На суше и на море, 1971 - [249]

Земная кора под дном океанов

Геологические и геофизические исследования свидетельствуют о том, что земная кора, покрытая водами Мирового океана, весьма своеобразна. Как оказалось, существует особый океанический тип земной коры. Он отличается от материкового прежде всего толщиной. Под континентами она колеблется от 25 до 80 км, под океанами же обычно не превышает 6–7 км. Внутреннее строение океанической коры также имеет свои особенности. Под слоем довольно слабо консолидированных осадков мощностью в несколько сот метров залегает второй, промежуточный, или переходный, слой. Предполагают, что он сложен уплотненными осадочными породами, пронизанными прослоями вулканических пород. Мощность второго слоя — от 0,7 до 1,5 км. Далее следует базальтовый слой, образующий нижнюю часть земной коры под океанами и континентами. Он граничит уже непосредственно с мантией, представляющей глубинные части Земли. Поверхность раздела земной коры и мантии, так называемая поверхность Мохоровичича, или просто Мохо, была обнаружена по резкому возрастанию скорости сейсмических волн, проходящих земную кору.

На материках между осадочным и базальтовым слоями залегает еще мощный гранитный слой. Породы эти лишь условно называют базальтами и гранитами из-за сходства их свойств, определенных сейсмическим методом, со свойствами аналогичных пород, распространенных в земной коре.

Глубинное бурение в океане

Ученые давно мечтали заглянуть в самые недра земной коры и даже проникнуть еще ниже — в загадочную мантию Земли. Лет десять назад был разработан международный план совместных исследований, получивший название плана «верхней мантии», или проекта «Мохол». По этому плану в СССР было намечено бурение сверхглубоких скважин в Карелии, Казахстане, на Урале, Кавказе и на побережье Тихого океана. Так как толщина земной коры в океане значительно меньше, чем на континентах, видимо, легче достигнуть мантии Земли при бурении океанского дна. Поэтому американские геологи весной 1961 г. начали экспериментальное бурение в Тихом океане в 64 км от острова Гваделупа. Глубина океана здесь — 3660 м. С борта экспериментального бурового судна «KUSS-1» была пробурена скважина, проникшая в толщу донных осадков на 167 м, затем она углубилась еще на 13 м в базальт. Дальнейшее бурение пришлось прекратить по техническим причинам. Позднее в Тихом океане, у берегов Калифорнии, где глубина достигала 1000 м, пробурили дно океана на 316 м. Базальтовый слой при этом не был достигнут. Целый ряд других попыток пробиться к загадочной границе Мохоровичича тоже окончились неудачно.

Первые опыты глубоководного бурения выдвинули перед специалистами немало сложных технических проблем. Основная трудность связана со спецификой работы в морских условиях. Как защитить судно от штормов и тайфунов? Как удержать его на одном месте, чтобы не погнуть и не оборвать длинную нить буровых труб, спущенных на дно? И главное, как менять изношенный буровой инструмент? Твердые прослои кремней, встречающиеся в толще менее плотных осадков, оказались почти непреодолимым препятствием при глубоководном бурении. Даже наиболее прочные алмазные долота крошатся в пыль при встрече с такими прослоями.

На суше для смены долота приходится извлекать из скважины всю буровую колонну. А как сделать это в океане? Кроме того, замененный буровой инструмент снова нужно вставить в устье скважины, скрытое за многокилометровой толщей океанской воды!

Был предложен ряд технических решений для устранения возникших трудностей. Все они, однако, оказались слишком дорогостоящими. Поэтому в 1966 г. проект «Мохол» отложили в сторону. Несколько позднее его заменили новым проектом — «Джоидес», которым предусматривалось объединить усилия пяти научно-исследовательских учреждений США, занимающихся вопросами морской геологии.

Этим проектом уже не ставилось обязательной задачи — достичь мантии Земли, но зато было намечено планомерное и систематическое изучение донных осадков с помощью бурения.

В 1968–1969 гг. в соответствии с проектом пробурили около 150 скважин в Атлантическом и Тихом океанах на глубинах от 2 до 6 км и получили много новых данных о строении океанского дна. Работы проводились на специальном судне «Гломар Челленджер» водоизмещением около 11 тыс. т, оборудованном по последнему слову техники. Предварительно до начала бурения проводились сейсмические работы, чтобы выбрать наиболее подходящее для этого место. Система электронно-вычислительных машин на борту позволяла определять положение судна в море с точностью до 60 м и автоматически удерживать корабль на одном месте при помощи реактивных водометов. Специальное приспособление — «успокоитель качки» и точные сводки погоды, получаемые со спутников, обеспечивали благоприятные условия для работы. Комплект буровых труб давал возможность проходить 700-метровую толщу осадков при глубине океана до 7 км. Механические «руки» помогали поднять, свинтить и развинтить «свечи» труб. Особое устройство периодически извлекало из скважины керн, не поднимая всю буровую колонну. Но по-прежнему главным препятствием при бурении оставались кремнистые прослои пород, которые в большинстве случаев мешали достичь даже базальтового слоя.