставаться относительно низкой до глубины 15 километров. То есть, по их предположениям, скважина могла достичь порядка 20 километров, то есть до мантии. Но практика дала иные результаты: на пятом километре температура составила более 700°С, на седьмом превысила порог 1200°С, а на двенадцати километрах - более 2200°С.

Была поставлена под сомнение теория, утверждающая о послойном строении коры. Бытовало мнение, что сначала должен идти поверхностный слой, состоящий из молодых пород, затем граниты, базальты, затем мантия и ядро. Граниты оказались расположенными на три километра ниже. Базальтов не было вообще. Громадным сюрпризом оказалось наличие огромного числа пустот и трещин на глубинах более 10 километров. Бур раскачивался в них подобно маятнику, что сильно мешало нормальной работе. Пустоты оказались заполненными парами воды, которые перемещались по ним с большой скоростью, создавая те звуки, которые так пугали бурильщиков.

Очень неожиданно для ученых подтвердилась фантастическая гипотеза Алексея Толстого, автора «Гиперболоида инженера Гарина». Когда был достигнут рубеж 9.5 километров, в породе было обнаружено множество всевозможных полезных ископаемых. Среди прочего – золото с концентрацией 78 граммов на тонну породы. К примеру, промышленная добыча эго осуществляется при наличии 34 граммов на тонну.

Биологи тоже получили пищу для размышлений: оказалось, жизнь на нашей планете возникла на 1.5 миллиарда лет раньше, чем ранее предполагалось. На глубинах, где никакой органики быть не должно, нашли четырнадцать видов окаменевших древних микроорганизмов (возраст слоев - более 2.8 миллиардов лет). На глубинах, где осадочных пород уже не было, обнаружилось много метана, что окончательно похоронило теорию об исключительно биологическом происхождении нефти и газа.

Кстати, когда советская космическая станция доставила на землю в конце 70-х пробы грунта, взятые с поверхности Луны, они были сравнены с пробами, которые дала Кольская сверхглубокая скважина с трехкилометровой глубины. Оказалось, эти пробы были практически идентичными! Что явилось косвенным подтверждением гипотезы, что Луна в древности откололась от Земли по причине столкновения с астероидом крупных размеров.

Однако сегодня можно утверждать, что времена, когда подобные сверхглубокие скважины бурились только в научных целях, безвозвратно прошли. Современные проекты сверхглубокого бурения менее амбициозны, и преследуют в основном практические цели - открытие и добычу полезных ископаемых. Например, в США сегодня добыча углеводородов с глубин 6–7 километров - обычное дело.

Но и эти данные приносят много бесценной информации, обобщаемой для получения целостной картины поверхностных слоев коры. А то, что лежит ниже, скорее всего, останется загадкой еще очень долго. Над ее раскрытием работают ученые на сверхглубоких скважинах, аналогичных Кольской. В будущем они станут для человечества «телескопами» в подземный мир планеты, о котором нам известно даже меньше, чем о далеких галактиках.