بئر كولا العميقة هي أعمق بئر في العالم (من 1979 إلى 2008) ، وهي تقع في منطقة مورمانسك ، على بعد 10 كيلومترات غرب مدينة زابوليارني ، على أراضي درع البلطيق الجيولوجي. عمقها 12262 مترا. على عكس الآبار العميقة الأخرى التي تم صنعها لإنتاج النفط أو التنقيب عنه ، تم حفر SG-3 حصريًا لدراسة الغلاف الصخري في المكان الذي توجد فيه حدود موهوروفيتش. (حدود موهو المختصرة) - الحد الأدنى لقشرة الأرض ، حيث توجد زيادة مفاجئة في سرعات الموجات الزلزالية الطولية.
تم وضع بئر Kola superdeep تكريماً للذكرى المئوية لميلاد لينين في عام 1970. تمت دراسة طبقات الصخور الرسوبية في ذلك الوقت جيدًا أثناء إنتاج النفط. كان من المثير للاهتمام الحفر حيث تظهر الصخور البركانية التي يبلغ عمرها حوالي 3 مليارات سنة (للمقارنة: يقدر عمر الأرض بنحو 4.5 مليار سنة). للتعدين ، نادراً ما يتم حفر هذه الصخور على عمق أكبر من 1-2 كم. كان من المفترض أنه بالفعل على عمق 5 كم ، سيتم استبدال طبقة الجرانيت بالبازلت. في 6 يونيو 1979 ، حطم البئر الرقم القياسي البالغ 9583 مترًا ، والذي كان مملوكًا سابقًا لبئر بيرت روجرز (بئر نفط في أوكلاهوما) . في أفضل السنوات ، عمل 16 مختبرًا بحثيًا في بئر Kola superdeep ، وقد أشرف عليهم شخصياً وزير الجيولوجيا في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية.
على الرغم من أنه كان من المتوقع أن يتم العثور على حدود واضحة بين الجرانيت والبازلت ، إلا أنه تم العثور على الجرانيت فقط في القلب طوال العمق. ومع ذلك ، بسبب الضغط العالي ، غيّرت الجرانيت المضغوط بشكل كبير خصائصها الفيزيائية والصوتية.كقاعدة عامة ، ينهار اللب المرتفع من إطلاق الغاز النشط إلى الحمأة ، لأنه لا يمكن أن يتحمل تغيرًا حادًا في الضغط. كان من الممكن استخراج قطعة صلبة من اللب فقط من خلال ارتفاع بطيء جدًا لسلسلة الحفر ، عندما يكون للغاز "الزائد" ، بينما لا يزال في حالة ضغط مرتفع ، وقتًا لمغادرة الصخر. الأعماق ، خلافا للتوقعات ، زادت. في العمق ، كان الماء موجودًا أيضًا ، يملأ الشقوق.
ومن المثير للاهتمام أنه عندما انعقد المؤتمر الجيولوجي الدولي في موسكو عام 1984 ، والذي عُرضت فيه النتائج الأولى لأبحاث البئر ، اقترح العديد من العلماء مازحًا أن يتم دفنها على الفور ، لأنها تدمر كل الأفكار حول بنية القشرة الأرضية. في الواقع ، بدأت الشذوذ حتى في المراحل الأولى من الاختراق. لذلك ، على سبيل المثال ، وعد المنظرون حتى قبل بدء الحفر بأن درجة حرارة درع البلطيق ستبقى منخفضة نسبيًا إلى عمق لا يقل عن 5 كيلومترات ، وتجاوزت درجة الحرارة المحيطة 70 درجة مئوية ، عند سبعة - أكثر من 120 درجة ، وفي كان القلي بعمق 12 درجة أقوى من 220 درجة - 100 درجة أعلى مما كان متوقعًا. شكك حفارو كولا في نظرية الهيكل متعدد الطبقات لقشرة الأرض - على الأقل في نطاق يصل إلى 12262 مترًا.
"لدينا أعمق حفرة في العالم - هذه هي الطريقة التي يجب أن تستخدمها!" - بمرارة صرخ المدير الدائم لمركز البحث والإنتاج "كولا سوبرديب" ديفيد هوبرمان. في السنوات الثلاثين الأولى من وجود Kola Superdeep ، اخترق العلماء السوفييت ثم الروس على عمق 12262 مترًا. لكن منذ عام 1995 ، توقف الحفر: لم يكن هناك من يمول المشروع. ما تم تخصيصه في إطار برامج اليونسكو العلمية يكفي فقط للحفاظ على محطة الحفر في حالة عمل ودراسة عينات الصخور المستخرجة سابقاً.
يتذكر هوبرمان بأسف عدد الاكتشافات العلمية التي حدثت في Kola Superdeep. حرفيا كل متر كان الوحي. أظهر البئر أن كل معرفتنا السابقة تقريبًا عن بنية قشرة الأرض غير صحيحة. اتضح أن الأرض ليست على الإطلاق مثل طبقة الكعكة.
مفاجأة أخرى: نشأت الحياة على كوكب الأرض قبل 1.5 مليار سنة مما كان متوقعًا. في الأعماق حيث كان يعتقد أنه لا توجد مادة عضوية ، تم العثور على 14 نوعًا من الكائنات الحية الدقيقة المتحجرة - تجاوز عمر الطبقات العميقة 2.8 مليار سنة. في أعماق أكبر ، حيث لم تعد هناك صخور رسوبية ، ظهر الميثان بتركيزات ضخمة. وقد أدى هذا إلى تدمير نظرية الأصل البيولوجي للهيدروكربونات مثل النفط والغاز بشكل كامل وكامل ، كما كانت هناك أيضًا أحاسيس رائعة تقريبًا. عندما جلبت المحطة الفضائية الأوتوماتيكية السوفيتية ، في أواخر السبعينيات ، 124 جرامًا من تربة القمر إلى الأرض ، وجد باحثو مركز كولا للعلوم أنها كانت مثل قطرتين من الماء تشبه العينات المأخوذة من عمق 3 كيلومترات. ونشأت فرضية: القمر انفصل عن شبه جزيرة كولا. الآن يبحثون عن مكان بالضبط. بالمناسبة ، الأمريكيون ، الذين أحضروا نصف طن من التربة من القمر ، لم يفعلوا شيئًا معقولاً معها. توضع في عبوات محكمة الغلق وتترك للبحث للأجيال القادمة.
بشكل غير متوقع تمامًا للجميع ، تم تأكيد تنبؤات أليكسي تولستوي من رواية "Hyperboloid of Engineer Garin". على عمق أكثر من 9.5 كيلومترات ، اكتشفوا مخزنًا حقيقيًا لجميع أنواع المعادن ، ولا سيما الذهب. طبقة زيتون حقيقي ، تنبأ بها الكاتب ببراعة. الذهب فيه 78 جرام للطن. بالمناسبة ، الإنتاج الصناعي ممكن بتركيز 34 جرام للطن. ولكن الأكثر غرابة ، في أعماق أكبر ، حيث لا توجد صخور رسوبية ، تم العثور على غاز الميثان الطبيعي بكميات كبيرة تركيزات. هذا دمر بشكل كامل وكامل نظرية الأصل البيولوجي للهيدروكربونات مثل النفط والغاز.
لم ترتبط الأحاسيس العلمية ببئر كولا فحسب ، بل ارتبطت أيضًا بالأساطير الغامضة ، والتي تبين أن معظمها كان خيالًا للصحفيين أثناء التحقق. وفقًا لأحدهم ، كان المصدر الأصلي للمعلومات (1989) هو شركة التلفزيون الأمريكية Trinity Broadcasting Network ، والتي بدورها أخذت القصة من تقرير إحدى الصحف الفنلندية. يُزعم أنه أثناء حفر بئر ، على عمق 12 ألف متر ، سجلت ميكروفونات العلماء صرخات وآهات.). الصحفيون ، دون حتى التفكير في أنه كان من المستحيل ببساطة لصق ميكروفون بهذا العمق (ما يمكن لجهاز التسجيل الصوتي أن يفعله العمل في درجات حرارة أعلى من مائتي درجة؟) عن حقيقة أن عمال الحفر سمعوا "صوتًا من العالم السفلي".
بعد هذه المطبوعات ، بدأ يطلق على بئر كولا العميقة اسم "الطريق إلى الجحيم" ، بحجة أن كل كيلومتر جديد يتم حفره جلب سوء الحظ للبلاد ، وقالوا إنه عندما كان الحفارون يحفرون 13 ألف متر ، انهار الاتحاد السوفياتي. حسنًا ، عندما تم حفر البئر على عمق 14.5 كم (وهو ما لم يحدث بالفعل) ، عثروا فجأة على فراغات غير عادية. مفتونًا بهذا الاكتشاف غير المتوقع ، قام الحفارون بخفض ميكروفون قادر على العمل في درجات حرارة عالية للغاية وأجهزة استشعار أخرى فيه. يُزعم أن درجة الحرارة في الداخل وصلت إلى 1100 درجة مئوية - كانت هناك حرارة من غرف النار ، حيث يُزعم أن صرخات بشرية يمكن سماعها.
لا تزال هذه الأسطورة تتجول في مساحات شاسعة من الإنترنت ، بعد أن نجت من الجاني ذاته لهذه القيل والقال - بئر كولا. توقف العمل فيه في عام 1992 بسبب نقص التمويل. حتى عام 2008 ، كانت في حالة توقف. وبعد عام تم اتخاذ القرار النهائي بالتخلي عن استمرار البحث وتفكيك مجمع البحث بأكمله و "دفن" البئر. تم التخلي النهائي عن البئر في صيف 2011.
لذا ، كما ترون ، هذه المرة لم يتمكن العلماء من الوصول إلى الوشاح واستكشافه. ومع ذلك ، هذا لا يعني أن بئر كولا لم يقدم شيئًا للعلم - بل على العكس من ذلك ، فقد قلبت كل أفكارهم حول بنية قشرة الأرض رأسًا على عقب.
النتائج
تم تنفيذ المهام المحددة في مشروع الحفر العميق. تم تطوير وإنشاء معدات وتقنيات خاصة للحفر العميق للغاية ، وكذلك لدراسة الآبار المحفورة بعمق كبير. تلقينا معلومات "مباشرة" حول الحالة الفيزيائية وخصائص وتكوين الصخور في تواجدها الطبيعي ومن العينات الأساسية إلى عمق 12262 مترًا .8 كيلومترات. تم اكتشاف خامات صناعية من النحاس والنيكل هناك - تم اكتشاف أفق خام جديد. ومفيد للغاية ، لأن خام النيكل المحلي ينفد بالفعل.
كما هو مذكور أعلاه ، فإن التوقعات الجيولوجية لقسم البئر لم تتحقق. الصورة التي كانت متوقعة خلال أول 5 كيلومترات في البئر امتدت 7 كيلومترات ، ثم ظهرت صخور غير متوقعة تمامًا. لم يتم العثور على البازلت المتنبأ به على عمق 7 كم ، حتى عندما انخفض إلى 12 كم. كان من المتوقع أن الحد الذي يعطي أكبر قدر من الانعكاس في السبر الزلزالي هو المستوى الذي تمر فيه الجرانيت إلى طبقة بازلتية أكثر متانة. في الواقع ، اتضح أن هناك صخور متصدعة أقل متانة وأقل كثافة - أرشيان نيسيس - موجودة هناك. لم يكن هذا متوقعا على الإطلاق. وهذه معلومات جيولوجية وجيوفيزيائية جديدة بشكل أساسي تسمح لك بتفسير بيانات المسوحات الجيوفيزيائية العميقة بطريقة مختلفة.
تبين أيضًا أن البيانات المتعلقة بعملية تكوين الخام في الطبقات العميقة من قشرة الأرض غير متوقعة وجديدة في الأساس. لذلك ، على أعماق 9-12 كم ، تم العثور على صخور متصدعة مسامية للغاية مشبعة بمياه جوفية عالية التمعدن. هذه المياه هي أحد مصادر تكوين الخام. في السابق ، كان يُعتقد أن هذا لم يكن ممكنًا إلا في أعماق ضحلة جدًا. في هذه الفترة ، تم العثور على محتوى ذهب متزايد في اللب - يصل إلى 1 جرام لكل 1 طن من الصخور (وهو تركيز يعتبر مناسبًا للتطور الصناعي). ولكن هل سيكون من المربح تعدين الذهب من مثل هذا العمق؟
تغيرت أيضًا الأفكار حول النظام الحراري لباطن الأرض ، حول التوزيع العميق لدرجات الحرارة في مناطق الدروع البازلتية. على عمق أكثر من 6 كم ، تم الحصول على تدرج درجة حرارة 20 درجة مئوية لكل كيلومتر واحد بدلاً من المتوقع (كما في الجزء العلوي) 16 درجة مئوية لكل كيلومتر. تم الكشف عن أن نصف التدفق الحراري هو من أصل إشعاعي.
تحتوي أحشاء الأرض على العديد من الألغاز مثل مساحات الكون الشاسعة. هذا بالضبط ما يعتقده بعض العلماء ، وهم على حق جزئيًا ، لأن الناس ما زالوا لا يعرفون بالضبط ما هو بالضبط تحت أقدامنا في أعماق الأرض. طوال فترة وجود الحضارة الأرضية ، تمكنا من التعمق في كوكب يزيد قليلا عن 10 كيلومترات. تم تراجع هذا الرقم القياسي في عام 1990 واستمر حتى عام 2008 ، وبعد ذلك تم تحديثه عدة مرات. في عام 2008 ، تم حفر بئر نفط منحرف ، Maersk Oil BD-04A ، بطول 12،290 متر (حوض الشاهين النفطي في قطر). في يناير 2011 ، تم حفر بئر نفط مائل في حقل Odoptu-more (مشروع سخالين 1) بعمق 12345 مترًا. سجل عمق الحفر ينتمي حاليًا إلى بئر Z-42 في حقل Chayvinskoye ، الذي يبلغ عمقه 12700 متر.
تم حفر مئات الآلاف من الآبار في القشرة الأرضية على مدى العقود الماضية من القرن الماضي. وهذا ليس مستغربا ، لأن البحث عن المعادن واستخراجها في عصرنا مرتبط حتما بالحفر العميق. ولكن من بين كل هذه الآبار ، يوجد واحد فقط على هذا الكوكب - الأسطوري Kola Superdeep (SG) ، الذي لا يزال عمقه غير مسبوق - أكثر من اثني عشر كيلومترًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن SG هي واحدة من القلائل التي تم حفرها ليس من أجل الاستكشاف أو التعدين ، ولكن لأغراض علمية بحتة: لدراسة أقدم صخور كوكبنا ومعرفة أسرار العمليات الجارية فيها.
اليوم ، لا يتم إجراء عمليات حفر في Kola Superdeep ، وقد تم إيقافها في عام 1992. لم يكن SG هو الأول وليس الوحيد في برنامج دراسة البنية العميقة للأرض. ومن الآبار الخارجية ثلاثة ابار بلغ اعماقها من 9.1 الى 9.6 كم. كان من المخطط أن يتجاوز أحدهم (في ألمانيا) كولا. ومع ذلك ، تم إيقاف الحفر على الثلاثة ، وكذلك على SG ، بسبب الحوادث ولأسباب فنية لا يمكن أن يستمر حتى الآن.
يمكن ملاحظة أنه ليس عبثًا مقارنة مهام حفر الآبار العميقة في التعقيد برحلة إلى الفضاء ، مع رحلة استكشافية طويلة المدى إلى كوكب آخر. عينات الصخور المستخرجة من باطن الأرض ليست أقل إثارة للاهتمام من عينات تربة القمر. تمت دراسة التربة التي نقلتها المركبة القمرية السوفيتية في معاهد مختلفة ، بما في ذلك مركز كولا للعلوم. اتضح أن تكوين التربة القمرية يتوافق تمامًا تقريبًا مع الصخور المستخرجة من بئر كولا من عمق حوالي 3 كم.
اختيار الموقع والتنبؤ به
تم إنشاء بعثة استكشافية خاصة (Kola GRE) لحفر SG. لم يتم اختيار مكان الحفر أيضًا عن طريق الصدفة - درع البلطيق في منطقة شبه جزيرة كولا. هنا ، تظهر أقدم الصخور النارية التي يبلغ عمرها حوالي 3 مليارات سنة على السطح (ويبلغ عمر الأرض 4.5 مليار سنة فقط). كان من المثير للاهتمام الحفر في أقدم الصخور النارية ، لأن الصخور الرسوبية حتى عمق 8 كيلومترات تمت دراستها جيدًا في إنتاج النفط. وفي الصخور النارية أثناء التعدين ، عادة ما تحصل على 1-2 كم فقط. تم أيضًا تسهيل اختيار مكان لـ SG من خلال حقيقة أن حوض Pecheneg يقع هنا - هيكل ضخم يشبه الوعاء ، كما لو كان مضغوطًا في الصخور القديمة. أصله مرتبط بخطأ عميق. وهنا توجد رواسب كبيرة من النحاس والنيكل. وتضمنت المهام الموكلة إلى بعثة كولا الجيولوجية تحديد عدد من سمات العمليات والظواهر الجيولوجية ، بما في ذلك تكوين الخام ، وتحديد طبيعة الحدود التي تفصل الطبقات في القشرة القارية ، وجمع البيانات عن تكوين المواد والحالة الفيزيائية للصخور. .
قبل الحفر ، تم بناء جزء من القشرة الأرضية على أساس البيانات الزلزالية. كان بمثابة توقع لظهور تلك الطبقات الأرضية التي عبرتها البئر. كان من المفترض أن سلسلة الجرانيت تمتد إلى عمق 5 كيلومترات ، وبعد ذلك كان من المتوقع وجود صخور بازلتية أقوى وأقدم.
لذلك ، تم اختيار الشمال الغربي من شبه جزيرة كولا ، على بعد 10 كيلومترات من مدينة زابوليارني ، ليست بعيدة عن حدودنا مع النرويج ، كموقع حفر. Zapolyarny هي مدينة صغيرة نشأت في الخمسينيات بجوار مصنع للنيكل. بين التندرا الجبلية على تلة تهب عليها كل الرياح والعواصف الثلجية ، يوجد "مربع" ، يتكون كل جانب منه من سبعة منازل من خمسة طوابق. يوجد في الداخل شارعان ، عند تقاطعهما ساحة حيث يوجد بيت الثقافة والفندق. على بعد كيلومتر من البلدة ، خلف الوادي الضيق ، تظهر المباني والمداخن العالية لمصنع النيكل ، خلفه ، على طول منحدر الجبل ، مقالب نفايات صخرية من أقرب محجر حجري مظلمة. بالقرب من المدينة يوجد طريق سريع إلى مدينة نيكيل وبحيرة صغيرة ، على الجانب الآخر منها النرويج بالفعل.
أرض تلك الأماكن بكثرة تحافظ على آثار الحرب الماضية. عندما تسافر بالحافلة من مورمانسك إلى Zapolyarny ، في منتصف الطريق تقريبًا تعبر نهر Zapadnaya Litsa الصغير ، توجد مسلة تذكارية على ضفته. هذا هو المكان الوحيد في كل روسيا حيث وقفت الجبهة بلا حراك خلال الحرب من عام 1941 إلى عام 1944 ، مقابل بحر بارنتس. على الرغم من وجود معارك ضارية طوال الوقت وكانت الخسائر من الجانبين ضخمة. حاول الألمان دون جدوى اقتحام مورمانسك ، الميناء الوحيد الخالي من الجليد في شمالنا. في شتاء عام 1944 ، تمكنت القوات السوفيتية من اختراق الجبهة.
على هذا الخطاف ، تم إنزال سلسلة من الأنابيب ورفعها. على اليسار - في سلة - توجد أنابيب بطول 33 مترًا معدة للنزول - "شموع".
كولا superdeep جيدا. في الشكل على اليمين: أ. تنبؤات القسم الجيولوجي. ب. القسم الجيولوجي الذي تم إنشاؤه على أساس بيانات حفر SG (الأسهم من العمود A إلى العمود B تشير إلى أي عمق تصادف الصخور المتوقعة). في هذا القسم ، الجزء العلوي (حتى 7 كم) عبارة عن سلسلة من البروتيروزويك مع طبقات من الصخور البركانية (دياباز) والصخور الرسوبية (الأحجار الرملية والدولوميت). أقل من 7 كم توجد طبقة أرشيان بها وحدات صخرية متكررة (بشكل رئيسي النيسات والأمفيبوليت). يبلغ عمره 2.86 مليار سنة. ج- البئر مع العديد من الآبار المحفورة والمفقودة (أقل من 7 كم) على شكل جذور متفرعة لنبات عملاق. يبدو أن البئر متعرج ، لأن الحفر ينحرف باستمرار نحو الصخور الأقل متانة.
من Zapolyarny إلى Superdeep - 10 كم. يمر الطريق عبر المصنع ، ثم على طول حافة المحجر ثم يصعد صعودًا. يتم فتح حوض صغير من الممر ، حيث يتم تثبيت جهاز الحفر. ارتفاعها من مبنى مكون من عشرين طابقا. جاء "عمال الوردية" إلى هنا من زابوليارني إلى كل وردية. في المجموع ، عمل حوالي 3000 شخص في الرحلة الاستكشافية ، عاشوا في المدينة في منزلين. سمع تذمر بعض الآليات على مدار الساعة من منصة الحفر. يعني الصمت أنه لسبب ما كان هناك انقطاع في الحفر. في الشتاء ، خلال الليل القطبي الطويل - ويستمر هناك من 23 نوفمبر إلى 23 يناير - أضاءت منصة الحفر بأكملها بالأضواء. في كثير من الأحيان ، تمت إضافة ضوء الشفق إليهم.
قليلا عن الموظفين. اجتمع فريق جيد من العمال المؤهلين تأهيلا عاليا في رحلة الاستكشاف الجيولوجي Kola ، التي تم إنشاؤها من أجل الحفر. كان D. Huberman دائمًا تقريبًا رئيس GRE ، وهو قائد موهوب اختار الفريق. كان كبير المهندسين I. Vasilchenko مسؤولاً عن الحفر. كان يقود الحفارة أ. باتيشوف ، الذي أطلق عليه الجميع ببساطة Lekha. كان في. لاني مسؤولًا عن الجيولوجيا ، وكان يو كوزنتسوف مسؤولًا عن الجيوفيزياء. قام الجيولوجي Yu. Smirnov بعمل ضخم في المعالجة الأساسية وإنشاء التخزين الأساسي - الشخص الذي كان لديه "الخزانة العزيزة" ، والتي سنخبر عنها لاحقًا. شارك أكثر من 10 معاهد بحثية في البحث عن SG. كان للفريق أيضًا "kulibins" و "اليد اليسرى" (تميز S. لقد أنشأوا بأنفسهم العديد من الآليات اللازمة هنا في ورش عمل مجهزة جيدًا.
تاريخ الحفر
بدأ حفر البئر في عام 1970. استغرق الغطس إلى عمق 7263 م 4 سنوات. كان مدفوعًا بتركيب تسلسلي ، والذي يستخدم عادة في استخراج النفط والغاز. بسبب استمرار الرياح والبرد ، كان لابد من تغليف البرج بأكمله بدروع خشبية. خلاف ذلك ، من المستحيل ببساطة على شخص يجب أن يقف في الأعلى أثناء رفع سلسلة الأنبوب أن يعمل.
ثم كان هناك انقطاع لمدة عام واحد مرتبط ببناء برج جديد وتركيب جهاز حفر مصمم خصيصًا - "Uralmash-15000". تم بمساعدتها إجراء جميع عمليات الحفر العميقة جدًا. يحتوي التثبيت الجديد على معدات آلية أكثر قوة. تم استخدام الحفر التوربيني - يحدث هذا عندما لا يتم تدوير السلسلة بأكملها ، ولكن فقط رأس الحفر. تمت تغذية سائل الحفر من خلال العمود تحت الضغط ، والذي يقوم بتدوير التوربين متعدد المراحل أدناه. يبلغ طوله الإجمالي 46 مترًا. وينتهي التوربين برأس حفر يبلغ قطره 214 ملم (يطلق عليه غالبًا تاج) ، وله شكل حلقي ، لذلك يبقى عمود صخري غير مثقوب في المنتصف - قلب بقطر 60 ملم. يمر أنبوب عبر جميع أقسام التوربين - جهاز استقبال أساسي ، حيث يتم تجميع أعمدة الصخور الملغومة. يتم نقل الصخور المكسرة مع سائل الحفر على طول البئر إلى السطح.
في العينات الأساسية على اليمين ، تظهر الخطوط المائلة بوضوح ، مما يعني أن البئر مرت هنا عبر الطبقات الموجودة بشكل غير مباشر.
كتلة الخيط المغمور في البئر بسائل الحفر حوالي 200 طن. هذا على الرغم من حقيقة أنه تم استخدام أنابيب مصممة خصيصًا مصنوعة من السبائك الخفيفة. إذا كان العمود مصنوعًا من أنابيب فولاذية عادية ، فسوف ينكسر من وزنه.
هناك العديد من الصعوبات ، وأحيانًا غير متوقعة تمامًا ، في عملية الحفر على أعماق كبيرة واختيار النوى.
عادة ما يكون الاختراق في رحلة واحدة ، والذي يحدده تآكل رأس الحفر ، من 7 إلى 10 أمتار. (الرحلة ، أو الدورة ، هي نزول سلسلة مع توربين وأداة حفر ، الحفر الفعلي والارتفاع الكامل من الخيط.) يستغرق الحفر نفسه 4 ساعات. ويستغرق نزول العمود البالغ طوله 12 كيلومترًا وصعوده 18 ساعة. عند الرفع ، يتم تفكيك الخيط تلقائيًا إلى أقسام (حوامل) بطول 33 مترًا ، وفي المتوسط ، تم حفر 60 مترًا شهريًا ، وتم استخدام 50 كيلومترًا من الأنابيب لحفر آخر 5 كيلومترات من البئر. هذا كيف يرتدونها.
حتى عمق حوالي 7 كم ، كانت الصخور المتقاطعة جيدًا والمتجانسة نسبيًا ، وبالتالي كانت حفرة البئر مسطحة ، تقريبًا تقابل قطر رأس الحفر. تقدم العمل ، يمكن القول ، بهدوء. ومع ذلك ، على عمق 7 كم ، تكسر أقل قوة ، متداخل مع طبقات صغيرة صلبة للغاية من الصخور - النيس ، البرمائيات -. أصبح الحفر أكثر صعوبة. اتخذ الجذع شكلًا بيضاويًا ، وظهرت العديد من التجاويف. أصبحت الحوادث أكثر تواترا.
يوضح الشكل التنبؤ الأولي للقسم الجيولوجي والتنبؤ الذي تم إجراؤه على أساس بيانات الحفر. من المثير للاهتمام ملاحظة (العمود B) أن ميل التكوين على طول البئر يبلغ حوالي 50 درجة. وهكذا يتضح أن الصخور التي تتقاطع مع البئر تأتي إلى السطح. وهنا يمكن للمرء أن يتذكر "الخزانة العزيزة" التي سبق ذكرها للجيولوجي ي. سميرنوف. هناك ، من جانب ، حصل على عينات من البئر ، وعلى الجانب الآخر ، تم أخذها على السطح على تلك المسافة من جهاز الحفر ، حيث ترتفع الطبقة المقابلة. تكاد مصادفة السلالات كاملة.
تميز عام 1983 بسجل غير مسبوق حتى الآن: تجاوز عمق الحفر 12 كم. تم تعليق العمل.
كان المؤتمر الجيولوجي الدولي يقترب ، والذي ، وفقًا للخطة ، عقد في موسكو. تم التحضير لمعرض Geoexpo لذلك. تقرر ليس فقط قراءة التقارير حول النتائج التي تم تحقيقها في الأمانة العامة ، ولكن أيضًا لإطلاع المشاركين في المؤتمر على العمل العيني وعينات الصخور المستخرجة. نُشرت دراسة "Kola Superdeep" أمام المؤتمر.
في معرض Geoexpo ، كان هناك جناح كبير مخصص لعمل SG وأهم شيء - تحقيق عمق قياسي. كانت هناك رسوم بيانية رائعة تخبرنا عن تقنية وتقنية الحفر وعينات الصخور الملغومة وصور المعدات والفريق في العمل. لكن الاهتمام الأكبر للمشاركين والضيوف في المؤتمر انجذب إلى أحد التفاصيل غير التقليدية لعرض معرض: رأس الحفر الأكثر شيوعًا والصدأ قليلاً مع أسنان كربيد بالية. وقالت الملصق إنها هي التي استخدمت أثناء الحفر على عمق أكثر من 12 كم. لقد أذهل رأس الحفر هذا حتى المتخصصين. على الأرجح ، توقع الجميع بشكل لا إرادي رؤية نوع من المعجزة التكنولوجية ، ربما باستخدام معدات الماس ... وما زالوا لا يعرفون أنه تم تجميع كومة كبيرة من نفس رؤوس الحفر الصدئة بالفعل على SG بجوار جهاز الحفر: بعد كل شيء ، كان لا بد من استبدالها بأخرى جديدة لكل 7-8 أمتار يتم حفرها.
أراد العديد من المندوبين في الكونجرس أن يروا بأم أعينهم جهاز الحفر الفريد في شبه جزيرة كولا والتأكد من تحقيق عمق حفر قياسي في الاتحاد بالفعل. حدث هذا المغادرة. هناك ، عقد اجتماع لقسم المؤتمر على الفور. وشاهد المندوبون جهاز الحفر وهم يرفعون خيطًا من البئر ويفصلون المقاطع التي يبلغ ارتفاعها 33 مترًا عنها. نُشرت صور ومقالات عن الأمانة العامة في الصحف والمجلات في جميع دول العالم تقريبًا. تم إصدار طابع بريدي ، وتم تنظيم إلغاء خاص للمغلفات. لن أسرد أسماء الفائزين بالجوائز المختلفة والممنوحين لعملهم ...
لكن العطلة انتهت ، واضطررنا لمواصلة الحفر. وقد بدأ بأكبر حادث في الرحلة الأولى في 27 سبتمبر 1984 - "تاريخ أسود" في تاريخ الأمن العام. لا يغفر البئر إذا تُرك دون رقابة لفترة طويلة. خلال الوقت الذي تم فيه إجراء الحفر ، حدثت تغييرات حتمية في جدرانه ، تلك التي لم يتم تثبيتها بأنابيب فولاذية إسمنتية.
في البداية سار كل شيء بسلاسة. نفذ الحفارون عملياتهم المعتادة: واحدًا تلو الآخر ، تم إنزال أقسام سلسلة الحفر ، وتم توصيل أنبوب إمداد سائل الحفر بالآخر العلوي ، وتم تشغيل المضخات. بدأنا الحفر. أظهرت الأدوات الموجودة على وحدة التحكم أمام المشغل الوضع العادي للتشغيل (عدد دورات رأس الحفر ، وضغطه على الصخر ، ومعدل تدفق السوائل لدوران التوربين ، وما إلى ذلك).
بعد حفر مقطع آخر بطول 9 أمتار على عمق أكثر من 12 كم ، استغرق 4 ساعات ، وصلوا إلى عمق 12.066 كم. الاستعداد لظهور العمود. حاولنا. لا تذهب. في مثل هذه الأعماق ، لوحظ "الالتصاق" أكثر من مرة. يحدث هذا عندما يبدو أن جزءًا من العمود يلتصق بالجدران (ربما انهار شيء من الأعلى ، وانحشر قليلاً). لتحريك العمود من مكانه يتطلب قوة تتجاوز وزنه (حوالي 200 طن). وكذلك فعلت هذه المرة ، لكن العمود لم يتحرك. أضفنا القليل من الجهد ، وأدى سهم الجهاز إلى إبطاء القراءات بشكل حاد. أصبح العمود أخف وزناً ، ولا يمكن أن يكون هناك مثل هذا الوزن المفقود خلال المسار الطبيعي للعملية. بدأنا في الارتفاع: واحدة تلو الأخرى ، كانت المقاطع مفكوكة الواحدة تلو الأخرى. أثناء الصعود الأخير ، تم تعليق قطعة مختصرة من الأنبوب بحافة سفلية غير مستوية على خطاف. وهذا يعني أنه ليس فقط المثقاب التوربيني ، ولكن أيضًا 5 كيلومترات من أنابيب الحفر بقيت في البئر ...
سبعة أشهر تحاول الحصول عليهم. بعد كل شيء ، لم نفقد فقط 5 كيلومترات من الأنابيب ، ولكننا خسرنا نتائج خمس سنوات من العمل.
ثم أوقفت جميع محاولات إعادة المفقودين وبدأوا في الحفر مرة أخرى من عمق 7 كيلومترات. يجب أن أقول إن الظروف الجيولوجية هنا صعبة بشكل خاص للعمل بعد الكيلومتر السابع. تم تطوير تقنية الحفر لكل خطوة عن طريق التجربة والخطأ. والبدء من عمق حوالي 10 كم - أصعب. الحفر وتشغيل المعدات والمعدات في الحد الأقصى.
لذلك ، يجب توقع الحوادث هنا في أي لحظة. إنهم يستعدون لهم. يتم التفكير مسبقًا في طرق ووسائل التخلص منها. الحادث المعقد النموذجي هو كسر مجموعة الحفر جنبًا إلى جنب مع جزء من سلسلة الحفر. الطريقة الرئيسية للتخلص منه هي إنشاء حافة فوق الجزء المفقود مباشرةً ومن هذا المكان لحفر ثقب جانبي جديد. تم حفر ما مجموعه 12 حفرة التفافية في البئر. أربعة منها يتراوح طولها من 2200 إلى 5000 م والتكلفة الرئيسية لمثل هذه الحوادث هي سنوات العمالة الضائعة.
فقط في المنظر اليومي ، البئر عبارة عن "ثقب" رأسي يمتد من سطح الأرض إلى القاع. في الواقع ، هذا بعيد كل البعد عن الواقع. خاصة إذا كان البئر شديد العمق ويتقاطع مع طبقات مائلة ذات كثافات مختلفة. ثم يبدو أنه يتعرج ، لأن الحفر ينحرف باستمرار نحو الصخور الأقل متانة. بعد كل قياس ، يوضح أن ميل البئر يتجاوز المسموح به ، يجب محاولة "العودة إلى مكانها". للقيام بذلك ، جنبًا إلى جنب مع أداة الحفر ، يتم خفض "انحرافات" خاصة ، مما يساعد على تقليل زاوية ميل البئر أثناء الحفر. غالبًا ما تحدث الحوادث بفقدان أدوات الحفر وأجزاء الأنابيب. بعد ذلك ، يجب عمل جذع جديد ، كما قلنا ، يتنحى جانباً. لذا تخيل كيف تبدو البئر في الأرض: شيئًا مثل جذور نبات عملاق متفرّع في العمق.
هذا هو سبب المدة الخاصة للمرحلة الأخيرة من الحفر.
بعد أكبر حادث - "التاريخ الأسود" لعام 1984 - اقتربوا مرة أخرى من عمق 12 كم فقط بعد 6 سنوات. في عام 1990 ، تم الوصول إلى الحد الأقصى - 12262 كم. بعد بضع حوادث أخرى ، كنا مقتنعين بأنه لا يمكننا التعمق أكثر. تم استنفاد كل إمكانيات التكنولوجيا الحديثة. بدا الأمر كما لو أن الأرض لم تعد تريد الكشف عن أسرارها. توقف الحفر في عام 1992.
ابحاث. الأهداف والطرق
كان أحد الأهداف المهمة جدًا للحفر هو الحصول على عمود أساسي من عينات الصخور على طول طول البئر بالكامل. وقد تم الانتهاء من هذه المهمة. تم تحديد أطول نواة في العالم مثل المسطرة بالأمتار ووضعها بالترتيب المناسب في الصناديق. يشار إلى رقم الصندوق وأرقام العينة في الأعلى. يوجد ما يقرب من 900 صندوق من هذا القبيل في المخزون.
الآن يبقى فقط دراسة اللب ، وهو أمر لا غنى عنه حقًا في تحديد بنية الصخر وتكوينه وخصائصه وعمره.
لكن عينة الصخور المرفوعة على السطح لها خصائص مختلفة عن الكتلة الصخرية. هنا ، في الجزء العلوي ، متحرر من الضغوط الميكانيكية الهائلة الموجودة في العمق. أثناء الحفر ، تشققت وأصبحت مشبعة بطين الحفر. حتى إذا تم إعادة إنشاء الظروف العميقة في غرفة خاصة ، فإن المعلمات المقاسة في العينة لا تزال تختلف عن تلك الموجودة في المصفوفة. و "اختراق" صغير آخر: لكل 100 متر من البئر المحفور ، لا يتم الحصول على 100 متر من اللب. على SG من أعماق تزيد عن 5 كم ، كان متوسط استعادة النواة حوالي 30 ٪ فقط ، ومن أعماق تزيد عن 9 كم ، كانت هذه أحيانًا صفائح فردية بسماكة 2-3 سم ، وهي مطابقة للطبقات البينية الأكثر ديمومة.
لذلك ، فإن اللب المأخوذ من البئر الموجود على SG لا يوفر معلومات كاملة عن الصخور العميقة.
تم حفر الآبار للأغراض العلمية ، لذلك تم استخدام مجموعة كاملة من طرق البحث الحديثة. بالإضافة إلى استخراج اللب ، تم إجراء دراسات حول خصائص الصخور في حدوثها الطبيعي بالضرورة. تمت مراقبة الحالة الفنية للبئر باستمرار. تم قياس درجة الحرارة في جميع أنحاء حفرة البئر ، والنشاط الإشعاعي الطبيعي - إشعاع جاما ، والنشاط الإشعاعي المستحث بعد تشعيع النيوترونات النبضي ، والخصائص الكهربائية والمغناطيسية للصخور ، وسرعة انتشار الموجة المرنة ، وتكوين الغازات في سائل البئر.
على عمق 7 كم ، تم استخدام الأدوات التسلسلية. يتطلب العمل في أعماق أكبر ودرجات حرارة أعلى إنشاء أدوات خاصة مقاومة للحرارة والضغط. نشأت صعوبات خاصة خلال المرحلة الأخيرة من الحفر ؛ عندما اقتربت درجة الحرارة في البئر من 200 درجة مئوية وتجاوز الضغط 1000 الغلاف الجوي ، لم تعد الأجهزة التسلسلية قادرة على العمل. جاءت مكاتب التصميم الجيوفيزيائي والمختبرات المتخصصة للعديد من المعاهد البحثية للإنقاذ ، حيث أنتجت نسخًا مفردة من الأجهزة المقاومة للحرارة والضغط. وهكذا ، طوال الوقت كانوا يعملون فقط على المعدات المحلية.
باختصار ، تم فحص البئر بتفاصيل كافية لعمقه بالكامل. أجريت الدراسات على مراحل ، مرة في السنة تقريبًا ، بعد تعميق البئر بمقدار كيلومتر واحد. في كل مرة بعد ذلك ، تم تقييم موثوقية المواد المستلمة. جعلت الحسابات المناسبة من الممكن تحديد معلمات سلالة معينة. اكتشفنا تناوبًا معينًا للطبقات وعرفنا بالفعل الصخور المحصورة في الكهوف والفقدان الجزئي للمعلومات المرتبطة بها. تعلمنا التعرف على الصخور حرفيًا بواسطة "الفتات" وعلى هذا الأساس لإعادة تكوين صورة كاملة لما "يخفيه" البئر. باختصار ، تمكنا من بناء عمود صخري مفصل - لإظهار تناوب الصخور وخصائصها.
من تجربة خاصة
مرة واحدة تقريبًا في السنة ، عندما اكتملت المرحلة التالية من الحفر - تعميق البئر بمقدار كيلومتر واحد ، ذهبت أيضًا إلى SG لأخذ القياسات التي عهدت بها. عادة ما يتم غسل البئر في هذا الوقت وتوفيرها للبحث لمدة شهر. كان وقت التوقف المخطط له معروفًا دائمًا مسبقًا. كما جاءت المكالمة البرقية للعمل مسبقًا. تم فحص المعدات وتعبئتها. تم الانتهاء من الإجراءات المتعلقة بإغلاق العمل في المنطقة الحدودية. أخيرا يتم تسوية كل شيء. دعنا نذهب.
مجموعتنا عبارة عن فريق صغير ودود: مطور أدوات قاع البئر ، مطور لمعدات أرضية جديدة ، وأنا أخصائي منهج. نصل قبل 10 أيام من القياسات. نتعرف على البيانات المتعلقة بالحالة الفنية للبئر. نضع ونوافق على برنامج قياس مفصل. نقوم بتجميع ومعايرة المعدات. نحن في انتظار مكالمة - مكالمة من البئر. دورنا "الغوص" هو الثالث ، ولكن إذا كان هناك رفض من السلف ، فسيتم توفير البئر لنا. هذه المرة هم بخير ، يقولون إنهم سينتهون صباح الغد. معنا في نفس الفريق من الجيوفيزيائيين - المشغلين الذين يسجلون الإشارات الواردة من المعدات في البئر ويديرون جميع العمليات لخفض ورفع أداة قاع البئر ، وكذلك ميكانيكا المصعد ، فهم يتحكمون في اللف من الأسطوانة واللف عليها نفس تلك التي يبلغ طولها 12 كم من الكبل الذي تم إنزال الأداة عليه في البئر. الحفارون أيضا في الخدمة.
بدأ العمل. يتم إنزال الجهاز في البئر لعدة أمتار. اخر فحص. اذهب. الهبوط بطيء - حوالي 1 كم / ساعة ، مع المراقبة المستمرة للإشارة القادمة من الأسفل. حتى الان جيدة جدا. ولكن عند الكيلومتر الثامن ، اهتزت الإشارة واختفت. لذلك هناك شيء خاطئ. رفع كامل. (فقط في حالة التحذير ، قمنا بإعداد مجموعة ثانية من المعدات.) نبدأ في التحقق من جميع التفاصيل. هذه المرة كان الكابل معيبًا. يتم استبداله. هذا يستغرق أكثر من يوم. استغرق النزول الجديد 10 ساعات. وأخيراً قال مراقب الإشارة: "وصل الكيلومتر الحادي عشر". الأمر للمشغلين: "ابدأ التسجيل". ماذا وكيف يتم جدولتها مسبقًا وفقًا للبرنامج. أنت الآن بحاجة إلى خفض ورفع أداة قاع البئر عدة مرات في فترة زمنية معينة لأخذ القياسات. هذه المرة المعدات تعمل بشكل جيد. الآن رفع كامل. صعدنا لمسافة تصل إلى 3 كيلومترات ، وفجأة نداء الرافعة (هو رجلنا صاحب الدعابة): "انتهى الحبل". كيف؟! ماذا؟! للأسف ، انكسر الكابل ... تُركت أداة قاع البئر و 8 كيلومترات من الكبل في الأسفل ... لحسن الحظ ، بعد يوم واحد ، تمكن الحفارون من التقاطها بالكامل ، باستخدام المنهجية والأجهزة التي طورها الحرفيون المحليون القضاء على مثل هذه الحالات الطارئة.
النتائج
تم تنفيذ المهام المحددة في مشروع الحفر العميق. تم تطوير وإنشاء معدات وتقنيات خاصة للحفر العميق للغاية ، وكذلك لدراسة الآبار المحفورة بعمق كبير. لقد تلقينا معلومات "مباشرة" حول الحالة الفيزيائية وخصائص وتكوين الصخور في تواجدها الطبيعي ومن اللب إلى عمق 12262 مترًا.
قدم البئر هدية ممتازة للوطن الأم على عمق ضحل - في حدود 1.6-1.8 كم. تم اكتشاف خامات صناعية من النحاس والنيكل هناك - تم اكتشاف أفق خام جديد. ومفيد للغاية ، لأن خام النيكل المحلي ينفد بالفعل.
كما لوحظ أعلاه ، لم تتحقق التوقعات الجيولوجية لقسم البئر (انظر الشكل في الصفحة 39). الصورة التي كانت متوقعة خلال أول 5 كيلومترات في البئر امتدت 7 كيلومترات ، ثم ظهرت صخور غير متوقعة تمامًا. لم يتم العثور على البازلت المتنبأ به على عمق 7 كم ، حتى عندما انخفض إلى 12 كم.
كان من المتوقع أن الحد الذي يعطي أكبر قدر من الانعكاس في السبر الزلزالي هو المستوى الذي تمر فيه الجرانيت إلى طبقة بازلتية أكثر متانة. في الواقع ، اتضح أن هناك صخور متصدعة أقل متانة وأقل كثافة - أرشيان نيسيس - موجودة هناك. لم يكن هذا متوقعا على الإطلاق. وهذه معلومات جيولوجية وجيوفيزيائية جديدة بشكل أساسي تسمح لك بتفسير بيانات المسوحات الجيوفيزيائية العميقة بطريقة مختلفة.
تبين أيضًا أن البيانات المتعلقة بعملية تكوين الخام في الطبقات العميقة من قشرة الأرض غير متوقعة وجديدة في الأساس. لذلك ، على أعماق 9-12 كم ، تم العثور على صخور متصدعة مسامية للغاية مشبعة بمياه جوفية عالية التمعدن. هذه المياه هي أحد مصادر تكوين الخام. في السابق ، كان يُعتقد أن هذا لم يكن ممكنًا إلا في أعماق ضحلة جدًا. في هذه الفترة ، تم العثور على محتوى ذهب متزايد في اللب - يصل إلى 1 جرام لكل 1 طن من الصخور (وهو تركيز يعتبر مناسبًا للتطور الصناعي). ولكن هل سيكون من المربح تعدين الذهب من مثل هذا العمق؟
تغيرت أيضًا الأفكار حول النظام الحراري لباطن الأرض ، حول التوزيع العميق لدرجات الحرارة في مناطق الدروع البازلتية. على عمق أكثر من 6 كم ، تم الحصول على تدرج درجة حرارة 20 درجة مئوية لكل كيلومتر واحد بدلاً من المتوقع (كما في الجزء العلوي) 16 درجة مئوية لكل كيلومتر. تم الكشف عن أن نصف التدفق الحراري هو من أصل إشعاعي.
بعد حفر بئر Kola الفائقة العميقة ، تعلمنا الكثير وأدركنا في الوقت نفسه مدى ضآلة ما نعرفه عن بنية كوكبنا.
مرشح العلوم التقنية أ. أوسادشي.
المؤلفات
كولا superdeep. موسكو: نيدرا ، 1984.
كولا superdeep. النتائج العلمية والخبرات البحثية. م ، 1998.
Kozlovsky E. A. المنتدى العالمي للجيولوجيين. - "العلم والحياة" رقم 10 ، 1984.
Kozlovsky E. A. Kola superdeep. "Science and Life" رقم 11 ، 1985.
المستوطنات المنزلية Sredao.ru من HABITAT
تاون هاوس Sredao.ru من وكالة العقارات HABITAT
في الخمسينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، كان العالم يتغير بسرعة لا تصدق. ظهرت أشياء يصعب تصور عالم اليوم بدونها: الإنترنت ، والحاسوب ، والاتصالات الخلوية ، وغزو الفضاء وأعماق البحر. كان الإنسان يوسع بسرعة مجالات وجوده في الكون ، لكنه لا يزال لديه أفكار تقريبية حول هيكل "موطنه" - كوكب الأرض. على الرغم من أن فكرة الحفر العميق حتى ذلك الحين لم تكن جديدة: في عام 1958 ، أطلق الأمريكيون مشروع موهول. اسمها مشتق من كلمتين:
موهو- سطح يحمل اسم Andriy Mohorovichich ، عالم جيوفيزيائي وعالم زلازل كرواتي ، والذي حدد في عام 1909 الحد الأدنى لقشرة الأرض ، حيث تحدث زيادة مفاجئة في سرعة الموجات الزلزالية ؛
الفجوة- بئر ، ثقب ، فتحة. استنادًا إلى افتراض أن سمك القشرة الأرضية تحت المحيطات أقل بكثير مما هو على اليابسة ، تم حفر 5 آبار بالقرب من جزيرة جوادلوبي بعمق حوالي 180 مترًا (مع عمق محيط يصل إلى 3.5 كيلومتر). في غضون خمس سنوات ، حفر الباحثون خمسة آبار ، وجمعوا العديد من العينات من طبقة البازلت ، لكنهم لم يصلوا إلى الوشاح. ونتيجة لذلك ، تم إعلان فشل المشروع وتقليص العمل.
على الرغم من حقيقة أن القرن الحادي والعشرين في الساحة ، لم يُدرس سوى القليل جدًا حول البنية الداخلية لكوكبنا. نحن نعلم جيدًا ما يحدث في الفضاء السحيق ، وفي نفس الوقت ، يمكن مقارنة درجة اختراق أسرار الأرض بوخز دبوس خفيف في سطح قشر البطيخ.
في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي ، عندما تعلم المنقبون كيفية عمل الآبار بعمق يزيد عن 7 كيلومترات ، اقتربت البشرية من تنفيذ مهمة طموحة للغاية - لاختراق القشرة الأرضية ورؤية ما يخفي تحتها. مواطنونا ، الذين حفروا بئر كولا العميقة ، اقتربوا من هذا الهدف.
القشرة الصلبة للأرض رقيقة بشكل مدهش بالنسبة لحجمها - يتراوح سمك القشرة بين 20-65 كيلومترًا على الأرض و3-8 كيلومترات تحت المحيط ، وتشغل أقل من 1٪ من حجم الكوكب. وخلفه توجد طبقة شاسعة - الوشاح - تمثل الجزء الأكبر من الأرض. حتى أقل من ذلك ، يوجد قلب كثيف ، يتكون أساسًا من الحديد والنيكل والرصاص واليورانيوم والمعادن الأخرى. بين القشرة والعباءة ، تبرز منطقة حدودية ، سميت على اسم العالم اليوغوسلافي الذي اكتشفها ، سطح (حدود) موهوروفيتش ، أو باختصار - موهو. في هذه المنطقة ، تزداد سرعة انتشار الموجات الزلزالية بشكل حاد. هناك عدد من الفرضيات المصممة لشرح هذه الظاهرة ، لكنها بشكل عام تظل دون حل.
كان الهدف الأهم لأخطر مشاريع الحفر العميق التي تم إطلاقها في النصف الثاني من القرن العشرين هو بالضبط هذه الطبقة الغامضة. فشل الباحثون في الوصول إليه ، ومع ذلك ، تبين أن البيانات المتعلقة ببنية قشرة الأرض ، التي تم الحصول عليها أثناء حفر الآبار شديدة العمق ، غير متوقعة لدرجة أن حدود موخوروفيتش ، كما كانت ، تلاشت في الخلفية. أولاً ، كان من الضروري شرح الألغاز الموجودة في الطبقات العليا.
كان الأمريكيون أول من بدأ حفرًا عميقًا لقشرة الأرض للأغراض العلمية. في الستينيات ، أطلقوا مشروع موهول العلمي ، والذي تضمن إنشاء سفن حفر تحت الماء باستخدام سفن حفر خاصة. على مدى الثلاثين عامًا التالية ، ظهر أكثر من 800 بئر في البحار والمحيطات ، يقع العديد منها على أعماق تزيد عن 4 كيلومترات. أطول بئر كان قادرًا على اختراق 800 متر فقط في قاع البحر ، ومع ذلك كانت البيانات التي تم الحصول عليها ذات أهمية هائلة للجيولوجيا. على وجه الخصوص ، كانوا بمثابة تأكيد ثقيل لما يسمى ب. النظرية التكتونية ، التي بموجبها تستند القارات إلى ألواح صخرية صلبة ، تطفو ببطء ، مغمورة في وشاح سائل.
بالطبع ، لم يستطع اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية أن يتخلف عن منافسه في الخارج ، لذلك أطلقنا في منتصف الستينيات العديد من المشاريع لدراسة قشرة الأرض. اتخذ العلماء السوفييت مسارًا مختلفًا بعض الشيء ، وقرروا حفر الآبار ليس في البحر ، ولكن على الأرض. أشهر وأنجح مشروع من هذا النوع هو Kola Superdeep Well ، أعمق "حفرة في الأرض" صنعها الإنسان على الإطلاق. يقع البئر في الطرف الشمالي لشبه جزيرة كولا. لم يتم اختيار هذا المكان بالصدفة - لمئات الملايين من السنين ، دمر التآكل الطبيعي سطح درع كولا البلوري ، مما أدى إلى تمزيق الطبقات العليا من الصخور منه. نتيجة لذلك ، ظهرت طبقات قديمة من العصر الأركي على السطح ، تقابل أعماق تتراوح بين 5 و 10 كيلومترات بالنسبة للمقطع المتوسط لقشرة الأرض من النوع القاري. سمح عمق تصميم البئر البالغ 15 كيلومترًا للعلماء بالأمل في الوصول إلى سطح موهوروفيتش الغامض.
بدأ حفر بئر كولا في عام 1970 ، وانتهى بعد أكثر من 20 عامًا - في عام 1994. في البداية ، عمل الحفارون باستخدام طرق تقليدية تمامًا: تم إنزال سلسلة من الأنابيب المصنوعة من السبائك الخفيفة في البئر ، وفي نهايتها تم إصلاح مثقاب معدني أسطواني بأسنان ماسية وأجهزة استشعار. تم تدوير العمود بواسطة محرك موجود على السطح. مع زيادة عمق البئر ، تمت إضافة أقسام جديدة إلى الأنابيب. بشكل دوري ، كان لابد من رفع العمود بأكمله إلى السطح لاستخراج اللب المقطوع للصخر واستبدال الجزء غير الحاد. لسوء الحظ ، تصبح هذه التقنية المثبتة غير فعالة عندما يتجاوز عمق البئر نقطة معينة: يصبح احتكاك الأنابيب بجدران البئر أكبر من أن يحول هذا العمود الضخم بالكامل. للتغلب على هذه الصعوبة ، طور المهندسون مخططًا يدور فيه رأس جهاز الحفر فقط. في نهاية العمود ، تم تقوية التوربينات التي يمر من خلالها سائل الحفر - وهو سائل خاص يعمل كمواد تشحيم ويدور عبر الأنابيب. جعلت هذه التوربينات الحفر تدور.
أحدثت العينات التي تم إحضارها إلى السطح أثناء عملية الحفر ثورة في الجيولوجيا. تبين أن الأفكار الحالية حول بنية قشرة الأرض بعيدة عن الواقع. كانت المفاجأة الأولى هي عدم الانتقال من الجرانيت إلى البازلت الذي توقع العلماء رؤيته على عمق حوالي 6 كيلومترات. تشير الدراسات الزلزالية إلى أن سرعة انتشار الموجات الصوتية في هذا المجال تتغير بشكل كبير ، وهو ما تم تفسيره على أنه بداية الطابق السفلي البازلت من قشرة الأرض. ومع ذلك ، حتى بعد المنطقة الانتقالية ، استمر الجرانيت والنيس في الارتفاع إلى السطح. منذ تلك اللحظة ، أصبح من الواضح أن النموذج السائد لقشرة الأرض ذات الطبقتين كان خطأ. الآن يتم تفسير وجود انتقال زلزالي من خلال تغيير في خصائص الصخور في ظل ظروف زيادة الضغط ودرجة الحرارة.
كان الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو حقيقة أن الصخور الموجودة على أعماق تزيد عن 9 كيلومترات تبين أنها شديدة المسامية. قبل ذلك ، كان يعتقد أنه مع زيادة العمق والضغط ، يجب أن يصبحوا ، على العكس من ذلك ، أكثر كثافة. تمتلئ الشقوق المصغرة بمحلول مائي ، ظل مصدره غير واضح على الإطلاق لفترة طويلة. في وقت لاحق ، تم طرح نظرية مفادها أن الماء المكتشف يتكون من ذرات الهيدروجين والأكسجين ، والتي يتم "عصرها" من الصخور المحيطة تحت تأثير الضغوط الهائلة.
مفاجأة أخرى: نشأت الحياة على كوكب الأرض قبل 1.5 مليار سنة مما كان متوقعًا. على عمق 6.7 كم ، حيث كان يعتقد أنه لا توجد مادة عضوية ، تم العثور على 14 نوعًا من الكائنات الحية الدقيقة المتحجرة. تم العثور عليها في رواسب الكربون والنيتروجين غير المعهودة للغاية (بدلاً من الحجر الجيري المعتاد أو السيليكا) التي يزيد عمرها عن 2.8 مليار سنة. في أعماق أكبر ، حيث لم تعد هناك صخور رسوبية ، ظهر الميثان بتركيزات ضخمة. هذا دمر تماما وبشكل كامل نظرية الأصل البيولوجي للهيدروكربونات مثل النفط والغاز.
كما فوجئ العلماء بشدة بالسرعة التي زادت بها درجة الحرارة مع تعمق البئر. عند علامة 7 كم ، وصلت إلى 120 درجة مئوية ، وعلى عمق 12 كم - 230 درجة مئوية بالفعل ، والتي كانت أعلى بمقدار الثلث من القيمة المخطط لها: كان التدرج الحراري للقشرة حوالي 20 درجة لكل كيلومتر ، بدلاً من ذلك من المتوقع 16. كما وجد أن نصف التدفق الحراري من أصل إشعاعي. كان لارتفاع درجة الحرارة تأثير سلبي على عمل الريشة ، لذلك تم تبريد مائع الحفر قبل ضخه في البئر. تبين أن هذا الإجراء فعال للغاية ، ومع ذلك ، بعد اجتياز علامة 12 كم ، لم يعد قادرًا على توفير إزالة الحرارة الكافية. بالإضافة إلى ذلك ، اكتسبت الصخور المضغوطة والمسخنة بعض خصائص السائل ، ونتيجة لذلك بدأت البئر تسبح أثناء الاستخراج التالي لسلسلة الحفر. تبين أن تحقيق المزيد من التقدم كان مستحيلًا بدون حلول تكنولوجية جديدة وتكاليف مالية كبيرة ، لذلك تم تعليق الحفر في عام 1994. بحلول ذلك الوقت ، كان البئر قد تعمق إلى 12262 مترًا.
على عمق 410-660 كيلومترًا تحت سطح الأرض ، محيط العصر الآرشي. لم تكن هذه الاكتشافات ممكنة لولا أساليب الحفر العميقة التي تم تطويرها واستخدامها في الاتحاد السوفيتي. واحدة من القطع الأثرية في تلك الأوقات هي بئر كولا فائقة العمق (SG-3) ، والتي ، حتى بعد 24 عامًا من توقف الحفر ، لا تزال الأعمق في العالم. يقول Lenta.ru ، لماذا تم حفره وما هي الاكتشافات التي ساعدت في تحقيقها.
رواد التنقيب العميق هم الأمريكيون. صحيح ، في اتساع المحيط: في مشروع تجريبي ، شاركوا في السفينة Glomar Challenger ، المصممة لهذا الغرض فقط. في غضون ذلك ، تم تطوير القاعدة النظرية المقابلة بنشاط في الاتحاد السوفيتي.
في مايو 1970 ، في شمال منطقة مورمانسك ، على بعد 10 كيلومترات من مدينة Zapolyarny ، بدأ الحفر في بئر Kola superdeep. كما هو متوقع ، تم توقيت ذلك ليتزامن مع الذكرى المئوية لميلاد لينين. على عكس الآبار العميقة الأخرى ، تم حفر SG-3 حصريًا للأغراض العلمية وحتى تنظيم رحلة استكشافية خاصة.
كان موقع الحفر فريدًا: فقد ظهرت الصخور القديمة على سطح بحر البلطيق في منطقة شبه جزيرة كولا. يبلغ عمر العديد منهم ثلاثة مليارات سنة (يبلغ عمر كوكبنا نفسه 4.5 مليار سنة). بالإضافة إلى ذلك ، حوض صدع Pechenga-Imandra-Varzug هنا عبارة عن هيكل يشبه الكوب مضغوط في الصخور القديمة ، ويرجع أصله إلى خطأ عميق.
استغرق العلماء أربع سنوات لحفر بئر حتى عمق 7263 مترا. حتى الآن ، لم يتم القيام بأي شيء غير عادي: تم استخدام نفس التركيب كما هو الحال في استخراج النفط والغاز. ثم توقف البئر لمدة عام كامل: تم تعديل التركيب لحفر التوربينات. بعد الترقية ، كان من الممكن حفر حوالي 60 مترًا شهريًا.
جلب عمق سبعة كيلومترات مفاجآت: تناوب الصخور الصلبة وغير الكثيفة للغاية. أصبحت الحوادث أكثر تواترا ، وظهرت العديد من الكهوف في حفرة البئر. استمر الحفر حتى عام 1983 ، عندما وصل عمق SG-3 إلى 12 كيلومترًا. بعد ذلك اجتمع العلماء في مؤتمر كبير وتحدثوا عن نجاحاتهم.
ومع ذلك ، بسبب التعامل غير المبالي مع التدريبات ، ظل قسم طوله خمسة كيلومترات في المنجم. لعدة أشهر حاولوا الحصول عليها ، لكنهم لم ينجحوا. تقرر بدء الحفر مرة أخرى من عمق سبعة كيلومترات. نظرًا لتعقيد العملية ، لم يتم حفر العمود الرئيسي فحسب ، بل أيضًا أربعة حفر إضافية. استغرق الأمر ست سنوات لاستعادة الأمتار المفقودة: في عام 1990 ، وصل البئر إلى عمق 12262 مترًا ، ليصبح الأعمق في العالم.
بعد ذلك بعامين ، تم إيقاف الحفر ، وبعد ذلك تم تجميد البئر ، لكنها في الواقع تم التخلي عنها.
ومع ذلك ، تم إجراء العديد من الاكتشافات في بئر Kola superdeep. أنشأ المهندسون نظامًا كاملاً للحفر العميق للغاية. لم تكن الصعوبة في العمق فحسب ، بل كانت أيضًا في درجات الحرارة المرتفعة (حتى 200 درجة مئوية) بسبب كثافة عمل المثاقب.
لم يتوغل العلماء في عمق الأرض فحسب ، بل قاموا أيضًا برفع عينات الصخور والنوى لتحليلها. بالمناسبة ، كانوا هم من درسوا التربة القمرية ووجدوا أنها في تركيبها تتوافق تقريبًا تمامًا مع الصخور المستخرجة من بئر كولا من عمق حوالي ثلاثة كيلومترات.
على عمق أكثر من تسعة كيلومترات ، وجدوا رواسب من المعادن ، بما في ذلك الذهب: في طبقة الزبرجد الزيتوني يصل إلى 78 جرامًا للطن. وهذا ليس بالقليل - يعتبر تعدين الذهب ممكنًا عند 34 جرامًا للطن. كانت المفاجأة السارة للعلماء ، وكذلك للنبات القريب ، اكتشاف أفق خام جديد لخامات النحاس والنيكل.
من بين أمور أخرى ، تعلم الباحثون أن الجرانيت لا ينتقل إلى طبقة بازلتية فائقة القوة: في الواقع ، كانت النيسات القديمة ، التي تُصنف تقليديًا على أنها صخور مكسورة ، موجودة خلفها. أحدث هذا نوعًا من الثورة في العلوم الجيولوجية والجيوفيزيائية وغيرت تمامًا الأفكار التقليدية حول أحشاء الأرض.
مفاجأة سارة أخرى هي اكتشاف صخور متصدعة شديدة المسامية مشبعة بمياه معدنية عالية على عمق 9-12 كيلومترًا. وفقًا لافتراض العلماء ، فإنهم هم المسؤولون عن تكوين الخامات ، ولكن قبل ذلك كان يعتقد أن هذا يحدث فقط في أعماق ضحلة جدًا.
من بين أمور أخرى ، اتضح أن درجة حرارة الأمعاء أعلى قليلاً من المتوقع: على عمق ستة كيلومترات ، تم الحصول على درجة حرارة متدرجة تبلغ 20 درجة مئوية لكل كيلومتر بدلاً من 16 درجة متوقعة. تم تحديد الأصل الإشعاعي لتدفق الحرارة ، والذي لم يتفق أيضًا مع الفرضيات السابقة.
في الطبقات العميقة التي يزيد عمرها عن 2.8 مليار سنة ، وجد العلماء 14 نوعًا من الكائنات الحية الدقيقة المتحجرة. جعل هذا من الممكن تغيير وقت نشأة الحياة على هذا الكوكب بمقدار مليار ونصف المليار سنة مضت. كما وجد الباحثون أنه لا توجد صخور رسوبية في الأعماق وهناك ميثان يدفن إلى الأبد نظرية الأصل البيولوجي للهيدروكربونات.
جار التحميل...