25. Результаты сверхглубокого бурения

Судя по результатам сверхглубокого бурения, некоторые теоретические предположения ученых о земной коре континентов оказались верными. Так было подтверждено, что континенты сложены очень древними породами, возрастом от 1,5 до 3 миллиардов лет.

Однако составленный на основании керна СГ-3 геологический разрез оказался прямо противоположным тому, что ученые представляли себе ранее.

Первые 7 километров были сложены вулканическими и осадочными породами: туфами, базальтами, брекчиями, песчаниками, доломитами.

Глубже лежал так называемый раздел Конрада, после которого скорость сейсмических волн в породах резко увеличивалась, что интерпретировалось как граница между гранитами и базальтами.

Этот раздел был давно пройден, но базальты нижнего слоя земной коры вплоть до 12 км так нигде и не появились. Наоборот, начались граниты и гнейсы.

Разрез Кольской скважины опроверг научную теорию двухслойной модели земной коры и показал, что сейсмические разделы в недрах — это не границы слоев из пород разного состава. Скорее они указывают на изменение свойств камня с глубиной.

При высоком давлении и температуре свойства пород, видимо, могут резко меняться, так, что граниты по своим физическим характеристикам становятся похожи на базальты, и наоборот.

Но поднятый на поверхность с 12-километровой глубины «базальт» тут же становился гранитом, хоть и испытывал по пути сильнейший приступ «кессонной болезни» — керн крошился и распадался на плоские бляшки. Чем дальше уходила скважина, тем меньше качественных образцов попадало в руки ученых.

Ученые ожидали, что граница (раздел Конрада), дающая наибольшее отражение при сейсмическом зондировании, - это тот уровень, где граниты переходят в более прочный базальтовый слой.

В действительности же оказалось, что там расположены менее прочные и менее плотные трещиноватые породы - архейские гнейсы. Такого никак не предполагали.

И это принципиально новая геолого-геофизическая информация, которая позволяет по-другому интерпретировать данные глубинных геофизических исследований.

Неожиданными, принципиально новыми оказались и данные о процессе рудообразования в глубинных слоях земной коры. Так, на глубинах 9-12 км встретились высокопористые трещиноватые породы, насыщенные подземными сильно минерализованными водами. Эти воды - один из источников рудообразования.

Раньше считали, что такое возможно лишь на значительно меньших глубинах. Именно в этом интервале в керне обнаружили повышенное содержание золота - до 1 г на 1 т породы (концентрация, которая считается пригодной для промышленной разработки).

Изменились и представления о тепловом режиме земных недр, о глубинном распределении температур в районах базальтовых щитов. На глубине оказалось гораздо жарче, чем рассчитывали: на целых 80°!

На отметке 7 км температура в забое была 120°С, на 12 км — достигла уже 230°С. Кроме того, когда подошли к температуре 200°С, давление превысило 1000 атмосфер.

Так же было выявлено, что половина теплового потока имеет радиогенное происхождение – то есть радиоактивного распада.

Таким образом, сверхглубокое бурение позволило ученым заглянуть в недра и понять, как ведут себя горные породы при высоких давлениях и температуре.

Представление науки, что горные породы с глубиной становятся плотнее и пористость их убывает, оказалось неверным, как и точка зрения о сухих недрах. Впервые это было обнаружено при бурении Кольской сверхглубокой, но и другие скважины подтвердили тот факт, что на многокилометровой глубине горные породы разбиты трещинами и пронизаны многочисленными порами, а водные растворы свободно движутся под давлением в несколько сот атмосфер.

Кроме того, на больших глубинах порода превращалась во взрывчатку. При подъёме бурового снаряда с глубины в первые сотни метров вряд ли кто-либо наблюдал выделение газа (пузырение) из керна. Зато при подъёме с глубины 5-7 км газовыделение из керна становилось заметным уже и без приборного замера гелия.

А после 7 км, например, на Кольской сверхглубокой вынуть прочный кусок керна стало проблемой. Получалось вынуть прочный кусок только при очень медленном подъеме бурового снаряда, когда «излишний» газ, находясь еще в поджатом до большого давления бурового раствора состоянии, успевал из породы выходить.

Нормальный же подъем превращал породу в шлам (труху). Происходил так называемый «взрыв второго рода», т.е. физический (не химический) взрыв.

До глубины 9 км проходка этих скважин не отличалась от особенностей бурения в зонах аномально высокого пластового давления, хотя удельный вес бурового раствора уже приближался к пределу возможного. Однако глубже опытные буровики почувствовали признаки появления литостатического давления, т.е. давления в пласте, уравновешивающего вес всей толщи вышележащих пород.

При глубине 9600 м проходчики начали терять сознание из-за выхода с отработанным буровым раствором сероводорода и расплавленной серы. Это было начало нерегулируемой уже катастрофы с выбросом высокотоксичной глубинной субстанции.

Состоявшиеся выбросы и взрывы скважин глубокого бурения известны практически во всех нефтегазоносных бассейнах, включая такие слабо выраженные, как Днепрово-Донецкая впадина. Горение скважины после взрыва продолжается месяцами и годами – до срабатывания нефтегазоносного очага.

Выполненные в связи с этим комплексные исследования (И.Л.Гуфельд, ОИФЗ РАН совместно с коллективом НПО «Луч» МинАТОМа) подтвердили, что при повышенных t, Р - условиях гелий и водород, преодолевая энергетическое сопротивление кристаллических связей всех минералов и пород (включая алмазы), вторгаются внутрь их структур и переводят системы в метастабильную субстанцию. Этот процесс, о чем писал Э. К. Герлинг и другие, и представляет собой энергетическую накачку пород с переводом каменных форм в физическую взрывчатку.

Таким образом, глубинные t, Р – условия с любыми лабораторными их аналогами не сопоставимы, где последние могут быть признаны только как некоторое слабое подобие.

Глубинная среда всегда многокомпонентная и крайне агрессивная. Будучи энергетически накаченной «пластовым условиям» до квазиравновесного состояния, она представляет собой полное несоответствие глубинного вещества тем его поверхностным разновидностям, которые в начале ХХ в. петрологи использовали для описания строения и состава земной коры, не говоря уже о нижележащей мантии.

Значит, верхняя оболочка Земли (кора) до первого фазового перехода, где порода (относительно свойств на поверхности) превращается в физическую взрывчатку, доходит до 10-12 км вглубь. Иногда глубина может уменьшиться до 5 км, но не может превышать глубину ниже 16 км.

В центре Земли не имеется металлического твердого ядра, она заполнена газовой плазмой. Толщина оболочки Земли – коры и мантии - составляет около 80 км. Отсюда можно сделать определенный вывод о происхождении Солнечной системы 4,7 млрд. лет тому назад.

В таком случае подтверждается теория полой Земли, которая существовала многие тысячелетия.



автор: Довбня Наталия Андреевна
специально для dna.com.ua