Kürzlich entdeckten Geochemiker aus Russland sowie Frankreich und Deutschland einen Ozean der Archäerzeit in einer Tiefe von 410 bis 660 Kilometern unter der Erdoberfläche. Solche Entdeckungen wären ohne die in der Sowjetunion entwickelten und verwendeten Superdeep-Bohrmethoden nicht möglich gewesen. Eines der Artefakte dieser Zeit ist das Kola Superdeep Borehole (SG-3), das auch 24 Jahre nach Beendigung der Bohrungen das tiefste der Welt bleibt.
Die Pioniere des Ultra-Deep-Drillings waren die Amerikaner. In der Weite des Ozeans haben sie zwar das Pilotprojekt Glomar Challenger verwendet, das speziell für diesen Zweck entwickelt wurde. In der Zwischenzeit entwickelte die Sowjetunion aktiv eine geeignete theoretische Grundlage.
Im Mai 1970 begannen im Norden der Region Murmansk, 10 Kilometer von der Stadt Zapolyarny entfernt, die Bohrungen des Kola-Superdeep-Brunnens. Wie erwartet war dies zeitlich auf das hundertjährige Bestehen von Lenin abgestimmt. Im Gegensatz zu anderen Superdeep-Bohrlöchern wurde SG-3 ausschließlich zu wissenschaftlichen Zwecken gebohrt und organisierte sogar eine spezielle geologische Erkundungsexpedition.
Die Bohrstelle wurde als einzigartig ausgewählt: Auf dem Ostseeschild der Kola-Halbinsel tauchen alte Felsen auf. Das Alter vieler von ihnen erreicht drei Milliarden Jahre (unser Planet selbst ist 4,5 Milliarden Jahre alt). Außerdem ist hier der riftogene Trog Pechenga-Imandra-Varzugsky eine schalenartige Struktur, die in alte Felsen gepresst wird, deren Ursprung durch einen tiefen Fehler erklärt wird.
Rekonstruktion der Bohrapparatur
Wissenschaftler brauchten vier Jahre, um einen Brunnen bis zu einer Tiefe von 7263 Metern zu bohren. Bisher wurde nichts Ungewöhnliches getan: Es wurde dieselbe Anlage verwendet wie bei der Gewinnung von Öl mit Gas. Dann stand der Brunnen ein ganzes Jahr im Leerlauf: Das Bohrgerät wurde für Turbinenbohrungen modifiziert. Nach dem Upgrade konnten monatlich ca. 60 Meter gebohrt werden.
Die Tiefe von sieben Kilometern bot Überraschungen: den Wechsel von harten und nicht sehr dichten Gesteinen. Unfälle wurden häufiger und viele Höhlen tauchten im Bohrloch auf. Die Bohrungen wurden bis 1983 fortgesetzt, als die SG-3-Tiefe 12 Kilometer erreichte. Danach versammelten sich die Wissenschaftler zu einer großen Konferenz und sprachen über ihre Erfolge.
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Aufgrund der ungenauen Handhabung des Bohrers blieb jedoch ein Abschnitt mit einer Länge von fünf Kilometern in der Mine. Einige Monate lang versuchten sie es zu bekommen, aber es gelang ihnen nicht. Es wurde beschlossen, aus einer Tiefe von sieben Kilometern erneut mit dem Bohren zu beginnen. Aufgrund der Komplexität des Vorgangs wurden nicht nur die Hauptbohrung, sondern auch vier weitere gebohrt. Die Wiederherstellung der verlorenen Meter dauerte sechs Jahre: 1990 erreichte der Brunnen eine Tiefe von 12262 Metern und wurde zum tiefsten der Welt.
Nun, Feier am Tag des Geologen
Zwei Jahre später wurden die Bohrungen eingestellt, anschließend wurde der Brunnen eingemottet und tatsächlich aufgegeben.
Trotzdem wurden am Kola Superdeep-Brunnen viele Entdeckungen gemacht. Ingenieure haben ein komplettes Ultra-Tiefbohrsystem entwickelt. Die Schwierigkeit lag nicht nur in der Tiefe, sondern auch bei hohen Temperaturen (bis zu 200 Grad Celsius) aufgrund der Intensität der Bohrungen.
Wissenschaftler drangen nicht nur tiefer in die Erde ein, sondern hoben auch Gesteinsproben und Kerne zur Analyse auf. Übrigens haben sie den Mondboden untersucht und herausgefunden, dass er in seiner Zusammensetzung fast vollständig den Gesteinen entspricht, die aus einer Tiefe von etwa drei Kilometern aus dem Kola-Brunnen gewonnen wurden.
In einer Tiefe von mehr als neun Kilometern gelangten sie in die Ablagerungen von Mineralien, einschließlich Gold: in der Olivinschicht bis zu 78 Gramm pro Tonne. Und das ist nicht so wenig - Goldabbau wird mit 34 Gramm pro Tonne für möglich gehalten. Die Entdeckung eines neuen Erzhorizonts für Kupfer-Nickel-Erze war sowohl für Wissenschaftler als auch für die nahe gelegene Anlage eine angenehme Überraschung.
Nun, SG-3 in den 2000er Jahren
Unter anderem erfuhren die Forscher, dass sich Granite nicht in eine superstarke Basaltschicht verwandeln: Dahinter steckten archäische Gneise, die traditionell als gebrochenes Gestein klassifiziert werden. Dies machte eine Art Revolution in der geologischen und geophysikalischen Wissenschaft und veränderte die traditionellen Vorstellungen über die Eingeweide der Erde vollständig.
Eine weitere angenehme Überraschung ist die Entdeckung hochporöser gebrochener Gesteine, die mit hochmineralisiertem Wasser in einer Tiefe von 9 bis 12 Kilometern gesättigt sind. Laut Wissenschaftlern sind sie für die Bildung von Erzen verantwortlich, aber früher wurde angenommen, dass dies nur in viel flacheren Tiefen geschieht.
Unter anderem stellte sich heraus, dass die Untergrundtemperatur etwas höher ist als erwartet: In einer Tiefe von sechs Kilometern wurde anstelle der erwarteten 16 ein Temperaturgradient von 20 Grad Celsius pro Kilometer erreicht. Der radiogene Ursprung des Wärmeflusses wurde festgestellt, was auch nicht mit früheren Hypothesen übereinstimmte.
Gebäude SG-3 in den 2000er Jahren
Wissenschaftler haben 14 Arten versteinerter Mikroorganismen in den mehr als 2,8 Milliarden Jahre alten Tiefenschichten gefunden. Dies ermöglichte es, die Zeit des Ursprungs des Lebens auf dem Planeten vor eineinhalb Milliarden Jahren zu verschieben. Die Forscher fanden auch heraus, dass es in Tiefen keine Sedimentgesteine und Methan gibt, was die Theorie der biologischen Herkunft von Kohlenwasserstoffen für immer begräbt.
