Kola īpaši dziļa aka- dziļākais urbums pasaulē (no 1979. līdz 2008. gadam) Atrodas Murmanskas apgabalā, 10 kilometrus uz rietumiem no Zapolyarny pilsētas, Baltijas ģeoloģiskā vairoga teritorijā. Tā dziļums ir 12 262 metri. Atšķirībā no citiem īpaši dziļiem urbumiem, kas tika veikti naftas ieguvei vai ģeoloģiskai izpētei, SG-3 tika urbts tikai, lai pētītu litosfēru apgabalā, kur atrodas Mohoroviča robeža. (saīsināti Moho limits) - apakšējā robeža zemes garoza, pie kura strauji palielinās garenisko seismisko viļņu ātrums.
Kolas superdziļā aka tika ierīkota par godu Ļeņina dzimšanas 100. gadadienai 1970. gadā. Nogulumiežu slāņi līdz tam laikam bija labi izpētīti naftas ieguves laikā. Interesantāk bija urbt, kur virspusē iznāk apmēram 3 miljardus gadu veci vulkāniskie ieži (salīdzinājumam: Zemes vecums tiek lēsts uz 4,5 miljardiem gadu). Lai iegūtu minerālus, šādus iežus reti urbj dziļāk par 1-2 km. Tika pieņemts, ka jau 5 km dziļumā granīta slānis tiks aizstāts ar bazalta slāni.1979. gada 6. jūnijā urbums pārspēja 9583 metru rekordu, kas iepriekš piederēja Bertas-Rodžera urbumam (naftas urbumam g. Oklahoma). IN labākie gadi Kolas superdziļurbumā strādāja 16 zinātniskās laboratorijas, kuras personīgi uzraudzīja PSRS ģeoloģijas ministrs.
Lai gan bija paredzēts, ka tiks atklāta skaidra robeža starp granītiem un bazaltiem, visā dziļumā kodolā tika atrasti tikai granīti. Tomēr sakarā ar augstspiediena saspiestie granīti būtiski mainīja to fizikālās un akustiskās īpašības.Parasti paceltā serde no aktīvās gāzes izdalīšanās sabruka vircā, jo neizturēja krasas spiediena izmaiņas. Spēcīgu serdes gabalu bija iespējams noņemt tikai ar ļoti lēnu urbja pacelšanu, kad “liekajai” gāzei, joprojām nospiestai līdz augstam spiedienam, izdevās izkļūt no klints Plaisu blīvums lielā dziļumā, pretēji cerības, pieauga. Dziļumā bija arī ūdens, kas aizpildīja plaisas.
Interesanti, ka tad, kad 1984. gadā Maskavā notika Starptautiskais ģeoloģijas kongress, kurā tika prezentēti pirmie urbuma pētījumu rezultāti, daudzi zinātnieki jokojot ierosināja to nekavējoties apglabāt, jo tas iznīcina visas idejas par zemes garozas uzbūvi. . Patiešām, dīvainas lietas sākās pat pirmajos iespiešanās posmos. Piemēram, pat pirms urbšanas sākšanas teorētiķi solīja, ka Baltijas vairoga temperatūra saglabāsies salīdzinoši zema līdz pat vismaz, 5 kilometru attālumā apkārtējās vides temperatūra pārsniedza 70 grādus pēc Celsija, septiņos - virs 120 grādiem, bet 12 grādu dziļumā bija karstāks par 220 grādiem - par 100 grādiem augstāks nekā prognozēts. Kolas urbēji apšaubīja teoriju par zemes garozas slāņveida uzbūvi - vismaz intervālā līdz 12 262 metriem.
"Mums ir dziļākā bedre pasaulē, tāpēc mums tā ir jāizmanto!" - Kolas Superdeep pētniecības un ražošanas centra pastāvīgais direktors Deivids Gubermans rūgti iesaucas. Pirmajos 30 Kolas superdziļuma gados padomju un pēc tam Krievijas zinātnieki ielauzās 12 262 metru dziļumā. Taču kopš 1995. gada urbšana ir pārtraukta: nebija neviena, kas projektu finansētu. Kas izceļas iekšā zinātniskās programmas UNESCO pietiek tikai, lai uzturētu urbšanas staciju darba stāvoklī un izpētītu iepriekš iegūtos iežu paraugus.
Hubermans ar nožēlu atceras, cik daudz zinātniskie atklājumi notika Kolas superdziļumā. Burtiski katrs metrs bija atklāsme. Aka parādīja, ka gandrīz visas mūsu līdzšinējās zināšanas par zemes garozas uzbūvi ir nepareizas. Izrādījās, ka Zeme nemaz nav līdzīga kārtainai.
Vēl viens pārsteigums: dzīvība uz planētas Zeme, izrādās, radusies 1,5 miljardus gadu agrāk, nekā gaidīts. Dziļumos, kur tika uzskatīts, ka organisko vielu nav, tika atklātas 14 pārakmeņojušos mikroorganismu sugas - dziļo slāņu vecums pārsniedza 2,8 miljardus gadu. Vēl lielākā dziļumā, kur vairs nav nogulumu, metāns parādījās milzīgā koncentrācijā. Tas pilnībā un galīgi iznīcināja teoriju. bioloģiskā izcelsme ogļūdeņraži, piemēram, nafta un gāze.. Bija gandrīz fantastiskas sajūtas. Kad 70. gadu beigās padomju automāts kosmosa stacija atnesa uz Zemi 124 gramus Mēness augsnes, Kolas Zinātnes centra pētnieki atklāja, ka tas ir kā divi zirņi pākstī paraugiem no 3 kilometru dziļuma. Un radās hipotēze: Mēness atrāvās no Kolas pussalas. Tagad viņi meklē, kur tieši. Starp citu, amerikāņi, kas no Mēness atveda pustonnu augsnes, ar to neko jēdzīgu nedarīja. Tos ievietoja hermētiski noslēgtos traukos un atstāja nākamajām paaudzēm pētniecībai.
Visai negaidīti visiem apstiprinājās Alekseja Tolstoja prognozes no romāna “Inženiera Garina hiperboloīds”. Vairāk nekā 9,5 kilometru dziļumā tika atklāta īsta visu veidu minerālu, īpaši zelta, dārgumu krātuve. Īsts olivīna slānis, ko izcili paredzējis rakstnieks. Tajā ir 78 grami zelta uz tonnu.Starp citu, rūpnieciskā ražošana iespējama koncentrācijā 34 grami tonnā.Bet, kas pats pārsteidzošākais, vēl lielākā dziļumā, kur vairs nav nogulumiežu, tika radīta dabiskā metāna gāze. atrodami milzīgās koncentrācijās. Tas pilnībā un pilnībā iznīcināja ogļūdeņražu, piemēram, naftas un gāzes, bioloģiskās izcelsmes teoriju
Ar Kolas aku bija saistītas arī ne tikai zinātniskas sensācijas, bet arī noslēpumainas leģendas. Lielākā daļa no kuriem pārbaudot izrādījās žurnālistu izdomājumi. Saskaņā ar vienu no tiem primārais informācijas avots (1989) bija amerikāņu televīzijas kompānija Trinity Broadcasting Network, kas savukārt sižetu pārņēmusi no kāda Somijas laikraksta ziņojuma. Domājams, urbjot aku, 12 tūkstošu metru dziļumā zinātnieku mikrofoni fiksēja kliedzieni un vaidus.) Žurnālisti, nemaz nedomājot, ka tādā dziļumā vienkārši nav iespējams ievietot mikrofonu (kāda skaņas ierakstīšanas iekārta var strādāt temperatūrā virs divsimt grādiem?) rakstīja, ka urbēji dzirdēja "balsi no pazemes".
Pēc šīm publikācijām Kolas superdziļu aku sāka saukt par “ceļu uz elli”, apgalvojot, ka katrs jauns izurbtais kilometrs valstij nes nelaimi, stāstīja, ka tad, kad urbēji urbja trīspadsmito tūkstoti metru, PSRS sabruka. Nu, kad aka tika izurbta līdz 14,5 km dziļumam (kas patiesībā nenotika), viņi pēkšņi saskārās ar neparastiem tukšumiem. Ieinteresēti par šo negaidīto atklājumu, urbēji nolaida mikrofonu, kas spēj darboties ārkārtīgi augstā temperatūrā. augstas temperatūras un citi sensori. Temperatūra iekšā esot sasniegusi 1100 °C – valdīja ugunīgu kameru karstums, kurās it kā bija dzirdami cilvēku kliedzieni.
Šī leģenda joprojām klīst pa plašajiem interneta plašumiem, pārdzīvojusi pašu šo tenku vaininieku - Kolas aku. Darbs pie tā tika pārtraukts tālajā 1992. gadā finansējuma trūkuma dēļ. Līdz 2008. gadam tas bija naftalizētā stāvoklī. Gadu vēlāk tika pieņemts galīgais lēmums atteikties no pētījumu turpināšanas un visu pētījumu kompleksu demontēt un aku “aprakt”. Akas galīgā pamešana notika 2011. gada vasarā.
Tātad, kā redzat, šoreiz zinātniekiem neizdevās tikt pie mantijas un to izpētīt. Tomēr tas nenozīmē, ka Kolas aka zinātnei neko nedeva - gluži pretēji, tas apgrieza kājām gaisā visas viņu idejas par zemes garozas uzbūvi.
REZULTĀTI
Īpaši dziļās urbšanas projektā izvirzītie mērķi ir izpildīti. Ir izstrādātas un izveidotas speciālas iekārtas un tehnoloģija īpaši dziļu urbumu veikšanai, kā arī lielos dziļumos urbtu urbumu izpētei. Mēs saņēmām informāciju, varētu teikt, “no pirmavotiem” par fiziskais stāvoklis, iežu īpašības un sastāvs to dabiskajā sastopamībā un no serdes līdz 12 262 m dziļumam Aka deva lielisku dāvanu dzimtenei seklā dziļumā - 1,6-1,8 km diapazonā. Tur tika atvērtas rūpnieciskās vara-niķeļa rūdas - tika atklāts jauns rūdas horizonts. Un tas noder, jo vietējai niķeļa rūpnīcai jau tagad trūkst rūdas.
Kā minēts iepriekš, urbuma posma ģeoloģiskā prognoze nepiepildījās. Pirmajos 5 km akā gaidāmā bilde pagarinājās par 7 km, un tad parādījās pavisam negaidīti akmeņi. 7 km dziļumā prognozētie bazalti netika atrasti pat tad, kad tie nokritās līdz 12 km. Bija paredzēts, ka robeža, kas seismiskās zondēšanas laikā sniedz vislielāko atspulgu, ir līmenis, kurā granīti pārvēršas izturīgākā bazalta slānī. Realitātē izrādījās, ka tur atrodas mazāk spēcīgi un mazāk blīvi šķeltie ieži - arhejas gneisi. Tas nekad nebija gaidīts. Un tā ir principiāli jauna ģeoloģiskā un ģeofizikālā informācija, kas ļauj atšķirīgi interpretēt dziļo ģeofizikālo pētījumu datus.
Arī dati par rūdas veidošanās procesu zemes garozas dziļajos slāņos izrādījās negaidīti un principiāli jauni. Tādējādi 9-12 km dziļumā tika sastapti ļoti poraini šķeltie ieži, kas piesātināti ar augsti mineralizētiem pazemes ūdeņiem. Šie ūdeņi ir viens no rūdas veidošanās avotiem. Iepriekš tika uzskatīts, ka tas ir iespējams tikai daudz mazākā dziļumā. Tieši šajā intervālā tika atrasts kodols palielināts saturs zelts - līdz 1 g uz 1 tonnu iežu (koncentrācija, kas tiek uzskatīta par piemērotu rūpnieciskai attīstībai). Bet vai kādreiz būs izdevīgi iegūt zeltu no šādiem dziļumiem?
Mainījušies arī priekšstati par termiskajiem apstākļiem zemes zarnas, par dziļo temperatūru sadalījumu bazalta vairogu zonās. Vairāk nekā 6 km dziļumā tika iegūts temperatūras gradients 20°C uz 1 km gaidīto (kā augšdaļā) 16°C uz 1 km vietā. Tika atklāts, ka puse no siltuma plūsmas ir radiogēnas izcelsmes.
Zemes dzīles satur tikpat daudz noslēpumu kā Visuma plašie plašumi. Tieši tā domā daži zinātnieki, un viņiem daļēji ir taisnība, jo cilvēki joprojām nezina, kas tieši atrodas zem mūsu kājām, dziļi pazemē.Visas zemes civilizācijas pastāvēšanas laikā mēs esam spējuši iedziļināties planētā a nedaudz vairāk par 10 kilometriem. Šis rekords tika uzstādīts tālajā 1990. gadā un saglabājās līdz 2008. gadam, pēc tam tas tika vairākas reizes atjaunināts. 2008. gadā tika izurbts Maersk Oil BD-04A, 12 290 metrus garš slīps naftas urbums (Al Shaheen naftas baseins Katarā). 2011. gada janvārī Odoptu-Sea laukā (projekts Sahalīna-1) tika izurbts slīps naftas urbums 12 345 metru dziļumā. Urbšanas dziļuma rekords Šis brīdis pieder pie Čavinskoje lauka akas Z-42, kuras dziļums ir 12 700 metri.
Pagājušā gadsimta pēdējās desmitgadēs zemes garozā tika izurbti simtiem tūkstošu urbumu. Un tas nav pārsteidzoši, jo mūsu laikos minerālu meklēšana un ieguve neizbēgami ir saistīta ar dziļu urbšanu. Bet starp visām šīm akām uz planētas ir tikai viena - leģendārā Kola Superdeep (SG), kuras dziļums joprojām ir nepārspējams - vairāk nekā divpadsmit kilometri. Turklāt SG ir viens no retajiem, kas tika urbts nevis izpētes vai ieguves nolūkos, bet gan tīri zinātniskiem nolūkiem: lai pētītu mūsu planētas senākos iežus un uzzinātu tajos notiekošo procesu noslēpumus.
Mūsdienās Kolas superdziļumā urbšana nenotiek, tā tika pārtraukta 1992. gadā. SG nebija pirmais un ne vienīgais Zemes dziļās struktūras izpētes programmā. Trīs no ārvalstu akām sasniedza 9,1 līdz 9,6 km dziļumu. Bija plānots, ka viens no tiem (Vācijā) pārspēs Kolas. Tomēr urbšana visos trijos, kā arī SG tika pārtraukta avāriju un tehnisku iemeslu dēļ vēl nevar turpināt.
Acīmredzot ne velti īpaši dziļu urbumu urbšanas sarežģītību salīdzina ar lidojumu kosmosā, ar ilgu kosmosa ekspedīciju uz citu planētu. Iežu paraugi, kas iegūti no zemes iekšpuses, ir ne mazāk interesanti kā Mēness augsnes paraugi. Padomju Mēness rovera piegādātā augsne tika pētīta dažādos institūtos, tostarp Kolā zinātniskais centrs. Izrādījās, ka Mēness augsnes sastāvs gandrīz pilnībā atbilst iežiem, kas iegūti no Kolas akas aptuveni 3 km dziļumā.
VIETAS IZVĒLE UN PROGNOZE
SG urbšanai tika izveidota īpaša ģeoloģiskās izpētes ekspedīcija (Kola Geological Exploration Expedition). Arī urbšanas vieta, protams, nav izvēlēta nejauši – Baltijas vairogs Kolas pussalas apvidū. Šeit virspusē nonāk vecākie magmatiskie ieži, kas ir aptuveni 3 miljardus gadu veci (un Zeme ir tikai 4,5 miljardus gadu veca). Bija interesanti urbt senākos magmatiskos iežus, jo nogulumieži līdz pat 8 km dziļumam jau ir labi izpētīti naftas ieguvei. Un kalnrūpniecības laikā tie parasti iekļūst magmatiskajos iežos tikai 1-2 km attālumā. Vietas izvēli SG veicināja arī tas, ka šeit atrodas Pečenega sile - milzīga bļodiņai līdzīga konstrukcija, it kā iespiesta senās klintīs. Tās izcelsme ir saistīta ar dziļu vainu. Un tieši šeit atrodas lielas vara-niķeļa atradnes. Un Kolas ģeoloģiskās ekspedīcijas uzdevumi ietvēra vairāku ģeoloģisko procesu un parādību pazīmju apzināšanu, tostarp rūdas veidošanos, kontinentālās garozas slāņus atdalošo robežu rakstura noteikšanu un datu vākšanu par iežu materiāla sastāvu un fizisko stāvokli. .
Pirms urbšanas uzsākšanas, pamatojoties uz seismoloģiskiem datiem, tika uzbūvēta zemes garozas daļa. Tas kalpoja kā prognoze par to zemes slāņu parādīšanos, kuras aka krustoja. Tika pieņemts, ka granīta slāņi stiepjas līdz 5 km dziļumam, pēc tam bija gaidāmi spēcīgāki un senāki bazalta ieži.
Tātad, urbšanas vieta tika izvēlēta Kolas pussalas ziemeļrietumos, 10 km attālumā no Zapolyarny pilsētas, netālu no mūsu robežas ar Norvēģiju. Zapolyarny ir maza pilsētiņa, kas uzauga piecdesmitajos gados blakus niķeļa rūpnīcai. Starp kalnaino tundru uz kalna, ko pūta visi vēji un sniega vētras, ir "laukums", kura katra puse ir izveidota no septiņām piecstāvu ēkām. Iekšpusē ir divas ielas, to krustojumā ir laukums, kur atrodas kultūras nams un viesnīca. Kilometru no pilsētas aiz gravas redzamas niķeļa rūpnīcas ēkas un augstie skursteņi, aiz tās, gar kalna nogāzi, tumšas tuvējā karjera atkritumu izgāztuves. Netālu no pilsētas ir šoseja uz Nikelas pilsētu un nelielu ezeru, kuram otrā pusē atrodas Norvēģija.
Šo vietu augsnē ir daudz pēdu pagājušais karš. Braucot ar autobusu no Murmanskas uz Zapoliarniju, apmēram pusceļā šķērsojat mazo Zapadnaja Litsa upi, tās krastā atrodas piemiņas obelisks. Šī ir vienīgā vieta visā Krievijā, kur fronte kara laikā no 1941. līdz 1944. gadam stāvēja nekustīgi ar skatu pret Barenca jūru. Lai gan visu laiku bija sīvas cīņas un zaudējumi abām pusēm bija milzīgi. Vācieši neveiksmīgi mēģināja izlauzties uz Murmansku - vienīgo neaizsalstošo ostu mūsu ziemeļos. 1944. gada ziema padomju karaspēks izdevās izlauzties cauri frontei.
Caurules aukla tika nolaista un pacelta uz šī āķa. Kreisajā pusē - grozā - ir 33 metrus garas caurules - "sveces" - sagatavotas nolaišanai.
Kola superdziļa aka. Attēlā pa labi: A. Ģeoloģiskā griezuma prognoze. B. Ģeoloģiskais griezums, kas izveidots, pamatojoties uz SG urbumu datiem (bultiņas no A kolonnas līdz B kolonnai norāda, kādā dziļumā tika sastapti prognozētie ieži). Šajā sadaļā augšējā daļa(līdz 7 km) - Proterozoja slāņi ar vulkānisko (diabāzes) un nogulumiežu (smilšakmeņu, dolomītu) slāņiem. Zem 7 km ir arhejas secība ar atkārtotām iežu vienībām (galvenokārt gneisiem un amfibolītiem). Tās vecums ir 2,86 miljardi gadu. B. Akas urbums ar daudziem izurbtiem un zaudētiem urbumiem (zem 7 km) ir veidots kā milzu auga sazarotās saknes. Šķiet, ka aka griežas, jo urbis pastāvīgi novirzās uz mazāk izturīgiem akmeņiem.
No Zapolyarny līdz Superglubokaya - 10 km. Ceļš iet garām rūpnīcai, tad gar karjera malu un tad kāpj kalnā. No pārejas atveras neliels baseins, kurā ir uzstādīta urbšanas iekārta. Tā augstums ir tikpat augsts kā divdesmit stāvu ēka. “Maiņu strādnieki” ieradās šeit no Zapolyarny uz katru maiņu. Kopumā ekspedīcijā strādāja ap 3000 cilvēku, viņi dzīvoja pilsētā divās mājās. No urbšanas iekārtas visu diennakti bija dzirdama dažu mehānismu kurnēšana. Klusums nozīmēja, ka urbšanā nez kāpēc bija pārtraukums. Ziemā, garajā polārajā naktī – un tā tur ilgst no 23. novembra līdz 23. janvārim – visa urbšanas iekārta kvēloja gaismās. Bieži tiem tika pievienota polārblāzma gaisma.
Mazliet par personālu. Kolas ģeoloģiskās izpētes ekspedīcija, kas izveidota urbšanai, pulcēja labu, augsti kvalificētu strādnieku komandu. GRE vadītājs, talantīgs vadītājs, kurš izvēlējās komandu, gandrīz vienmēr bija D. Gubermans. Par urbšanu bija atbildīgs galvenais inženieris I. Vasiļčenko. Urbšanas iekārtu komandēja A. Batiščovs, kuru visi sauca vienkārši par Lehu. Ģeoloģija bija V. Leinja pārziņā, bet ģeofizika — Ju. Kuzņecovs. Milzīgu darbu pie serdeņa apstrādes un serdeņa krātuves izveidošanas veica ģeologs Ju.Smirnovs - tas pats, kuram bija “dārgais skapis”, par ko pastāstīsim vēlāk. SG pētījumu veikšanā piedalījās vairāk nekā 10 pētniecības institūti. Komandai bija arī savi “Kulibini” un “kreiļi” (īpaši izcēlās S. Cerikovskis), kuri izgudroja un izgatavoja dažādas ierīces, kas dažkārt ļāva izkļūt no vissarežģītākajām, šķietami bezcerīgākajām situācijām. Viņi paši šeit labi aprīkotās darbnīcās radīja daudzus nepieciešamos mehānismus.
URBŠANAS VĒSTURE
Urbšana sākās 1970. gadā. Urbšana līdz 7263 m dziļumam ilga 4 gadus. Tas tika veikts, izmantojot sērijveida instalāciju, ko parasti izmanto naftas un gāzes ieguvē. Pastāvīgo vēju un aukstuma dēļ viss tornis līdz augšai bija jāpārklāj ar koka paneļiem. Citādi vienkārši nav iespējams strādāt kādam, kam jāstāv augšā, paceļot cauruļu auklu.
Pēc tam bija gadu ilgs pārtraukums, kas saistīts ar jauna torņa celtniecību un īpaši izstrādātas urbšanas iekārtas - Uralmash-15000 - uzstādīšanu. Ar tās palīdzību tika veiktas visas turpmākās īpaši dziļās urbšanas. IN jauna instalācija- jaudīgākas automatizētās iekārtas. Tika izmantota turbīnas urbšana - tas ir, kad griežas nevis visa kolonna, bet tikai urbšanas galva. Urbšanas šķidrums tika padots caur kolonnu zem spiediena, rotējot daudzpakāpju turbīnu, kas atrodas zemāk. Tās kopējais garums ir 46 m. Turbīna beidzas ar urbja galvu ar diametru 214 mm (to bieži sauc par vainagu), kurai ir gredzena forma, tāpēc vidū paliek neizurbta akmens kolonna - serde ar diametru 60 mm. Caur visām turbīnas sekcijām iet caurule - serdes uztvērējs, kurā tiek savāktas iegūtās iežu kolonnas. Sasmalcinātais akmens kopā ar urbšanas šķidrumu tiek novadīts pa aku uz virsmu.
Uz serdes paraugiem labajā pusē ir skaidri redzamas slīpas svītras, kas nozīmē, ka šeit aka gāja cauri slīpi novietotiem veidojumiem.
Akā ar urbšanas šķidrumu iegremdētās kolonnas masa ir aptuveni 200 tonnas. Tas notiek neskatoties uz to, ka tika izmantotas īpaši izstrādātas vieglmetāla caurules. Ja kolonna ir izgatavota no parastām tērauda caurulēm, tā pārplīsīs no sava svara.
Daudzas grūtības, dažreiz pilnīgi negaidītas, rodas, veicot urbšanu lielā dziļumā un veicot serdes paraugu ņemšanu.
Iespiešanās vienā braucienā, ko nosaka urbja galviņas nodilums, parasti ir 7-10 m. (Brauciens jeb cikls ir auklas nolaišana ar turbīnu un urbjinstrumentu, faktiskā urbšana un pilnīga urbja pacelšana stīgu.) Pati urbšana aizņem 4 stundas. Un 12 kilometru kolonnas nolaišanās un pacelšanās aizņem 18 stundas. Paceļot kolonna tiek automātiski izjaukta sekcijās (svecēs) 33m garumā.Vidēji mēnesī tika izurbti 60m.Pēdējos 5km akas izurbšanai izmantoti 50km cauruļu. Tas ir to nodiluma pakāpe.
Aptuveni 7 km dziļumā aka krustoja spēcīgus, samērā viendabīgus iežus, un tāpēc urbums bija gluds, gandrīz atbilst urbja diametram. Darbs ritēja, varētu teikt, mierīgi. Taču 7 km dziļumā parādījās mazāk izturīgi šķeltie ieži, kas sakrustojās ar maziem ļoti cietiem slāņiem - gneisiem, amfibolītiem. Urbšana kļuva grūtāka. Stumbrs ieguva ovālu formu, un parādījās daudz dobumu. Nelaimes gadījumi kļuvuši biežāki.
Attēlā parādīta sākotnējā ģeoloģiskā griezuma prognoze un tā, kas sastādīta, pamatojoties uz urbšanas datiem. Interesanti atzīmēt (B kolonna), ka veidojumu slīpuma leņķis gar aku ir aptuveni 50 grādi. Tādējādi ir skaidrs, ka klintis, ko šķērso aka, iznāk virspusē. Šeit var atcerēties jau pieminēto ģeologa Ju.Smirnova “loloto kabinetu”. Tur viņam vienā pusē bija paraugi, kas iegūti no urbuma, bet otrā – paraugi, kas ņemti uz virsmas attālumā no urbšanas vietas, kur rodas attiecīgais veidojums. Atbilstība starp šķirnēm ir gandrīz pabeigta.
1983. gads iezīmējās ar līdz šim nepārspētu rekordu: urbšanas dziļums pārsniedza 12 km. Darbs tika apturēts.
Tuvojās Starptautiskais ģeoloģijas kongress, kas, pēc plāna, notika Maskavā. Tam tika gatavota Geoexpo izstāde. Tika nolemts ne tikai nolasīt referātus par ĢS sasniegtajiem rezultātiem, bet arī parādīt kongresa dalībniekiem darbu in situ un iegūtos iežu paraugus. Kongresam tika izdota monogrāfija “Kola Superdeep”.
Ģeoexpo izstādē bija liels stends, kas bija veltīts SG darbam un svarīgākajam - rekorddziļuma sasniegšanai. Bija iespaidīgi grafiki, kas stāstīja par urbšanas paņēmieniem un tehnoloģijām, iegūti iežu paraugi, tehnikas un personāla darba fotogrāfijas. Bet vislielāko kongresa dalībnieku un viesu uzmanību piesaistīja viena izstādei netradicionāla detaļa: visparastākā un jau nedaudz sarūsējusi urbja galva ar nolietotiem karbīda zobiem. Uz etiķetes bija norādīts, ka tas ir tieši tas, ko izmantoja, veicot urbšanu vairāk nekā 12 km dziļumā. Šī urbja galva pārsteidza pat speciālistus. Droši vien visi neviļus gaidīja ieraudzīt kādu tehnikas brīnumu, varbūt ar dimanta iekārtām... Un vēl nezināja, ka pie SG blakus urbšanas iekārtai bija liela kaudze ar tieši tādām pašām jau sarūsējušām urbju galviņām: galu galā tie bija jāmaina pret jauniem apmēram ik pēc 7-8 m.
Daudzi kongresa delegāti vēlējās savām acīm redzēt unikālo urbšanas iekārtu Kolas pussalā un pārliecināties, ka Savienībā patiešām ir sasniegts rekordliels urbšanas dziļums. Tāda aizbraukšana notika. Kongresa daļa tur uz vietas rīkoja sanāksmi. Delegātiem tika parādīta urbšanas iekārta, kur viņi izcēla kolonnu no akas, atvienojot no tās 33 metrus garus posmus. Fotogrāfijas un raksti par SG izplatījās laikrakstos un žurnālos gandrīz visās pasaules valstīs. Tika izdota pastmarka un organizēta īpaša aplokšņu anulēšana. Neuzskaitīšu dažādu balvu laureātu un par darbu apbalvoto vārdus...
Bet brīvdienas bija beigušās, bija jāturpina urbt. Un tas sākās ar lielākā avārija pirmajā lidojumā 1984. gada 27. septembrī - "melnais datums" SG vēsturē. Aka nepiedod, ja ilgstoši tiek atstāta bez uzmanības. Laikā, kad urbšana netika veikta, tās sienās neizbēgami notika izmaiņas, kuras nebija nostiprinātas ar cementētu tērauda cauruli.
Sākumā viss gāja nejauši. Urbēji veica savas ierastās darbības: vienu pēc otra nolaida urbšanas auklas daļas, pievienoja urbšanas šķidruma padeves cauruli pēdējai, augšējai, un ieslēdza sūkņus. Mēs sākām urbt. Instrumenti uz konsoles operatora priekšā rādīja parasto darba režīmu (urbšanas galviņas apgriezienu skaitu, tā spiedienu uz akmeni, šķidruma plūsmu, lai grieztu turbīnu utt.).
Izurbuši vēl vienu 9 metru posmu vairāk nekā 12 km dziļumā, kas aizņēma 4 stundas, sasniedzām 12,066 km dziļumu. Mēs gatavojāmies pacelt kolonnu. Mēs to izmēģinājām. Nedarbojas. Šādos dziļumos “pielipšana” ir novērota ne reizi vien. Tas ir tad, kad šķiet, ka kāda kolonnas daļa pielīp pie sienām (varbūt kaut kas nokrita no augšas un nedaudz iestrēga). Lai pārvietotu kolonnu, ir nepieciešams spēks, kas pārsniedz tās svaru (apmēram 200 tonnas). To viņi darīja arī šoreiz, bet kolonna nekustējās. Mēs nedaudz palielinājām spēku, un instrumenta adata strauji samazināja rādījumus. Kolonna kļuva daudz vieglāka, tāds svara zudums nevarēja notikt parastajā operācijas gaitā. Sākām celt: pa vienam noskrūvējām sekcijas. Pēdējā pacelšanas laikā uz āķa karājās saīsināts caurules gabals ar nelīdzenu apakšējo malu. Tas nozīmēja, ka akā palika ne tikai turbo urbis, bet arī 5 km urbšanas caurules...
Viņi mēģināja tos iegūt septiņus mēnešus. Galu galā viņi zaudēja ne tikai 5 km cauruļu, bet piecu gadu darba rezultātus.
Tad visi mēģinājumi atgūt pazaudēto tika pārtraukti un no 7 km dziļuma sākās urbšana no jauna. Jāteic, ka tieši pēc septītā kilometra ģeoloģiskie apstākļi šeit ir īpaši apgrūtināti darbam. Katra posma urbšanas tehnoloģija tiek izstrādāta izmēģinājumu un kļūdu ceļā. Un sākot no apmēram 10 km dziļuma, tas ir vēl grūtāk. Urbšana, iekārtu un aprīkojuma darbība tiek veikta ar maksimālo ātrumu.
Tāpēc jebkurā brīdī šeit var sagaidīt avārijas. Viņi tiem gatavojas. To novēršanas metodes un līdzekļi tiek pārdomāti iepriekš. Tipisks sarežģīts negadījums ir urbšanas mezgla pārrāvums kopā ar daļu no urbšanas caurules virknes. Galvenā metode, kā to novērst, ir izveidot soliņu tieši virs zaudētās daļas un no šīs vietas izurbt jaunu apvada vārpstu. Pavisam akā tika izurbti 12 šādi apvedceļa maģistrāles. Četri no tiem ir garumā no 2200 līdz 5000 m. Galvenās šādu negadījumu izmaksas ir gadu zaudēts darbaspēks.
Tikai ikdienā aka ir vertikāls “caurums” no zemes virsmas līdz apakšai. Patiesībā tas ir tālu no tā. It īpaši, ja aka ir īpaši dziļa un krustojas ar dažāda blīvuma slīpiem veidojumiem. Pēc tam šķiet, ka šķobās, jo urbis nepārtraukti novirzās uz mazāk izturīgiem akmeņiem. Pēc katra mērījuma, kas parāda, ka urbuma slīpums pārsniedz pieļaujamo, ir jāmēģina to “nolikt atpakaļ vietā”. Lai to izdarītu, kopā ar urbšanas instrumentu tiek nolaisti speciāli “deflektori”, kas palīdz samazināt urbuma slīpuma leņķi urbšanas laikā. Negadījumi bieži notiek, pazaudējot urbšanas instrumentus un cauruļu daļas. Pēc tam jaunais bagāžnieks ir jāizgatavo, kā jau teicām, nokāpjot malā. Tāpēc iedomājieties, kā izskatās aka zemē: kaut kas līdzīgs milzu auga saknēm, kas zarojas dziļumā.
Tas ir iemesls īpašajam pēdējās urbšanas posma ilgumam.
Pēc lielākās avārijas - 1984. gada "melnā datuma" - viņi atkal pietuvojās 12 km dziļumam tikai pēc 6 gadiem. 1990. gadā tika sasniegts maksimums - 12 262 km. Pēc vēl vairākiem negadījumiem mēs pārliecinājāmies, ka mēs nevaram iedziļināties. Visas iespējas modernās tehnoloģijas izsmelts. Likās, ka Zeme vairs nevēlas atklāt savus noslēpumus. Urbšana tika pārtraukta 1992. gadā.
PĒTNIECĪBAS DARBS. MĒRĶI UN METODES
Viens no ļoti svarīgiem urbšanas mērķiem bija iegūt iežu paraugu serdes kolonnu visā urbuma garumā. Un šis uzdevums ir izpildīts. Pasaulē garākais serdenis tika iezīmēts kā lineāls metros un ievietots atbilstošā secībā kastēs. Kastes numurs un paraugu numuri ir norādīti augšpusē. Noliktavā ir gandrīz 900 šādu kastu.
Tagad atliek tikai izpētīt kodolu, kas patiešām ir neaizstājams, lai noteiktu iežu struktūru, sastāvu, īpašības un vecumu.
Bet virspusē paceltam iežu paraugam ir citas īpašības nekā masīvā. Šeit, augšā, viņš tiek atbrīvots no milzīgajiem mehāniskajiem spriegumiem, kas pastāv dziļumā. Urbšanas laikā tas ieplaisāja un kļuva piesātināts ar urbšanas šķidrumu. Pat ja jūs izveidojat dziļus apstākļus īpašā kamerā, paraugā izmērītie parametri joprojām atšķiras no masīvā. Un vēl viena neliela “žaga”: uz katriem 100 m urbtas akas netiek iegūti 100 m serdeņa. SG no dziļuma, kas pārsniedz 5 km, vidējā serdes raža bija tikai aptuveni 30%, un no dziļuma, kas pārsniedz 9 km, tās dažreiz bija tikai atsevišķas plāksnes, kuru biezums bija 2-3 cm, kas atbilst izturīgākajiem slāņiem.
Tātad, serde, kas izcelta no akas, izmantojot SG, nedod pilnīga informācija par dziļiem akmeņiem.
Akas tika urbtas zinātniskiem nolūkiem, tāpēc tika izmantots viss komplekss modernas metodes pētījumiem. Papildus serdes ieguvei noteikti tika veikti pētījumi par iežu īpašībām to dabiskajā sastopamībā. Akas tehniskais stāvoklis tika pastāvīgi uzraudzīts. Mērījām temperatūru visā urbuma garumā, dabisko radioaktivitāti - gamma starojumu, inducēto radioaktivitāti pēc impulsa neitronu apstarošanas, iežu elektriskās un magnētiskās īpašības, elastīgo viļņu izplatīšanās ātrumu un pētījām gāzu sastāvu urbuma šķidrumā.
Līdz 7 km dziļumam tika izmantotas sērijveida ierīces. Strādājot lielākā dziļumā un augstākā temperatūrā, bija jāizveido īpašas karstumizturīgas un spiediena izturīgas ierīces. Īpašas grūtības radās pēdējais posms urbšana; kad temperatūra akā tuvojās 200°C un spiediens pārsniedza 1000 atmosfēru, sērijveida ierīces vairs nevarēja darboties. Palīgā nāca ģeofizikālās projektēšanas biroji un vairāku pētniecības institūtu specializētās laboratorijas, kas ražoja vienas karstumizturīgu un spiediena izturīgu instrumentu kopijas. Tādējādi visu laiku strādājām tikai pie sadzīves tehnikas.
Īsāk sakot, aka tika pietiekami detalizēti izpētīta visā tās dziļumā. Pētījumi tika veikti pa posmiem, aptuveni reizi gadā, pēc urbuma padziļināšanas par 1 km. Katru reizi pēc tam tika veikts saņemto materiālu uzticamības novērtējums. Atbilstošie aprēķini ļāva noteikt konkrētas šķirnes parametrus. Viņi atklāja zināmu slāņu maiņu un jau zināja, ar kādiem akmeņiem ir saistītas alas, un ar tiem saistīto daļēju informācijas zudumu. Mēs iemācījāmies burtiski atpazīt akmeņus no “drupatas” un, pamatojoties uz to, radīt pilnīgu priekšstatu par to, kas ir “slēpts”. Īsāk sakot, bija iespējams uzbūvēt detalizētu litoloģisko kolonnu - parādīt iežu miju un to īpašības.
NO PAŠAS PIEREDZES
Apmēram reizi gadā, kad tika pabeigts kārtējais urbšanas posms - padziļinot aku par 1 km, braucu arī uz SG veikt mērījumus, kas man bija uzticēti. Šajā laikā aka parasti tika izskalota un uz mēnesi bija pieejama izpētei. Plānotās pieturas laiks vienmēr bija zināms iepriekš. Arī telegramma ar aicinājumu strādāt pienāca iepriekš. Aprīkojums ir pārbaudīts un iepakots. Nokārtotas formalitātes saistībā ar slēgtajiem darbiem pierobežas joslā. Beidzot viss ir nokārtots. Ejam.
Mūsu grupa ir neliela, draudzīga komanda: urbumu instrumentu izstrādātājs, jaunu zemes iekārtu izstrādātājs un es, metodiķe. Ierodamies 10 dienas pirms mērījumiem. Iepazīstamies ar datiem par akas tehnisko stāvokli. Mēs sastādām un apstiprinām detalizētu mērījumu programmu. Veicam aprīkojuma montāžu un kalibrēšanu. Gaidām zvanu - zvanu no akas. Pienākusi mūsu kārta “nirt” trešajai, bet, ja mūsu priekšteči atteiksies, aka mums tiks nodrošināta. Šoreiz ar viņiem viss kārtībā, saka, ka līdz rīt rītam beigs. Ar mums vienā komandā ir ģeofiziķi - operatori, kas fiksē signālus, kas saņemti no akā esošajām iekārtām un vada visas urbuma aprīkojuma nolaišanas un pacelšanas darbības, kā arī mehāniķi uz pacēlāja, viņi kontrolē to pašu 12 km kabeļa attīšanu no plkst. bungas un uz tās. , uz kuras ierīce ir nolaista akā. Dežurē arī urbēji.
Darbs ir sācies. Ierīce ir nolaista akā vairākus metrus. Pēdējā pārbaude. Aiziet. Nobrauciens ir lēns - apmēram 1 km/h, nepārtraukti uzraugot signālu, kas nāk no apakšas. Tik tālu, labi. Bet astotajā kilometrā signāls noraustījās un pazuda. Tas nozīmē, ka kaut kas nav kārtībā. Pilns pacēlums. (Katram gadījumam esam sagatavojuši otru aprīkojuma komplektu.) Mēs sākam pārbaudīt visas detaļas. Šoreiz kabelis izrādījās bojāts. Viņš tiek nomainīts. Tas aizņem vairāk nekā dienu. Jaunais nobrauciens ilga 10 stundas. Visbeidzot, cilvēks, kurš novēroja signālu, teica: "Esam ieradušies vienpadsmitajā kilometrā." Komanda operatoriem: “Sākt ierakstīšanu”. Kas un kā tiek plānots iepriekš saskaņā ar programmu. Tagad jums ir jānolaiž un jāpaaugstina dziļurbuma rīks vairākas reizes noteiktā intervālā, lai veiktu mērījumus. Šoreiz aprīkojums darbojās labi. Tagad ir pilns kāpums. Viņi to pacēla līdz 3 km, un pēkšņi vinčmanis sauca (viņš ir cilvēks ar humoru): "Auve ir beigusies." Kā?! Kas?! Ak, kabelis saplīsa... Apakšā palika urbuma instruments un 8 km kabelis... Par laimi, dienu vēlāk urbēji to visu spēja salasīt, izmantojot vietējo amatnieku izstrādātās metodes un ierīces, lai tādus novērstu. ārkārtas gadījumiem.
REZULTĀTI
Īpaši dziļās urbšanas projektā izvirzītie mērķi ir izpildīti. Ir izstrādātas un izveidotas speciālas iekārtas un tehnoloģija īpaši dziļu urbumu veikšanai, kā arī lielos dziļumos urbtu urbumu izpētei. Mēs saņēmām informāciju, varētu teikt, “no pirmavotiem” par iežu agregātstāvokli, īpašībām un sastāvu to dabiskajā sastopamībā un no serdes paraugiem līdz 12 262 m dziļumam.
Aka dāvāja lielisku dāvanu dzimtenei seklā dziļumā - 1,6-1,8 km diapazonā. Tur tika atvērtas rūpnieciskās vara-niķeļa rūdas - tika atklāts jauns rūdas horizonts. Un tas noder, jo vietējai niķeļa rūpnīcai jau tagad trūkst rūdas.
Kā minēts iepriekš, urbuma iecirkņa ģeoloģiskā prognoze nepiepildījās (sk. attēlu 39. lpp.). Pirmajos 5 km akā gaidāmā bilde pagarinājās par 7 km, un tad parādījās pavisam negaidīti akmeņi. 7 km dziļumā prognozētie bazalti netika atrasti pat tad, kad tie nokritās līdz 12 km.
Bija paredzēts, ka robeža, kas seismiskās zondēšanas laikā sniedz vislielāko atspulgu, ir līmenis, kurā granīti pārvēršas izturīgākā bazalta slānī. Realitātē izrādījās, ka tur atrodas mazāk spēcīgi un mazāk blīvi šķeltie ieži - arhejas gneisi. Tas nekad nebija gaidīts. Un tā ir principiāli jauna ģeoloģiskā un ģeofizikālā informācija, kas ļauj atšķirīgi interpretēt dziļo ģeofizikālo pētījumu datus.
Arī dati par rūdas veidošanās procesu zemes garozas dziļajos slāņos izrādījās negaidīti un principiāli jauni. Tādējādi 9-12 km dziļumā tika sastapti ļoti poraini šķeltie ieži, kas piesātināti ar augsti mineralizētiem pazemes ūdeņiem. Šie ūdeņi ir viens no rūdas veidošanās avotiem. Iepriekš tika uzskatīts, ka tas ir iespējams tikai daudz mazākā dziļumā. Tieši šajā intervālā tika konstatēts palielināts zelta saturs kodolā - līdz 1 g uz 1 tonnu iežu (koncentrācija tiek uzskatīta par piemērotu rūpnieciskai attīstībai). Bet vai kādreiz būs izdevīgi iegūt zeltu no šādiem dziļumiem?
Mainījušies arī priekšstati par zemes iekšpuses termisko režīmu un dziļo temperatūru sadalījumu bazalta vairogu zonās. Vairāk nekā 6 km dziļumā tika iegūts temperatūras gradients 20°C uz 1 km gaidīto (kā augšdaļā) 16°C uz 1 km vietā. Tika atklāts, ka puse no siltuma plūsmas ir radiogēnas izcelsmes.
Izurbuši unikālo Kolas superdziļu urbumu, mēs daudz uzzinājām un tajā pašā laikā sapratām, cik maz mēs vēl zinām par mūsu planētas uzbūvi.
Kandidāts tehniskās zinātnes A. OSADCHY.
LITERATŪRA
Kola superdziļa. M.: Nedra, 1984. gads.
Kola superdziļa. Zinātniskie rezultāti un pētniecības pieredzi. M., 1998. gads.
Kozlovskis E. A. Pasaules ģeologu forums. "Zinātne un dzīve" 1984.gada 10.nr.
Kozlovskis E. A. Kola superdziļi. "Zinātne un dzīve" 1985. gada 11. nr.
Sredao.ru kotedžu ciemati no HABITAT
Sredao.ru rindu mājas no nekustamo īpašumu biroja HABITAT
Pagājušā gadsimta 50.-70. gados pasaule mainījās neticamā ātrumā. Ir parādījušās lietas, bez kurām mūsdienu pasauli ir grūti iedomāties: internets, datori, mobilie sakari, kosmosa un jūras dzīļu iekarošana. Cilvēks strauji paplašināja savas klātbūtnes sfēras Visumā, taču viņam joprojām bija diezgan aptuvenas idejas par savas "mājas" - planētas Zeme - uzbūvi. Lai gan jau toreiz ideja par īpaši dziļu urbšanu nebija jauna: jau 1958. gadā amerikāņi uzsāka Mohole projektu. Tās nosaukums ir veidots no diviem vārdiem:
Moho- virsma, kas nosaukta horvātu ģeofiziķa un seismologa Andrija Mohoroviča vārdā, kurš 1909. gadā noteica zemes garozas apakšējo robežu, uz kuras strauji palielinās seismisko viļņu ātrums;
Caurums- nu, caurums, atvere. Pamatojoties uz pieņēmumiem, ka zemes garozas biezums zem okeāniem ir daudz mazāks nekā uz sauszemes, netālu no Gvadelupes salas tika izurbti 5 urbumi aptuveni 180 metru dziļumā (ar okeāna dziļumu līdz 3,5 km). Piecu gadu laikā pētnieki veica piecus urbumus, savāca daudzus paraugus no bazalta slāņa, bet nesasniedza mantiju. Rezultātā projekts tika atzīts par neveiksmīgu un darbi tika pārtraukti.
Neskatoties uz to, ka ir 21. gadsimts, iekšējā struktūra Mūsu planēta ir pētīta ļoti maz. Mēs diezgan labi zinām, kas notiek dziļajā kosmosā, taču tajā pašā laikā Zemes noslēpumu iekļūšanas pakāpi var salīdzināt ar vieglu adatas dūrienu arbūza mizas virspusē.
50. gadu vidū, kad urbēji iemācījās veidot vairāk nekā 7 km dziļas akas, cilvēce tuvojās ļoti ambicioza uzdevuma sasniegšanai – iziet cauri zemes garozai un redzēt, kas slēpjas zem tās. Vistuvāk šim mērķim mūsu tautieši bija, kad veica Kolas superdziļu urbumu.
Zemes cietais apvalks ir pārsteidzoši plāns, salīdzinot ar tā izmēru – garozas biezums svārstās no 20-65 km uz sauszemes un 3-8 km zem okeāna, aizņemot mazāk nekā 1% no planētas tilpuma. Aiz tā ir plašs slānis - mantija -, kas veido lielāko Zemes tilpuma daļu. Vēl zemāks ir blīvais kodols, kas galvenokārt sastāv no dzelzs, bet arī no niķeļa, svina, urāna un citiem metāliem. Starp garozu un mantiju ir robežzona, kas nosaukta Dienvidslāvijas zinātnieka vārdā, kurš to atklāja, Mohoroviča virsma (robeža) vai saīsināti Moho. Šajā zonā seismisko viļņu izplatīšanās ātrums strauji palielinās. Ir vairākas hipotēzes, kas izstrādātas, lai izskaidrotu šo parādību, taču kopumā tā joprojām nav atrisināta.
Vissvarīgākais mērķis no visnopietnākajiem projektiem par dziļa urbšana 20. gadsimta otrajā pusē palaists tieši šis noslēpumainais slānis. Pētniekiem tā arī neizdevās sasniegt, taču ultradziļu urbumu urbšanas laikā iegūtie dati par zemes garozas struktūru izrādījās tik negaidīti, ka Mohoroviča robeža šķita izgaisusi fonā. Vispirms bija nepieciešams izskaidrot augstākos slāņos atklātos noslēpumus.
Amerikāņi bija pirmie, kas sāka dziļu zemes garozas urbšanu zinātniskiem nolūkiem. 1960. gados viņi sāka darboties zinātnes projekts“Mohole”, kas paredzēja zemūdens izveidi ar īpašu urbšanas kuģu palīdzību. Nākamo trīsdesmit gadu laikā jūrās un okeānos parādījās vairāk nekā 800 akas, no kurām daudzas atrodas vairāk nekā 4 km dziļumā. Garākā aka spēja iedziļināties jūras gultnē tikai 800 m, un tomēr iegūtajiem datiem bija milzīga nozīme ģeoloģijā. Jo īpaši tie kalpoja kā nozīmīgs apstiprinājums t.s. tektoniskā teorija, saskaņā ar kuru kontinenti balstās uz cietām litosfēras plāksnēm, kas lēnām peld, iegremdētas šķidrā mantijā.
Protams, PSRS nevarēja atpalikt no sava aizjūras konkurenta, tāpēc 60. gadu vidū mēs uzsākām neskaitāmus projektus zemes garozas izpētei. Padomju zinātnieki izvēlējās nedaudz citu ceļu, nolemjot urbt akas nevis jūrā, bet uz sauszemes. Slavenākais un veiksmīgākais šāda veida projekts ir Kolas superdziļš aka - dziļākā cilvēka radītā “bere zemē”. Aka atrodas Kolas pussalas ziemeļu galā. Šī vieta netika izvēlēta nejauši - simtiem miljonu gadu laikā dabiskā erozija iznīcināja Kolas kristāliskā vairoga virsmu, noņemot virsējos iežu slāņus. Rezultātā uz virsmas parādījās senie arheju slāņi, kas kontinentālā tipa zemes garozas vidējai daļai atbilst 5-10 km dziļumam. 15 kilometru lielais urbuma projektētais dziļums ļāva zinātniekiem cerēt sasniegt noslēpumaino Mohoroviča virsmu.
Kolas urbuma urbšana sākās 1970. gadā un beidzās pēc vairāk nekā 20 gadiem - 1994. gadā. Sākumā urbēji strādāja diezgan labi tradicionālās metodes: akā tika nolaista vieglo sakausējumu cauruļu kolonna, kuras galā tika piestiprināts cilindrisks metāla urbis ar dimanta zobiem un sensoriem. Kolonnu grieza dzinējs, kas atradās uz virsmas. Palielinoties urbuma dziļumam, caurulēm tika pievienotas jaunas sekcijas. Periodiski visa kolonna bija jāpaceļ uz virsmu, lai noņemtu nogriezto iežu kodolu un nomainītu blāvu vainagu. Diemžēl šī pārbaudītā tehnoloģija kļūst neefektīva, kad urbuma dziļums pārsniedz noteiktu atzīmi: cauruļu berze pret akas sienām kļūst pārāk liela, lai visa šī milzīgā vārpsta varētu griezties. Lai pārvarētu šīs grūtības, inženieri izstrādāja konstrukciju, kurā griezās tikai urbja galva. Kolonnas galā tika uzstādītas turbīnas, caur kurām tika izvadīts urbšanas šķidrums - īpašs šķidrums, kas darbojas kā smērviela un cirkulē pa caurulēm. Šīs turbīnas lika urbjam griezties.
Paraugi, kas tika izcelti uz virsmas urbšanas procesā, radīja īstu revolūciju ģeoloģijā. Esošie priekšstati par zemes garozas uzbūvi izrādījās tālu no realitātes. Pirmais pārsteigums bija pārejas trūkums no granīta uz bazaltu, ko zinātnieki paredzēja redzēt aptuveni 6 km dziļumā. Seismoloģiskie pētījumi liecina, ka šajā apvidū krasi mainās akustisko viļņu izplatīšanās ātrums, kas interpretēts kā zemes garozas bazaltiskā pamatu sākums. Tomēr arī pēc pārejas zonas granīti un gneisi turpināja celties virspusē. No šī brīža kļuva skaidrs, ka dominējošais divslāņu zemes garozas modelis ir nepareizs. Tagad seismiskās pārejas klātbūtne ir izskaidrojama ar iežu īpašību izmaiņām paaugstināta spiediena un temperatūras apstākļos.
Vēl pārsteidzošāks atklājums bija fakts, ka ieži, kas atradās vairāk nekā 9 km dziļumā, izrādījās ārkārtīgi poraini. Pirms tam tika uzskatīts, ka, palielinoties dziļumam un spiedienam, tiem, gluži pretēji, vajadzētu kļūt arvien blīvākiem. Miniatūras plaisas aizpildītas ūdens šķīdums, kuras izcelsme ilgu laiku palika pilnīgi neskaidra. Vēlāk tika izvirzīta teorija, saskaņā ar kuru atklātais ūdens veidojas no ūdeņraža un skābekļa atomiem, kas kolosālu spiedienu ietekmē tiek “izspiesti” no apkārtējā iežu.
Vēl viens pārsteigums: dzīvība uz planētas Zeme, izrādās, radusies 1,5 miljardus gadu agrāk, nekā gaidīts. 6,7 km dziļumā, kur tika uzskatīts, ka organisko vielu nav, tika atklātas 14 pārakmeņojušos mikroorganismu sugas. Tie tika atrasti ārkārtīgi neraksturīgās oglekļa-slāpekļa atradnēs (parastā kaļķakmens vai silīcija dioksīda vietā), kas bija vairāk nekā 2,8 miljardus gadu veci. Vēl lielākā dziļumā, kur vairs nav nogulumu, metāns parādījās milzīgā koncentrācijā. Tas pilnībā un pilnībā iznīcināja ogļūdeņražu, piemēram, naftas un gāzes, bioloģiskās izcelsmes teoriju.
Zinātniekus ārkārtīgi pārsteidza arī temperatūras paaugstināšanās ātrums, urbumam padziļinot. Pie 7 km atzīmes tas sasniedza 120 °C, bet 12 km dziļumā jau 230 °C, kas bija par trešdaļu augstāks par plānoto vērtību: garozas temperatūras gradients bija gandrīz 20 grādi uz 1 km, tā vietā no paredzamajiem 16. Tika arī konstatēts, ka puse no siltuma plūsmas ir radiogēnas izcelsmes. Augstā temperatūra negatīvi ietekmēja uzgaļa darbību, tāpēc urbšanas šķidrumu sāka atdzesēt pirms tā iesūknēšanas akā. Šis pasākums izrādījās gana efektīvs, tomēr pēc 12 km atzīmes pārvarēšanas tas vairs nespēja nodrošināt pietiekamu siltuma noņemšanu. Turklāt saspiestais un sakarsētais iezis ieguva dažas šķidruma īpašības, kā rezultātā urbums sāka peldēt nākamajā reizē, kad tika noņemta urbšanas aukla. Tālākais progress izrādījās neiespējams bez jauniem tehnoloģiskiem risinājumiem un ievērojamām finansiālām izmaksām, tāpēc 1994. gadā urbšana tika apturēta. Līdz tam laikam aka bija padziļinājusies līdz 12 262 m.
410-660 kilometru dziļumā zem Zemes virsmas atrodas Arhejas perioda okeāns. Šādi atklājumi nebūtu iespējami bez Padomju Savienībā izstrādātajām un izmantotajām īpaši dziļajām urbšanas metodēm. Viens no tā laika artefaktiem ir Kolas superdziļā aka (SG-3), kas pat 24 gadus pēc urbšanas pārtraukšanas joprojām ir dziļākā pasaulē. Kāpēc tas tika urbts un kādus atklājumus tas palīdzēja izdarīt, stāsta Lenta.ru.
Amerikāņi bija īpaši dziļu urbumu pionieri. Tiesa, okeāna plašumos: izmēģinājuma projektā viņi izmantoja Glomar Challenger kuģi, kas izstrādāts tieši šiem mērķiem. Tikmēr Padomju Savienība aktīvi izstrādāja atbilstošu teorētisko ietvaru.
1970. gada maijā Murmanskas apgabala ziemeļos, 10 kilometrus no Zapoliarnijas pilsētas, sākās Kolas superdziļās urbuma urbšana. Kā jau gaidīts, tas tika ieplānots tā, lai tas sakristu ar Ļeņina dzimšanas simtgadi. Atšķirībā no citiem īpaši dziļiem urbumiem, SG-3 tika urbts tikai zinātniskiem nolūkiem un pat organizēja īpašu ģeoloģiskās izpētes ekspedīciju.
Izvēlētā urbšanas vieta bija unikāla: tieši uz Baltijas vairoga Kolas pussalas teritorijā senie ieži nāk virspusē. Daudzu no tiem vecums sasniedz trīs miljardus gadu (pati mūsu planēta ir 4,5 miljardus gadu veca). Turklāt tur atrodas Pečengas-Imandras-Varzugas plaisas sile - senos iežos iespiesta krūzei līdzīga struktūra, kuras izcelsme skaidrojama ar dziļu vainu.
Zinātniekiem bija nepieciešami četri gadi, lai izurbtu urbumu līdz 7263 metru dziļumam. Līdz šim nekas neparasts nav darīts: tika izmantota tā pati iekārta, kas naftas un gāzes ieguvei. Tad aka veselu gadu stāvēja dīkstāvē: iekārta tika pārveidota turbīnas urbšanai. Pēc modernizācijas bija iespējams urbt aptuveni 60 metrus mēnesī.
Septiņu kilometru dziļums sagādāja pārsteigumus: cietu un ne pārāk blīvu akmeņu mija. Negadījumi kļuva biežāki, un urbumā parādījās daudz dobumu. Urbšana turpinājās līdz 1983. gadam, kad SG-3 dziļums sasniedza 12 kilometrus. Pēc tam zinātnieki sapulcējās lielā konferencē un runāja par saviem panākumiem.
Taču neuzmanīgas apiešanās ar urbi dēļ šahtā palika piecus kilometrus garš posms. Viņi mēģināja viņu iegūt vairākus mēnešus, bet neveiksmīgi. Tika nolemts atsākt urbšanu no septiņu kilometru dziļuma. Operācijas sarežģītības dēļ tika izurbts ne tikai galvenais stumbrs, bet arī četri papildu. Pazaudēto metru atjaunošana prasīja sešus gadus: 1990. gadā aka sasniedza 12 262 metru dziļumu, kļūstot par dziļāko pasaulē.
Divus gadus vēlāk urbšana tika pārtraukta, urbums pēc tam tika izputināts un faktiski pamesta.
Neskatoties uz to, Kolas superdziļajā akā tika veikti daudzi atklājumi. Inženieri ir izveidojuši visu īpaši dziļo urbšanas sistēmu. Grūtības sagādāja ne tikai dziļums, bet arī augsta temperatūra (līdz 200 grādiem pēc Celsija) urbšanas intensitātes dēļ.
Zinātnieki ne tikai pārvietojās dziļāk Zemē, bet arī pacēla iežu paraugus un serdes analīzei. Starp citu, tieši viņi pētīja Mēness augsni un atklāja, ka tās sastāvs gandrīz pilnībā atbilst akmeņiem, kas iegūti no Kolas akas aptuveni trīs kilometru dziļumā.
Vairāk nekā deviņu kilometru dziļumā viņi saskārās ar derīgo izrakteņu, tostarp zelta, atradnēm: olivīna slānī tonnā ir pat 78 grami. Un tas nav tik maz - zelta ieguve tiek uzskatīta par iespējamu ar 34 gramiem uz tonnu. Patīkams pārsteigums zinātniekiem, kā arī tuvējai rūpnīcai bija jauna vara-niķeļa rūdu rūdas horizonta atklāšana.
Cita starpā pētnieki uzzināja, ka granīti nepārvēršas par īpaši spēcīgu bazalta slāni: patiesībā aiz tā atradās arhejas gneisi, kas tradicionāli tiek klasificēti kā šķeltie ieži. Tas radīja sava veida revolūciju ģeoloģijas un ģeofizikas zinātnē un pilnībā mainīja tradicionālās idejas par Zemes iekšpusi.
Cits patīkams pārsteigums- 9-12 kilometru dziļumā atklāti ļoti poraini šķeltie ieži, kas piesātināti ar augsti mineralizētiem ūdeņiem. Pēc zinātnieku domām, viņi ir atbildīgi par rūdu veidošanos, taču iepriekš tika uzskatīts, ka tas notiek tikai daudz mazākā dziļumā.
Tostarp izrādījās, ka zemes dzīļu temperatūra bija nedaudz augstāka, nekā gaidīts: sešu kilometru dziļumā tika iegūts temperatūras gradients 20 grādu pēc Celsija uz kilometru gaidīto 16 vietā. Tika konstatēta siltuma plūsmas radiogēnā izcelsme, kas arī nesaskanēja ar iepriekšējām hipotēzēm.
Vairāk nekā 2,8 miljardus gadu vecos dziļos slāņos zinātnieki ir atraduši 14 pārakmeņojušos mikroorganismu sugas. Tas ļāva pārcelt dzīves rašanās laiku uz planētas pirms pusotra miljarda gadu. Pētnieki arī atklāja, ka dziļumā nav nogulumiežu un ir metāns, uz visiem laikiem apglabājot ogļūdeņražu bioloģiskās izcelsmes teoriju.
Notiek ielāde...