Kolos itin gilus gręžinys – 12 261 m rekordas ir moksliniai atradimai

Kolos itin gilus gręžinys: 12 261 m rekordas — giliausias žmogaus kasinys ir unikalūs geologiniai bei moksliniai atradimai apie Žemės vidų.

Koordinatės: 69°23′46.39″N 30°36′31.20″E / 69.3962194°N 30.6086667°E / 69.3962194; 30.6086667

Kolos itin gilus gręžinys (rus. Kolskaya sverkhglubokaya skvazhina) – tai vienas žymiausių ir giliausių pasaulio geologinių gręžinių, kasti pradėtas 1970 m. Kolos pusiasalyje, Rusijoje. Projektas vyko esant Sovietų Sąjungos ir vėliau – Rusijos mokslo institutų bendradarbiavimui; pagrindinis tikslas buvo ištyrinėti Žemės vidų, jų sandarą, sudėtį ir transformacijas dideliame gylyje. Gręžinys pradėtas kasti 1970 m. gegužės 24 d.; darbai tęsėsi per kelis dešimtmečius (dauguma šaltinių nurodo darbų intensyviausią etapą iki 1992 m., kai kurie – iki 1994 m.). Giliausia dalis, žymima SG-3 (rus. СГ-3), 1989 m. pasiekė 12 261 metrą (dažnai cituojama ir 12 262 m) po žemės paviršiumi. Iki šiol tai yra giliausias kada nors padarytas gręžinys ir giliausias žmogaus sukurtas taškas Žemėje. Gręžinys oficialiai buvo uždarytas 2008 m.

Tikslai ir techninis iššūkis

Pagrindiniai projekto tikslai buvo:

• ištirti Žemės plutos struktūrą ir sandarą dideliame gylyje, ypatingą dėmesį skiriant kontakto tarp plutoninių ir metamorfinių uolienų sluoksniams;
• gauti branduolines ir geochemines mėginių analizės duomenis, kad būtų geriau suprastos geoterminės sąlygos ir uolienų evoliucija;
• patikrinti geofizikines hipotezes apie atskiriančias sluoksnio ribas (seismines diskontinuitetus) ir proceusus, vykstančius žemiau įprastų mėginių gylio.

Techniniai iššūkiai buvo didžiuliai: kylanti temperatūra ir slėgis kartu su ilga eksploatavimo trukme reikalavo specialios įrangos. Būtent temperatūra tapo vienu svarbiausių ribojančių veiksnių – gylio apačioje registruoti maždaug 180 °C, kas buvo ženkliai aukščiau nei planuota ir smarkiai apsunkino tolesnį gręžimą bei eksploatavimą.

Moksliniai atradimai

Per ilgus eksperimentų metus Kolos gręžinys pateikė keletą netikėtų ir įdomių atradimų, kurie iš esmės papildė žinias apie plutą ir žemės gelmių procesus:

• Uolienų tipai ir struktūra: vietoj paprastai tikėtos storos magminių uolienų (pvz., bazalto) sankaupos buvo atrastos senos, stipriai metamorfizuotos gneisų ir šistų sekos – tai padėjo peržiūrėti tam tikras plutos sudarymo hipotezes.
• Neįtikėtinas įrašas apie temperatūrą: gręžinio duomenys parodė didesnę nei numatytą geoterminę gradientą tame regione, todėl kelti klausimai dėl šilumos perdavimo mechanizmų gilumoje.
• Fluida ir dujos: aptikta vandens bei dujų (pvz., vandenilio ir helio) kandžių net labai dideliame gylyje – tai rodo, kad uolienos gilumoje gali būti pralaidžios ir susidaro sąlygos skysčių judėjimui.
• Mikrofosilijos ir biologinės liekanos: netikėta atranka – smulkūs mikroorganizmų liekanų požymiai uolienuose, kuriuose anksčiau manyta, kad yra visiška sterilumas, paskatino diskusijas apie gyvenimo išlikimo galimybes ekstremaliomis sąlygomis (šis klausimas svarbus ir giluminių biosferų tyrimams bei astrobiologijai).
• Seisminiai ir petrofizikiniai duomenys: gręžinys suteikė vertingos informacijos apie gelžbetonines seismines diskontinuitetus ir uolienų elgseną dideliame gylyje, kas svarbu tiek teoriniams modeliams, tiek naftos ir dujų žvalgybai.

Uždarymas, pasekmės ir palikimas

Po SSRS žlugimo projekto finansavimas sumažėjo, o techniniai ir finansiniai iššūkiai padarė tolimesnę plėtrą praktiškai neįmanoma ekonominėmis sąlygomis. Nors kai kurie darbiniai etapai tęsėsi iki 1992–1994 m., galiausiai gręžinys nebuvo paverstas ilgalaike laboratorija ir 2008 m. buvo oficialiai uždarytas. SG-3 gylis ir surinkti mėginiai išliko vertingas duomenų šaltinis geologams visame pasaulyje.

Projektas paliko ilgalaikį mokslinį palikimą: publikacijos, geologiniai pavyzdžiai ir gauti duomenys padėjo geriau suprasti Žemės plutos elgseną dideliame gylyje, suteikė naujų hipotezių ir įrankių tolimesniems tyrimams. Kolos gręžinys tapo ir simboliu – priminimu, kiek daug gali atskleisti tiesioginis „žvelgimas“ į Žemės gelmes, bet taip pat ir apie technologines bei ekonomines ribas, su kuriomis susiduria tokie masto projektai.

Pasaulinis kontekstas

Ilgą laiką SG-3 buvo aukščiausias pasiektas taškas pagal gylį ir tuo pačiu – viena ilgiausių gręžinių struktūrų. Tačiau pagal horizontalų nukrypimą nuo skverbties angos (angl. measured depth ar horizontal reach) vėlesniais metais pasirodė kitų rūšių naftos gręžiniai. Pavyzdžiui, 2008 m. naftos gręžinys "Al Shaheen BD-04A" Katare pasiekė +27 m arba 89 pėdų atstumą (horizontalų nukrypimą), o 2011 m. naftos gręžinys "Odoptu OP-11" prie Sachalino pasiekė +83 m arba 272 pėdų atstumą — tai rodo, kad technologiniai tikslai ir prioritetai gręžybos srityje gali labai skirtis priklausomai nuo geologinių ir ekonominių užduočių.

Kolos itin gilus gręžinys išlieka svarbiu etalonu moksliniams tyrimams apie giluminius Žemės procesus ir priminimu apie sudėtingumą bei vertę investuojant į ilgalaikius geologinius projektus.

Skylės padarymas

Skylė buvo padaryta skirtingomis mašinomis skirtingu laiku. Sovietai skylę pradėjo gaminti su "Uralmaš-4E". Vėliau jie naudojo "Uralmaš-15000". Iš pradžių jie norėjo patekti į 15 000 m arba 9,3 mylios gylio gylį po žemės paviršiumi. Šios mašinos 1979 m. birželio 6 d. pagerino ankstesnį giliausios skylės rekordą. Ankstesnis rekordas priklausė 9 583 m (31 440 pėdų) ilgio Bertos Rogers skylei Washita apygardoje, Oklahomoje, Jungtinėse Amerikos Valstijose. Mašinos 1983 m. pateko į 12 000 m arba 7,5 mylios gylio gylį po paviršiumi. Tuomet Sovietų Sąjunga tai šventė (ypatingai atkreipė dėmesį) maždaug metus, tačiau giliau neįsigilino. 1984 m. rugsėjo 27 d. 12 066 m arba 39 587 pėdų gylyje mašina sugedo; jos gręžimo virvė susisuko ir liko gręžinyje. Kai sovietai vėl pradėjo gręžti skylę, jiems teko pradėti nuo 7 000 m (23 000 pėdų).

Didžiausias gylis buvo pasiektas 1989 m. Gręžinį kūrę žmonės manė, kad iki 1990 m. pabaigos jie pasieks 13 500 m, o iki 1993 m. - 15 000 m gylį. Tačiau jiems nepavyko įeiti giliau, nes jie padarė klaidą ir gręžinio pabaigoje vietoje 100 °C arba 212 °C, kaip jie tikėjosi, buvo 180 °C arba 356 °F temperatūra. 1992 m. jų mašinos apskritai nustojo daryti skyles. Paskutiniai tyrimai buvo nutraukti 2005 m., o 2008 m. ši vieta buvo visiškai uždaryta ir palikta ramybėje.

1987 m. sovietinis pašto ženklas su skylės nuotrauka.

Ką sužinojome

Kolos skylė maždaug ⅓ kelio prasiskverbė pro Baltijos skydą - Žemės plutos dalį (išorinį uolienų sluoksnį), esančią po Kolos pusiasaliu. (Žmonės, tyrinėjantys Žemę, mano, kad toje vietoje, kur buvo padaryta skylė, jos gylis yra apie 35 km arba 22 mylios). Giliausios duobės dugne esančioms uolienoms buvo daugiau kaip 2,5 mlrd. metų.

Duobę įrengę žmonės sakė norėję sužinoti, kokie yra skirtingi Baltijos skydo lygiai, kaip po žeme juda garsas ir šiluma, kokios uolienos sudaro giliąją Žemės plutą, taip pat norėjo sukurti naujų įgūdžių ir įrankių, kurie padėtų giliai į Žemę. Vienas iš svarbiausių dalykų, kurį jie nustatė, buvo tai, kad jie suklydo dėl uolienų, esančių po žeme, rūšių. Nagrinėdami, kaip garso bangos sklinda per Žemę, jie manė, kad maždaug 7 km gylyje po paviršiumi granito uolienos turėtų pereiti į bazalto uolienas. Iš tikrųjų garso bangos pasikeitė, nes dėl karščio ir slėgio granitas veikė kitaip. Be to, šis ypatingos rūšies granitas buvo suskilęs į gabalus ir pilnas vandens. Vanduo nepateko iš viršaus, o buvo sulaikytas gilioje plutoje dėl kietos uolienos. Kitas svarbus atradimas buvo tas, kad iš gilios duobės ištryškęs purvas "virė" vandenilio dujomis.

Pati skylė 2012 m. Ji buvo suvirinta, kad skylę uždengtų vientisas metalas ir neleistų žmonėms patekti į vidų.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kokios yra Kolos supergilaus gręžinio koordinatės?

Klausimas: Kada buvo pradėtas kasti Kolos itin gilus gręžinys?

K: Kokio gylio buvo SG-3, giliausia gręžinio dalis?

K: Ar tai vis dar giliausias žmogaus sukurtas taškas Žemėje?

Klausimas: Kiek laiko SG-3 buvo ir ilgiausia skylė pagal atstumą nuo jos angos?

K: Kuriais metais naftos gręžinys Al Shaheen BD-04A Katare pasiekė didesnį atstumą nei SG-3?

Paieška pagal raidę