Il n'est pas plus facile de pénétrer dans les secrets qui se trouvent sous nos pieds que de découvrir tous les secrets de l'Univers au-dessus de nos têtes. Et peut-être encore plus difficile, car pour regarder dans les profondeurs de la Terre, il faut un puits très profond.

Les objectifs du forage sont différents (production de pétrole, par exemple), mais les puits ultra-profonds (plus de 6 km) sont principalement nécessaires aux scientifiques qui veulent savoir quelles choses intéressantes se trouvent à l'intérieur de notre planète. Où se trouvent ces « fenêtres » sur le centre de la Terre et comment s’appelle le puits foré le plus profond, nous vous le dirons dans cet article. Tout d'abord, juste une précision.

Le forage peut être effectué soit verticalement vers le bas, soit selon un angle par rapport à la surface de la terre. Dans le deuxième cas, la longueur peut être très grande, mais la profondeur, si elle est évaluée depuis l'embouchure (le début du puits en surface) jusqu'au point le plus profond du sous-sol, est inférieure à celle de ceux qui s'étendent perpendiculairement.

Un exemple est l'un des puits du champ Chayvinskoye, dont la longueur atteint 12 700 m, mais en profondeur, il est nettement inférieur aux puits les plus profonds.

Ce puits, d'une profondeur de 7520 m, est situé sur le territoire de l'actuel Ukraine occidentale. Cependant, des travaux ont été menés en URSS entre 1975 et 1982.

Le but de la création de l'un des puits les plus profonds d'URSS était l'extraction de minéraux (pétrole et gaz), mais l'étude des entrailles de la terre était également une tâche importante.

9 Puits Yen-Yakhinskaya

Non loin de la ville Nouvel Ourengoï dans l'Okrug Yamalo-Nenets. Le but du forage de la Terre était de déterminer la composition la croûte terrestre sur le site de forage et déterminer la rentabilité du développement de grandes profondeurs pour l'exploitation minière.

Comme c’est généralement le cas pour les puits ultra-profonds, le sous-sol a offert aux chercheurs de nombreuses « surprises ». Par exemple, à une profondeur d'environ 4 km, la température a atteint +125 (au-dessus de celle calculée), et après 3 km supplémentaires, la température était déjà de +210 degrés. Néanmoins, les scientifiques ont terminé leurs recherches et, en 2006, le puits a été abandonné.

8 Saatli en Azerbaïdjan

En URSS, l'un des puits les plus profonds du monde, Saatli, a été foré sur le territoire de la République d'Azerbaïdjan. Il était prévu de porter sa profondeur à 11 km et de mener diverses études liées à la fois à la structure de la croûte terrestre et à l'exploitation du pétrole à différentes profondeurs.

Un grand nombre de puits de pétrole ultra-profonds ont été forés dans le monde, mais tous n'ont pas donné les résultats escomptés. Toutefois, certains d’entre eux méritent d’être rappelés.

Le puits Z-44 Chayvo, foré en Russie sur le plateau de l'île de Sakhaline, est considéré comme le puits de pétrole le plus profond du monde. Il atteint une profondeur d'environ 13 kilomètres - cette profondeur est comparable à la hauteur des 15 gratte-ciel Burj Khalifa, qui reste le plus haut du monde. Ce qui est remarquable : les foreurs ont pénétré à une profondeur deux fois supérieure à l'altitude record d'un vol en montgolfière.

Les puits situés sur ce plateau devraient produire un total de 2,3 milliards de barils de pétrole.

Auparavant, avant même le forage du Z-44 Chayvo, le leader à cet égard était le célèbre puits très profond de Kola (12 268 mètres) dans la partie occidentale de la Russie. Il a été foré à l'époque soviétique, en 1970, près d'un lac au nom pratiquement imprononçable de Vilgiskoddeoaivinjärvi. On pensait que ce puits atteindrait une profondeur de 15 kilomètres, mais en raison des températures élevées (jusqu'à 230°C), les travaux ont été arrêtés, même si les scientifiques ont quand même réussi à obtenir de nombreuses données scientifiques uniques : par exemple, avec son aide, le Le modèle à deux couches de la structure de la croûte terrestre a été remis en question. Le puits est actuellement en conservation.

Un autre puits ultra profond, OR-11, est également situé en Russie. Il a été foré jusqu'à une profondeur de 12 345 mètres. Cela a été signalé en janvier. 2011 d'Exxon Neftegas. OR-11 est devenu le puits à portée étendue la plus longue.

OR-11 est situé sur le champ Odoptu. Le puits a établi un record de longueur pour un puits horizontal – 11 475 mètres. Le puits a été construit en seulement deux mois. La longueur de son tronc était de 12 345 mètres. Ce puits a établi un nouveau record mondial de forage de puits à portée étendue depuis la verticale (ERR), et OR-11 a également pris une position de leader en termes de distance entre le fond du trou et le point de forage horizontal - 11 475 mètres.

Le puits BD-04A, situé au Qatar, a été foré dans le champ pétrolier d'Al-Shaheen par Maersk à une profondeur de 12 289 mètres. La longueur du puits de forage horizontal était de 10 902 mètres. Nous avons foré BD-04A en un temps record de 36 jours. Lors des travaux de forage, la plate-forme de forage GSF Rig 127 de Transocean a été utilisée, qui a acquis une renommée encore plus grande en avril 2010 après l'accident de la plate-forme pétrolière Deepwater Horizon dans le golfe du Mexique. Transocean était l'opérateur du puits de secours sous contrat avec BP.

La mine Bertha Rogers, située aux États-Unis, a une profondeur de 9 583 mètres - il s'agit d'un autre puits ultra profond. Foré en 1974 dans le bassin pétrolier et gazier d'Anadarko en Oklahoma. Le puits a été foré par Lone Star pendant 502 jours. Ensuite, les travaux ont été arrêtés car les mineurs sont tombés sur un gisement de soufre fondu. Les travaux de forage eux-mêmes ont coûté 15 millions de dollars à l'entreprise.

La même société a foré un autre puits ultra profond : l'unité Baden, près de la ville américaine d'Anadarko. Aux USA également. Sa profondeur est de 9159 mètres. Les travaux de forage ont débuté en 1970 et ont duré 545 jours. Au total, 1 700 tonnes de ciment ont été utilisées pour le puits, ainsi que 150 foreuses au diamant. Et ce puits a coûté à l'entreprise une somme assez importante - 6 millions de dollars.

En Europe, le puits Hauptborung, situé en Allemagne, peut être considéré comme le plus profond. Il a été foré à une profondeur de 9 101 mètres. Il a été développé de 1990 à 1994. On supposait que les foreurs seraient capables d'aller jusqu'à une profondeur de 12 kilomètres, mais, hélas, cela n'a pas fonctionné - en raison des températures très élevées, tous les travaux ont été réduits, ce qui leur a permis d'atteindre 9,1 kilomètres. Aujourd'hui, les données sur ce puits restent les plus ouvertes, tant pour les travaux scientifiques que pour les travaux de forage. Apparemment, c’est pour cela qu’elle reste la plus célèbre au monde. :///

Pluie, brouillard, dix degrés Celsius. C'est ce qu'on appelle l'été polaire...

Une niveleuse qui s'envole vers le ciel - route technologique, et nous ne devrions pas être ici. Nous nous pressons à droite, sur le bord de la route, pour laisser passer le convoi de poids lourds qui vient vers nous, écrit Artem Achkasov

Les corps hauts sont chargés jusqu'au sommet de gravier noir - minerai de cuivre-nickel sulfuré. Nous montons plus haut, et maintenant un nuage visqueux s'est accroché à nos Ford, et les bras des essuie-glaces clignotent plus vite. Mais cela n'a pas amélioré la visibilité - dans l'épaisse laine blanche, je ne pouvais voir que les feux arrière de la voiture qui me précédait. Nous nous frayons prudemment un chemin entre les tas de déchets.

Soudain, d’immenses bâtiments en béton apparaissent dans le brouillard, ressemblant à des bâtiments d’usine.

Bienvenue dans l'installation SG-3, également connue sous le nom de Kola Superdeep Well. Plus précisément, ce qu'il reste d'elle...

L'histoire est une chose impitoyable. Ses pages sont arrachées, réécrites, changées de place. Ce que chaque écolier ou étudiant soviétique savait aujourd'hui n'a plus de sens ; cela n'a pas sa place dans une mémoire regorgeant de divertissements divers. Sous réalisations scientifiques une nouvelle application pour smartphone est comprise. Réalisations science russe peu connu. Les réalisations de la science soviétique sont ridiculisées ou complètement oubliées. Pendant ce temps, dans un certain nombre de domaines, les scientifiques soviétiques étaient en avance sur les autres. Cela s'appliquait également à la recherche géologique.

C’est à des fins scientifiques que le projet de puits très profond de Kola a été lancé en 1970. L'emplacement à proximité de la ville industrielle de Nikel, dans la région de Mourmansk, n'a pas été choisi par hasard, d'abord en raison de l'abondance déjà connue de ressources précieuses dans cette région (nickel, apatite, titane, cuivre, etc.). Deuxièmement, c’est ici que la limite inférieure de la croûte terrestre se rapproche le plus possible de la surface. Cela signifie que forer ici un puits ultra-profond permettrait non seulement d'identifier les réserves minérales (en particulier, d'explorer la structure profonde du gisement de nickel de Pechenga), mais aussi de répondre aux questions sur la structure de la Terre, sur laquelle dans ces années, les scientifiques avaient une compréhension très approximative. Entre autres tâches, il y a eu un développement complet de la technologie de forage profond afin d'améliorer une nouvelle génération d'équipements pour la surveillance, la recherche, l'automatisation et le contrôle du processus de forage.

Au début, le forage a été réalisé à l'aide de la plate-forme en série Uralmash-4E, conçue pour les puits de pétrole. Jusqu'à une profondeur de 2 000 mètres, le puits était enfoncé dans des tiges de forage en acier, qui ont ensuite été remplacées par des tiges en aluminium en raison de leur poids plus léger et de leur plus grande résistance. À la fin, il y avait une turboforeuse - une turbine de 46 mètres de long avec une couronne destructrice à l'extrémité, entraînée par une solution d'argile, qui était pompée dans le tuyau sous une pression de 40 atmosphères.

Après avoir atteint la marque des 7 264 mètres, les fouilles ont été réalisées par le complexe plus avancé Uralmash-15 000, qui incarnait la science et la technologie soviétiques. Le système a fonctionné avec gros montantélectronique et automatisation. Les couronnes en carbure ont été remplacées par des couronnes en diamant. Dans des conditions de forte densité du sol, la durée de vie des couronnes n'a pas dépassé quatre heures, soit de six à dix mètres de retrait. Après cela, il a fallu soulever et démonter toute la colonne de plusieurs tonnes de tuyaux de 33 mètres, ce qui a pris au moins 18 heures pour se rapprocher de la profondeur de 12 kilomètres.

Vous vous demandez peut-être pourquoi toute cette complexité ? Le fait est que presque chaque mètre de fouille était accompagné d’une découverte scientifique. DANS meilleures années Près de deux douzaines de laboratoires scientifiques ont travaillé sur SG-3. L'étude des échantillons de roche prélevés dans la carotte et la descente d'équipements spéciaux dans le puits ont complètement bouleversé la situation. connaissance théorique scientifiques sur la structure de la Terre. Ainsi, la ceinture de granit s’est avérée beaucoup plus épaisse que ce que les scientifiques pensaient. Il n'y avait pas de basalte à la profondeur attendue - des roches granitiques poreuses ont pris sa place, ce qui a entraîné de multiples effondrements et accidents sur la plate-forme de forage. Des micro-organismes fossilisés ont été découverts à de grandes profondeurs, ce qui a permis d'affirmer que la vie sur la planète est apparue au moins un milliard et demi d'années plus tôt qu'on ne le pensait auparavant. Les déclarations des scientifiques sur les régimes de température dans les entrailles de la planète n'ont pas non plus été confirmées - il s'est avéré qu'il y faisait beaucoup plus chaud...

Bien sûr, forer un puits aussi profond coûtait très cher. Les glissements de terrain ont entraîné des accidents et des courbures du tronc. Un autre accident à une profondeur de 12 262 mètres, coïncidant presque avec l'effondrement de l'URSS, s'est avéré être le dernier de l'histoire du super-profondeur de Kola. Il n'y avait personne pour financer ce projet. Au milieu des années 90, le puits a été mis en veilleuse. Dix ans plus tard, il fut finalement abandonné, tout en restant à cette époque le puits le plus profond du monde (et le seul foré à des fins scientifiques).

Bien sûr, la station, qui a autrefois donné au monde des dizaines de découvertes scientifiques chaque année, était entièrement pillée.

Tous les bâtiments ont été détruits, y compris la tour de 70 mètres qui abritait l'appareil de forage. Dans les installations SG-3, de rares visiteurs se sentent comme des harceleurs.

Les fragments de l’ancien monde crissent bruyamment sous les pieds. Verre brisé, céramique, fer rouillé, briques cassées.

Devant le bâtiment principal se trouve le squelette d’un transporteur à chenilles.

Il y a des lacunes dans les murs des bâtiments. De toute évidence, quelqu’un a ainsi retiré du matériel coûteux.

Les produits chimiques sont dispersés dans d'anciens laboratoires.

Au lieu d’appareils électroniques, électriques et d’automatisation coûteux, des armoires vides sont arrachées de leurs supports.

Soudain, le grondement d’un moteur diesel se fait entendre dans un nuage de brouillard. Instinctivement, je me cache derrière les plafonds effondrés. Un vieux minibus Mercedes s'approche lentement du bâtiment détruit. La porte arrière ouverte claque contre la carrosserie rouillée. Les chasseurs de métaux continuent leur sale boulot...

Le puits très profond de Kola est le forage le plus profond du monde (de 1979 à 2008). Il est situé dans la région de Mourmansk, à 10 kilomètres à l'ouest de la ville de Zapolyarny, sur le territoire du bouclier géologique de la Baltique. Sa profondeur est de 12 262 mètres. Contrairement à d'autres puits ultra-profonds destinés à la production pétrolière ou à l'exploration géologique, SG-3 a été foré uniquement pour étudier la lithosphère à l'endroit où se trouve la limite de Mohorovicic. (en abrégé Limite de Moho) est la limite inférieure de la croûte terrestre, à laquelle se produit une augmentation brusque de la vitesse des ondes sismiques longitudinales.

Le puits très profond de Kola a été creusé en l’honneur du 100e anniversaire de la naissance de Lénine, en 1970. Les strates de roches sédimentaires avaient alors été bien étudiées lors de la production pétrolière. C'était plus intéressant de forer où roches volcaniques des objets vieux d'environ 3 milliards d'années (à titre de comparaison, l'âge de la Terre est estimé à 4,5 milliards d'années) remontent à la surface. Pour extraire des minéraux, ces roches sont rarement forées à une profondeur supérieure à 1 à 2 km. On supposait que déjà à une profondeur de 5 km, la couche de granit serait remplacée par une couche de basalte. Le 6 juin 1979, le puits a battu le record de 9 583 mètres, détenu auparavant par le puits Bertha-Rogers (un puits de pétrole en). Oklahoma). Dans les meilleures années, 16 laboratoires de recherche travaillaient au puits très profond de Kola, ils étaient personnellement supervisés par le ministre de la Géologie de l'URSS.

Même si l'on s'attendait à découvrir une frontière nette entre les granites et les basaltes, seuls des granites ont été trouvés dans la carotte sur toute la profondeur. Cependant, en raison de haute pression les granites comprimés modifiaient considérablement leurs propriétés physiques et acoustiques. En règle générale, le noyau soulevé s'effondrait sous l'effet du dégagement de gaz actif et se transformait en boue, car il ne pouvait pas résister à un changement brusque de pression. Il n'a été possible d'extraire un morceau de carotte solide qu'avec un soulèvement très lent du trépan, lorsque le gaz « en excès », alors qu'il était encore sous haute pression, a réussi à s'échapper de la roche en raison de la densité des fissures. grande profondeur, contrairement aux attentes, a augmenté. Il y avait aussi de l'eau en profondeur qui comblait les fissures.

Il est intéressant de noter que lorsque le Congrès géologique international s'est tenu à Moscou en 1984, au cours duquel les premiers résultats de la recherche sur le puits ont été présentés, de nombreux scientifiques ont suggéré en plaisantant qu'il devrait être enterré immédiatement, car cela détruirait toutes les idées sur la structure du puits. l'écorce terrestre. En effet, des choses étranges ont commencé dès les premiers stades de la pénétration. Par exemple, avant même le début des forages, les théoriciens avaient promis que la température du Bouclier Baltique resterait relativement basse jusqu'à une profondeur d'au moins 5 kilomètres. température ambiante dépassait 70 degrés Celsius, à sept degrés - plus de 120 degrés, et à une profondeur de 12 degrés, il faisait plus chaud que 220 degrés - 100 degrés de plus que prévu. Les foreurs de Kola ont remis en question la théorie de la structure en couches de la croûte terrestre - au moins dans l'intervalle allant jusqu'à 12 262 mètres.

« Nous avons le trou le plus profond du monde, nous devons donc l'utiliser ! » - David Guberman, directeur permanent du Centre de recherche et de production de Kola Superdeep, s'exclame amèrement. Au cours des 30 premières années du Kola Superdeep, des scientifiques soviétiques puis russes ont pénétré jusqu'à une profondeur de 12 262 mètres. Mais depuis 1995, les forages ont été arrêtés : il n'y avait personne pour financer le projet. Ce qui est alloué dans le cadre des programmes scientifiques de l'UNESCO suffit seulement à maintenir la station de forage en état de marche et à étudier les échantillons de roches préalablement extraits.

Huberman rappelle avec regret combien de découvertes scientifiques ont eu lieu au Kola Superdeep. Littéralement, chaque mètre était une révélation. Le puits a montré que presque toutes nos connaissances antérieures sur la structure de la croûte terrestre sont incorrectes. Il s’est avéré que la Terre n’est pas du tout comme un gâteau en couches.

Autre surprise : il s’avère que la vie sur la planète Terre est apparue 1,5 milliard d’années plus tôt que prévu. À des profondeurs où l'on croyait qu'il n'y avait pas de matière organique, 14 espèces de micro-organismes fossilisés ont été découvertes - l'âge des couches profondes dépassait 2,8 milliards d'années. À des profondeurs encore plus grandes, là où il n’y a plus de sédiments, le méthane apparaît en concentrations énormes. Cela a complètement détruit la théorie de l’origine biologique des hydrocarbures tels que le pétrole et le gaz. Il y a eu des sensations presque fantastiques. Quand à la fin des années 70 l'automatique soviétique station spatiale apporté 124 grammes de sol lunaire sur Terre, des chercheurs du Centre scientifique de Kola ont découvert que c'était comme deux pois dans une cosse pour des échantillons prélevés à une profondeur de 3 kilomètres. Et une hypothèse s'est posée : la Lune s'est détachée de la péninsule de Kola. Maintenant, ils cherchent où exactement. À propos, les Américains, qui ont apporté une demi-tonne de terre de la Lune, n’en ont rien fait de significatif. Ils ont été placés dans des conteneurs hermétiques et laissés à la recherche des générations futures.

De manière assez inattendue pour tout le monde, les prédictions d’Alexeï Tolstoï tirées du roman « L’hyperboloïde de l’ingénieur Garin » ont été confirmées. A plus de 9,5 kilomètres de profondeur, un véritable trésor de minéraux de toutes sortes, notamment d'or, a été découvert. Une véritable couche d'olivine, brillamment prédite par l'écrivain. Il contient d'ailleurs 78 grammes d'or par tonne. production industrielle possible à la concentration de 34 grammes par tonne. Mais, ce qui est le plus surprenant, à des profondeurs encore plus importantes, là où il n'y a plus de roches sédimentaires, on a trouvé gaz naturel méthane en concentrations énormes. Cela a complètement détruit la théorie de l'origine biologique des hydrocarbures tels que le pétrole et le gaz.

Non seulement les sensations scientifiques étaient également associées au puits de Kola, mais aussi des légendes mystérieuses, dont la plupart se sont révélées être des fictions de journalistes une fois vérifiées. Selon l’un d’eux, la principale source d’information (1989) était la société de télévision américaine Trinity Broadcasting Network, qui, à son tour, avait tiré l’histoire d’un reportage d’un journal finlandais. Apparemment, lors du forage d'un puits, à une profondeur de 12 000 mètres, les microphones des scientifiques auraient enregistré des cris et des gémissements.) Les journalistes, sans même penser qu'il était tout simplement impossible d'insérer un microphone à une telle profondeur (quel type d'appareil d'enregistrement sonore peut travailler à des températures supérieures à deux cents degrés ?) a écrit que les foreurs ont entendu une « voix venant des enfers ».

Après ces publications, le puits très profond de Kola a commencé à être appelé « la route de l'enfer », affirmant que chaque nouveau kilomètre foré apportait le malheur au pays. Ils ont dit que lorsque les foreurs foraient le treizième mille mètres, l'URSS s'était effondrée. Eh bien, lorsque le puits a été foré à une profondeur de 14,5 km (ce qui ne s'est pas produit), ils sont soudainement tombés sur des vides inhabituels. Intrigués par cette découverte inattendue, les foreurs ont mis au point un microphone capable de fonctionner à des températures extrêmement élevées. hautes températures, et d'autres capteurs. La température à l'intérieur aurait atteint 1 100 °C - il y régnait la chaleur de chambres enflammées, dans lesquelles des cris humains auraient pu être entendus.

Cette légende parcourt encore les vastes étendues d'Internet, ayant survécu au coupable même de ces commérages - le puits Kola. Les travaux ont été arrêtés en 1992 en raison du manque de financement. Jusqu’en 2008, il était en veilleuse. Un an plus tard, la décision finale a été prise d'abandonner la poursuite des recherches, de démanteler l'ensemble du complexe de recherche et d'« enterrer » le puits. L'abandon définitif du puits a eu lieu à l'été 2011.
Comme vous pouvez le constater, cette fois-ci, les scientifiques n’ont pas pu accéder au manteau et l’examiner. Cependant, cela ne signifie pas que le puits de Kola n'a rien apporté à la science - au contraire, il a bouleversé toutes leurs idées sur la structure de la croûte terrestre.

RÉSULTATS

Les objectifs fixés dans le projet de forage ultra-profond ont été atteints. Des équipements et des technologies spéciaux ont été développés et créés pour le forage ultra-profond, ainsi que pour l'étude des puits forés à de grandes profondeurs. Nous avons reçu des informations, pourrait-on dire, « de première main » sur condition physique, propriétés et composition rochers dans leur occurrence naturelle et sur carotte jusqu'à une profondeur de 12 262 m. Super cadeau patrie, l'eau bien produite à faible profondeur - dans la plage de 1,6 à 1,8 km. Des minerais industriels de cuivre-nickel y ont été découverts - un nouvel horizon minéral a été découvert. Et cela s’avère pratique, car l’usine de nickel locale manque déjà de minerai.

Comme indiqué ci-dessus, les prévisions géologiques concernant la section du puits ne se sont pas réalisées. L'image attendue pendant les 5 premiers kilomètres dans le puits s'étendait sur 7 km, puis des roches complètement inattendues sont apparues. Les basaltes prévus à 7 km de profondeur n'ont pas été trouvés, même lorsqu'ils sont tombés à 12 km. On s'attendait à ce que la limite qui donne la plus grande réflexion lors d'un sondage sismique soit le niveau où les granites se transforment en une couche de basalte plus durable. En réalité, il s'est avéré que l'on y trouve des roches fracturées moins résistantes et moins denses - les gneiss archéens. Cela n’était jamais prévu. Et il s’agit d’informations géologiques et géophysiques fondamentalement nouvelles, qui nous permettent d’interpréter différemment les données de la recherche géophysique profonde.

Les données sur le processus de formation du minerai dans les couches profondes de la croûte terrestre se sont également révélées inattendues et fondamentalement nouvelles. Ainsi, à des profondeurs de 9 à 12 km, des roches fracturées très poreuses ont été rencontrées, saturées d'eaux souterraines hautement minéralisées. Ces eaux sont l'une des sources de formation du minerai. Auparavant, on pensait que cela n’était possible qu’à des profondeurs beaucoup plus faibles. C'est dans cet intervalle que le noyau a été trouvé contenu accru or - jusqu'à 1 g pour 1 tonne de roche (une concentration considérée comme appropriée pour développement industriel). Mais sera-t-il un jour rentable d’extraire de l’or à de telles profondeurs ?

Les idées sur le régime thermique de l'intérieur de la Terre et sur la répartition profonde des températures dans les zones de boucliers basaltiques ont également changé. À une profondeur de plus de 6 km, un gradient de température de 20°C par 1 km a été obtenu au lieu des 16°C attendus (comme dans la partie supérieure) par 1 km. Il a été révélé que la moitié du flux de chaleur est d'origine radiogénique.

Les profondeurs de la terre recèlent autant de mystères que les vastes étendues de l'Univers. C'est exactement ce que pensent certains scientifiques, et ils ont en partie raison, car les gens ne savent toujours pas exactement ce qu'il y a sous nos pieds, dans les profondeurs souterraines. Au cours de toute l'existence de la civilisation terrestre, nous avons pu parcourir un peu plus de 10. kilomètres à l’intérieur de la planète. Ce record a été établi en 1990 et a duré jusqu'en 2008, après quoi il a été mis à jour à plusieurs reprises. En 2008, Maersk Oil BD-04A, un puits de pétrole incliné de 12 290 mètres de long, a été foré (bassin pétrolier d'Al Shaheen au Qatar). En janvier 2011, un puits de pétrole incliné d'une profondeur de 12 345 mètres a été foré sur le champ Odoptu-Sea (projet Sakhalin-1). Enregistrement de profondeur de forage pour ce moment appartient au puits Z-42 du champ Chayvinskoye, dont la profondeur est de 12 700 mètres.

Aujourd’hui, la recherche scientifique de l’humanité a atteint les limites du système solaire : nous avons posé des vaisseaux spatiaux sur des planètes, leurs satellites, des astéroïdes, des comètes, envoyé des missions dans la ceinture de Kuiper et franchi la frontière de l’héliopause. À l’aide de télescopes, nous observons des événements qui se sont produits il y a 13 milliards d’années, alors que l’Univers n’avait que quelques centaines de millions d’années. Dans ce contexte, il est intéressant d’évaluer dans quelle mesure nous connaissons notre Terre. La meilleure façon Apprendre à la connaître structure interne- forer un puits : plus c'est profond, mieux c'est. Le puits le plus profond sur Terre est le puits Kola Superdeep Well, ou SG-3. En 1990, sa profondeur atteignait 12 kilomètres (262 mètres). Si l’on compare ce chiffre avec le rayon de notre planète, il s’avère que cela ne représente que 0,2 pour cent du chemin vers le centre de la Terre. Mais même cela a suffi à changer les idées sur la structure de la croûte terrestre.

Si vous imaginez un puits comme un puits à travers lequel vous pouvez descendre en ascenseur jusqu'aux profondeurs de la terre, ou au moins quelques kilomètres, alors ce n'est pas du tout le cas. Le diamètre de l'outil de forage avec lequel les ingénieurs ont créé le puits n'était que de 21,4 centimètres. La section supérieure de deux kilomètres du puits est un peu plus large - elle a été agrandie à 39,4 centimètres, mais il n'y a toujours aucun moyen pour une personne d'y accéder. Pour imaginer les proportions du puits, la meilleure analogie serait une aiguille à coudre de 57 mètres et d'un diamètre de 1 millimètre, légèrement plus épaisse à une extrémité.

Diagramme de puits

Mais cette représentation sera également simplifiée. Lors du forage, plusieurs accidents se sont produits au niveau du puits : une partie du train de tiges s'est retrouvée sous terre sans pouvoir l'enlever. Par conséquent, le puits a été redémarré plusieurs fois, à partir de marques de sept et neuf kilomètres. Il y a quatre grandes branches et une douzaine de petites. Les branches principales ont des profondeurs maximales différentes : deux d'entre elles franchissent la barre des 12 kilomètres, deux autres ne l'atteignent pas de seulement 200 à 400 mètres. Notez que la profondeur de la fosse des Mariannes est inférieure d'un kilomètre - 10 994 mètres par rapport au niveau de la mer.

Projections horizontales (à gauche) et verticales des trajectoires SG-3

Yu.N. Yakovlev et coll. / Bulletin du Centre scientifique Kola de l'Académie des sciences de Russie, 2014

De plus, ce serait une erreur de percevoir le puits comme un fil à plomb. En raison du fait que les roches ont des propriétés mécaniques différentes selon les profondeurs, la foreuse a dévié vers des zones moins denses pendant les travaux. Ainsi, à grande échelle, le profil du Kola Superdeep ressemble à un fil légèrement courbé avec plusieurs branches.

En approchant du puits aujourd'hui, nous ne verrons que la partie supérieure - une trappe métallique vissée à l'embouchure avec douze boulons massifs. L'inscription dessus a été faite avec une erreur, la profondeur correcte est de 12 262 mètres.

Comment a-t-on foré un puits très profond ?

Pour commencer, il convient de noter que le SG-3 a été initialement conçu spécifiquement à des fins scientifiques. Les chercheurs ont choisi pour forer un endroit où des roches anciennes - vieilles de trois milliards d'années - remontaient à la surface de la terre. L'un des arguments avancés lors de l'exploration était que les jeunes roches sédimentaires avaient été bien étudiées lors de la production pétrolière et que personne n'avait jamais foré profondément dans les couches anciennes. De plus, il y avait d'importants gisements de cuivre-nickel, dont l'exploration serait un complément utile à la mission scientifique du puits.

Les forages ont commencé en 1970. La première partie du puits a été forée avec une plate-forme en série Uralmash-4E - elle était généralement utilisée pour forer des puits de pétrole. La modification de l'installation a permis d'atteindre une profondeur de 7 kilomètres 263 mètres. Cela a pris quatre ans. Ensuite, l'installation a été remplacée par Uralmash-15000, du nom de la profondeur prévue du puits - 15 kilomètres. La nouvelle plate-forme de forage a été conçue spécifiquement pour le Kola Superdeep : le forage à de si grandes profondeurs a nécessité de sérieuses modifications de l'équipement et des matériaux. Par exemple, le poids du train de tiges à lui seul à une profondeur de 15 kilomètres a atteint 200 tonnes. L'installation elle-même pouvait soulever des charges allant jusqu'à 400 tonnes.

Le train de tiges est constitué de tuyaux reliés les uns aux autres. Avec son aide, les ingénieurs abaissent l'outil de forage jusqu'au fond du puits et assurent également son fonctionnement. À l'extrémité de la colonne, des turboperceurs spéciaux de 46 mètres ont été installés, entraînés par l'écoulement de l'eau depuis la surface. Ils permettaient de faire tourner l'outil de concassage de roche séparément de l'ensemble de la colonne.

Les forets avec lesquels le train de tiges a percé le granit évoquent des pièces futuristes d'un robot - plusieurs disques à pointes rotatifs reliés à une turbine sur le dessus. Un tel trépan suffisait pour seulement quatre heures de travail - cela correspond approximativement à un passage de 7 à 10 mètres, après quoi l'ensemble du train de tiges doit être soulevé, démonté puis redescendu. Les descentes et les montées constantes elles-mêmes prenaient jusqu'à 8 heures.

Même les tuyaux de la colonne du Kola Superdeep Pipe ont dû être utilisés de manière inhabituelle. En profondeur, la température et la pression augmentent progressivement et, comme le disent les ingénieurs, à des températures supérieures à 150-160 degrés, l'acier des tuyaux en série se ramollit et est moins capable de résister à des charges de plusieurs tonnes - de ce fait, le risque de déformations dangereuses et la casse des colonnes augmente. Par conséquent, les développeurs ont choisi des alliages d’aluminium plus légers et résistants à la chaleur. Chacun des tuyaux avait une longueur d'environ 33 mètres et un diamètre d'environ 20 centimètres, soit un peu plus étroit que le puits lui-même.

Cependant, même les matériaux spécialement développés ne pouvaient pas résister aux conditions de forage. Après la première section de sept kilomètres, il a fallu près de dix ans pour poursuivre le forage jusqu'à la barre des 12 000 mètres et plus de 50 kilomètres de conduites. Les ingénieurs ont été confrontés au fait qu'en dessous de sept kilomètres, les roches devenaient moins denses et fracturées - visqueuses pour le forage. De plus, le puits lui-même a déformé sa forme et est devenu elliptique. En conséquence, la colonne s'est cassée à plusieurs reprises et, incapables de la soulever, les ingénieurs ont été contraints de bétonner la branche du puits et de reforer le puits, perdant ainsi des années de travail.

Un de ceux-là accidents majeurs contraint les foreurs en 1984 à bétonner une branche du puits, qui atteignit une profondeur de 12 066 mètres. Le forage a dû reprendre à partir de la barre des 7 kilomètres. Cela a été précédé d'une pause dans les travaux avec le puits - à ce moment-là, l'existence de SG-3 a été déclassifiée et le congrès géologique international Geoexpo s'est tenu à Moscou, dont les délégués ont visité le site.

Selon des témoins oculaires de l'accident, après la reprise des travaux, la colonne a foré un trou neuf mètres plus bas. Après quatre heures de forage, les ouvriers se sont préparés à soulever la colonne, mais cela « n’a pas fonctionné ». Les foreurs ont décidé que le tuyau était « collé » quelque part aux parois du puits et ont augmenté la puissance de levage. La charge a fortement diminué. En démantelant progressivement la colonne en bougies de 33 mètres, les ouvriers ont atteint la section suivante, se terminant par un bord inférieur inégal : le turboforet et cinq autres kilomètres de tuyaux sont restés dans le puits et n'ont pas pu être soulevés ;

Les foreurs n'ont réussi à atteindre à nouveau la barre des 12 kilomètres qu'en 1990, date à laquelle le record de plongée a été établi - 12 262 mètres. Puis un nouvel accident s'est produit et depuis 1994, les travaux sur le puits ont été arrêtés.

Mission scientifique ultra-profonde

Photo des tests sismiques à SG-3

« Kola Superdeep » Ministère de la Géologie de l'URSS, Maison d'édition Nedra, 1984

Le puits a été étudié à l'aide de toute une gamme de méthodes géologiques et géophysiques, allant du carottage (une colonne de roches correspondant à des profondeurs données) aux mesures radiologiques et sismologiques. Par exemple, la carotte a été prélevée à l'aide de récepteurs de carottes équipés de forets spéciaux - ils ressemblent à des tuyaux aux bords irréguliers. Au centre de ces tuyaux se trouvent des trous de 6 à 7 centimètres où tombe la roche.

Mais même avec cela apparemment simple (à l'exception de la nécessité de soulever ce noyau à plusieurs kilomètres de profondeur), des difficultés sont apparues. À cause du fluide de forage, celui-là même qui mettait la foreuse en mouvement, la carotte s'est saturée de liquide et a modifié ses propriétés. De plus, les conditions dans les profondeurs et à la surface de la terre sont très différentes : les échantillons se sont fissurés en raison des changements de pression.

À différentes profondeurs, le rendement des carottes variait considérablement. Si à cinq kilomètres d'un segment de 100 mètres on pouvait compter sur 30 centimètres de carotte, alors à des profondeurs de plus de neuf kilomètres, au lieu d'une colonne rocheuse, les géologues recevaient un ensemble de rondelles constituées de roche dense.

Microphotographie de roches récupérées à une profondeur de 8028 mètres

« Kola Superdeep » Ministère de la Géologie de l'URSS, Maison d'édition Nedra, 1984

Les études sur les matériaux récupérés du puits ont conduit à plusieurs conclusions importantes. Premièrement, la structure de la croûte terrestre ne peut être simplifiée à une composition de plusieurs couches. Cela avait déjà été indiqué par des données sismologiques - les géophysiciens ont vu des vagues qui semblaient réfléchies par une frontière lisse. Des études réalisées à SG-3 ont montré qu'une telle visibilité peut également se produire avec une répartition complexe des roches.

Cette hypothèse a affecté la conception du puits - les scientifiques s'attendaient à ce qu'à une profondeur de sept kilomètres le puits pénètre dans les roches basaltiques, mais ils ne se sont pas rencontrés même à la barre des 12 kilomètres. Mais au lieu du basalte, les géologues ont découvert des roches présentant un grand nombre de fissures et une faible densité, ce à quoi on ne pouvait pas s'attendre à plusieurs kilomètres de profondeur. De plus, dans les fissures, il y avait des traces eaux souterraines- on a même suggéré qu'ils auraient été formés par une réaction directe de l'oxygène et de l'hydrogène dans l'épaisseur de la Terre.

Parmi les résultats scientifiques, il y en avait aussi des appliqués - par exemple sur faibles profondeurs Les géologues ont découvert un horizon de minerais de cuivre-nickel propices à l'exploitation minière. Et à une profondeur de 9,5 kilomètres, une couche d'anomalie géochimique en or a été découverte - des grains d'or natif de la taille d'un micromètre étaient présents dans la roche. Les concentrations atteignaient jusqu'à un gramme par tonne de roche. Cependant, il est peu probable que l’exploitation minière à de telles profondeurs soit un jour rentable. Mais l'existence même et les propriétés de la couche aurifère ont permis d'éclairer les modèles d'évolution minérale - la pétrogenèse.

Séparément, nous devrions parler des études sur les gradients de température et le rayonnement. Pour ce type d'expériences, des instruments de fond sont utilisés, descendus sur des câbles métalliques. Le gros problème était d'assurer leur synchronisation avec les équipements au sol, ainsi que d'assurer leur fonctionnement à de grandes profondeurs. Par exemple, des difficultés sont apparues du fait que les câbles, d'une longueur de 12 kilomètres, s'étiraient sur environ 20 mètres, ce qui pourrait réduire considérablement la précision des données. Pour éviter cela, les géophysiciens ont dû créer de nouvelles méthodes de marquage des distances.

La plupart des appareils disponibles dans le commerce n'ont pas été conçus pour résister à des conditions difficiles niveaux inférieurs puits. Par conséquent, pour les recherches à grande profondeur, les scientifiques ont utilisé des équipements développés spécifiquement pour le Kola Superdeep.

Le résultat le plus important de la recherche géothermique est des gradients de température beaucoup plus élevés que prévu. Près de la surface, le taux d'augmentation de la température était de 11 degrés par kilomètre, jusqu'à une profondeur de deux kilomètres - 14 degrés par kilomètre. Dans l'intervalle de 2,2 à 7,5 kilomètres, la température a augmenté à un rythme proche de 24 degrés par kilomètre, bien que les modèles existants prévoyaient une valeur une fois et demie inférieure. En conséquence, déjà à une profondeur de cinq kilomètres, les instruments ont enregistré une température de 70 degrés Celsius et, à 12 kilomètres, cette valeur a atteint 220 degrés Celsius.

Le puits très profond de Kola s'est avéré différent des autres puits - par exemple, lors de l'analyse du dégagement de chaleur des roches du bouclier cristallin ukrainien et des batholites de la Sierra Nevada, les géologues ont montré que le dégagement de chaleur diminuait avec la profondeur. Dans SG-3, au contraire, cela a augmenté. De plus, des mesures ont montré que la principale source de chaleur, fournissant 45 à 55 % du flux de chaleur, est la désintégration des éléments radioactifs.

Bien que la profondeur du puits semble colossale, elle n’atteint même pas un tiers de l’épaisseur de la croûte terrestre dans le bouclier baltique. Les géologues estiment que la base de la croûte terrestre dans cette zone s'étend à environ 40 kilomètres sous terre. Par conséquent, même si SG-3 atteignait la limite prévue de 15 kilomètres, nous n’aurions toujours pas atteint le manteau.

C'est la tâche ambitieuse que se sont fixés les scientifiques américains en développant le projet Mohol. Les géologues prévoyaient d'atteindre la frontière de Mohorovicic - une région souterraine où se produit un changement brusque dans la vitesse de propagation des ondes sonores. On pense qu’il est associé à la frontière entre la croûte et le manteau. Il convient de noter que les foreurs ont choisi le fond de l'océan près de l'île de Guadalupe comme emplacement pour le puits - la distance jusqu'à la frontière n'était que de quelques kilomètres. Cependant, la profondeur de l'océan lui-même atteignait ici 3,5 kilomètres, ce qui compliquait considérablement les opérations de forage. Les premiers tests effectués dans les années 1960 ont permis aux géologues de forer des puits jusqu'à 183 mètres seulement.

Récemment, on a appris qu'il était prévu de relancer le projet de forage en haute mer avec l'aide du navire de forage de recherche JOIDES Resolution. Comme Nouveau but les géologues ont choisi un point à océan Indien, près de l'Afrique. La profondeur de la frontière de Mohorovicic n'est que d'environ 2,5 kilomètres. En décembre 2015 - janvier 2016, les géologues ont réussi à forer un puits de 789 mètres de profondeur - le cinquième plus grand puits sous-marin au monde. Mais cette valeur ne représente que la moitié de ce qui était requis lors de la première étape. Cependant, l’équipe prévoit de revenir et de terminer ce qu’elle a commencé.

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0,2 pour cent du trajet vers le centre de la Terre n'est pas une valeur si impressionnante par rapport à l'échelle voyage dans l'espace. Cependant, il faut garder à l'esprit que la frontière du système solaire ne passe pas par l'orbite de Neptune (ni même par la ceinture de Kuiper). La gravité du Soleil l'emporte sur la gravité stellaire jusqu'à des distances de deux années-lumière de l'étoile. Donc, si vous calculez tout soigneusement, il s'avère que Voyager 2 n'a parcouru qu'un dixième de pour cent du trajet jusqu'à la périphérie de notre système.

Par conséquent, nous ne devrions pas être contrariés par la façon dont nous connaissons mal « l’intérieur » de notre propre planète. Les géologues ont leurs propres télescopes – la recherche sismique – et leurs propres projets ambitieux pour conquérir le sous-sol. Et si les astronomes ont déjà réussi à toucher une partie solide corps célestes V système solaire, alors pour les géologues, les choses les plus intéressantes sont encore à venir.

Vladimir Korolev