Jaká je teplota v hloubce studny Kola. Kola superhluboká
Ještě v roce 1990 se v jižní části Německa rozhodla skupina vědců podívat do hlubin naší planety na spojnici dvou tektonických desek, které se srazily před více než 300 miliony let, kdy kontinent vznikal. Konečným cílem vědců bylo vyvrtat jeden z nejhlubších vrtů na světě, a to až 10 km.
Zpočátku se předpokládalo, že studna se stane jakýmsi „dalekohledem“, který umožní dozvědět se více o hlubinách naší planety a pokusit se dozvědět o zemském jádru. Proces vrtání probíhal v rámci programu Continental Deep Drilling a trval do října 1994, kdy musel být program kvůli finančním problémům omezen.
Vrt dostal název Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik, zkráceně KTB, a v době uzavření programu byl navrtán na více než 9 km, což vědcům nepřidalo nadšení. Samotný proces vrtání nebyl jednoduchý. Po 4 roky museli vědci, inženýři a dělníci čelit celé řadě obtížných situací a poměrně složitých úkolů. Vrták musel například procházet horninami zahřátými na teplotu asi 300 stupňů Celsia, ale i za takových podmínek se vrtačkám podařilo otvor ochladit kapalným vodíkem.
Navzdory tomu, že program byl omezen, vědecké experimenty se nezastavily a byly prováděny až do konce roku 1995, přičemž stojí za zmínku, že nebyly prováděny nadarmo. Během této doby se podařilo odhalit nová, spíše nečekaná fakta o stavbě naší planety, byly sestaveny nové mapy rozložení teplot a získány údaje o rozložení seismického tlaku, které umožnily vytvořit modely vrstevnaté struktury planety. horní část zemského povrchu.
To nejzajímavější si však vědci nechali na konec. Nizozemský vědec Lott Given, který spolu s akustickými inženýry a vědci z Geofyzikálního výzkumného centra (Německo) dokázal to, o čem mnozí snili – téměř v doslovném smyslu slova „slyšel tlukot srdce“ Země. K tomu potřeboval se svým týmem provést akustická měření, pomocí kterých výzkumný tým znovu vytvořil zvuky, které jsme mohli slyšet v hloubce 9 kilometrů. Nyní však můžete slyšet i tyto zvuky.
Navzdory tomu, že KTB je v současnosti považován za nejhlubší vrt na světě, existuje několik podobných vrtů, které však již byly utěsněny. A mezi nimi vyniká studna, která si za dobu své existence dokázala vydobýt legendy, je to superhluboká studna Kola, známá spíše jako „Cesta do pekel“. Na rozdíl od ostatních konkurentů KTB dosáhl vrt Kola hloubky 12,2 km a byl považován za nejhlubší vrt na světě.
Jeho vrtání začalo v roce 1970 v Murmanské oblasti (Sovětský svaz, nyní Ruská federace), 10 kilometrů západně od města Zapolyarnyj. Během vrtání došlo k několika nehodám, v důsledku kterých museli pracovníci vrt betonovat a začít vrtat z mnohem menší hloubky a pod jiným úhlem. Zajímavé je, že právě se sérií nehod a neúspěchů, které skupinu pronásledují, je spojen důvod vzniku legendy, že studna byla vyvrtána až do skutečného Pekla.
Jak říká text legendy, po překročení hranice 12 km byli vědci schopni slyšet zvuky výkřiků pomocí mikrofonů. Rozhodli se však pokračovat ve vrtání a při projíždění další značky (14 km) náhle narazili na prázdnotu. Poté, co vědci spustili mikrofony, slyšeli křik a sténání mužů a žen. A po nějaké době došlo k nehodě, po které bylo rozhodnuto zastavit vrtné práce
A přestože se nehoda skutečně stala, vědci neslyšeli žádné výkřiky lidí a všechny řeči o démonech nebyly ničím jiným než fikcí, řekl David Mironovich Guberman, jeden z autorů projektu, pod jehož vedením studna bylo vrtáno.
Po další havárii v roce 1990 bylo při dosažení hloubky 12 262 metrů vrtání dokončeno a v roce 2008 bylo od projektu upuštěno a zařízení bylo demontováno. O dva roky později, v roce 2010, byla studna zakonzervována.
Připomeňme, že projekty jako vrtné vrty, jako jsou vrty KTV a Kola, jsou v současné době jedinou možností a příležitostí pro geology ke studiu nitra planety.
Kola
Superhluboká studna Kola je nejhlubší na zemi. Nachází se v Murmanské oblasti, přibližně 10 km od města Zapolyarny. Jeho hloubka je 12262 m. Nejzajímavější je, že na rozdíl od většiny ostatních vrtů, které byly vytvořeny pouze pro těžbu, byla Kola původně vytvořena pro studium litosféry (pevného obalu planety).
Kola Superdeep Pipeline byl založen u 100. výročí narození Vladimira Lenina v roce 1970. Vědci se zajímali o studium vulkanických hornin, které jsou zřídka vrtány pro těžbu. Předpokládalo se, že v hloubce asi 4-5 km bude žulová vrstva nahrazena čedičem. Samotné vrtání začalo v květnu. Stojí za zmínku, že během práce nebyly žádné zvláštní problémy. Po hloubce sedmi tisíc metrů se však vrtací hlavice dostala do silných vrstevnatých skal, při průjezdu jimiž se vrt začal hroutit. Proto se vrtací kolona často zasekávala kamenem, v důsledku čehož se hlava při zvedání jednoduše ulomila. A jelikož byla ztracená část sloupu zacementována, vrtání pokračovalo s velkou odchylkou od stanoveného cíle. K podobným nehodám docházelo poměrně často. Všimněte si, že v nejlepších letech na vrtu pracovalo více než 15 výzkumných laboratoří.
V roce 1983 byla hloubka objektu 12 066 metrů. V tuto chvíli bylo rozhodnuto přerušit práce za účelem přípravy na Mezinárodní geologický kongres, který se o rok později konal v Moskvě. V roce 1984 vrtání pokračovalo. A pak došlo k nové nehodě – praskla vrtací kolona. Bylo rozhodnuto vyvrtat novou větev z hloubky sedmi tisíc metrů. V roce 1990 byla hloubka odbočky 12 262 m, a když se sloup mnohokrát prolomil, veškeré práce byly utlumeny.
V současné době je zařízení považováno za opuštěné, samotná studna byla zakonzervována a začíná se hroutit, veškeré vybavení bylo demontováno a budova se změnila v ruiny. Chcete-li obnovit vše kolem, budete potřebovat asi 100 milionů rublů. Zda se to někdy stane, nikdo neví.
Pokud jde o výzkum, vědci věřili, že v určité hloubce najdou jasně definovanou hranici mezi žulami a čediči, ale v celé hloubce byly nalezeny pouze žuly. Problém byl také s jádrem (vzorek horniny vytěžený z vrtu) - vzorky se při zvednutí drolily aktivním uvolňováním plynu, protože nemohly vydržet okamžitou změnu tlaku. V některých případech však vědci dokázali odstranit pevný kus jádra, ale pouze pokud byl velmi pomalu vyzdvižen k povrchu.
Pokud mluvíme o výsledcích činnosti obecně, byly pro vědce zcela neočekávané, protože neposkytovaly jasné pochopení povahy zemského pláště. Kromě toho výzkumníci následně uvedli, že místo pro zahájení prací nebylo nejúspěšnější - ty skály, které se nacházely v hloubce asi 2000 m, bylo možné nalézt na povrchu země poblíž Koly. Teplota v hloubce 5 kilometrů byla 70 °C, 7 - 120 °C a 12 - 220 °C.
Existuje mnoho pověstí o Kola souvisejících s druhým světem. Studna se například často nazývá „cesta do pekla“ - podle legendy v hloubce 12 km zaznamenalo vybavení vědců výkřiky a sténání vycházející z útrob Země. To jsou samozřejmě všechno hloupé dohady, už jen proto, že se nenahrává samotný zvuk, ale používá se seismický přijímač.
Mimochodem, v tuto chvíli je Kola zapečetěna a v tomto stavu je téměř 20 let. Je přitom malá pravděpodobnost, že se vrt někdy podaří odtěsnit a práce na něm budou pokračovat. V tomto případě budou lidé moci získat nové informace o tom, co skrývají hlubiny naší planety. Je pravda, že na pokračování práce je třeba vyčlenit fantastické množství finančních prostředků.
Olej Maersk BD-04A
AKTUALIZOVAT! Od doby, kdy byl tento článek napsán před dlouhou dobou, se za ta léta hodně změnilo. Kola tedy v tuto chvíli není vůbec nejhlubší studnou na zemi. Navíc není ani mezi třemi nejlepšími!
Na třetím místě je ropný vrt Maersk Oil BD-04A, jehož hloubka dosahuje 12 290 metrů. Nachází se v ropné pánvi Al Shaheen v Kataru.
Samotná společnost Maersk (Dánsko) je známější pro přepravu. Zejména s jeho kontejnerovou přepravou. Jeho historie sahá až do počátku 20. století.
Odoptu-moře
Stříbrné ocenění získává mořský ropný vrt Odoptu, vrtaný v ostrém úhlu k povrchu země, jehož hloubka je 12 345 metrů.
Sachalin-1 je ropný a plynárenský projekt, o jehož realizaci bylo rozhodnuto na ostrově Sachalin, přesněji na jeho severovýchodním šelfu. Jednou z jejích větví je vytvoření mořské studny Odoptu. Počítá se s rozvojem ropy (více než 2 miliardy barelů) a zemního plynu (485 miliard metrů krychlových).
30 % projektu patří společnosti ExxonMobil, stejná částka patří společnosti SODECO a zbývajících 40 % je rovným dílem rozděleno mezi ONGC a Rosněft. V současnosti jde o jeden z největších ruských projektů, do kterého se ze zahraničí dostaly skutečně obrovské investice.
Je pozoruhodné, že vůdcem je dnes studna Z-42, vytvořená v rámci projektu Sachalin-1, o kterém se píše o pár řádků výše. Hloubka Z-42 dosahuje 12 700 metrů. Nejzajímavější je, že stavba studny trvala pouhých 73 dní, což je na světové poměry prostě vynikající výsledek.
Není snazší proniknout do tajemství, která jsou pod našima nohama, než zjistit všechna tajemství Vesmíru nad našimi hlavami. A možná ještě obtížnější, protože k nahlédnutí do hlubin Země je potřeba velmi hluboká studna.
Účely vrtů jsou různé (například těžba ropy), ale ultrahluboké (více než 6 km) vrty potřebují především vědci, kteří chtějí vědět, co zajímavého je uvnitř naší planety. Kde se tato „okna“ do středu Země nacházejí a jak se nazývá nejhlubší vrtaná studna, vám prozradíme v tomto článku. Nejprve jen jedno upřesnění.
Vrtání lze provádět buď svisle dolů, nebo pod úhlem k povrchu země. Ve druhém případě může být délka velmi velká, ale hloubka, pokud je hodnocena od ústí (začátek studny na povrchu) k nejhlubšímu bodu v podpovrchu, je menší než u těch, které probíhají kolmo.
Příkladem je jedna z vrtů pole Chayvinskoye, jejíž délka dosáhla 12 700 m, ale v hloubce je výrazně horší než nejhlubší studny.
Tato studna, hluboká 7520 m, se nachází na území moderní západní Ukrajiny. Práce na něm však byly prováděny zpět v SSSR v letech 1975 - 1982.
Účelem vytvoření tohoto jednoho z nejhlubších vrtů v SSSR byla těžba nerostů (ropy a plynu), ale důležitým úkolem bylo také studium útrob Země.
9 Yen-Yakhinskaya studna
Nedaleko města Novy Urengoy v Yamalo-Nenets District. Účelem vrtání Země bylo zjistit složení zemské kůry v místě vrtání a určit rentabilitu vývoje velkých hloubek pro těžbu.
Jak už to u ultrahlubokých vrtů bývá, podpovrchový povrch přinesl výzkumníkům mnoho „překvapení“. Například v hloubce asi 4 km dosáhla teplota +125 (nad vypočtenou) a po dalších 3 km již byla teplota +210 stupňů. Přesto vědci svůj výzkum dokončili a v roce 2006 byla studna opuštěna.
8 Saatli v Ázerbájdžánu
V SSSR byl na území Ázerbájdžánské republiky vyvrtán jeden z nejhlubších vrtů na světě Saatli. Bylo plánováno zvýšit jeho hloubku na 11 km a provést různé studie týkající se jak struktury zemské kůry, tak vývoje ropy v různých hloubkách.
Mohlo by vás zajímat
Nebylo však možné vyvrtat tak hlubokou studnu, jak se velmi, velmi často stává. Během provozu stroje často selhávají kvůli extrémně vysokým teplotám a tlakům; studna je ohnutá, protože tvrdost různých hornin není jednotná; Menší porucha často přináší takové problémy, že jejich vyřešení vyžaduje více peněz než vytvoření nového.
Takže v tomto případě, navzdory skutečnosti, že materiály získané vrtáním byly velmi cenné, musely být práce zastaveny v přibližně 8324 m.
7 Zisterdorf - nejhlubší v Rakousku
Další hlubinný vrt byl proveden v Rakousku, poblíž města Zisterdorf. Nedaleko byla naleziště plynu a ropy a geologové doufali, že ultrahluboký vrt umožní získat superzisky v oblasti těžby.
Zemní plyn byl skutečně objeven ve velmi významné hloubce - k zoufalství specialistů ho nebylo možné těžit. Další vrtání skončilo nehodou;
Nemělo smysl ho obnovovat, rozhodli se poblíž vyvrtat další, ale nic zajímavého pro průmyslníky se v něm nenašlo.
6 univerzit v USA
Jedním z nejhlubších vrtů na Zemi je Univerzita v USA. Jeho hloubka je 8686 m. Materiály získané vrtáním jsou velmi zajímavé, protože poskytují nový materiál o struktuře planety, na které žijeme.
Překvapivě se ve výsledku ukázalo, že pravdu neměli vědci, ale spisovatelé sci-fi: v hlubinách jsou vrstvy minerálů a ve velkých hloubkách je život – mluvíme však o bakteriích!
V 90. letech začalo Německo vrtat ultrahluboký vrt Hauptborung. Jeho hloubka byla plánována na 12 km, ale jak už to u ultrahlubinných dolů bývá, plány nebyly korunovány úspěchem. Již ve výšce něco málo přes 7 metrů začaly problémy se stroji: vrtání svisle dolů se stalo nemožným a hřídel se začala vychylovat stále více do strany. Každý metr byl obtížný a teplota extrémně stoupala.
Nakonec, když vedro dosáhlo 270 stupňů a nekonečné nehody a poruchy všechny vyčerpaly, bylo rozhodnuto přerušit práce. Stalo se tak v hloubce 9,1 km, čímž se vrt Hauptborung stal jedním z nejhlubších.
Vědecké materiály získané z vrtů se staly základem pro tisíce studií a samotný důl je v současnosti využíván pro turistické účely.
4 Badenská jednotka
Ve Spojených státech se Lone Star pokusila v roce 1970 vyvrtat ultra hluboký vrt. Poloha poblíž města Anadarko v Oklahomě nebyla vybrána náhodou: zde divoká příroda a vysoký vědecký potenciál vytvářejí vhodnou příležitost jak pro vrtání studny, tak pro její studium.
Práce probíhaly více než rok a za tuto dobu vrtali do hloubky 9159 m, což umožňuje zařazení mezi nejhlubší doly světa.
A nakonec představujeme tři nejhlubší studny světa. Na třetím místě je Bertha Rogers - první ultrahluboký vrt na světě, který však nezůstal dlouho nejhlubším. Jen krátce poté se objevila nejhlubší studna v SSSR, studna Kola.
Bertha Rogers byla vrtána společností GHK, která vyvíjí nerostné zdroje, především zemní plyn. Cílem práce bylo hledání plynu ve velkých hloubkách. Práce začaly v roce 1970, kdy se o útrobách Země vědělo velmi málo.
Společnost do naleziště v okrese Ouachita vkládala velké naděje, protože Oklahoma má spoustu nerostných zdrojů a v té době si vědci mysleli, že v zemi jsou celé vrstvy ropy a plynu. 500 dní práce a obrovské prostředky investované do projektu se však ukázaly jako zbytečné: vrták se roztavil ve vrstvě kapalné síry a plyn ani ropu nebylo možné detekovat.
Kromě toho nebyl během vrtání prováděn žádný vědecký výzkum, protože vrt měl pouze komerční význam.
2 KTB-Oberpfalz
Na druhém místě v našem žebříčku je německý Oberpfalzský vrt, který dosáhl hloubky téměř 10 km.
Tento důl je držitelem rekordu pro nejhlubší vertikální vrt, protože bez odchylek do strany jde až do hloubky 7500 m! To je bezprecedentní údaj, protože doly ve velkých hloubkách se nevyhnutelně ohýbají, ale unikátní zařízení, které vědci z Německa použili, umožnilo po velmi dlouhou dobu posouvat vrták svisle dolů.
Rozdíl v průměru také není tak velký. Ultra hluboké studny začínají na povrchu země dírou s poměrně velkým průměrem (v Oberpfalz - 71 cm), a pak se postupně zužují. Na dně má německá studna průměr jen asi 16 cm.
Důvod, proč musely být práce zastaveny, je stejný jako ve všech ostatních případech – porucha zařízení v důsledku vysokých teplot.
1 Kolská studna je nejhlubší na světě
Za stupidní legendu vděčíme „kachně“ rozšířené v západním tisku, kde s odkazem na bájného „světoznámého vědce“ Azzakova mluvili o „stvoření“, které uteklo z dolu, jehož teplota dosáhla 1000 stupně, o sténání milionů lidí, kteří se přihlásili ke stažení mikrofonu a tak dále.
Na první pohled je patrné, že příběh je šitý bílou nití (a mimochodem vyšel na 1. dubna): teplota v dole nebyla vyšší než 220 stupňů, nicméně při této teplotě jako stejně jako při 1000 stupních nemůže fungovat žádný mikrofon; tvorové neutekli a jmenovaný vědec neexistuje.
Kolská studna je nejhlubší na světě. Jeho hloubka dosahuje 12262 m, což výrazně převyšuje hloubku ostatních dolů. Ale ne délka! Nyní můžeme jmenovat alespoň tři vrty – Katar, Sachalin-1 a jeden z vrtů pole Čajvinskoje (Z-42) – které jsou delší, ale ne hlubší.
Kola dala vědcům kolosální materiál, který ještě nebyl zcela zpracován a pochopen.
Místo | Jméno | Země | Hloubka |
---|---|---|---|
1 | Kola | SSSR | 12262 |
2 | KTB-Oberpfalz | Německo | 9900 |
3 | USA | 9583 | |
4 | Badenská jednotka | USA | 9159 |
5 | Německo | 9100 | |
6 | USA | 8686 | |
7 | Zisterdorf | Rakousko | 8553 |
8 | SSSR (moderní Ázerbájdžán) | 8324 | |
9 | Rusko | 8250 | |
10 | Ševčenkovská | SSSR (Ukrajina) | 7520 |
"Doktore Hubermane, co jste to tam sakra vyhrabal?" - poznámka z publika přerušila zprávu ruského vědce na setkání UNESCO v Austrálii. O pár týdnů dříve, v dubnu 1995, se světem prohnala vlna zpráv o záhadné nehodě v superhlubinné studni Kola.
Údajně při přibližování se ke 13. kilometru zaznamenaly přístroje zvláštní hluk vycházející z útrob planety – žluté noviny jednohlasně ujistily, že tak může znít jen výkřik hříšníků z podsvětí. Několik sekund poté, co se objevil ten hrozný zvuk, došlo k explozi...
Prostor pod nohama
Na přelomu 70. a 80. let bylo získání práce v Kola Superdeep Well, jak studnu láskyplně nazývají obyvatelé vesnice Zapolyarnyj v Murmanské oblasti, obtížnější než dostat se do sboru kosmonautů. Ze stovek uchazečů byl vybrán jeden nebo dva. Spolu s pracovním řádem dostali šťastlivci samostatný byt a plat rovnající se dvojnásobku nebo trojnásobku platu moskevských profesorů. Na vrtu pracovalo současně 16 výzkumných laboratoří, každá o velikosti průměrné továrny. Jen Němci kopali zemi s takovou houževnatostí, ale jak dosvědčuje Guinessova kniha rekordů, nejhlubší německá studna je téměř o polovinu kratší než ta naše.
Vzdálené galaxie lidstvo studovalo mnohem lépe než to, co se nachází pod zemskou kůrou pár kilometrů od nás. Kola Superdeep je druh dalekohledu do tajemného vnitřního světa planety.
Od počátku 20. století se věřilo, že Země se skládá z kůry, pláště a jádra. Přitom nikdo pořádně nedokázal říct, kde končí jedna vrstva a začíná druhá. Vědci ani nevěděli, z čeho se tyto vrstvy vlastně skládají. Před nějakými 40 lety si byli jisti, že žulová vrstva začíná v hloubce 50 metrů a pokračuje až do 3 kilometrů, a pak jsou tam čediče. Očekávalo se, že na plášť narazíte v hloubce 15–18 kilometrů. Ve skutečnosti vše dopadlo úplně jinak. A přestože školní učebnice stále píší, že Země se skládá ze tří vrstev, vědci z Kola Superdeep Site dokázali, že tomu tak není.
Baltský štít
Projekty cestování hluboko do Země se objevily na počátku 60. let v několika zemích najednou. Zkoušeli vrtat studny v místech, kde měla být kůra tenčí – cílem bylo dosáhnout pláště. Američané například vrtali v oblasti ostrova Maui na Havaji, kde se podle seismických studií pod dnem oceánu vynořují prastaré horniny a plášť se nachází v hloubce přibližně 5 kilometrů pod čtyřmi kilometry. vrstva vody. Bohužel ani jedno místo oceánských vrtů neproniklo hlouběji než 3 kilometry. Obecně téměř všechny projekty ultrahlubokých vrtů záhadně končily v hloubce tří kilometrů. Právě v tuto chvíli se s vrtáky začalo dít něco zvláštního: buď se ocitli v nečekaných super horkých oblastech, nebo jako by je kousalo nějaké bezprecedentní monstrum. Pouze 5 vrtů prorazilo hlouběji než 3 kilometry, z toho 4 sovětské. A pouze Kola Superdeep byla předurčena k překonání hranice 7 kilometrů.
Prvotní domácí projekty zahrnovaly i podvodní vrty – v Kaspickém moři nebo na jezeře Bajkal. Ale v roce 1963 vrtný vědec Nikolaj Timofeev přesvědčil Státní výbor pro vědu a techniku SSSR, že je nutné vytvořit studnu na kontinentu. Přestože by vrtání trvalo mnohem déle, domníval se, že studna bude z vědeckého hlediska mnohem cennější, protože právě v tloušťce kontinentálních desek probíhaly v prehistorických dobách nejvýznamnější pohyby zemských hornin. Místo vrtání nebylo na poloostrově Kola vybráno náhodou. Poloostrov se nachází na tzv. Baltském štítu, který je složen z nejstarších hornin, které lidstvo zná.
Mnohokilometrový úsek vrstev Baltského štítu je vizuální historií planety za poslední 3 miliardy let.
Dobyvatel hlubin
Vzhled vrtné soupravy Kola může běžného člověka zklamat. Studna není jako důl, který si představuje naše fantazie. Do podzemí nejsou žádné sestupy, do tloušťky jde pouze vrták o průměru něco málo přes 20 centimetrů. Pomyslná část superhlubinné studny Kola vypadá jako drobná jehla prorážející tloušťku země. Vrták s četnými senzory umístěnými na konci jehly se zvedá a spouští několik dní. Nemůžete jít rychleji: nejsilnější kompozitní kabel se může přetrhnout vlastní vahou.
Co se děje v hlubinách, není s jistotou známo. Okolní teplota, hluk a další parametry jsou přenášeny směrem nahoru s minutovým zpožděním. Vrtaři však říkají, že i takový kontakt s podzemím může být vážně děsivý. Zvuky přicházející zespodu skutečně vypadají jako křik a vytí. K tomu můžeme přidat dlouhý seznam nehod, které sužovaly Kola Superdeep, když dosáhl hloubky 10 kilometrů. Dvakrát byl vrták vyjmut roztavený, i když teploty, při kterých se může roztavit, jsou srovnatelné s teplotou povrchu Slunce. Jednoho dne jako by byl kabel vytažen zespodu a byl utržen. Následně, když vrtali na stejném místě, nebyly nalezeny žádné zbytky kabelu. Co způsobilo tyto a mnoho dalších nehod, stále zůstává záhadou. Nebyly však důvodem k zastavení vrtů v Baltském štítu.
12 000 metrů objevů a trochu ďábelství
"Máme tu nejhlubší díru na světě - tak ji musíme využít!" - David Guberman, stálý ředitel Kola Superdeep Research and Production Center, hořce vykřikne. V prvních 30 letech Kola Superdeep prorazili sovětští a poté ruští vědci do hloubky 12 262 metrů. Ale od roku 1995 bylo vrtání zastaveno: nebyl nikdo, kdo by projekt financoval. To, co je přiděleno v rámci vědeckých programů UNESCO, stačí pouze k udržení vrtné stanice v provozuschopném stavu a ke studiu dříve vytěžených vzorků hornin.
Huberman s lítostí vzpomíná, kolik vědeckých objevů se odehrálo v Kola Superdeep. Doslova každý metr byl zjevením. Studna ukázala, že téměř všechny naše dosavadní poznatky o stavbě zemské kůry jsou nesprávné. Ukázalo se, že Země vůbec není jako patrový dort. „Až do 4 kilometrů šlo všechno podle teorie a pak začal konec světa,“ říká Huberman. Teoretici slibovali, že teplota Baltského štítu zůstane relativně nízká do hloubky minimálně 15 kilometrů. Podle toho bude možné vykopat studnu až téměř 20 kilometrů, jen po plášť. Ale již v 5 kilometrech okolní teplota přesáhla 700 °C, v sedmi - přes 1200 °C a v hloubce 12 bylo tepleji než 2200 °C - o 1000 °C vyšší, než se předpokládalo. Vrtaři Kola zpochybnili teorii vrstevnaté struktury zemské kůry – minimálně v intervalu do 12 262 metrů. Ve škole nás učili: jsou tam mladé horniny, žuly, čediče, plášť a jádro. Ukázalo se ale, že žuly jsou o 3 kilometry níže, než se očekávalo. Dále tam měly být čediče. Nebyly vůbec nalezeny. Veškeré vrtání probíhalo v žulové vrstvě. Jde o velmi důležitý objev, protože všechny naše představy o původu a rozšíření nerostů jsou spojeny s teorií vrstevnaté stavby Země.
Další překvapení: ukázalo se, že život na planetě Zemi vznikl o 1,5 miliardy let dříve, než se očekávalo. V hloubkách, kde se věřilo, že neexistuje žádná organická hmota, bylo objeveno 14 druhů zkamenělých mikroorganismů – stáří hlubokých vrstev přesáhlo 2,8 miliardy let. V ještě větších hloubkách, kde už nejsou sedimenty, se metan objevil v obrovských koncentracích. To zcela a totálně zničilo teorii biologického původu uhlovodíků, jako je ropa a plyn
Byly tam téměř fantastické pocity. Když koncem 70. let sovětská automatická vesmírná stanice přivezla na Zemi 124 gramů měsíční půdy, výzkumníci z Kola Science Center zjistili, že je to jako dva hrášky v lusku se vzorky z hloubky 3 kilometrů. A vznikla hypotéza: Měsíc se odtrhl od poloostrova Kola. Nyní hledají, kde přesně.
Historie Kola Superdeep není bez mystiky. Oficiálně, jak již bylo řečeno, studna zastavila kvůli nedostatku financí. Ať to byla náhoda nebo ne, právě v roce 1995 se v hlubinách dolu ozval silný výbuch neznámého původu. Novináři z finských novin se probili k obyvatelům Zapolyarny - a svět šokoval příběh démona vylétajícího z útrob planety.
„Když se mě UNESCO začalo ptát na tento tajemný příběh, nevěděl jsem, co odpovědět. Na jednu stranu je to kravina. Na druhou stranu jsem jako poctivý vědec nemohl říct, že vím, co se nám přesně stalo. Byl zaznamenán velmi zvláštní hluk, pak došlo k výbuchu... O pár dní později se nic takového ve stejné hloubce nenašlo,“ vzpomíná akademik David Guberman.
Zcela nečekaně pro všechny byly potvrzeny předpovědi Alexeje Tolstého z románu „Engineer Garin’s Hyperboloid“. V hloubce přes 9,5 kilometru byla objevena skutečná pokladnice všech druhů minerálů, zejména zlata. Skutečný olivínový pás, geniálně předpovídaný spisovatelem. Obsahuje 78 gramů zlata na tunu. Mimochodem, průmyslová výroba je možná při koncentraci 34 gramů na tunu. Snad v blízké budoucnosti bude lidstvo schopno tohoto bohatství využít.
20. století bylo ve znamení triumfu člověka ve vzduchu a dobytí nejhlubších prohlubní Světového oceánu. Jen sen proniknout do srdce naší planety a poznat dosud skrytý život v jejích hlubinách zůstává stále nedosažitelný. „Cesta do středu Země“ slibuje, že bude extrémně obtížná a vzrušující, plná překvapení a neuvěřitelných objevů. První kroky na této cestě již byly podniknuty – po celém světě bylo vyvrtáno několik desítek ultrahlubokých vrtů. Informace získané pomocí ultrahlubokých vrtů se ukázaly být tak ohromující, že otřásly zavedenými představami geologů o struktuře naší planety a poskytly bohaté materiály pro výzkumníky v nejrůznějších oblastech poznání.
Dotkněte se županu
Ve 13. století pilní Číňané kopali studny hluboké 1200 metrů. Evropané překonali v roce 1930 čínský rekord, když se naučili prorazit zemský povrch pomocí vrtání v délce 3 kilometrů. Koncem 50. let byly vrty prodlouženy na 7 kilometrů. Začala éra ultrahlubokého vrtání.
Jako většina globálních projektů, nápad vrtat se do horní skořápky Země vznikl v 60. letech 20. století, na vrcholu vesmírných letů a víry v neomezené možnosti vědy a techniky. Američané měli v plánu projít studnou celou zemskou kůru a získat vzorky hornin svrchního pláště. Představy o plášti tehdy (stejně jako dnes) vycházely pouze z nepřímých údajů – rychlosti šíření seismických vln v hloubkách, jejíž změna byla interpretována jako hranice horninových vrstev různého stáří a složení. Vědci věřili, že zemská kůra je jako sendvič: mladé kameny nahoře, staré kameny dole. Přesný obrázek o struktuře a složení vnějšího pláště Země a svrchního pláště by však mohly poskytnout pouze ultrahluboké vrty.
Projekt "Mohol"
V roce 1958 se ve Spojených státech objevil program ultrahlubokého vrtání Mohol. Jde o jeden z nejodvážnějších a nejtajemnějších projektů poválečné Ameriky. Stejně jako mnoho jiných programů měl Mohol předběhnout SSSR ve vědecké konkurenci vytvořením světového rekordu v ultrahlubokém vrtání. Název projektu pochází ze slov „Mohorovicic“ – jméno chorvatského vědce, který identifikoval rozhraní mezi zemskou kůrou a pláštěm – hranici Moho a „díra“, což v angličtině znamená „studna“. Tvůrci programu se rozhodli vrtat v oceánu, kde je podle geofyziků zemská kůra mnohem tenčí než na kontinentech. Bylo nutné spustit potrubí několik kilometrů do vody, pokrýt 5 kilometrů dna oceánu a dosáhnout horního pláště.
V dubnu 1961 u ostrova Guadeloupe v Karibském moři, kde vodní sloupec dosahuje 3,5 km, vyvrtali geologové pět vrtů, z nichž nejhlubší šla 183 metrů do dna. Podle předběžných výpočtů v tomto místě pod usazenými horninami očekávali, že narazí na horní vrstvu zemské kůry – žulu. Ale jádro vytěžené ze sedimentů obsahovalo čisté čediče – jakýsi antipod žul. Výsledek vrtání vědce odradil a zároveň inspiroval, začali připravovat novou fázi vrtání. Když ale náklady na projekt přesáhly 100 milionů dolarů, americký Kongres financování zastavil. "Mohol" neodpověděl na žádnou z položených otázek, ale ukázal to hlavní - ultrahluboké vrtání v oceánu je možné.
Pohřeb odložen
Ultrahluboké vrtání umožnilo nahlédnout do hlubin a pochopit, jak se horniny chovají při vysokých tlacích a teplotách. Myšlenka, že horniny s hloubkou hustnou a jejich pórovitost klesá, se ukázala jako nesprávná, stejně jako názor na suché podloží. To bylo poprvé objeveno při vrtání superhlubiny Kola v jiných vrtech ve starověkých krystalických vrstvách, které potvrdily skutečnost, že v hloubce mnoha kilometrů jsou horniny rozbity trhlinami a proniknuty četnými póry a vodné roztoky se volně pohybují pod tlakem několika stovek atmosfér. Tento objev představuje jeden z nejdůležitějších úspěchů ultrahlubokého vrtání. Přinutilo nás to znovu se vrátit k problému ukládání radioaktivního odpadu, který měl být umístěn v hlubinných vrtech, které se zdály být zcela bezpečné. Vezmeme-li v úvahu informace o stavu podloží získané při ultrahlubokých vrtech, projekty na vytvoření takových pohřebišť nyní vypadají velmi riskantně.
Při hledání vychlazeného pekla
Od té doby svět onemocněl ultra hlubokým vrtáním. Ve Spojených státech připravovali nový program pro studium oceánského dna (Deep Sea Drilling Project). Glomar Challenger, postavený speciálně pro tento projekt, strávil několik let ve vodách různých oceánů a moří, na jejich dně vyvrtal téměř 800 vrtů, které dosáhly maximální hloubky 760 m. Výsledky pobřežních vrtů potvrdily v polovině 80. let teorie deskové tektoniky. Geologie jako věda se znovu zrodila. Mezitím Rusko šlo svou vlastní cestou. Zájem o problém, probuzený úspěchy Spojených států, vyústil v program „Studium nitra Země a ultrahluboké vrty“, nikoli však v oceánu, ale na kontinentu. Navzdory své staleté historii se zdálo, že kontinentální vrty jsou zcela novou záležitostí. Vždyť jsme mluvili o dříve nedosažitelných hloubkách – více než 7 kilometrů. V roce 1962 Nikita Chruščov tento program schválil, i když se řídil spíše politickými motivy než vědeckými. Nechtěl zaostávat za Spojenými státy.
Nově vytvořenou laboratoř na Institutu technologie vrtání vedl slavný ropný dělník, doktor technických věd Nikolaj Timofeev. Měl za úkol zdůvodnit možnost ultrahlubokých vrtů v krystalických horninách – žuly a ruly. Výzkum trval 4 roky a v roce 1966 vynesli odborníci verdikt - vrtat se dá, a ne nutně s technologií zítřka, stačí už existující zařízení. Hlavním problémem je teplo v hloubce. Podle výpočtů by se při pronikání do hornin, které tvoří zemskou kůru, měla zvýšit teplota o 1 stupeň každých 33 metrů. To znamená, že v hloubce 10 km bychom měli očekávat asi 300 °C a v 15 km - téměř 500 °C. Vrtací nástroje a nástroje takové teplo nevydrží. Bylo třeba hledat místo, kde nejsou hlubiny tak horké...
Takové místo bylo nalezeno - starověký krystalický štít poloostrova Kola. Zpráva zpracovaná v Ústavu fyziky Země uvedla: za miliardy let své existence se Kolský štít ochladil, teplota v hloubce 15 km nepřesahuje 150 °C. A geofyzici připravili přibližný řez podložím poloostrova Kola. Prvních 7 kilometrů jsou podle nich žulové vrstvy svrchní části zemské kůry, poté začíná čedičová vrstva. V té době byla obecně přijímána myšlenka dvouvrstvé struktury zemské kůry. Jak se ale později ukázalo, mýlili se fyzici i geofyzici. Místo vrtání bylo vybráno na severním cípu poloostrova Kola poblíž jezera Vilgiskoddeoaivinjärvi. Ve finštině to znamená „Pod Vlčí horou“, ačkoli na tomto místě nejsou hory ani vlci. Vrtání vrtu, jehož projektovaná hloubka byla 15 kilometrů, začalo v květnu 1970.
Zklamání Švédů
Koncem 80. let Švédsko provedlo vrt do hloubky 6,8 km při hledání zemního plynu nebiologického původu. Geologové se rozhodli otestovat hypotézu, že ropa a plyn nevznikají z mrtvých rostlin, jak se většina vědců domnívá, ale prostřednictvím plášťových tekutin – horkých směsí plynů a kapalin. Tekutiny nasycené uhlovodíky prosakují z pláště do zemské kůry a ve velkém se hromadí. V těchto letech byla myšlenka původu uhlovodíků nikoli z organické hmoty sedimentárních vrstev, ale prostřednictvím hlubokých tekutin, nová a mnozí ji chtěli vyzkoušet. Z této myšlenky vyplývá, že zásoby uhlovodíků mohou obsahovat nejen sedimentární, ale i vulkanické a metamorfované horniny. Proto se Švédsko, většinou ležící na prastarém krystalickém štítu, rozhodlo experimentovat.
Pro vrtání byl vybrán kráter Silyan Ring o průměru 52 km. Podle geofyzikálních údajů se v hloubce 500-600 metrů nacházely kalcinované žuly - možné těsnění pro podložní uhlovodíkovou nádrž. Měření gravitačního zrychlení, podle jehož změny lze usuzovat na složení a hustotu hornin ležících v hlubinách, naznačovala přítomnost vysoce porézních hornin v hloubce 5 km - možného ložiska ropy a plynu. Výsledky vrtů zklamaly vědce a investory, kteří do této práce investovali 60 milionů dolarů. Procházející vrstvy neobsahovaly průmyslové zásoby uhlovodíků, pouze projevy ropy a plynu jasně biologického původu ze starých bitumenů. Každopádně se nikomu nepodařilo prokázat opak.
Nástroj pro podsvětí
Vrtání vrtu Kola SG-3 nevyžadovalo vytvoření zásadně nových zařízení a obřích strojů. Začali jsme pracovat s tím, co jsme již měli: instalací Uralmash 4E s nosností 200 tun a trubkami z lehkých slitin. To, co bylo v té době skutečně potřeba, byla nestandardní technologická řešení. Ostatně do tak velkých hloubek v pevných krystalických horninách nikdo nevrtal, a co se tam stane, jsme si jen obecně představovali. Zkušení vrtaři však pochopili, že bez ohledu na to, jak detailní je provedení, skutečná studna bude mnohem složitější. O pět let později, když hloubka vrtu SG-3 přesáhla 7 kilometrů, byla instalována nová vrtná souprava Uralmash 15 000 – jedna z nejmodernějších v té době. Výkonná, spolehlivá, s automatickým zvedacím mechanismem, odolala potrubí dlouhému až 15 km. Vrtná souprava se proměnila v plně opláštěnou věž vysokou 68 m, vzdorující silným větrům zuřícím v Arktidě. Nedaleko vyrostla mini továrna, vědecké laboratoře a sklad jádra.
Při vrtání do malých hloubek je na povrchu instalován motor, který otáčí trubkovou kolonou s vrtákem na konci. Vrták je železný válec se zuby z diamantů nebo tvrdých slitin - korunka. Tato koruna se zakusuje do skal a vysekává tenký sloupek - jádro. Pro ochlazení nástroje a odstranění malých nečistot ze studny se do něj čerpá vrtná kapalina - tekutá hlína, která neustále cirkuluje podél kmene, jako krev v cévách. Po nějaké době se trubky zvednou na povrch, uvolní se z jádra, vymění se korunka a sloup se opět spustí do čela. Takto se provádí konvenční vrtání.
Co když je délka hlavně 10-12 kilometrů o průměru 215 milimetrů? Trubkový řetězec se stává tenkým závitem spuštěným do studny. Jak to zvládnout? Jak můžeš vidět, co se děje na porubu? Proto byly u vrtu Kola instalovány miniaturní turbíny na dně vrtné kolony, které byly spuštěny vrtnou kapalinou čerpanou potrubím pod tlakem. Turbíny otáčely karbidovým vrtákem a vyřízly jádro. Celá technologie byla dobře propracovaná, operátor na ovládacím panelu viděl rotaci korunky, znal její rychlost a mohl proces řídit.
Každých 8-10 metrů musel být zvednut nahoru mnohakilometrový sloupec trubek. Sestup a výstup trvaly celkem 18 hodin.
Diamantové sny o Povolží
Když byly v oblasti Nižního Novgorodu nalezeny malé diamanty, geology to hodně zmátlo. Nejjednodušší samozřejmě bylo předpokládat, že drahokamy byly přivezeny ledovcem nebo vodami řeky odněkud ze severu. Co když ale zdejší podloží ukrývá kimberlitovou trubku – zásobárnu diamantů? Tuto hypotézu se rozhodli otestovat na konci 80. let, kdy program vědeckých vrtů v Rusku nabíral na síle. Místo vrtání bylo vybráno severně od Nižního Novgorodu, uprostřed obří prstencové struktury, která jasně vystupuje v reliéfu. Někteří to považovali za meteoritový kráter, jiní za výbuch trubice nebo sopečný kráter. Vrtání bylo zastaveno, když vrt Vorotilovskaya dosáhl hloubky 5 374 m, z toho více než kilometr byl v krystalických horninách podloží. Nebyly tam nalezeny žádné kimberlity, ale pro spravedlnost je třeba říci, že spor o původ této stavby také nebyl vyřešen. Z hlubin vytěžená fakta se pro zastánce obou hypotéz nakonec stejně hodila, každý zůstal u svého názoru. A ze studny se stala hlubinná geolaboratoř, která je v provozu dodnes.
Podvod čísla "7"
7 kilometrů je osudnou značkou pro superhlubinu Kola. Za ní začalo neznámo, mnoho nehod a neustálý boj s kameny. Neexistoval způsob, jak udržet hlaveň svisle. Když jsme poprvé ušli 12 km, vrt se odchýlil od kolmice o 21°. Vrtaři se sice už naučili pracovat s neuvěřitelným zakřivením hlavně, ale dál už to nešlo. Studna musela být vrtána od hranice 7 km. Abyste získali svislou násadu v tvrdých horninách, potřebujete velmi tuhé dno vrtací kolony, aby pronikalo do podpovrchu jako po másle. Vyvstává ale další problém – studna se postupně rozšiřuje, vrták v ní visí jako ve sklenici, stěny sudu se začnou hroutit a mohou nástroj rozdrtit. Řešení tohoto problému se ukázalo jako originální - byla použita kyvadlová technologie. Vrták byl ve studni uměle rozkýván a tlumil silné vibrace. Díky tomu se kmen ukázal svisle.
Nejčastější nehodou na každé vrtné soupravě je prasklá trubka. Obvykle se snaží znovu zachytit potrubí, ale pokud k tomu dojde ve velkých hloubkách, problém se stane nenapravitelným. V 10kilometrové studni je zbytečné hledat nástroj od takové šachty se upustilo a nastartovala se nová, o něco výše; K prasknutí a ztrátě potrubí u SG-3 došlo mnohokrát. Výsledkem je, že studna ve své spodní části vypadá jako kořenový systém obří rostliny. Větvení studny rozrušilo vrtače, ale ukázalo se, že je požehnáním pro geology, kteří nečekaně obdrželi trojrozměrný obrázek působivého úseku starověkých archejských hornin vytvořených před více než 2,5 miliardami let.
V červnu 1990 dosáhl SG-3 hloubky 12 262 m Začali připravovat vrt na hloubení až 14 km a pak opět došlo k nehodě - kolem 8 550 m praskla trubní šňůra. Pokračování v práci vyžadovalo dlouhé přípravy, modernizaci zařízení a nové náklady. V roce 1994 bylo vrtání superhlubinného dolu Kola zastaveno. Po 3 letech se zapsala do Guinessovy knihy rekordů a dodnes zůstává nepřekonaná. Nyní je studna laboratoří pro studium hlubokého nitra.
Tajné podloží
SG-3 byla od samého počátku tajným zařízením. Na vině je hraniční pásmo, strategická ložiska v okrese a vědecká priorita. Prvním cizincem, který místo vrtů navštívil, byl jeden z vedoucích představitelů ČSAV. Později, v roce 1975, vyšel v Pravdě článek o Kola Superdeep, podepsaný ministrem geologie Alexandrem Sidorenkem. O kolské studni stále nebyly žádné vědecké publikace, ale některé informace unikaly do zahraničí. Svět se začal více učit z pověstí – nejhlubší vrt se vrtal v SSSR.
Rouška tajemství by nad studnou pravděpodobně visela až do „perestrojky“, kdyby se v roce 1984 v Moskvě nekonal Světový geologický kongres. Na tak významnou událost ve vědeckém světě se pečlivě připravovali, dokonce postavili novou budovu ministerstva geologie – očekávalo se mnoho účastníků. Zahraniční kolegy ale primárně zajímala superhlubina Kola! Američané nevěřili, že na to vůbec máme. Hloubka vrtu do té doby dosáhla 12 066 metrů. Už nemělo smysl předmět skrývat. V Moskvě byla na účastníky kongresu připravena výstava úspěchů ruské geologie, jeden ze stánků byl věnován vrtu SG-3. Odborníci z celého světa se zmateně dívali na konvenční vrtací hlavu s opotřebovanými karbidovými zuby. A takhle vrtají nejhlubší studnu na světě? Neuvěřitelný! Početná delegace geologů a novinářů se vydala do obce Zápolyarny. Návštěvníkům byla ukázána vrtná souprava v akci, byly odstraněny a odpojeny 33metrové části potrubí. Všude kolem byly hromady vrtacích hlav přesně stejných jako ta, která ležela na stojanu v Moskvě.
Delegaci z Akademie věd přijal slavný geolog, akademik Vladimir Belousov. Během tiskové konference mu byla položena otázka z publika:
- Co je nejdůležitější věc, kterou kolská studna ukázala?
- Pánové! Hlavní je, že se ukázalo, že o kontinentální kůře nic nevíme,“ odpověděl upřímně vědec.
Hluboké překvapení
Samozřejmě věděli něco o kůře kontinentů. Skutečnost, že se kontinenty skládají z velmi starých hornin, starých 1,5 až 3 miliardy let, nevyvrátila ani studna Kola. Geologický řez sestavený na základě jádra SG-3 se však ukázal být přesným opakem toho, co si vědci dosud představovali. Prvních 7 kilometrů tvořily vulkanické a sedimentární horniny: tufy, čediče, brekcie, pískovce, dolomity. Hlouběji ležel tzv. Conradův úsek, po kterém se prudce zvýšila rychlost seismických vln v horninách, což bylo interpretováno jako hranice mezi žulami a čediči. Tento úsek prošel už dávno, ale čediče spodní vrstvy zemské kůry se nikdy nikde neobjevily. Naopak se začaly objevovat žuly a ruly.
Úsek vrtu Kola vyvrátil dvouvrstvý model zemské kůry a ukázal, že seismické řezy v podpovrchu nejsou hranicemi vrstev hornin různého složení. Spíše naznačují změnu vlastností kamene s hloubkou. Při vysokém tlaku a teplotě se vlastnosti hornin mohou zjevně dramaticky změnit, takže žuly se ve svých fyzikálních vlastnostech podobají čedičům a naopak. Ale „čedič“ vytažený na povrch z 12kilometrové hloubky se okamžitě stal žulou, i když po cestě zažil těžký záchvat „kesonové nemoci“ - jádro se rozpadalo a rozpadalo na ploché plaky. Čím dále studna šla, tím méně kvalitních vzorků se dostalo do rukou vědců.
Hloubka obsahovala mnoho překvapení. Dříve bylo přirozené se domnívat, že se vzdáleností od zemského povrchu, s rostoucím tlakem, se horniny stávají monolitičtějšími, s malým počtem trhlin a pórů. SG-3 přesvědčila vědce o opaku. Počínaje 9 kilometry se vrstvy ukázaly jako velmi porézní a doslova nacpané trhlinami, kterými cirkulovaly vodné roztoky. Tuto skutečnost později potvrdily i další ultrahluboké vrty na kontinentech. Ukázalo se, že v hloubce je mnohem teplejší, než se očekávalo: až 80°! Na hranici 7 km byla teplota v obličeji 120°C, na 12 km již dosahovala 230°C. Vědci objevili mineralizaci zlata ve vzorcích ze studny Kola. Vložení drahého kovu bylo nalezeno ve starých horninách v hloubce 9,5-10,5 km. Koncentrace zlata však byla příliš nízká na to, aby bylo možné vyhlásit ložisko – v průměru 37,7 mg na tunu horniny, ale dostačující na to, aby se to dalo očekávat na jiných podobných místech.
Teplo naší domovské planety
Vysoké teploty, se kterými se setkávají vrtaři v podzemí, přivedly vědce k myšlence využít tento prakticky nevyčerpatelný zdroj energie. Například v mladých horách (jako je Kavkaz, Alpy, Pamír) v hloubce 4 kilometrů dosáhne teplota podloží 200°C. Tato přírodní baterie může být vyrobena tak, aby pracovala pro vás. V blízkosti je nutné vyvrtat dvě hluboké studny a propojit je vodorovnými štoly. Poté se do jedné studny přečerpá voda a z druhé se odebere horká pára, která bude sloužit k vytápění města nebo výrobě jiného druhu energie. Vážným problémem pro takové podniky mohou být korozivní plyny a kapaliny, které nejsou v seismicky aktivních oblastech neobvyklé. V roce 1988 museli Američané dokončit vrtání studny na šelfu Mexického zálivu u pobřeží Alabamy, která dosáhla hloubky 7 399 m. Důvodem byla podpovrchová teplota dosahující 232 °C, velmi vysoký tlak a emise kyselých plynů. V oblastech, kde jsou ložiska horké podzemní vody, je možné ji těžit přímo ze studní z dosti hlubokých horizontů. Takové projekty jsou vhodné pro regiony Kavkaz, Pamír a Dálný východ. Vysoká cena práce však omezuje hloubku těžby na čtyři kilometry.
Po ruské stopě
Ukázka studny Kola v roce 1984 udělala hluboký dojem na světové společenství. Mnoho zemí začalo připravovat projekty vědeckých vrtů na kontinentech. Podobný program byl koncem 80. let schválen v Německu. Ultrahluboký vrt KTB Hauptborung byl vrtán v letech 1990 až 1994, podle plánu měl dosáhnout hloubky 12 km, ale kvůli nepředvídatelně vysokým teplotám bylo možné dosáhnout pouze 9,1 km. Díky otevřenosti údajů o vrtání a vědecké práci, dobré technologii a dokumentaci zůstává ultrahluboký vrt KTV jedním z nejznámějších na světě.
Místo pro vrtání této studny bylo vybráno na jihovýchodě Bavorska, na zbytcích starověkého pohoří, jehož stáří se odhaduje na 300 milionů let. Geologové věřili, že někde tady existuje zóna spojení mezi dvěma deskami, které byly kdysi břehy oceánu. Vědci se domnívají, že v průběhu času byly vrcholky hor opotřebovány a odhalily zbytky starověké oceánské kůry. Ještě hlouběji, deset kilometrů od povrchu, geofyzici objevili velké těleso s abnormálně vysokou elektrickou vodivostí. Doufali také, že objasní jeho povahu pomocí studny. Hlavním cílem ale bylo dosáhnout hloubky 10 km za účelem získání zkušeností s ultrahlubokým vrtáním. Po prostudování materiálů z Kola SG-3 se němečtí vrtaři rozhodli nejprve vyvrtat zkušební vrt o hloubce 4 km, aby získali přesnější představu o pracovních podmínkách v podpovrchu, otestovali zařízení a odebrali jádro. Na konci pilotních prací musela být předělána velká část vrtného a vědeckého vybavení a část z nich musela být vytvořena znovu.
Hlavní, ultra hluboká studna KTV Hauptborung byla položena pouhých dvě stě metrů od první. Pro práci postavili 83metrovou věž a vytvořili v té době nejvýkonnější vrtnou soupravu s nosností 800 tun. Mnoho vrtacích operací bylo automatizováno, především mechanismus pro spouštění a zvedání potrubí. Samonaváděcí systém vertikálního vrtání umožnil vyrobit téměř svislou šachtu. Teoreticky bylo s takovým zařízením možné vrtat do hloubky 12 kilometrů. Realita se ale jako vždy ukázala být složitější a plány vědců se nenaplnily.
Problémy u vrtu KTV začaly po hloubce 7 km a opakovaly mnohé z osudu superhlubokého vrtu Kola. Za prvé se má za to, že kvůli vysoké teplotě se porouchal vertikální vrtný systém a hřídel se naklonila. Po ukončení prací se čelba odchýlila od svislice o 300 m. Poté začaly složitější havárie - prasknutí vrtné kolony. Stejně jako na Kole bylo potřeba vyvrtat nové šachty. Určité potíže způsobilo zúžení studny - nahoře její průměr byl 71 cm, dole - 16,5 cm Nekonečné nehody a vysoká teplota na dně -270°C donutily vrtáky přestat pracovat nedaleko vytouženého cíle.
Nedá se říci, že by vědecké výsledky KTV Hauptborung zaujaly představivost vědců. V hloubce se vyskytovaly především amfibolity a ruly – prastaré metamorfované horniny. Oceánská konvergenční zóna a zbytky oceánské kůry nebyly nikde nalezeny. Možná existují na jiném místě, zde je malý krystalický masiv, vyvýšený do výšky 10 km. Kilometr od povrchu bylo objeveno ložisko grafitu.
V roce 1996 se vrt KTV, který stál německý rozpočet 338 milionů dolarů, dostal pod patronát Geologického výzkumného centra v Postupimi a proměnil se v laboratoř pro pozorování hlubokého podloží a turistické zařízení.
Proč není Měsíc z litiny?
„Protože na Měsíc by nebylo dost litiny“ – asi tak mohli svým zastáncům odpovědět odpůrci hypotézy, že se Měsíc odtrhl od Země. Tato hypotéza však nevznikla z ničeho nic a vědci zvažují několik oblastí Země, odkud by mohl být vyražen kus planety o velikosti Měsíce. Studna Kola nabízela vlastní možnost. V 70. letech sovětské stanice dodaly na Zemi několik set gramů měsíční půdy. Látka byla rozdělena mezi přední vědecká centra země, aby provedla nezávislé analýzy. Malý vzorek byl také předán vědeckému centru Kola. Na zázrak se přijeli podívat vědci z celého regionu, včetně zaměstnanců studny, která se později stala nejhlubší na světě. je to vtip? Dotkněte se nadpozemského prachu, podívejte se na něj mikroskopem. Později odborníci zkoumali měsíční půdu a vydali monografii na toto téma. V té době už studna v Zapolyarnách dosáhla slušné hloubky a horniny vyzdvižené ze šachty byly podrobně popsány. No a co? Ukázalo se, že vzorky měsíční půdy, na které se kdysi vrtaři s úžasem dívali, byly jedna ku jedné diabase z jejich studny, z hloubky 3 km. Okamžitě se objevila hypotéza, že se Měsíc odtrhl od poloostrova Kola přibližně před 1,5 miliardami let – to je věk diabasů. I když nedobrovolně vyvstala otázka - jak velký byl tehdy tento poloostrov?...
Vrtat či nevrtat?
Rekord studny Kola zůstává stále nepřekonán, i když je jistě možné jít 14 nebo dokonce 15 km hluboko do Země. Je však nepravděpodobné, že by takové jediné úsilí poskytlo zásadně nové poznatky o zemské kůře, zatímco ultrahluboké vrtání je velmi nákladná záležitost. Doby, kdy se používal k testování nejrůznějších hypotéz, jsou dávno pryč. Vrty hlubší než 6-7 km pro čistě vědecké účely se téměř přestaly vrtat. Například v Rusku zůstaly pouze dva objekty tohoto druhu - Ural SG-4 a vrt En-Yakhinskaya na západní Sibiři. Provozuje je státní podnik NPC Nedra se sídlem v Jaroslavli. Na světě je tolik superhlubokých a hlubokých vrtů, že vědci nemají čas analyzovat informace. Geologové se v posledních letech snaží studovat a zobecňovat fakta získaná z velkých hloubek. Poté, co se lidé naučili vrtat do velkých hloubek, chtějí nyní lépe ovládat horizont, který mají k dispozici, a soustředit své úsilí na praktické úkoly, které budou nyní užitečné. V Rusku tedy po dokončení vědeckého vrtného programu, po vyvrtání všech 12 plánovaných ultrahlubokých vrtů, nyní pracují na systému pro území celého státu, ve kterém geofyzikální data získaná „skenováním“ podloží seismickou vlny budou propojeny s informacemi získanými ultrahlubokým vrtáním. Bez studní jsou části zemské kůry zkonstruované geofyziky jen modely. Aby se na těchto diagramech objevily konkrétní horniny, jsou zapotřebí údaje o vrtání. Pak budou geofyzici, jejichž práce je mnohem levnější než vrtání a pokrývají větší území, schopni předpovídat ložiska nerostů mnohem přesněji.
Ve Spojených státech se nadále zapojují do programu hlubinných vrtů na dně oceánu a provádějí několik zajímavých projektů v zónách sopečné a tektonické aktivity v zemské kůře. Na Havajských ostrovech tedy vědci doufali, že prostudují podzemní život sopky a přiblíží se k jazyku pláště – chocholu, o kterém se věří, že dal vzniknout těmto ostrovům. Na úpatí sopky Mauna Kea plánovali vyvrtat vrt do hloubky 4,5 km, ale kvůli extrémním teplotám mohli vyvrtat jen 3 km. Dalším projektem je hlubinná observatoř na zlomu San Andreas. Vrtání vrtu přes tento největší zlom na severoamerickém kontinentu začalo v červnu 2004 a dokončilo 2 ze 3 plánovaných kilometrů. V hluboké laboratoři mají v úmyslu studovat původ zemětřesení, což nám možná umožní lépe porozumět povaze těchto přírodních katastrof a vytvořit jejich předpověď.
Přestože moderní programy pro ultrahluboké vrtání již nejsou tak ambiciózní jako kdysi, zjevně je čeká velká budoucnost. Není daleko den, kdy přijde obrat velkých hlubin – budou tam hledat a objevovat nová ložiska nerostů. Již nyní se těžba ropy a plynu ve Spojených státech z hloubek 6-7 km stává běžnou záležitostí. V budoucnu bude muset Rusko také čerpat uhlovodíky z takových úrovní. Jak ukázal Ťumeňský superhlubinný vrt, 7 kilometrů od povrchu jsou vrstvy sedimentárních hornin, které jsou slibné pro plynová pole.
Ne nadarmo se ultrahluboké vrtání přirovnává k dobývání vesmíru. Takové programy s globální působností, zahrnující vše nejlepší, co lidstvo v současnosti má, dávají impuls rozvoji mnoha průmyslových odvětví, technologií a v konečném důsledku připravují půdu pro nový průlom ve vědě.
Ďábelské machinace
Kdysi dávno se Kola Superdeep Pipeline ocitl v centru globálního skandálu. Jednoho krásného rána roku 1989 zavolal ředitel studny David Guberman šéfredaktor regionálních novin, tajemník krajského výboru a řada dalších lidí. Všichni chtěli vědět o ďáblovi, kterého vrtači údajně vychovali z hlubin, jak informovaly některé noviny a rozhlasové stanice po celém světě. Režisér byl zaskočen, a to z dobrého důvodu! "Vědci objevili peklo," "Satan utekl z pekla," stálo v titulcích. Jak bylo uvedeno v tisku, geologové pracující velmi daleko na Sibiři a možná na Aljašce nebo dokonce na poloostrově Kola (novináři neměli na tuto věc společný názor), vrtali v hloubce 14,4 km, když najednou začalo vrtání. prudce se kývat ze strany na stranu. To znamená, že dole je velká díra, mysleli si vědci, zřejmě je střed planety prázdný. Senzory sklopené hluboko ukazovaly teplotu 2000°C a supercitlivé mikrofony zněly...výkřiky milionů trpících duší. V důsledku toho bylo vrtání zastaveno kvůli obavám z uvolnění pekelných sil na povrch. Sovětští vědci samozřejmě vyvrátili tuto novinářskou „kačeru“, ale ozvěny tohoto starodávného příběhu putovaly od novin k novinám dlouhou dobu a měnily se v jakýsi folklór. O několik let později, když už byly příběhy o pekle zapomenuty, zaměstnanci Kola Superdeep Well navštívili Austrálii, aby přednášeli. Byli pozváni na recepci s guvernérkou Victorie, koketní dámou, která ruskou delegaci pozdravila otázkou: „A co jste odtamtud sakra vstávali?
Nejhlubší studny na světě
1. Aralsor SG-1, Kaspická nížina, 1962-1971, hloubka - 6,8 km. Hledání ropy a plynu.
2. Biikzhalskaya SG-2, Kaspická nížina, 1962-1971, hloubka - 6,2 km. Hledání ropy a plynu.
3. Kola SG-3, 1970-1994, hloubka - 12 262 m Návrhová hloubka - 15 km.
4. Saatli, Ázerbájdžán, 1977-1990, hloubka - 8 324 m - 11 km.
5. Kolvinskaja, Archangelská oblast, 1961, hloubka - 7 057 m.
6. Muruntau SG-10, Uzbekistán, 1984, hloubka -
3 km. Návrhová hloubka - 7 km. Hledej zlato.
7. Timan-Pechora SG-5, Severovýchodní Rusko, 1984-1993, hloubka - 6 904 m, návrhová hloubka - 7 km.
8. Ťumeň SG-6, Západní Sibiř, 1987-1996, hloubka - 7 502 m Návrhová hloubka - 8 km. Hledání ropy a plynu.
9. Novo-Elkhovskaya, Tatarstán, 1988, hloubka - 5 881 m.
10. Vorotilovská studna, Povolží, 1989-1992, hloubka - 5 374 m Hledání diamantů, studium astroblému Puchezh-Katunka.
11. Krivoj Rog SG-8, Ukrajina, 1984-1993, hloubka - 5 382 m Návrhová hloubka - 12 km. Hledejte železité křemence.
Ural SG-4, Střední Ural. Založena v roce 1985. Návrhová hloubka - 15 000 m Současná hloubka - 6 100 m Hledání měděných rud, studium struktury Uralu. En-Yakhtinskaya SG-7, západní Sibiř. Návrhová hloubka - 7 500 m Aktuální hloubka - 6 900 m. Hledání ropy a plynu.
Vrty na ropu a plyn
začátek 70. let
Univerzita, USA, hloubka - 8 686 m.
Bayden Unit, USA, hloubka - 9 159 m.
Bertha Rogers, USA, hloubka - 9 583 m.
80. léta
Zisterdorf, Rakousko, hloubka 8 553 m.
Siljan Ring, Švédsko, hloubka - 6,8 km.
Bighorn, USA, Wyoming, hloubka - 7 583 m.
KTV Hauptbohrung, Německo, 1990-1994, hloubka -
9 100 m Návrhová hloubka - 10 km. Vědecké vrtání.
Na hranicích života
Na hranicích života Extremofilní bakterie nalezené ve skalách vytěžených z hloubky několika kilometrů DOKUMENTACE Jedním z nejpřekvapivějších objevů, ke kterým vědci při vrtání dospěli, je přítomnost života hluboko pod zemí. A přestože tento život představují pouze bakterie, jeho limity sahají do neuvěřitelných hloubek. Bakterie jsou všudypřítomné. Ovládli podzemní království, zdánlivě zcela nevhodné pro existenci. Obrovský tlak, vysoké teploty, nedostatek kyslíku a životního prostoru – nic se nemohlo stát překážkou šíření života. Podle některých odhadů může hmotnost mikroorganismů žijících v podzemí převyšovat hmotnost všech živých tvorů obývajících povrch naší planety.
Na začátku 20. století objevil americký vědec Edson Bastin bakterie ve vodě z ropného horizontu z hloubky několika set metrů. Mikroorganismy, které tam žily, nepotřebovaly kyslík a sluneční světlo, živily se organickými sloučeninami ropy. Bastin navrhl, že tyto bakterie žijí v izolaci od povrchu po dobu 300 milionů let - od doby, kdy bylo vytvořeno ropné pole. Ale jeho smělá hypotéza zůstala nevyužita; V té době se věřilo, že život je jen tenký film na povrchu planety.
Zájem o hluboké formy života může být docela praktický. V 80. letech minulého století hledalo americké ministerstvo energetiky bezpečné metody nakládání s radioaktivním odpadem. K těmto účelům měla využívat miny v neprostupných horninách, kde žijí bakterie živící se radionuklidy. V roce 1987 začalo v Jižní Karolíně hloubkové vrtání několika vrtů. Z hloubky půl kilometru vědci odebírali vzorky, přičemž přijali veškerá možná opatření, aby nezanesli bakterie a vzduch z povrchu Země. Vzorky studovalo několik nezávislých laboratoří a jejich výsledky byly pozitivní: v hlubokých vrstvách žily takzvané anaerobní bakterie, které nevyžadují přístup kyslíku.
Bakterie byly nalezeny také v horninách zlatého dolu v Jižní Africe v hloubce 2,8 km, kde byla teplota 60°C. Žijí také hluboko pod dnem oceánu při teplotách nad 100°. Jak ukázala superhlubinná studna Kola, existují podmínky pro život mikroorganismů i v hloubce více než 12 km, protože se ukázalo, že horniny jsou poměrně porézní, nasycené vodnými roztoky, a kde je voda, je možný život.
V ultrahlubokém vrtu, který otevřel kráter Siljan Ring ve Švédsku, objevili mikrobiologové také kolonie bakterií. Je zvláštní, že mikroorganismy žily ve starověkých žulách. Přestože se jednalo o velmi husté horniny ležící pod vysokým tlakem, podzemní voda v nich cirkulovala systémem mikropórů a puklin. Skutečnou senzací byla tloušťka skal v hloubce 5,5-6,7 km. Byl nasycený olejovou pastou s krystaly magnetitu. Jedno z možných vysvětlení tohoto jevu poskytl americký geolog Thomas Gold, autor knihy „The Deep Hot Biosphere“. Gold navrhl, že magnetitová olejová pasta není nic jiného než odpadní produkt bakterií, které se živí metanem pocházejícím z pláště.
Výzkumy ukazují, že bakterie jsou spokojeny se skutečně spartánskými podmínkami. Hranice jejich odolnosti zůstávají záhadou, ale zdá se, že spodní hranice prostředí bakterií je stále dána teplotou podpovrchu. Dokážou se množit při 110°C a snesou, byť krátkodobě, i teploty 140°C. Pokud předpokládáme, že na kontinentech se teplota s každým kilometrem zvyšuje o 20-25°, pak lze živé komunity nalézt až do hloubky 4 km. Pod dnem oceánu teploty nestoupají tak rychle a spodní hranice života může ležet v hloubce 7 km.
To znamená, že život má obrovskou míru bezpečnosti. V důsledku toho nemůže být biosféra Země zcela zničena ani v případě nejvážnějších kataklyzmat a pravděpodobně na planetách bez atmosféry a hydrosféry mohou mikroorganismy existovat v hlubinách.