Лес вопросов

Небу везло больше, чем Земле. В небе конца XVIII века уже летали монгольфьеры; дотошный Карл Шееле разложил воздух на кислород и азот; Ломоносов, Франклин, Рихман установили, что молнии - это не вспышки серных паров, как считали раньше, а электрические разряды. Зато «последним словом» науки о Земле в те годы было: «Развалины древнегреческих храмов, нильские пирамиды? Гм! Без сомнения, они продукт деятельности вулканов». Мы можем только пожать плечами: принять колоннаду развалившегося дворца за окаменевшую лаву - какой неостроумный анекдот! Но и в наши дни Земля ходит в невольных пасынках. Загадочный космос сейчас стал близким, доступным, хоть рукой трогай. Хотите взглянуть, как выглядит невидимая сторона Луны, - пожалуйста: ее снимок к вашим услугам в любой библиотеке. Интересуетесь химическим составом, весом, возрастом какого-нибудь Сириуса? Астрономические таблицы охотно ответят вам. Два человека, которые видели Землю круглой, - Гагарин и Титов - с удовольствием поделятся своими впечатлениями о космическом путешествии. А спросите геолога, что находится у нас под ногами, на глубине всего нескольких десятков километров, и он не ответит. Земля, чьи силы колеблют горы и рассыпают в прах жилища, в чьих недрах залегает огненная нефть, сверкающие звезды алмазов, тяжелая ртуть, Земля, колыбель жизни и кормилица индустрии, познана хуже, чем космос! Однако не преувеличиваем ли мы? Рекордная глубина бурения - семь с лишним тысяч метров. Более глубокие складки неплохо прощупываются волнами искусственных землетрясений. А землетрясения естественные - разве это не фонари, на миг озаряющие глубины, вплоть до центра планеты? И разве магнитное поле, колеблющее стрелку компаса, не вестник процессов, творящихся в лаборатории недр? И тем не менее у нас под ногами неизвестность. Огромный мир, подлинный геокосмос, ждущий своих Гагариных и Титовых. Слова «геокосмос», «антикосмос» не просто образы. Это довольно точная характеристика земных глубин. Если в межпланетном пространстве господствуют исчезающе малые давления, чрезвычайно низкие температуры, если там вещество разрежено до состояния «пустоты», то в земных глубинах все наоборот. В них вещество сжато колоссальными давлениями, разогрето высокими температурами. А что касается загадок... Толщина земной коры - 10-70 километров. Ее «кровлю» слагают осадочные породы: песчаники, известняки, сланцы и некоторые другие. Их свойства и происхождение не вызывают особого разногласия: они, как правило, всюду доступны бурению и поэтому изучены неплохо. Ниже находится слой гранитов. Гранитов ли? Скорей всего да, но, возможно... Вот и появился первый недоуменный вопрос, касающийся сути дела. А ведь слой гранитов залегает совсем неглубоко: до него тысячи метров. Кое-где, в Карелии, на Украине, в Сибири, граниты даже выходят на поверхность. Казалось бы, вот они, граниты, перед глазами, те самые, что идут на памятники и облицовку зданий, - смотри и изучай. Однако граниты на поверхности и граниты в глубинах (или грани-топодобное вещество?) находятся в совершенно разных физико-химических условиях. Между ними та же разница, какая существует между метеоритами, упавшими на Землю, и метеоритами, бороздящими космос. Так что разогнуть крючок вопроса даже в этом случае не так-то просто. Под гранитами залегает слой темных, бедных кислородом, тяжелых базальтов. Все сказанное о гранитах в той же мере относится и к базальтам, только тут неясностей еще больше. Ведь базальты находятся еще глубже, они слагают «фундамент» коры. Мощность всей коры-10-70 километров; в сравнении с 6 371 километром земного радиуса это - как кожура яблока, а сколько неясностей, как велика разница между «кровлей» и «фундаментом»! И химический состав не тот, и физические свойства, видимо, иные. Спросим себя, что нам известно об атмосфере на высотах 10 - 70 километров, и картина наших знаний о небе и о Земле будет разительно отличаться! Но свойства земной коры считаются все же хорошо изученными по той простой причине, что ниже начинается страна сплошных догадок. Продольные сейсмические волны землетрясений на границе земной коры резко меняют скорость. Значит, за этой чертой (ее называют поверхностью Мохоровичича) вещество находится в каком-то особом состоянии. В каком? Что за вещество? Скорее всего, это тот же базальт, но уже не в кристаллическом, а в аморфном, бесструктурном, «стекловидном» состоянии. Но так ли это? Поручиться никто не может: ведь человек еще не видел ни кусочка таинственного подкоркового вещества. А ведь оно слагает мантию Земли, слой, расположенный на глубинах от 10-70 до 2 900 километров. Стоит ли уж говорить о ядре Земли: тут сколько ученых голов, столько и гипотез!

Сквозь земную кору к лабораториям недр

Будний день 25 августа 1961 года... В зале заседаний коллегии Министерства геологии и охраны недр СССР полно народу. Собрались видные геологи, геофизики, геохимики. Обсуждается дерзкий проект бурения сквозь земную кору. Один из выступавших назвал это совещание историческим. Что ж, возможно. Здесь был дан сигнал готовиться к штурму глубин антикосмоса. Последствия такого штурма будут иметь значение, пожалуй, не меньшее, чем проникновение в дали Вселенной. Пять скважин на глубину 15-18 километров. Пять зондов туда, где, по христианским легендам, находится ад. Пять механических рук, протянутых к местам рождения лавы, в тайники, откуда движутся рудные растворы и где подземные силы накапливают энергию землетрясений. Вот о чем шла речь. И это не было прожектерством. Ведь уже пробурена под Баку скважина глубиной свыше пяти километров. В Прикаспийских степях, среди песков и солончаков, заложены две скважины на семь километров. Возможно, одна из них и будет продолжена до 10-15 - километровой глубины. Ибо прикаспийские толщи - редкость в геологии. Здесь мощнейшие напластования осадочных пород. Сотни миллионов лет назад на этом месте образовался прогиб земной коры. Морские течения (море ушло из Прикаспия сравнительно недавно) век за веком, словно аккуратный мусорщик, сметали в прогиб с побережья продукты выветривания Донецких и Уральских гор, песок и глину, карбонаты и гальку. Если бы прогиб вдруг распрямился, солончаки Прикаспия оказались бы вознесенными в стратосферу на высоту 11-14 километров! Поэтому здесь и намечено место для первой сверхглубинной скважины. Бур пронижет всю толщу осадочных пород и выйдет в континентальный гранитный фундамент. Тем самым, по-видимому, удастся определить нижнюю границу залегания нефти в земной коре, может быть, вскрыть новые резервуары «пищи моторов», спрятанные в неприступных пока горизонтах. И, возможно, прикаспийская сверхглубинная скважина приблизит минуту окончания векового спора: что такое есть нефть? Д. И. Менделеев и его сторонники говорят, что нефть-это эманация земных недр, что в их раскаленных глубинах водяной пар, взаимодействуя с карбидами металлов, дает начало той чудесной жидкости, без которой немыслим XX век. Это предположение долго находилось в забвении. Его извлекали обычно затем, чтобы подкрепить нехитрую мысль: великие люди, и те ошибаются. Казалось бы, все и везде доказывало, что нефть - следствие жизнедеятельности организмов. Однако в последнее время накопилось немало фактов, указывающих на обратное. Геологов стали брать сомнения: может быть, Менделеев прав? Тогда нефть надо искать и там, где ее не искали, - в древних горных массивах, например. А скважина в крупном нефтегазоносном районе как раз должна проникнуть в зону, которую Менделеев считал природной фабрикой нефти. У второй скважины могут быть иные задачи. Она, возможно, будет заложена в области выходов древнейших пород - в Карелии или другом месте. О старинных зданиях говорят: «От них веет седой древностью». Что же сказать о карельских гранитах? Им более трех с половиной миллиардов лет. Это фундамент одной из первых континентальных платформ, которая утвердилась из хаоса юной планеты, терзаемой геологическими катаклизмами. Ведь земная кора, видимо, постепенно окостеневает. Когда-то она была более подвижна, чем сейчас, и вся служила ареной борения горнообразовательных сил. Потом континентальные кристаллические платформы стали теснить подвижные зоны коры, подобно льдинам замерзающего океана, мало-помалу стягивающим полоски плещущейся воды. Но почему это происходит? Какие силы колышут сегодня континенты, медленно поднимая один участок, например, Скандинавию, и столь же спокойно опуская другие, скажем, Голландию? Трудно найти ответ, не вскрыв фундамент континента, не заглянув «под него» глазами приборов. Этой цели и будет служить эта скважина, которая должна на глубине 12-15 километров достигнуть базальтового основания европейского континента. Место для третьей скважины выбирается в крупном рудоносном районе - шкатулке с драгоценностями. Но ее «дно» геологи увидят впервые. Скважина пройдет к корням горных сооружений сквозь те трещины, разломы, которые когда-то служили каналами для рудных растворов и расплавов. Она пересечет древние очаги магматизма, и это должно пролить свет на загадку появления в глубинах Земли огненно-жидких озер и морей, чья деятельность столь эффектно обнаруживается при извержении вулканов. Не правда ли, любопытная особенность земной коры - ее деление на гранитный и базальтовый слои, отличающиеся друг от друга химическим составом? Коли так, значит, элементы способны путешествовать в твердом веществе. Более легкие «всплывают», точно шлак, тяжелые остаются на дне. Но как, в силу чего происходит такое деление, неясно. Помочь решению этого вопроса призвана четвертая скважина. Она должна вскрыть нижний, базальтовый этаж земной коры вплоть до поверхности мантии. Получается, что разрезы скважин, сложенные вместе, дадут картину строения земной коры по всем слоям: осадочному, гранитному, базальтовому. В этом коренное отличие советского проекта сверхглубинного бурения от американского, в котором предусмотрено лишь бурение базальта со дна океана и достижение поверхности Мохорови-чича. Каждый километр бурения в любой из четырех скважин сулит откровения и открытия, так как это шаги в неизвестное! Но, пожалуй, наиболее захватывающей окажется минута, когда пятая скважина углубится в таинственное подкорковое вещество. Кусок такого вещества или образец лунной породы - трудно сказать, что сильнее взволнует ученых! Скорее всего, интерес и к тому и к другому будет одинаковым. Ибо и то и другое в равной мере загадка.

«Гиперболоид инженера Гарина»?

Космос покорили ракеты. А каков инструмент для познания земных глубин? Обычные буровые вышки, станки, трубы? Нет, далеко не обычные. Колоссальные давления, температуры в 200-600 градусов, при которых подземная вода, обращаясь в пар, обретает взрывчатость динамита, - это далеко не все преграды, которые, подобно мифическому Церберу, стерегут недра от проникновения человека. Они предъявляют к технике суровые требования. И мысль ученых, инженеров уже оттачивает острие того оружия, которое пронзит земную кору. Работа, однако, предстоит большая. Вот, скажем, трубы. Никто раньше не пытался свинчивать их в 10-15-километровую колонну, которая только под влиянием собственного веса удлинится на 33-68 метров. А тут еще влияние высоких температур, горячих минерализованных растворов!... Обычная сталь не годится. Высококачественная? Нет, специалисты склонны отдать предпочтение трубам из титановых сплавов. Им не страшна коррозия, они и нагретые хорошо работают на растяжение. Одна проблема как будто решена, но на очереди десятки новых. Промывочный раствор, система охлаждения... А как быть с искривлением скважин? Если принять нынешние нормы, то скважина... «перевернется» и выйдет обратно на поверхность! Или такая «мелочь», как время спуска-подъема бурильного снаряда: в сверхглубинных скважинах оно возрастет в сотни раз. И все же недаром говорят, что от всякого зла есть противоядие. Увеличится время спуска-подъема? «Ладно, - говорят специалисты. - Откажемся от буровой вышки. Точнее, перенесем ее под землю: выроем шахту глубиной в несколько сот метров, будем там свинчивать трубы в длинные колонны и так сократим время». Предлагаются и более смелые, хотя и не менее обоснованные проекты. Например, проходка шахты глубиною до 20 километров, которая позволит самому человеку спуститься в подкорковые слои земли. Расчеты показывают, что до 7 километров умерять жару позволит обычная вентиляция. Глубже охлаждение придется сочетать с кондиционированием воздуха. Современные антитермические скафандры позволяют три часа работать при температуре 150 градусов. Поэтому, быть может, уместно будет применить новые способы проходки. Не взрывчатка, не сверла и отбойные молотки, а тысячеградусные струи пламени - вот что сулит быстрое продвижение в твердом камне глубин. Когда докладчик сказал на совещании, что современной технике вполне под силу сооружение такой шахты, кое-кто из видавших виды геологов изумленно ахнул: «Так ведь это же гиперболоид инженера Гарина!» Трудно не согласиться, что восклицание было вполне уместным. Но и сверхглубокие шахты - это еще не передний край «фантастической яви». Инженерами обсуждаются проекты подлинных «геоспутников» - подземных кораблей, которые смогут прокладывать себе путь, струей шеститысячеградусной плазмы обращая горные породы в пар. Уже выведены ориентировочные цифры скорости подобных кораблей - от 5 до 50 метров в час. Значит, если на бурение сверхглубоких скважин, на проходку сверхглубоких шахт нужны годы, то «подземная лодка» пронижет земную кору за несколько недель! «Мне почему-то кажется, - сказал по этому поводу известный тектонист, член-корреспондент Академии наук СССР В. В. Белоусов, - что именно подземные корабли призваны сыграть первую скрипку при изучении земных недр». Так или иначе, но в близком будущем человек спустится в глубины планеты. Там все будет ново, непривычно для него. Расплавленный и, однако, твердый камень. Атомы, стиснутые друг с другом чудовищным давлением. Истоки землетрясений, перед мощью которых меркнет сила взрыва водородных бомб. А дальше, глубже, при миллионах атмосфер давления? Может быть, там и атом не похож на атом, может быть, пресс давления сломал электронные оболочки, как в подкорковом слое он сломал кристаллические решетки минералов? Однако стоп! Мы вступили в область необоснованных догадок: ведь земные глубины - пока не познанный мир. Подчеркнем слово «пока». Ему осталось недолго жить. Проникновение в глубины Земли диктуется настойчивыми требованиями практики. Нас зовут не только звездные дали, но и глубоко спрятанные клады, могучие силы Земли, которые надо усмирить и поставить на службу человеку, неиссякаемые источники тепловой энергии, способные обратить ледяные просторы Арктики в цветущий сад. XX век будет не только веком космоса, но и веком смелого проникновения в глубины нашей планеты.

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.