Ultratiefbrunnen auf der Kola-Halbinsel: Geschichte und Geheimnisse. Reise zum Mittelpunkt der Erde. Kola superdeep gut
„Dr. Huberman, was zum Teufel haben Sie da unten ausgegraben?“ - Eine Bemerkung aus dem Publikum unterbrach den Bericht eines russischen Wissenschaftlers bei einem UNESCO-Treffen in Australien. Ein paar Wochen zuvor, im April 1995, ging eine Welle von Berichten über einen mysteriösen Unfall in der Kola-Supertiefbohrung um die Welt.
Angeblich registrierten die Instrumente bei der Annäherung an den 13. Kilometer ein seltsames Geräusch, das aus den Eingeweiden des Planeten kam – die gelben Zeitungen versicherten einhellig, dass nur die Schreie von Sündern aus der Unterwelt so klingen könnten. Wenige Sekunden nach dem schrecklichen Geräusch kam es zu einer Explosion ...
Platz unter Ihren Füßen
In den späten 70er und frühen 80er Jahren war es schwieriger, einen Job am Kola Superdeep Well zu bekommen, wie die Bewohner des Dorfes Zapolyarny in der Region Murmansk den Brunnen liebevoll nennen, als in das Kosmonautenkorps aufgenommen zu werden. Aus Hunderten von Bewerbern wurden einer oder zwei ausgewählt. Zusammen mit dem Arbeitsauftrag erhielten die Glücklichen eine separate Wohnung und ein Gehalt, das dem Doppelten oder Dreifachen des Gehalts von Moskauer Professoren entsprach. Am Bohrloch waren gleichzeitig 16 Forschungslabore in Betrieb, jedes von der Größe einer durchschnittlichen Fabrik. Nur die Deutschen gruben die Erde mit solcher Hartnäckigkeit, aber wie das Guinness-Buch der Rekorde bezeugt, ist der tiefste deutsche Brunnen fast halb so lang wie unserer.
Entfernte Galaxien wurden von der Menschheit viel besser untersucht als diejenigen, die sich einige Kilometer von uns entfernt unter der Erdkruste befinden. Das Kola Superdeep ist eine Art Teleskop in die geheimnisvolle Innenwelt des Planeten.
Seit Beginn des 20. Jahrhunderts glaubte man, dass die Erde aus Kruste, Mantel und Kern besteht. Gleichzeitig konnte niemand wirklich sagen, wo eine Schicht endet und die nächste beginnt. Wissenschaftler wussten nicht einmal, woraus diese Schichten tatsächlich bestehen. Vor etwa 40 Jahren war man sich sicher, dass die Granitschicht in einer Tiefe von 50 Metern beginnt und bis zu 3 Kilometern reicht, und dann gibt es Basalte. Es wurde erwartet, dass der Mantel in einer Tiefe von 15 bis 18 Kilometern angetroffen wird. In Wirklichkeit kam alles ganz anders. Und obwohl in Schulbücher Jeder schreibt immer noch, dass die Erde aus drei Schichten besteht. Wissenschaftler aus der Kola-Superdeep haben bewiesen, dass dies nicht der Fall ist.
Baltischer Schild
Projekte für Reisen tief in die Erde tauchten Anfang der 60er Jahre in mehreren Ländern gleichzeitig auf. Sie versuchten, Brunnen an Stellen zu bohren, an denen die Kruste hätte dünner sein sollen – das Ziel war, den Erdmantel zu erreichen. Beispielsweise bohrten die Amerikaner im Gebiet der Insel Maui, Hawaii, wo seismischen Untersuchungen zufolge uralte Gesteine unter dem Meeresboden auftauchen und der Erdmantel in einer Tiefe von etwa fünf Kilometern unter vier Kilometern liegt Wasserschicht. Leider ist keine einzige Bohrstelle im Ozean tiefer als 3 Kilometer vorgedrungen.
Im Allgemeinen endeten fast alle Projekte ultratiefer Brunnen auf mysteriöse Weise in einer Tiefe von drei Kilometern. In diesem Moment begann mit den Bohrern etwas Seltsames zu passieren: Entweder befanden sie sich in unerwartet superheißen Gebieten oder als würden sie von einem beispiellosen Monster abgebissen. Nur 5 Brunnen brachen tiefer als 3 Kilometer durch, davon 4 sowjetischer Herkunft. Und nur der Kola Superdeep sollte die 7-Kilometer-Marke überwinden.
Erste inländische Projekte umfassten auch Unterwasserbohrungen – im Kaspischen Meer oder am Baikalsee. Doch 1963 überzeugte der Bohrwissenschaftler Nikolai Timofeev Staatskomitee Nach Ansicht der Wissenschaft und Technologie der UdSSR ist es notwendig, auf dem Kontinent einen Brunnen zu schaffen. Obwohl das Bohren viel länger dauern würde, glaubte er, wäre der Brunnen aus wissenschaftlicher Sicht viel wertvoller, da in der Dicke der Kontinentalplatten die bedeutendsten Bewegungen von Erdgesteinen in prähistorischen Zeiten stattfanden. Der Bohrpunkt auf der Kola-Halbinsel wurde nicht zufällig gewählt. Die Halbinsel liegt auf dem sogenannten Baltischen Schild, der aus den ältesten Gesteinen besteht, die die Menschheit kennt.
Ein mehrere Kilometer langer Abschnitt der Schichten des Baltischen Schildes ist eine visuelle Geschichte des Planeten in den letzten 3 Milliarden Jahren.
Eroberer der Tiefe
Das Aussehen der Kola-Bohranlage kann den Durchschnittsmenschen enttäuschen. Der Brunnen ist nicht wie das Bergwerk, das wir uns vorstellen. Abstiege unter der Erde gibt es nicht, lediglich ein Bohrer mit einem Durchmesser von etwas mehr als 20 Zentimetern geht in die Mächtigkeit. Der imaginäre Abschnitt des Kola-Supertiefbrunnens sieht aus wie eine winzige Nadel, die die Erdschicht durchdringt. Ein Bohrer mit zahlreichen Sensoren, der sich am Ende einer Nadel befindet, wird über mehrere Tage gehoben und gesenkt. Schneller geht es nicht: Das stärkste Verbundkabel kann unter seinem Eigengewicht brechen.
Was in der Tiefe passiert, ist nicht sicher bekannt. Umgebungstemperatur, Lärm und andere Parameter werden mit einer Minute Verzögerung nach oben übermittelt. Bohrer sagen jedoch, dass selbst ein solcher Kontakt mit dem Untergrund ernsthaft beängstigend sein kann. Die Geräusche, die von unten kommen, ähneln wirklich Schreien und Heulen. Dazu können wir eine lange Liste von Unfällen hinzufügen, die die Kola Superdeep erschütterten, als sie eine Tiefe von 10 Kilometern erreichte. Zweimal wurde der Bohrer geschmolzen herausgenommen, obwohl die Temperaturen, bei denen er schmelzen kann, mit der Temperatur der Sonnenoberfläche vergleichbar sind. Eines Tages war es, als wäre das Kabel von unten gezogen und abgerissen worden. Als anschließend an derselben Stelle gebohrt wurde, wurden keine Reste des Kabels gefunden. Was diese und viele andere Unfälle verursacht hat, bleibt immer noch ein Rätsel. Sie waren jedoch nicht der Grund für den Stopp der Bohrungen im Baltischen Schild.
12.226 Meter voller Entdeckungen und ein bisschen Teufelei
„Wir haben das tiefste Loch der Welt – also müssen wir es nutzen!“ - David Guberman, der ständige Direktor des Kola Superdeep Research and Production Center, ruft bitter aus. In den ersten 30 Jahren des Kola Superdeep drangen sowjetische und dann russische Wissenschaftler bis zu einer Tiefe von 12.226 Metern vor. Doch seit 1995 wurden die Bohrungen eingestellt: Es gibt niemanden, der das Projekt finanziert. Die im Rahmen der wissenschaftlichen Programme der UNESCO bereitgestellten Mittel reichen lediglich aus, um die Bohrstation funktionsfähig zu halten und zuvor entnommene Gesteinsproben zu untersuchen.
Huberman erinnert sich mit Bedauern daran, wie viele wissenschaftliche Entdeckungen im Kola Superdeep gemacht wurden. Im wahrsten Sinne des Wortes war jeder Meter eine Offenbarung. Die Bohrung zeigte, dass fast alle unsere bisherigen Erkenntnisse über den Aufbau der Erdkruste falsch sind. Es stellte sich heraus, dass die Erde überhaupt nicht wie ein Schichtkuchen ist. „Bis zu 4 Kilometern verlief alles nach Theorie, und dann begann der Weltuntergang“, sagt Huberman. Theoretiker versprachen, dass die Temperatur des Baltischen Schildes bis zu einer Tiefe von mindestens 15 Kilometern relativ niedrig bleiben würde.
Demnach wird es möglich sein, einen Brunnen bis zu einer Tiefe von fast 20 Kilometern bis zum Erdmantel zu graben. Aber schon bei 5 Kilometern Umgebungstemperaturüber 70 °C, in Tiefe 7 über 120 °C und in Tiefe 12 war es heißer als 220 °C – 100 °C höher als vorhergesagt. Kola-Bohrer stellten die Theorie des Schichtaufbaus der Erdkruste in Frage – zumindest im Intervall bis 12.262 Meter.
In der Schule wurde uns beigebracht: Es gibt junge Gesteine, Granite, Basalte, Mantel und Kern. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Granite 3 Kilometer niedriger waren als erwartet. Als nächstes hätte es Basalte geben sollen. Sie wurden überhaupt nicht gefunden. Sämtliche Bohrungen erfolgten in der Granitschicht. Dies ist eine sehr wichtige Entdeckung, da alle unsere Vorstellungen über die Herkunft und Verteilung von Mineralien mit der Theorie der Schichtstruktur der Erde verbunden sind.
Eine weitere Überraschung: Es stellt sich heraus, dass das Leben auf dem Planeten Erde 1,5 Milliarden Jahre früher als erwartet entstanden ist. In Tiefen, in denen man glaubte, dass es keine organische Substanz gab, wurden 14 Arten versteinerter Mikroorganismen entdeckt – das Alter der tiefen Schichten überstieg 2,8 Milliarden Jahre. In noch größeren Tiefen, wo es keine Sedimente mehr gibt, trat Methan in enormen Konzentrationen auf. Dadurch wurde die Theorie des biologischen Ursprungs von Kohlenwasserstoffen wie Öl und Gas völlig zunichte gemacht
Dämonen
Es gab fast fantastische Empfindungen. Als die sowjetische automatische Raumstation Ende der 70er Jahre 124 Gramm Mondboden auf die Erde brachte, stellten Forscher des Kola Science Center fest, dass es sich bei Proben aus einer Tiefe von 3 Kilometern wie zwei Erbsen in einer Schote anfühlte. Und es entstand eine Hypothese: Der Mond löste sich von der Kola-Halbinsel. Jetzt suchen sie nach dem genauen Ort.
Die Geschichte des Kola Superdeep ist nicht ohne Mystik. Offiziell wurde der Brunnen, wie bereits erwähnt, aus Geldmangel eingestellt. Zufall oder nicht – aber es war im Jahr 1995, als in den Tiefen der Mine ein Geräusch zu hören war. mächtige Explosion unbekannter Natur. Journalisten einer finnischen Zeitung drangen zu den Bewohnern von Zapolyarny vor – und die Welt war schockiert über die Geschichte eines Dämons, der aus den Eingeweiden des Planeten flog.
„Wenn ich darüber rede geheimnisvolle Geschichte Sie fingen an, bei der UNESCO Fragen zu stellen, ich wusste nicht, was ich antworten sollte. Einerseits ist es Blödsinn. Andererseits kann ich als ehrlicher Wissenschaftler nicht sagen, dass ich genau weiß, was mit uns passiert ist. Es wurde ein sehr seltsames Geräusch aufgezeichnet, dann gab es eine Explosion … Ein paar Tage später wurde in derselben Tiefe nichts Vergleichbares gefunden“, erinnert sich der Akademiker David Guberman.
Völlig unerwartet für alle wurden Alexei Tolstois Vorhersagen aus dem Roman „Ingenieur Garins Hyperboloid“ bestätigt. In einer Tiefe von über 9,5 Kilometern wurde eine wahre Fundgrube an Mineralien aller Art, insbesondere Gold, entdeckt. Ein echter Olivingürtel, brillant vorhergesagt vom Autor. Es enthält 78 Gramm Gold pro Tonne. Eine industrielle Produktion ist übrigens bei einer Konzentration von 34 Gramm pro Tonne möglich. Vielleicht kann die Menschheit in naher Zukunft diesen Reichtum nutzen.
In einer Tiefe von 410 bis 660 Kilometern unter der Erdoberfläche befindet sich ein Ozean aus der Archaikumzeit. Solche Entdeckungen wären ohne die in der Sowjetunion entwickelten und angewandten Ultratiefbohrmethoden nicht möglich gewesen. Eines der Artefakte dieser Zeit ist der Kola-Supertiefbrunnen (SG-3), der auch 24 Jahre nach der Einstellung der Bohrungen noch immer der tiefste der Welt ist. Warum es gebohrt wurde und zu welchen Entdeckungen es beigetragen hat, sagt Lenta.ru.
Die Amerikaner waren die Pioniere der Ultratiefbohrung. Stimmt, in den Weiten des Ozeans: Im Pilotprojekt nutzten sie das genau für diese Zwecke konzipierte Glomar Challenger-Schiff. Unterdessen entwickelte die Sowjetunion aktiv einen geeigneten theoretischen Rahmen.
Im Mai 1970 begann im Norden der Region Murmansk, 10 Kilometer von der Stadt Zapolyarny entfernt, die Bohrung der supertiefen Bohrung Kola. Wie erwartet fiel dies zeitlich mit dem 100. Geburtstag Lenins zusammen. Im Gegensatz zu anderen Ultratiefbrunnen wurde SG-3 ausschließlich zu wissenschaftlichen Zwecken gebohrt und es wurde sogar eine spezielle geologische Erkundungsexpedition organisiert.
Der gewählte Bohrort war einzigartig: Auf dem Baltic Shield im Gebiet der Kola-Halbinsel kommen uralte Gesteine an die Oberfläche. Das Alter vieler von ihnen erreicht drei Milliarden Jahre (unser Planet selbst ist 4,5 Milliarden Jahre alt). Darüber hinaus gibt es die Pechenga-Imandra-Varzuga-Riftrinne – eine in altes Gestein eingepresste becherartige Struktur, deren Entstehung durch eine tiefe Verwerfung erklärt wird.
Wissenschaftler brauchten vier Jahre, um ein Bohrloch bis zu einer Tiefe von 7263 Metern zu bohren. Bisher ist nichts Ungewöhnliches passiert: Es wurde die gleiche Anlage wie für die Öl- und Gasförderung verwendet. Dann stand der Brunnen ein ganzes Jahr lang still: Die Anlage wurde für Turbinenbohrungen umgebaut. Nach der Modernisierung konnten etwa 60 Meter pro Monat gebohrt werden.
Die Tiefe von sieben Kilometern brachte Überraschungen: Wechsel von hartem und nicht sehr dichtem Gestein. Es kam immer häufiger zu Unfällen und im Bohrloch entstanden zahlreiche Hohlräume. Die Bohrungen wurden bis 1983 fortgesetzt, als die Tiefe von SG-3 12 Kilometer erreichte. Anschließend versammelten sich die Wissenschaftler zu einer großen Konferenz und sprachen über ihre Erfolge.
Durch unvorsichtigen Umgang mit dem Bohrer blieb jedoch ein fünf Kilometer langer Abschnitt im Bergwerk liegen. Sie versuchten mehrere Monate lang, sie zu holen, hatten jedoch keinen Erfolg. Es wurde beschlossen, ab einer Tiefe von sieben Kilometern erneut mit den Bohrungen zu beginnen. Aufgrund der Komplexität der Operation wurde nicht nur der Hauptstamm gebohrt, sondern auch vier weitere. Es dauerte sechs Jahre, die verlorenen Meter wiederherzustellen: 1990 erreichte der Brunnen eine Tiefe von 12.262 Metern und war damit der tiefste der Welt.
Zwei Jahre später wurden die Bohrungen eingestellt, der Brunnen anschließend stillgelegt und faktisch aufgegeben.
Dennoch wurden am Kola-Superdeep-Brunnen viele Entdeckungen gemacht. Ingenieure haben ein komplettes System zum Ultratiefbohren entwickelt. Die Schwierigkeit lag nicht nur in der Tiefe, sondern auch darin hohe Temperaturen(bis zu 200 Grad Celsius) aufgrund der Intensität der Übungen.
Wissenschaftler drangen nicht nur tiefer in die Erde vor, sondern hoben auch Gesteinsproben und Kerne zur Analyse an. Übrigens waren sie es, die den Mondboden untersuchten und herausfanden, dass seine Zusammensetzung fast vollständig mit den Gesteinen übereinstimmt, aus denen er gewonnen wurde Kola gut aus einer Tiefe von etwa drei Kilometern.
In einer Tiefe von über neun Kilometern stießen sie auf Vorkommen von Mineralien, darunter auch Gold: In der Olivinschicht stecken bis zu 78 Gramm pro Tonne. Und das ist gar nicht so wenig – der Goldabbau gilt bei 34 Gramm pro Tonne als möglich. Eine angenehme Überraschung für Wissenschaftler und auch für das nahegelegene Werk war die Entdeckung eines neuen Erzhorizonts aus Kupfer-Nickel-Erzen.
Die Forscher erfuhren unter anderem, dass Granite sich nicht in eine superstarke Basaltschicht verwandeln: Tatsächlich befanden sich dahinter archaische Gneise, die traditionell als Bruchgestein klassifiziert werden. Dies führte zu einer Art Revolution in der geologischen und geophysikalischen Wissenschaft und veränderte die traditionellen Vorstellungen vom Erdinneren völlig.
Noch eins eine angenehme Überraschung- Entdeckung von hochporösem, gebrochenem Gestein in einer Tiefe von 9 bis 12 Kilometern, das mit stark mineralisiertem Wasser gesättigt ist. Laut Wissenschaftlern sind sie für die Bildung von Erzen verantwortlich, bisher ging man jedoch davon aus, dass dies nur in viel geringeren Tiefen geschieht.
Es stellte sich unter anderem heraus, dass die Temperatur des Untergrunds etwas höher war als erwartet: In sechs Kilometern Tiefe ergab sich ein Temperaturgradient von 20 Grad Celsius pro Kilometer statt erwartet 16. Der radiogene Ursprung des Wärmeflusses wurde festgestellt, was ebenfalls nicht mit früheren Hypothesen übereinstimmte.
In tiefen Schichten, die mehr als 2,8 Milliarden Jahre alt sind, haben Wissenschaftler 14 Arten versteinerter Mikroorganismen gefunden. Dies ermöglichte es, den Zeitpunkt der Entstehung des Lebens auf dem Planeten vor eineinhalb Milliarden Jahren zu verschieben. Die Forscher fanden auch heraus, dass es in der Tiefe keine Sedimentgesteine und Methan gibt, was die Theorie des biologischen Ursprungs von Kohlenwasserstoffen für immer zunichte macht.
In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde die Welt von ultratiefen Bohrungen heimgesucht. Gekocht in den USA neues Programm Untersuchung des Meeresbodens (Deep Sea Drilling Project). Die speziell für dieses Projekt gebaute Glomar Challenger verbrachte mehrere Jahre in den Gewässern verschiedener Ozeane und Meere und bohrte fast 800 Bohrlöcher in deren Böden. Bis Mitte der 1980er-Jahre erreichten die Ergebnisse von Offshore-Bohrungen eine maximale Tiefe von 760 m Die Theorie der Plattentektonik. Die Geologie als Wissenschaft wurde wiedergeboren. In der Zwischenzeit ging Russland seinen eigenen Weg. Das durch die Erfolge der USA geweckte Interesse an dem Problem führte zum Programm „Erforschung des Erdinneren und Ultratiefbohrungen“, allerdings nicht im Ozean, sondern auf dem Kontinent. Trotz ihrer jahrhundertealten Geschichte schien die kontinentale Bohrung eine völlig neue Angelegenheit zu sein. Schließlich handelte es sich um bisher unerreichbare Tiefen – mehr als 7 Kilometer. 1962 stimmte Nikita Chruschtschow diesem Programm zu, obwohl er sich eher von politischen als von wissenschaftlichen Motiven leiten ließ. Er wollte nicht hinter die Vereinigten Staaten zurückfallen.
Das neu geschaffene Labor am Institut für Bohrtechnik wurde vom berühmten Ölarbeiter, Doktor der technischen Wissenschaften Nikolai Timofeev, geleitet. Er wurde damit beauftragt, die Möglichkeit ultratiefer Bohrungen in kristallinem Gestein – Granit und Gneis – zu begründen. Die Forschung dauerte 4 Jahre, und 1966 kamen die Experten zu dem Urteil: Bohren ist möglich, aber nicht unbedingt mit der Technologie von morgen, die bereits vorhandene Ausrüstung reicht aus. Das Hauptproblem ist die Hitze in der Tiefe. Berechnungen zufolge soll die Temperatur beim Eindringen in die Gesteine der Erdkruste alle 33 Meter um 1 Grad ansteigen. Das bedeutet, dass wir in einer Tiefe von 10 km mit etwa 300 °C und in 15 km Tiefe mit fast 500 °C rechnen müssen. Bohrwerkzeuge und -instrumente halten dieser Hitze nicht stand. Es war notwendig, nach einem Ort zu suchen, an dem die Tiefen nicht so heiß sind ...
Ein solcher Ort wurde gefunden - ein alter kristalliner Schild der Kola-Halbinsel. In einem am Institut für Erdphysik erstellten Bericht heißt es: Im Laufe der Milliarden Jahre seines Bestehens hat sich der Kola-Schild abgekühlt, die Temperatur in einer Tiefe von 15 km überschreitet nicht 150 °C. Und Geophysiker haben einen ungefähren Ausschnitt des Untergrunds der Kola-Halbinsel erstellt. Demnach handelt es sich bei den ersten 7 Kilometern um Granitschichten des oberen Teils der Erdkruste, dann beginnt die Basaltschicht. Zu dieser Zeit war die Idee eines zweischichtigen Aufbaus der Erdkruste allgemein akzeptiert. Doch wie sich später herausstellte, lagen sowohl die Physiker als auch die Geophysiker falsch. Der Bohrstandort wurde an der Nordspitze der Kola-Halbinsel in der Nähe des Vilgiskoddeoaivinjärvi-Sees ausgewählt. Auf Finnisch bedeutet es „Unter dem Wolfsberg“, obwohl es an diesem Ort weder Berge noch Wölfe gibt. Mit dem Bohren des Brunnens, dessen geplante Tiefe 15 Kilometer betrug, wurde im Mai 1970 begonnen.
Aber
Hier können Sie den höllischen Geräuschen aus dem Brunnen lauschen.
Film: Kola Superdeep: Das letzte Feuerwerk
Bei vielen wissenschaftlichen und industriellen Arbeiten werden unterirdische Brunnen gebohrt. Die Gesamtzahl solcher Objekte allein in Russland ist kaum zu beziffern. Aber legendär Kola supertief ist seit den 1990er Jahren unübertroffen und erstreckt sich mehr als 12 Kilometer tief in die Erde! Es wurde nicht aus wirtschaftlichen Gründen gebohrt, sondern aus rein wissenschaftlichem Interesse – um herauszufinden, welche Prozesse im Inneren des Planeten ablaufen.
Kola superdeep gut. Bohrinsel der ersten Stufe (Tiefe 7600 m), 1974
50 Kandidaten pro Position
Der erstaunlichste Brunnen der Welt befindet sich in der Region Murmansk, 10 Kilometer westlich der Stadt Zapolyarny. Seine Tiefe beträgt 12.262 Meter, der Durchmesser des oberen Teils beträgt 92 Zentimeter, der Durchmesser des unteren Teils beträgt 21,5 Zentimeter.
Der Brunnen wurde 1970 zu Ehren des 100. Geburtstages von V.I. gelegt. Lenin. Die Wahl des Ortes war kein Zufall – hier, auf dem Gebiet des Baltischen Schildes, kommen die ältesten Gesteine, die drei Milliarden Jahre alt sind, an die Oberfläche.
Seit Ende des 19. Jahrhunderts ist die Theorie bekannt, dass unser Planet aus Kruste, Mantel und Kern besteht. Doch wo genau eine Schicht endet und die nächste beginnt, konnten Wissenschaftler nur vermuten. Nach der gängigsten Version reichen Granite bis zu drei Kilometer in die Tiefe, dann Basalte, und in einer Tiefe von 15 bis 18 Kilometern beginnt der Mantel. All dies musste in der Praxis getestet werden.
Die unterirdische Erkundung in den 1960er Jahren ähnelte einem Wettlauf ins All, bei dem führende Länder versuchten, sich gegenseitig zu übertreffen. Es wurde vermutet, dass es in großen Tiefen reiche Vorkommen an Mineralien, darunter auch Gold, gibt.
Die Amerikaner waren die ersten, die ultratiefe Brunnen bohrten. Anfang der 1960er Jahre entdeckten ihre Wissenschaftler, dass die Erdkruste unter den Ozeanen viel dünner war. Daher wurde das Gebiet in der Nähe der Insel Maui (eine der Hawaii-Inseln), wo sich der Erdmantel in einer Tiefe von etwa fünf Kilometern (plus einer 4 Kilometer langen Wasserschicht) befindet, als vielversprechendster Arbeitsort ausgewählt . Doch beide Versuche der US-Forscher scheiterten.
die Sowjetunion Es war notwendig, angemessen zu reagieren. Unsere Forscher schlugen vor, auf dem Kontinent einen Brunnen zu errichten – obwohl das Bohren länger dauerte, versprach das Ergebnis Erfolg zu haben.
Das Projekt wurde zu einem der größten in der UdSSR. Am Brunnen arbeiteten 16 Forschungslabore. Hier einen Job zu finden war nicht weniger schwierig als der Einstieg in das Kosmonautenkorps. Normale Angestellte erhielten das dreifache Gehalt und eine Wohnung in Moskau oder Leningrad. Es überrascht nicht, dass es keinerlei Personalfluktuation gab und sich auf jede Stelle mindestens 50 Kandidaten bewarben.
Raumgefühl
Die Bohrungen bis zu einer Tiefe von 7263 Metern wurden mit einer konventionellen Serienanlage durchgeführt, die damals in der Öl- oder Gasförderung eingesetzt wurde. Diese Phase dauerte vier Jahre. Dann gab es eine einjährige Pause für den Bau eines neuen Turms und die Installation einer leistungsstärkeren Uralmasch-15000-Anlage, die in Swerdlowsk gebaut und „Sewerjanka“ genannt wurde. Seine Arbeit nutzte das Turbinenprinzip – wenn sich nicht die gesamte Säule dreht, sondern nur der Bohrkopf.
Mit jedem zurückgelegten Meter wurde der Aushub schwieriger. Bisher ging man davon aus, dass die Temperatur des Gesteins selbst in einer Tiefe von 15 Kilometern 150 °C nicht überschreiten würde. Aber es stellte sich heraus, dass es in einer Tiefe von acht Kilometern 169 °C erreichte und in einer Tiefe von 12 Kilometern 220 °C!
Die Ausrüstung ging schnell kaputt. Aber die Arbeit ging ohne Unterbrechung weiter. Die Aufgabe, als Erster der Welt die 12-Kilometer-Marke zu erreichen, war politisch wichtig. Es wurde 1983 gelöst – pünktlich zum Beginn des Internationalen Geologenkongresses in Moskau.
Den Kongressteilnehmern wurden Bodenproben gezeigt, die aus einer Rekordtiefe von 12 Kilometern entnommen wurden, und es wurde für sie ein Ausflug zum Brunnen organisiert. Fotos und Artikel über die Kola Superdeep Pit wurden in allen führenden Zeitungen und Magazinen der Welt verbreitet, und zu ihren Ehren wurden in mehreren Ländern Briefmarken herausgegeben.
Aber die Hauptsache ist, dass speziell für den Kongress eine echte Sensation vorbereitet wurde. Es stellte sich heraus, dass Gesteinsproben, die in einer Tiefe von 3 Kilometern des Kola-Brunnens entnommen wurden, völlig identisch mit Mondboden sind (er wurde erstmals 1970 von der sowjetischen automatischen Raumstation Luna-16 zur Erde gebracht).
Wissenschaftler gehen seit langem davon aus, dass der Mond einst Teil der Erde war und durch eine kosmische Katastrophe von ihr abgerissen wurde. Nun könnte man sagen, dass der abtrünnige Teil unseres Planeten vor Milliarden von Jahren mit dem Gebiet der heutigen Kola-Halbinsel in Kontakt kam.
Der ultratiefe Brunnen wurde zu einem echten Triumph der sowjetischen Wissenschaft. Fast ein ganzes Jahr lang wurden Forscher, Designer und sogar einfache Arbeiter geehrt und ausgezeichnet.
Kola Superdeep Well, 2007
Gold in der Tiefe
Zu diesem Zeitpunkt wurden die Arbeiten an der Superdeep-Mine Kola eingestellt. Sie wurden erst im September 1984 wieder aufgenommen. Und der allererste Start führte zu einem schweren Unfall. Die Mitarbeiter schienen vergessen zu haben, dass im Inneren des unterirdischen Gangs ständig Veränderungen stattfanden. Der Brunnen verzeiht keine Unterbrechung der Arbeit – und zwingt Sie dazu, noch einmal von vorne anzufangen.
Infolgedessen brach der Bohrstrang und es blieben fünf Kilometer lange Rohre zurück. Sie versuchten, sie zu bekommen, aber nach ein paar Monaten wurde klar, dass dies nicht möglich sein würde.
Ab der 7-Kilometer-Marke begannen die Bohrarbeiten erneut. Nur sechs Jahre später näherten sie sich zum zweiten Mal einer Tiefe von 12 Kilometern. Im Jahr 1990 wurde das Maximum erreicht – 12.262 Meter.
Und dann wurde der Betrieb des Brunnens sowohl durch Ausfälle auf lokaler Ebene als auch durch Ereignisse im Land beeinträchtigt. Die Möglichkeiten der vorhandenen Technologie waren erschöpft und die staatlichen Mittel gingen stark zurück. Nach mehreren schweren Unfällen wurden die Bohrungen 1992 eingestellt.
Die wissenschaftliche Bedeutung des Kola Superdeep kann kaum überschätzt werden. Erstens bestätigten die Arbeiten daran die Vermutung über reiche Mineralvorkommen in großen Tiefen. Sicherlich, Edelmetalle V reiner Form wurden dort nicht gefunden. Doch an der Neun-Kilometer-Marke wurden Flöze mit einem Goldgehalt von 78 Gramm pro Tonne entdeckt (bei einem Gehalt von 34 Gramm pro Tonne wird aktiver industrieller Bergbau betrieben).
Darüber hinaus ermöglichte die Analyse uralter Tiefengesteine die Klärung des Alters der Erde – es stellte sich heraus, dass sie eineinhalb Milliarden Jahre älter ist als allgemein angenommen.
Man glaubte, dass es in extremen Tiefen kein organisches Leben gibt und auch nicht geben kann, aber in an die Oberfläche gehobenen Bodenproben, die drei Milliarden Jahre alt waren, 14 bisher unbekannte Arten versteinerter Mikroorganismen wurden entdeckt.
Kurz vor ihrer Schließung im Jahr 1989 rückte die Kola Superdeep Pipe erneut in den Mittelpunkt der internationalen Aufmerksamkeit. Der Direktor des Brunnens, der Akademiker David Guberman, erhielt plötzlich Anrufe und Briefe aus aller Welt. Wissenschaftler, Journalisten und einfach neugierige Bürger interessierten sich für die Frage: Stimmt es, dass aus einem ultratiefen Brunnen ein „Brunnen zur Hölle“ geworden ist?
Es stellte sich heraus, dass Vertreter der finnischen Presse mit einigen Mitarbeitern von Kola Superdeep gesprochen hatten. Und sie gaben zu: Als die Bohrmaschine die 12-Kilometer-Marke überschritt, waren aus der Tiefe des Brunnens seltsame Geräusche zu hören. Anstelle des Bohrkopfes senkten die Arbeiter ein hitzebeständiges Mikrofon – und zeichneten mit seiner Hilfe Geräusche auf, die an menschliche Schreie erinnern. Einer der Mitarbeiter brachte die Version vor, dass dies der Fall sei die Schreie der Sünder in der Hölle.
Wie wahr sind solche Geschichten? Technisch gesehen ist die Platzierung eines Mikrofons anstelle einer Bohrmaschine schwierig, aber möglich. Zwar kann die Absenkung mehrere Wochen dauern. Und es wäre kaum möglich gewesen, dies in einer sensiblen Anlage statt Bohren durchzuführen. Andererseits hörten viele Brunnenmitarbeiter tatsächlich seltsame Geräusche, die regelmäßig aus der Tiefe kamen. Und niemand wusste genau, was es sein könnte.
Auf Betreiben finnischer Journalisten veröffentlichte die Weltpresse eine Reihe von Artikeln, in denen behauptet wurde, der Kola-Superdeep sei „der Weg zur Hölle“. Der Tatsache, dass die UdSSR zusammenbrach, als die Bohrer die „unglücklichen“ dreizehntausend Meter ausgruben, wurde eine mystische Bedeutung zugeschrieben.
1995, als die Station bereits stillgelegt war, ereignete sich in den Tiefen des Bergwerks eine unvorstellbare Explosion – schon allein deshalb, weil es dort nichts zu explodieren gab. Ausländische Zeitungen berichteten, dass durch einen von Menschen geschaffenen Durchgang ein Dämon aus den Eingeweiden der Erde an die Oberfläche geflogen sei (die Veröffentlichungen waren voller Schlagzeilen wie „Satan entkam der Hölle“).
Nun, Regisseur David Guberman gab in seinem Interview ehrlich zu: Er glaubt nicht an Hölle und Dämonen, aber Es kam tatsächlich zu einer unverständlichen Explosion und zu seltsamen Geräuschen, die an Stimmen erinnerten. Darüber hinaus ergab eine nach der Explosion durchgeführte Untersuchung, dass alle Geräte vorhanden waren in perfekter Ordnung.
Kola Superdeep Well, 2012
Der Brunnen selbst (geschweißt), August 2012
Museum für 100 Millionen
Lange Zeit Der Brunnen galt als stillgelegt, etwa 20 Mitarbeiter arbeiteten daran (in den 1980er Jahren waren es über 500). Im Jahr 2008 wurde die Anlage komplett geschlossen und ein Teil der Anlagen abgebaut. Der oberirdische Teil des Brunnens ist ein Gebäude von der Größe eines 12-stöckigen Gebäudes, jetzt ist es verlassen und stürzt allmählich ein. Manchmal kommen Touristen hierher, angezogen von Legenden über Stimmen aus der Hölle.
Nach Angaben von Mitarbeitern des Geologischen Instituts des Kola-Wissenschaftszentrums der Russischen Akademie der Wissenschaften, dem der Brunnen früher gehörte, würde seine Restaurierung 100 Millionen Rubel kosten.
Von wissenschaftlicher Arbeit in der Tiefe sprechen wir aber nicht mehr: Auf der Grundlage dieser Einrichtung kann man nur noch ein Institut oder ein anderes Unternehmen zur Ausbildung von Offshore-Bohrspezialisten eröffnen. Oder gründen Sie ein Museum – schließlich ist der Kola-Brunnen nach wie vor der tiefste der Welt.
Anastasia BABANOVSKAYA, Zeitschrift „Geheimnisse des 20. Jahrhunderts“ Nr. 5 2017
Kandidat der technischen Wissenschaften A. OSADCHY
Hunderttausende Brunnen wurden in die Erdkruste gebohrt letzten Jahrzehnte letztes Jahrhundert. Und das ist nicht verwunderlich, denn die Suche und Gewinnung von Mineralien erfordert heutzutage zwangsläufig tiefe Bohrungen. Aber unter all diesen Brunnen gibt es nur einen auf dem Planeten – den legendären Kola Superdeep (SG), dessen Tiefe immer noch unübertroffen ist – mehr als zwölf Kilometer. Darüber hinaus ist SG eines der wenigen, das nicht zur Erkundung oder zum Bergbau, sondern zu rein wissenschaftlichen Zwecken gebohrt wurde: um die ältesten Gesteine unseres Planeten zu untersuchen und die Geheimnisse der darin ablaufenden Prozesse zu erfahren.
Die Geologen V. Lanev (links) und Yu. Smirnov untersuchen Kernproben.
Bohrer. Genau das Gleiche, aber es war dasjenige, das beim Bohren in einer Tiefe von 12 km verwendet wurde und 1984 auf dem Internationalen Geologischen Kongress ausgestellt wurde.
An diesem Haken wurde der Rohrstrang abgesenkt und angehoben. Links – im Korb – sind 33 Meter lange Rohre – „Kerzen“ – für den Abstieg vorbereitet.
Kola superdeep gut.
Ausgewählte Kernproben.
Ein einzigartiges Kernlager, in dem die Kerne des gesamten zwölf Kilometer langen Bohrlochs streng geordnet und nummeriert auf Regalen in Kisten angeordnet sind.
Solche Abzeichen wurden von allen, die für die SG arbeiteten, mit Stolz getragen.
Heute finden im Kola-Superdeep keine Bohrungen mehr statt; sie wurden 1992 eingestellt. SG war nicht der erste und nicht der einzige im Programm zur Erforschung der Tiefenstruktur der Erde. Drei der Fremdbohrungen erreichten eine Tiefe von 9,1 bis 9,6 km. Es war geplant, dass einer von ihnen (in Deutschland) den Kola-Motor übertreffen würde. Aufgrund von Unfällen wurden die Bohrungen jedoch bei allen dreien sowie bei SG eingestellt und können aus technischen Gründen noch nicht fortgesetzt werden.
Offenbar wird die Komplexität des Bohrens von Tiefbrunnen nicht umsonst mit einem Flug ins All, mit einer langen Weltraumexpedition zu einem anderen Planeten verglichen. Gesteinsproben aus dem Erdinneren sind nicht weniger interessant als Mondbodenproben. Der vom sowjetischen Mondrover gelieferte Boden wurde an verschiedenen Instituten untersucht, darunter am Kola Science Center. Es stellte sich heraus, dass die Zusammensetzung des Mondbodens fast vollständig den Gesteinen entspricht, die aus der Kola-Brunnen aus einer Tiefe von etwa 3 km gewonnen wurden.
STANDORTAUSWAHL UND PROGNOSEZur Bohrung des SG wurde eine spezielle geologische Erkundungsexpedition (Kola Geological Exploration Expedition) ins Leben gerufen. Auch der Bohrort war natürlich kein Zufall – der Baltic Shield im Gebiet der Kola-Halbinsel. Hier kommen die ältesten magmatischen Gesteine an die Oberfläche, die etwa 3 Milliarden Jahre alt sind (und die Erde ist nur 4,5 Milliarden Jahre alt). Es war interessant, in den ältesten magmatischen Gesteinen zu bohren, da Sedimentgesteine bis zu einer Tiefe von 8 km bereits gut für die Ölförderung untersucht wurden. Und im Bergbau dringen sie meist nur 1-2 km in magmatisches Gestein ein. Die Standortwahl für das SG wurde auch dadurch erleichtert, dass sich hier der Pecheneg-Trog befindet – ein riesiges schalenartiges Gebilde, als wäre es in uralte Felsen gepresst. Sein Ursprung ist mit einer tiefen Verwerfung verbunden. Und hier befinden sich große Kupfer-Nickel-Vorkommen. Zu den der Kola Geological Expedition übertragenen Aufgaben gehörte die Identifizierung einer Reihe von Merkmalen geologischer Prozesse und Phänomene, einschließlich der Erzbildung, die Bestimmung der Art der Grenzen, die Schichten in der Kontinentalkruste trennen, und das Sammeln von Daten darüber Material Zusammensetzung Und körperliche Verfassung Felsen.
Vor Beginn der Bohrungen wurde anhand seismologischer Daten ein Abschnitt der Erdkruste konstruiert. Es diente als Prognose für deren Entstehung Erdschichten den der Brunnen kreuzte. Es wurde angenommen, dass sich eine Granitschicht bis zu einer Tiefe von 5 km erstreckt, danach wurden stärkere und ältere Basaltgesteine erwartet.
Daher wurde der Bohrstandort im Nordwesten der Kola-Halbinsel ausgewählt, 10 km von der Stadt Zapolyarny entfernt, unweit unserer Grenze zu Norwegen. Zapolyarny - Kleinstadt, der in den Fünfzigern neben einer Nickelfabrik aufwuchs. Inmitten der hügeligen Tundra auf einem Hügel, der von allen Winden und Schneestürmen verweht wird, gibt es einen „Platz“, dessen jede Seite aus sieben fünfstöckigen Gebäuden besteht. Im Inneren gibt es zwei Straßen, an deren Kreuzung sich ein Platz befindet, auf dem das Kulturhaus und das Hotel stehen. Einen Kilometer von der Stadt entfernt, hinter einer Schlucht, sind die Gebäude und hohen Schornsteine einer Nickelfabrik zu sehen. Dahinter liegen am Berghang dunkle Halden mit Abraum aus einem nahegelegenen Steinbruch. In der Nähe der Stadt gibt es eine Autobahn zur Stadt Nikel und zu einem kleinen See, auf dessen anderer Seite Norwegen liegt.
Der Boden dieser Orte enthält zahlreiche Spuren des vergangenen Krieges. Wenn Sie mit dem Bus von Murmansk nach Zapolyarny fahren, überqueren Sie etwa auf halber Strecke den kleinen Fluss Zapadnaya Litsa, an dessen Ufer sich ein Gedenkobelisk befindet. Dies ist der einzige Ort in ganz Russland, an dem die Front mit Blick auf die Barentssee während des Krieges von 1941 bis 1944 bewegungslos stand. Obwohl es ständig heftige Kämpfe gab und die Verluste auf beiden Seiten enorm waren. Die Deutschen versuchten erfolglos, nach Murmansk vorzudringen – dem einzigen eisfreien Hafen in unserem Norden. Im Winter 1944 gelang den sowjetischen Truppen der Frontdurchbruch.
Von Zapolyarny nach Superglubokaya - 10 km. Die Straße führt am Werk vorbei, dann am Rande des Steinbruchs entlang und dann den Berg hinauf. Vom Pass aus öffnet sich ein kleines Becken, in dem die Bohranlage installiert ist. Seine Höhe entspricht der eines zwanzigstöckigen Gebäudes. Für jede Schicht kamen „Schichtarbeiter“ aus Zapolyarny hierher. Insgesamt arbeiteten rund 3.000 Menschen auf der Expedition; sie lebten in zwei Häusern in der Stadt. Von der Bohrinsel aus war rund um die Uhr das Murren mancher Mechanismen zu hören. Die Stille bedeutete, dass es aus irgendeinem Grund eine Unterbrechung der Bohrungen gab. Im Winter, während der langen Polarnacht – und sie dauert dort vom 23. November bis 23. Januar – erstrahlte die gesamte Bohrinsel in Lichtern. Oft wurde ihnen das Licht des Polarlichts hinzugefügt.
Ein wenig über das Personal. Die für Bohrungen ins Leben gerufene geologische Erkundungsexpedition Kola brachte ein gutes, hochqualifiziertes Team von Arbeitern zusammen. Der Leiter des GRE, ein talentierter Anführer, der das Team auswählte, war fast immer D. Guberman. Chefingenieur I. Vasilchenko war für die Bohrungen verantwortlich. Die Bohrinsel wurde von A. Batishchev kommandiert, den alle einfach Lekha nannten. Die Geologie war für V. Laney verantwortlich, die Geophysik für Yu. Der Geologe Yu Smirnov hat eine Menge Arbeit an der Verarbeitung des Kerns und der Schaffung eines Kernlagers geleistet – derselbe, der das „Schatzkabinett“ besaß, von dem wir Ihnen später erzählen werden. Mehr als 10 Forschungsinstitute beteiligten sich an der Forschung zu SG. Das Team hatte auch eigene „Kulibins“ und „Linkshänder“ (besonders ausgezeichnet wurde S. Tserikovsky), die verschiedene Geräte erfanden und herstellten, die es manchmal ermöglichten, aus den schwierigsten, scheinbar aussichtslosen Situationen herauszukommen. Viele der notwendigen Mechanismen haben sie hier in gut ausgestatteten Werkstätten selbst geschaffen.
BOHRGESCHICHTEMit dem Bohren von Brunnen wurde 1970 begonnen. Das Bohren bis zu einer Tiefe von 7263 m dauerte 4 Jahre. Die Durchführung erfolgte mit einer Serienanlage, die üblicherweise in der Öl- und Gasförderung zum Einsatz kommt. Der gesamte Turm, weil ständige Winde und die Kälte musste bis zum Rand mit Holzschilden abgeschirmt werden. Andernfalls ist es einfach unmöglich, dass jemand, der beim Anheben eines Rohrstrangs oben stehen muss, arbeiten kann.
Dann gab es eine einjährige Pause im Zusammenhang mit dem Bau eines neuen Turms und der Installation einer speziell entwickelten Bohranlage – Uralmash-15000. Mit seiner Hilfe wurden alle weiteren Ultratiefbohrungen durchgeführt. Die neue Anlage verfügt über leistungsstärkere automatisierte Geräte. Dabei kam Turbinenbohren zum Einsatz – dabei dreht sich nicht die gesamte Säule, sondern nur der Bohrkopf. Bohrflüssigkeit wurde unter Druck durch die Säule geleitet und drehte eine darunter befindliche mehrstufige Turbine. Seine Gesamtlänge beträgt 46 m. Die Turbine endet mit einem Bohrkopf mit einem Durchmesser von 214 mm (oft auch Krone genannt), der eine Ringform hat, sodass in der Mitte eine ungebohrte Gesteinssäule verbleibt – ein Kern mit einem Durchmesser von 60 mm. Durch alle Abschnitte der Turbine verläuft ein Rohr – ein Kernbehälter, in dem Säulen des abgebauten Gesteins gesammelt werden. Das zerkleinerte Gestein wird zusammen mit der Bohrflüssigkeit durch das Bohrloch an die Oberfläche transportiert.
Die Masse der Säule, die in ein Bohrloch mit Bohrflüssigkeit eingetaucht ist, beträgt etwa 200 Tonnen. Dies trotz der Tatsache, dass speziell entwickelte Leichtmetallrohre verwendet wurden. Wenn eine Säule aus gewöhnlichen Stahlrohren besteht, wird sie durch ihr eigenes Gewicht platzen.
Beim Bohren in großen Tiefen und bei der Kernprobenentnahme treten viele, teilweise völlig unerwartete Schwierigkeiten auf.
Die durch den Verschleiß des Bohrkopfes bedingte Eindringtiefe beträgt in der Regel 7-10 m (die Saite.) Das Bohren selbst dauert 4 Stunden. Und der Ab- und Aufstieg der 12 Kilometer langen Kolonne dauert 18 Stunden. Beim Anheben wird die Säule automatisch in 33 m lange Abschnitte zerlegt. Für die Bohrung der letzten 5 km wurden durchschnittlich 60 m Rohre verwendet. Dies ist das Ausmaß ihrer Abnutzung.
Bis zu einer Tiefe von etwa 7 km durchteufte die Bohrung starkes, relativ homogenes Gestein, sodass das Bohrloch glatt war und fast dem Durchmesser der Bohrkrone entsprach. Man könnte sagen, die Arbeit verlief ruhig. In einer Tiefe von 7 km traten jedoch weniger haltbare Kluftgesteine auf, die von kleinen, sehr harten Schichten – Gneisen und Amphiboliten – durchsetzt waren. Das Bohren wurde schwieriger. Der Stamm nahm eine ovale Form an und es entstanden viele Hohlräume. Unfälle sind häufiger geworden.
Die Abbildung zeigt die erste Prognose des geologischen Abschnitts und die auf Basis von Bohrdaten erstellte Prognose. Interessant ist (Spalte B), dass der Neigungswinkel der Formationen entlang des Bohrlochs etwa 50 Grad beträgt. Somit ist klar, dass die von der Bohrung durchschnittenen Gesteine an die Oberfläche gelangen. Hier können wir uns an das bereits erwähnte „geschätzte Kabinett“ des Geologen Yu. Dort ließ er einerseits Proben aus dem Bohrloch entnehmen und andererseits Proben, die an der Oberfläche in der Entfernung von der Bohrstelle entnommen wurden, wo die entsprechende Formation entsteht. Die Übereinstimmung zwischen den Rassen ist fast abgeschlossen.
Das Jahr 1983 war von einem bis dahin unerreichten Rekord geprägt: Die Bohrtiefe überschritt 12 km. Die Arbeiten wurden eingestellt.
Der Internationale Geologische Kongress rückte näher, der planmäßig in Moskau stattfand. Die Geoexpo-Ausstellung wurde dafür vorbereitet. Es wurde beschlossen, nicht nur Berichte über die bei der SG erzielten Ergebnisse zu lesen, sondern den Teilnehmern des Kongresses auch die Arbeit vor Ort und die gewonnenen Gesteinsproben zu zeigen. Zum Kongress erschien die Monographie „Kola Superdeep“.
Auf der Geoexpo-Ausstellung gab es einen großen Stand, der der Arbeit der SG und dem Wichtigsten – dem Erreichen einer Rekordtiefe – gewidmet war. Es gab beeindruckende Grafiken, die über Bohrtechniken und -technologie berichteten, entnommene Gesteinsproben sowie Fotos von Geräten und Mitarbeitern bei der Arbeit. Doch die größte Aufmerksamkeit der Teilnehmer und Gäste des Kongresses erregte ein für eine Ausstellung unkonventionelles Detail: der ganz gewöhnliche und bereits leicht verrostete Bohrkopf mit abgenutzten Hartmetallzähnen. Auf dem Etikett stand, dass es genau das war, was bei Bohrungen in einer Tiefe von mehr als 12 km verwendet wurde. Dieser Bohrkopf verblüffte selbst Fachleute. Wahrscheinlich erwartete jeder unwillkürlich, ein Wunder der Technik zu sehen, vielleicht mit Diamantausrüstung... Und sie wussten immer noch nicht, dass beim SG neben der Bohrinsel ein großer Haufen genau der gleichen, bereits verrosteten Bohrköpfe lag: Schließlich mussten sie etwa alle 7–8 m gebohrt durch neue ersetzt werden.
Viele Kongressteilnehmer wollten die einzigartige Bohranlage auf der Kola-Halbinsel mit eigenen Augen sehen und sich davon überzeugen, dass in der Union tatsächlich eine Rekordbohrtiefe erreicht wurde. Ein solcher Abgang fand statt. Ein Teil des Kongresses tagte dort vor Ort. Den Delegierten wurde die Bohranlage gezeigt, wo sie die Säule aus dem Bohrloch hoben und 33 Meter lange Abschnitte davon trennten. Fotos und Artikel über SG kursierten in Zeitungen und Zeitschriften in fast allen Ländern der Welt. Es wurde eine Briefmarke herausgegeben und eine Sonderentwertung der Umschläge organisiert. Ich werde nicht die Namen der Preisträger verschiedener Preise und derjenigen auflisten, die für ihre Arbeit ausgezeichnet wurden ...
Aber die Ferien waren vorbei, es musste weiter gebohrt werden. Und es begann mit dem schwersten Unfall beim Erstflug am 27. September 1984 – einem „schwarzen Datum“ in der Geschichte der SG. Der Brunnen verzeiht es nicht, wenn er längere Zeit ohne Aufmerksamkeit bleibt. In der Zeit bis zu den Bohrungen befanden sich in den Mauern solche, die nicht mit Zement befestigt waren Stahlrohr, Veränderungen traten zwangsläufig auf.
Zunächst verlief alles nebenbei. Die Bohrer führten ihre üblichen Arbeiten aus: Einer nach dem anderen senkten sie Abschnitte des Bohrstrangs ab, schlossen die Bohrflüssigkeitsversorgungsleitung an die letzte, obere Leitung an und schalteten die Pumpen ein. Wir begannen mit dem Bohren. Die Instrumente auf der Konsole vor dem Bediener zeigten den normalen Betriebsmodus an (Anzahl der Umdrehungen des Bohrkopfes, sein Druck auf das Gestein, Flüssigkeitsfluss zum Drehen der Turbine usw.).
Nachdem wir einen weiteren 9-Meter-Abschnitt in einer Tiefe von mehr als 12 km gebohrt hatten, was 4 Stunden dauerte, erreichten wir eine Tiefe von 12,066 km. Wir machten uns bereit, die Säule anzuheben. Wir haben es versucht. Funktioniert nicht. „Festkleben“ wurde in solchen Tiefen schon mehrfach beobachtet. Dies ist der Fall, wenn ein Teil der Säule an den Wänden festzukleben scheint (vielleicht ist etwas von oben heruntergefallen und sie hat sich ein wenig verklemmt). Um eine Säule zu bewegen, ist eine Kraft erforderlich, die ihr Gewicht (ca. 200 Tonnen) übersteigt. Diesmal taten sie dasselbe, aber die Kolonne bewegte sich nicht. Wir haben die Kraft ein wenig erhöht und die Instrumentennadel hat die Messwerte stark verringert. Die Säule wurde viel leichter; ein solcher Gewichtsverlust hätte im normalen Verlauf der Operation nicht auftreten können. Wir begannen mit dem Heben: Wir schraubten die Abschnitte einzeln ab. Beim letzten Hub hing ein gekürztes Rohrstück mit unebener Unterkante an einem Haken. Dadurch blieb nicht nur der Turbobohrer im Bohrloch, sondern auch 5 km Bohrgestänge...
Sieben Monate lang versuchten sie, sie zu bekommen. Schließlich haben sie nicht nur 5 km Rohre verloren, sondern auch das Ergebnis von fünf Jahren Arbeit.
Dann wurden alle Versuche, das Verlorene wiederzugewinnen, eingestellt und die Bohrungen aus einer Tiefe von 7 km begannen erneut. Es muss gesagt werden, dass die geologischen Bedingungen hier ab dem siebten Kilometer besonders schwierig für die Arbeit sind. Die Bohrtechnologie jedes Schritts wird durch Versuch und Irrtum erarbeitet. Und ab einer Tiefe von etwa 10 km wird es noch schwieriger. Bohren, Betrieb von Geräten und Apparaten erfolgen mit maximaler Geschwindigkeit.
Daher ist hier jederzeit mit Unfällen zu rechnen. Sie bereiten sich darauf vor. Methoden und Mittel zu ihrer Beseitigung werden im Voraus durchdacht. Ein typischer komplexer Unfall ist der Bruch der Bohreinheit und eines Teils des Bohrgestänges. Die Hauptmethode zur Beseitigung besteht darin, direkt über dem verlorenen Teil eine Bank zu errichten und von dieser Stelle aus einen neuen Bypass-Schacht zu bohren. Insgesamt wurden 12 solcher Bypass-Stämme in den Brunnen gebohrt. Vier davon sind zwischen 2200 und 5000 m lang. Der Hauptkostenfaktor solcher Unfälle sind jahrelange Arbeitsausfälle.
Nur im Alltag ist ein Brunnen ein vertikales „Loch“ von der Erdoberfläche bis zum Boden. In Wirklichkeit ist dies bei weitem nicht der Fall. Vor allem, wenn der Brunnen sehr tief ist und geneigte Formationen unterschiedlicher Dichte durchschneidet. Dann scheint es sich zu winden, weil der Bohrer ständig zu weniger haltbaren Gesteinen abweicht. Nach jeder Messung, bei der sich herausstellt, dass die Neigung des Brunnens das zulässige Maß überschreitet, muss versucht werden, ihn „wieder an seinen Platz zu bringen“. Dazu werden zusammen mit dem Bohrwerkzeug spezielle „Abweiser“ abgesenkt, die dabei helfen, den Neigungswinkel des Bohrlochs beim Bohren zu verringern. Es kommt häufig zu Unfällen mit dem Verlust von Bohrwerkzeugen und Rohrteilen. Danach muss der neue Stamm, wie bereits erwähnt, durch Beiseitetreten hergestellt werden. Stellen Sie sich also vor, wie ein Brunnen im Boden aussieht: so etwas wie die Wurzeln einer riesigen Pflanze, die sich in der Tiefe verzweigt.
Dies ist der Grund für die besondere Dauer der letzten Bohrphase.
Nach dem größten Unfall – dem „Schwarzen Datum“ von 1984 – erreichten sie erst nach 6 Jahren wieder eine Tiefe von 12 km. Im Jahr 1990 wurde das Maximum erreicht – 12.262 km. Nach mehreren weiteren Unfällen kamen wir zu der Überzeugung, dass wir nicht tiefer vordringen konnten. Alle Möglichkeiten der modernen Technik sind ausgeschöpft. Es schien, als wollte die Erde ihre Geheimnisse nicht mehr preisgeben. Die Bohrungen wurden 1992 eingestellt.
FORSCHUNGSARBEIT. ZIELE UND METHODENEines der sehr wichtigen Ziele der Bohrungen war die Gewinnung einer Kernsäule mit Gesteinsproben über die gesamte Länge des Bohrlochs. Und diese Aufgabe ist erledigt. Der längste Kern der Welt wurde wie ein Lineal in Meter eingezeichnet und in der entsprechenden Reihenfolge in Kästchen eingeordnet. Oben sind die Kartonnummer und die Probennummern angegeben. Es sind fast 900 solcher Kartons auf Lager.
Jetzt bleibt nur noch die Untersuchung des Kerns, der für die Bestimmung der Struktur des Gesteins, seiner Zusammensetzung, Eigenschaften und seines Alters wirklich unverzichtbar ist.
Doch eine an die Oberfläche gehobene Gesteinsprobe hat andere Eigenschaften als im Massiv. Hier oben ist er von den enormen mechanischen Belastungen befreit, die in der Tiefe herrschen. Während des Bohrens riss es und saugte sich mit Bohrflüssigkeit voll. Selbst wenn man in einer speziellen Kammer tiefe Bedingungen nachbildet, weichen die an der Probe gemessenen Parameter immer noch von denen im Array ab. Und noch ein kleiner „Schluckauf“: Für alle 100 m eines gebohrten Brunnens werden nicht 100 m Bohrkern gewonnen. Im SG betrug die durchschnittliche Kernausbeute ab Tiefen über 5 km nur noch etwa 30 %, ab Tiefen über 9 km handelte es sich teilweise nur noch um einzelne Platten von 2-3 cm Dicke, entsprechend den haltbarsten Schichten.
Der mit SG aus dem Bohrloch gehobene Bohrkern gibt also nicht nach alle Informationenüber tiefe Felsen.
Die Brunnen wurden zu wissenschaftlichen Zwecken gebohrt, sodass die gesamte Anlage genutzt wurde moderne Methoden Forschung. Neben der Kerngewinnung wurden notwendigerweise Untersuchungen der Eigenschaften von Gesteinen in ihrem natürlichen Vorkommen durchgeführt. Der technische Zustand des Brunnens wurde ständig überwacht. Wir haben die Temperatur im gesamten Fass gemessen, die natürliche Radioaktivität – Gammastrahlung, die induzierte Radioaktivität nach gepulster Neutronenbestrahlung, elektrische und magnetische Eigenschaften Gesteine, die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen und untersuchte die Zusammensetzung von Gasen in der Bohrlochflüssigkeit.
Bis zu einer Tiefe von 7 km wurden serielle Geräte eingesetzt. Arbeiten in größeren Tiefen und bei höheren Temperaturen erforderten die Entwicklung spezieller hitze- und druckbeständiger Geräte. Besondere Schwierigkeiten traten in der letzten Bohrphase auf; Als die Temperatur im Bohrloch 200 °C erreichte und der Druck 1000 Atmosphären überstieg, konnten serielle Geräte nicht mehr funktionieren. Geophysikalische Designbüros und Speziallabore mehrerer Forschungsinstitute kamen zu Hilfe und fertigten Einzelkopien hitze- und druckbeständiger Instrumente. Daher haben wir die ganze Zeit nur an Haushaltsgeräten gearbeitet.
Kurz gesagt, der Brunnen wurde bis in seine gesamte Tiefe hinreichend detailliert erkundet. Die Untersuchungen wurden schrittweise durchgeführt, etwa einmal im Jahr, nachdem der Brunnen um 1 km vertieft worden war. Anschließend erfolgte jeweils eine Beurteilung der Zuverlässigkeit der erhaltenen Materialien. Die entsprechenden Berechnungen ermöglichten es, die Parameter einer bestimmten Rasse zu bestimmen. Sie entdeckten einen gewissen Schichtwechsel und wussten bereits, mit welchen Gesteinen die Höhlen verbunden waren und welche teilweisen Informationsverluste damit verbunden waren. Wir haben gelernt, Steine buchstäblich von „Krümeln“ zu unterscheiden und auf dieser Grundlage ein vollständiges Bild dessen zu erstellen, was der Brunnen „versteckt“ hat. Kurz gesagt, es war möglich, eine detaillierte lithologische Säule zu konstruieren, um den Wechsel der Gesteine und ihre Eigenschaften darzustellen.
AUS EIGENER ERFAHRUNGUngefähr einmal im Jahr, als die nächste Bohrstufe abgeschlossen war – die Vertiefung des Bohrlochs um 1 km –, ging ich auch zum SG, um die mir anvertrauten Messungen durchzuführen. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Brunnen meist ausgewaschen und für einen Monat der Forschung zur Verfügung gestellt. Der Zeitpunkt des geplanten Stopps war immer im Voraus bekannt. Auch das Telegramm mit der Aufforderung zur Arbeit traf im Voraus ein. Die Ausrüstung wurde überprüft und verpackt. Die Formalitäten im Zusammenhang mit den geschlossenen Arbeiten in der Grenzzone wurden erledigt. Endlich ist alles geklärt. Lass uns gehen.
Unsere Gruppe ist ein kleines, freundliches Team: ein Entwickler von Bohrlochwerkzeugen, ein Entwickler neuer bodengestützter Geräte und ich, ein Methodiker. Wir kommen 10 Tage vor den Messungen an. Wir machen uns mit den Daten zum technischen Zustand des Brunnens vertraut. Wir erstellen und genehmigen ein detailliertes Messprogramm. Wir montieren und kalibrieren die Geräte. Wir warten auf einen Anruf – einen Anruf aus dem Brunnen. Als Drittes sind wir an der Reihe zu „tauchen“, aber wenn unsere Vorgänger sich weigern, wird uns der Brunnen zur Verfügung gestellt. Diesmal ist bei ihnen alles in Ordnung, sie sagen, dass sie morgen früh fertig sein werden. Bei uns im selben Team sind Geophysiker – Bediener, die die von der Ausrüstung im Bohrloch empfangenen Signale aufzeichnen und alle Vorgänge zum Absenken und Anheben der Bohrlochausrüstung steuern, sowie Mechaniker am Hebezeug, von denen aus sie das Abwickeln derselben 12 km Kabel steuern die Trommel und darauf, worauf das Gerät in den Brunnen abgesenkt wird. Auch Bohrer sind im Einsatz.
Die Arbeiten haben begonnen. Das Gerät wird mehrere Meter in den Brunnen abgesenkt. Letzte Überprüfung. Gehen. Der Abstieg erfolgt langsam – etwa 1 km/h, wobei das von unten kommende Signal ständig überwacht wird. So weit, ist es gut. Doch beim achten Kilometer zuckte das Signal und verschwand. Das bedeutet, dass etwas nicht stimmt. Voller Auftrieb. (Für alle Fälle haben wir einen zweiten Satz Ausrüstung vorbereitet.) Wir beginnen mit der Überprüfung aller Details. Diesmal stellte sich heraus, dass das Kabel defekt war. Er wird ersetzt. Das dauert mehr als einen Tag. Der erneute Abstieg dauerte 10 Stunden. Schließlich sagte der Beobachter des Signals: „Wir sind am elften Kilometer angekommen.“ Befehl an die Bediener: „Aufzeichnung starten.“ Was und wie wird im Vorfeld laut Programm geplant. Jetzt müssen Sie das Bohrlochwerkzeug mehrmals in einem bestimmten Intervall absenken und anheben, um Messungen durchzuführen. Diesmal funktionierte die Ausrüstung einwandfrei. Jetzt ist es ein voller Anstieg. Sie erhöhten es auf 3 km, und plötzlich rief der Windenmann (er ist ein Mann mit Humor): „Das Seil ist vorbei.“ Wie?! Was?! Leider brach das Kabel ... Das Bohrlochwerkzeug und 8 km Kabel blieben am Boden liegen ... Glücklicherweise konnten die Bohrer einen Tag später alles wieder aufsammeln, indem sie von örtlichen Handwerkern entwickelte Methoden und Geräte verwendeten, um sie zu beseitigen Notfälle.
ERGEBNISSEDie Ziele des Ultratiefbohrprojekts wurden erreicht. Es wurden spezielle Geräte und Technologien für Ultratiefbohrungen sowie für die Untersuchung von bis in große Tiefen gebohrten Brunnen entwickelt und geschaffen. Wir erhielten sozusagen „aus erster Hand“ Informationen über den physikalischen Zustand, die Eigenschaften und die Zusammensetzung von Gesteinen in ihrem natürlichen Vorkommen und aus Kernproben bis zu einer Tiefe von 12.262 m.
Der Brunnen war in geringer Tiefe - im Bereich von 1,6 bis 1,8 km - ein hervorragendes Geschenk an die Heimat. Dort wurden industrielle Kupfer-Nickel-Erze erschlossen – ein neuer Erzhorizont wurde entdeckt. Und das ist praktisch, denn in der örtlichen Nickelfabrik geht bereits das Erz aus.
Wie oben erwähnt, hat sich die geologische Prognose des Bohrlochabschnitts nicht erfüllt (siehe Abbildung auf Seite 39). Das Bild, das während der ersten 5 km im Bohrloch erwartet wurde, erstreckte sich über 7 km, und dann tauchten völlig unerwartete Steine auf. Die in einer Tiefe von 7 km vorhergesagten Basalte wurden nicht gefunden, selbst als sie auf 12 km abfielen.
Es wurde erwartet, dass die Grenze, die bei der seismischen Sondierung die stärkste Reflexion erzeugt, die Ebene ist, in der sich die Granite in eine haltbarere Basaltschicht verwandeln. In Wirklichkeit stellte sich heraus, dass sich dort weniger starke und weniger dichte Bruchgesteine befinden – archäische Gneise. Das war nie zu erwarten. Und das sind grundlegend neue geologische und geophysikalische Informationen, die es uns ermöglichen, die Daten der tiefengeophysikalischen Forschung anders zu interpretieren.
Auch die Daten zum Prozess der Erzbildung in den tiefen Schichten der Erdkruste erwiesen sich als unerwartet und grundlegend neu. So stieß man in Tiefen von 9–12 km auf hochporöses Kluftgestein, das mit stark mineralisiertem Grundwasser gesättigt war. Diese Gewässer sind eine der Quellen der Erzbildung. Bisher glaubte man, dass dies nur in viel geringeren Tiefen möglich sei. In diesem Zeitraum wurde im Kern ein erhöhter Goldgehalt festgestellt – bis zu 1 g pro 1 Tonne Gestein (eine Konzentration, die für die industrielle Entwicklung als geeignet angesehen wird). Aber wird es sich jemals lohnen, Gold aus solchen Tiefen abzubauen?
Auch die Vorstellungen über das thermische Regime des Erdinneren und die Tiefenverteilung der Temperaturen in Bereichen von Basaltschilden haben sich verändert. In einer Tiefe von mehr als 6 km ergab sich ein Temperaturgradient von 20 °C pro 1 km statt der erwarteten (wie im oberen Teil) 16 °C pro 1 km. Es zeigte sich, dass die Hälfte des Wärmestroms radiogenen Ursprungs ist.
Durch die Bohrung der einzigartigen Kola-Supertiefbohrung haben wir viel gelernt und gleichzeitig erkannt, wie wenig wir noch über die Struktur unseres Planeten wissen.
Kandidat der technischen Wissenschaften A. OSADCHY.LITERATUR
Kola supertief. M.: Nedra, 1984.
Kola superdeep. Wissenschaftliche Ergebnisse und Forschungserfahrungen. M., 1998.
Kozlovsky E. A. Weltforum der Geologen.„Wissenschaft und Leben“ Nr. 10, 1984.
Kozlovsky E. A. Kola supertief.„Wissenschaft und Leben“ Nr. 11, 1985.
