Зачем бурили Кольскую сверхглубокую скважину и какие задачи удалось решить? Почему эта работа была остановлена и надо ли ее продолжать? Почему геологи говорят, что о недрах родной планеты мы знаем меньше, чем о дальнем космосе? Что там может находиться? Об этом мы беседуем с членом-корреспондентом РАН Константином Валентиновичем Лобановым, главным научным сотрудником Института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН.

– Константин Валентинович, вы всю жизнь занимаетесь Кольской сверхглубокой скважиной. Расскажите, что за удивительные образцы находятся у вас на столе?

– Это образцы с большой глубины Кольской сверхглубокой. Это настоящая буровая коронка, которая работала глубже 10 км. В связи с тяжелым турбинным бурением этой коронки хватало на 10 м проходки. Она выбуривала керн из архейских пород, потом вся буровая колонна поднималась, керн выкладывался. Менялась буровая коронка и опускалась вся колонна труб до забоя скважины. Место бурения СГ-3 было определено специальной государственной комиссией во главе с академиком Владимиром Ивановичем Смирновым в 1968 г. Первый колышек на место бурения скважины забил Давид Миронович Губерман, который был бессменным руководителем Кольской сверхглубокой до конца ее работы.

Видеозапись интервью на сайте ВК → 

– Бурение скважины началось 24 мая 1970 г. Когда начинали, знали, до какой глубины удастся добурить?

– В принципе, буровое оборудование, созданное в СССР на заводе «Уралмаш», позволяло бурить до 15 км. И прогнозная глубина была именно такая. Бурили, имея первичный геофизический опережающий разрез, который не подтвердился. Некоторые границы были по геофизике определены как границы между породами. Например, глубина протерозойских пород предполагалась до 4,5 км, а потом при бурении выяснилось, что это зона полого залегающего разлома, а сама граница находится на уровне 6,8 км.

На первом этапе бурения применялась буровая установка «Уралмаш-4Э», которую использовали при поиске и разведке месторождений нефти и газа. Бурение до глубины 7263 м заняло четыре года. Бурение продолжили буровой установкой «Уралмаш-15000». Все работы осуществлялись ГРЭ НПО «Недра».

– Какую технику применяли?

– Бурение Кольской скважины было осуществлено с применением только отечественной техники и технологии. Была создана уникальная буровая установка «Уралмаш 15000» грузоподъемностью 400 т при давлении нагнетания бурового раствора 40 МПа (400 атм) с максимальной автоматизацией процессов бурения. Установка была рассчитана для проходки скважин до глубины 15 км.

Впервые в мире в буровой установке было применено автоматизированное оборудование с использованием турбинного бурения, когда вращается не вся колонна, а только буровая головка. Через колонну под давлением подавался буровой раствор, вращающий стоящую внизу многоступенчатую турбину длиной 46 м. Через все секции турбины проходила труба – керноприемник, где собирался керн пород. Для создания буровой колонны большой длины разработаны трубы из легких сплавов на основе алюминия. Всего в процессе бурения было использовано более 50 км легкосплавных труб.

– Какие-то неожиданности при бурении случались?

– Неожиданностей было хоть отбавляй. Когда добурились до глубины 6842 м, до границы между протерозойским комплексом и архейскими гранито-гнейсами, выяснилось, что происходит разуплотнение пород при поднятии образцов на поверхность. «Базальтовый» слой вообще не был обнаружен – до самой рекордной глубины 12 262 м бур пробивался через архейские гранито-гнейсы, содержащие тела основных и ультраосновных пород. Установлено, что эти породы при сейсмологических исследованиях воспринимались геофизиками в качестве более плотных по сравнению со стандартными породами. Они имели повышенные скорости.

Вместо «поверхности Конрада» (кровля базальтового слоя) был выявлен субгоризонтальный «коровый волновод», зона разуплотнения.

Эти уникальные образцы, которые сейчас лежат у меня на столе, были использованы для специальных исследований из интервала, пройденного алмазным бурением. При такой целостности в образцах керна гнейсов и амфиболитов в краевой части пористость составляет 2%, а в центральной – 0,3 %. То есть даже для уникальных образцов происходит декомпрессия.

– Об этой проблеме не знали?

– Предполагали, но не знали значений. Впервые на больших глубинах при изучении Кольской сверхглубокой скважины столкнулись с проблемой декомпрессии: когда керн выходил на поверхность, он трескался из-за перепада давления, потому что разгрузка происходила моментально. Декомпрессия при подъеме образцов керна приводит к их разуплотнению, в результате пористость может быть в два раза больше. Предполагается, что на глубине породы обладают пористостью 0,5%. Аномально высокие значения пористости – 2–5%. Несколько дней в ящиках в кернохранилище стоял треск, потому что порода разгружалась. Это надо было учитывать, чтобы определить свойства, которые имели породы на глубине: помещать их в глубинные условия, создавать те же температуры и давление.

– А какая там температура?

– На больших глубинах предполагалось, что в гранито-гнейсовом фундаменте Балтийского щита температура с глубиной растет незначительно (примерно на 8–10 °С на 1 км). Реальная температура в СГ-3 на глубине 10 км достигла 180 °С, а на глубине около 12 км – 240 °С вместо ожидаемых 120 °С. Предполагалось, что она будет гораздо ниже. С такими образцами очень сложно было бы работать.

– Вы сказали, что базальтовый слой обнаружен не был. Куда же делись базальты?

– Их просто там нет. Тот же самый архейский комплекс в этой части обогащен основными метаморфизованными породами, которые давали такую же скоростную характеристику, как дает базальтовый слой. Из всего этого комплекса до конца бурения, до 12 км, так и не вышли.

– То есть базальта нет вообще?

– Здесь нет. Под океанами, возможно, есть. А здесь, под континентами, не было, потому что глубина залегания верхнего слоя мантии – 34 км от поверхности. Естественно, добуриться до нее не было задачей, потому что могли достать только на 15 км.

Кстати, в 1984 г. во время Геологического конгресса мировая общественность признала, что это самое уникальное событие в геологической истории. На Кольский полуостров была организована делегация из 70 стран, министры геологии приехали смотреть на это чудо. Многие не верили, что все это правда, но пришлось убедиться, увидев собственными глазами.

– Почему был выбран именно Кольский полуостров?

– Причин было несколько. Например, считалось, что там базальтовый слой земной коры ближе всего. А оказалось, что его вообще нет. Неожиданностей было действительно много, помимо техногенных. Предполагалось, что глубже 4 км рудных месторождений не бывает. А тут рудная минерализация идет до 12 км!

Наш институт с начала бурения отвечал за вопросы тектонических деформаций, метаморфизма, петрофизических свойств и изучения рудной минерализации. Все было поделено между различными институтами Министерства геологии и академии наук. В разных направлениях работало всего 30 институтов. У нас в институте есть уникальная коллекция керна, с которым мы работали и проводили исследования.

– Я слышала, что вы даже хотите создавать музей керна?

– Планирую. У нас действительно много уникальных экспонатов. Тогда оказалось, что на больших глубинах есть руда. Мало того, есть руды более древние и более молодые. Это было засчитано как авторское открытие группы из 15 человек из организаций Министерства геологии СССР и АН СССР.

Наши работы показали присутствие рудной минерализации в древней континентальной земной коре на всем интервале в 12 км. В зависимости от сочетаний рудных элементов, форм их нахождения и минеральных парагенезисов в разрезе выделены семь основных типов рудной минерализации:

1) сульфидная медно-никелевая и платинометальная;

2) сульфидная железная;

3) оксидная железная;

4) оксидная железо-титановая;

5) сульфидная медно-цинковая;

6) золото-серебряная;

7) палладиевая.

– У вас тоже есть открытие. О чем речь?

– О том, что на больших глубинах порядка 10 км существуют рудные залежи. Я участвовал в проекте «Золото Фенноскандии» и рассказывал о золотом оруденении, которое выявлено в разрезе от 9,5 до 11 км. Вначале это была сенсация. Сразу вспомнили инженера Гарина, оливиновый слой («Гиперболоид инженера Гарина» – фантастический роман А.Н. Толстого. – Примеч. ред.). Практически фантастика! Потом выяснилось, что там нет такого количества золота. Наибольшее количество золота – около 7 г на 1 т в верхней части этой зоны. Но тем не менее оно есть.

– А как же его достать?

– Достали в составе керна. Изучили. Тогда и были выделены семь типов рудной минерализации. Часть из них, например золотая, в таком объеме не проявилась. Есть золотые рудопроявления на поверхности Печенгского района в архейском комплексе, но аналога такого разреза на поверхности нет.

Мы же, кроме того что изучали разрез, занимались еще созданием глубинной геодинамической модели Печенгского рудного района на основе материалов Кольской сверхглубокой скважины. В течение 30 лет мы делали профиль на поверхности длиной 120 км от Баренцева моря до Аллареченского рудного поля, через Кольскую сверхглубокую, чтобы сопоставлять породы с поверхности и на глубине.

Выяснилось, что аналога разреза скважин на поверхности нет, потому что там все перекрыто толщами вышележащих архейских пород, гнейсов, которые идут по скважине и на поверхность не выходят.

– Когда человек берет полезное ископаемое с поверхности планеты или с маленькой глубины, то никакого вреда самой планете он не наносит. А если он будет погружаться все глубже, пытаясь достать залежи оттуда, не опасно ли это для планеты?

– Мы работали не только по поводу полезных ископаемых. Смотрели вопросы захоронения радиоактивных отходов скважинным методом, в каких толщах можно это делать. Слава богу, Кольскую не тронули. А ведь были в 1990-е гг. проекты вулканических толщ, метаморфизованных, с хорошей плотностью, малопроницаемые, чтобы там можно было что-то захоронить.

А что касается вашего вопроса… Когда открыли там золото, мы сказали, что нет смысла спускаться за ним на такую глубину. Тогда прошло сообщение, которое дошло до самого верха, будто какой-то изобретатель утверждает, что на глубине 10 км содержание золота – 130 г на 1 т, и надо пробурить специальным способом, накачать раствор и потом выкачивать это золото. Я ответил, что такого золота там нет, поэтому и пытаться не стоит.

– А если обнаружится что-то ценное для человечества – стоит?

– Я думаю, что ценное для человечества есть еще ближе к поверхности. Мы занимаемся еще одной проблемой: изучением и описанием месторождений стратегических металлов российской Арктики. Выяснилось, что при колоссальной изученности в советское время сейчас дальше 200 км от берега моря экономически невыгодно разрабатывать месторождения. Самые глубокие шахты находятся в Южной Африке и в Индии. Там как раз золото. Но там только местные жители выдерживают эти температуры. 60º – это очень жарко. Пекло. Там физически тяжело работать.

– Это называется «жарко, как в аду». Слышала, что вы в свое время разоблачили измышления некоторых людей о том, что ад существует и из-под земли даже доносятся голоса мучеников, которых там жарят на сковородках. Было такое?

– Было. Пошли слухи, что, мол, добурились до ада, поэтому Кольскую и закрыли. В Кировске есть музей, где имитируется спуск в Кольскую сверхглубокую. Вы встаете на платформу, она колышется, а на экранах – как будто проходите разрез, и там объявляется, что именно вы проходите. Рудное месторождение, золотое… А вот здесь, говорят, прекратили бурить. Почему? Потому что там голоса грешников, крики, вопли. В общем, ад. И все это смоделировано компьютером.

Ко мне обратился митрополит Мурманский и Мончегорский Митрофан с просьбой выступить на Феодоритовских чтениях, сделать доклад по этому поводу. Я рассказал про разрез скважины, где какие находятся месторождения. А потом – про голоса, о которых все говорят, что это все фейки, студийные записи. Режиссер даже сказал, какие американские «ужастики» были задействованы для озвучки. Опустить микрофон в скважину невозможно – шнур порвется под собственным весом. И ведь скважина не пустая, она в буровом растворе. А что это такое? Это глинистая смесь с определенными компонентами. Коронка находится в таком буровом растворе. Представляете – столб в 10 км, и откуда-то должен донестись звук! Этого физически не может быть. Так что ада мы не нашли.

– Почему на Кольской сверхглубокой было прекращено бурение?

– Потому что развалился СССР. В 1992 г. мы приготовились к броску на 13 км. В 1991 г. провели «обсадку» скважины, чтобы сохранить устойчивость ствола. Была привезена из Бельгии обсадная труба длиной 8 км, она секционно нарезалась. Но тут закончилось финансирование – и бурение прекратилось. Это, конечно, трагедия.

– Но вы и сейчас там делаете какие-то открытия. Каким образом?

– Да, в связи с тем, что очень хорошо продвигается новейшая техника по изучению тонкой минералогии, кристаллографии, кристаллохимии. Поначалу скважину предполагали делать ближе к берегу Баренцева моря, а потом решили оценить перспективы глубинных горизонтов Печенгского рудного поля. Это четвертое по значимости рудное поле в мире.

В чем его особенность? В Норильске тоже колоссальное медно-никелевое месторождение, в котором запасы больше, чем на Печенге. Норильск – это медь, никель, платина. Печенга – это медь, никель и кобальт. Стратегический металл. Это месторождение геологи пропустили, его было не видно, но там большие перспективы, по несколько миллионов тонн каждое рудное тело. Поэтому работа продолжается.

– Вы называете Кольскую сверхглубокую космическим полетом в недра земли. Это метафора?

– Нет. Я как-то выступал на радио «Спутник». Говорил, что все дети, когда я был ребенком, мечтали быть летчиками, космонавтами. И ведь моя мечта сбылась! Я стал «подземным космонавтом». Наши работы были уникальны. Большая часть оборудования производилась на оборонных предприятиях, которые работали на космос. Например, Самарский алюминиевый комбинат, на котором делали легкосплавные трубы. За время бурения их было использовано 50 км! Их применяли, потому что стальные трубы не выдерживали вес колонны больше 200 т, лопались.

Правда, и тут случались проблемы, потому что на алюминиевых трубах были стальные замки. В 1984 г. была авария, в результате которой мы вернулись на глубину 7 км и потом опять перебуривали до 12 км. А потом произошел обрыв.

– Почему?

– Понимаете, Земля живая – идут тектонические движения, подвижки. Заклинило и оторвало 7 км. Пришлось перебуривать ствол скважины.

– А правда, что мы знаем о глубинном строении Земли меньше, чем о дальнем космосе?

– Дело в том, что главный принцип геолога, которому меня научили в университете, таков: «Если ты видишь и не записал, ты ничего не видел. Ты должен этот объект задокументировать!»

Передо мной уникальнейшая вещь. Это документация разреза Кольской сверхглубокой скважины до 12 км, которая составлена в нашем институте. Дело в том, что работали все, и бóльшая часть исследователей использовала ту документацию, которая давала Кольская сверхглубокая скважина. Мы вели и свою документацию. Здесь собраны все образцы, все процессы, все глубины, которые были пройдены нами. Это наше ноу-хау. А то, что глубже, – неизвестно. Особенно учитывая, сколько «сюрпризов» мы до сих пор получаем.

– Вы наверняка сотрудничаете с другими институтами, не только геологическими. До какой глубины распространена жизнь? Что говорят биологи?

– Как-то я пошутил, что однажды, экспериментируя с буровыми растворами, в Кольскую сверхглубокую вылили 7 т рыбьего жира. Это хорошая смазка. И теперь там может водиться что угодно. Уже не поймешь, что было и что стало.

А если серьезно – конечно, в керне есть отпечатки древних организмов. Мы их находим в основном до 7 км, глубины протерозоя. Ниже мало за счет разуплотнения керна и декомпрессии.

– Сейчас много разговоров о том, что даже на Марсе под грунтом могут встречаться бактерии или какие-то простейшие. Интересно, могут ли они существовать в таких же условиях на нашей планете?

– Гипотетически да. Бактерии точно есть, но они мало что могут рассказать ученым. Хотя, наверное, и этот вопрос надо изучать.

– Какие вы тут видите перспективы?

– В 1993 г. по просьбе Д. М. Губермана (директор Научно-производственного центра «Кольская сверхглубокая» с 1968 по 2011 г. – Примеч. ред.) я составил проект туристического центра на базе сверхглубокой. Я предложил: берем скважину, от нее прокладываем трубу длиной 12 км, ставим забор слева и справа. Туристы идут пешком. Доходят, им рассказывают, где они, что прошли, показывают образцы, предлагают сувениры. И так каждый километр.

– Почему пешком?

– Когда я читаю студентам лекции, говорю: как понять, что такое 12 км? А как сопоставить, что такое 12 вглубь и 12 по горизонтали? 12 км по вертикали – вы летите на самолете и видите Землю. Сверхглубокая с уровня самолета достала глубин Земли. Это трудно себе представить. Она почти вертикальная. У нее есть некоторые проблемы в строении, но она в принципе прямая. Чтобы люди представили, что же такое 12 км, надо идти пешком. Иначе не поймешь. Жаль, эту идею не удалось осуществить.

– А как вы думаете, нужно продолжать бурить глубже?

– Технически это очень сложно. Ни одна страна в мире не могла поднять такую программу, как наша. Немцы в свое время говорили, что у них уникальная аппаратура, никаких аварий, «как у русских», быть не может. Они пробурили скважину-спутник, потом выбрали место бурения основной скважины – и пошли. Мы приехали посмотреть и говорим: «Что же вы скважину поставили в зону разлома?»

У них была уникальнейшая система ориентации скважины, вертикальность, но они загнули скважину под углом 30º, дальше бурить было нельзя. И государство велело остановиться. Не получилось.

У нас же стояла важнейшая научная стратегическая задача изучения разреза древнейшего комплекса. Причем это кристаллические породы, очень твердые. Но проблема бурения на таких глубинах была решена.

– А если бы вдруг выделили деньги и разрешили бурить до 15 км, это было бы оправдано?

– Да. Ствол обсадной колонны сохранился. Показывают завинченную крышку с гайками, на которой написано «12 262». Теперь мы знаем, что ада нет, никто мешать, кричать, стучать и возмущаться не будет.

– Ада нет, а рай?

– Я думаю, если ад и рай есть, то здесь, на поверхности Земли. А выбор зависит от нас с вами.

Источник: «Научная Россия».
Беседовала Наталия Лескова.
Оператор: Александр Козлов.