ソ連は、その下に何があるのかを見るために世界で最も深い穴を掘った

ロシアのコラ半島、ノルウェー国境近くの荒野に、ソビエト時代の廃墟となった科学研究施設が建っている。崩れかけた建物の真ん中には、重くて錆びたマンホールの蓋がコンクリートの床に埋め込まれており、まるで知られざる秘密を封印するかのように、一輪のボルトがしっかりと釘付けになっている。

放棄された科学研究施設と封印された坑口 |翻訳元

マンホールの蓋の下には有名なコラ超深度掘削孔（Кольская сверхглубокая скважина）があります。これはもともと単なる科学研究掘削プロジェクトでしたが、都市伝説によって有名になりました。伝説によると、コラ超深度掘削孔はかつて地下12,000メートルまで掘削され、掘削機器が激しく振動したそうです。科学者たちは地球の中心に空洞があることを発見して驚いた。彼らは超高精度の録音機を使ってそれを感知したが、人間の叫び声に似た叫び声が聞こえた。彼らは「地獄の門」を掘り開いたのだと思った。

「科学調査隊が地質探知機を使って掘削孔の入口をレーザースキャンし、超音波探知機で探知した結果、掘削孔内で泣き叫ぶ声や叫び声、大爆発があったことが判明した。…その後、ロシアはコラ掘削孔を再び閉鎖し、入り口を鉄筋コンクリートと溶融鋼で封鎖し、周囲50キロを軍事制限区域および飛行禁止空域に設定した」と記した記事もある。

アメリカの新聞が報じた「地獄の井戸」 |ウォンケット

私は大学の掘削工学の授業で初めてこの話を聞いたのですが、それ以来、この不思議な掘削孔は私の強い好奇心を掻き立ててきました。さあ、私と一緒にコラ半島の遺跡に行き、その伝説の起源について学んでください。

コラ超深度掘削孔

地獄の門についての伝説は、もちろん完全に誤りです。実際のところ、これらの記録自体は全く根拠のないものです。元々はフィンランドの新聞の読者からの手紙でしたが、その後の再版の過程でますます奇跡的なものになりました。

もちろん、こうした奇妙なことはさておき、実際のところ、コラ超深度掘削孔は伝説の宝物ドリルでもある。

コラ超深度掘削孔上部構造 |参考文献 [3]

コラ超深度掘削孔は、1970年にソビエト連邦によってコラ半島のペチェンガ地区に設立された科学掘削プロジェクトです。コラ超深度掘削孔は、主に地球上で最も古い岩石を研究し、その中で起こった地質学的プロセスを理解するために建設されました。

アメリカとソ連の冷戦時代に誕生したこの井戸には、「国家に栄光をもたらす」という栄光の使命も担われています。当時、両国は、地殻を掘り抜いて、地殻とマントルの境界であるモホロビチ不連続面に到達する最初の国になれることを期待して、地球の最深部まで掘削を進めていた。

モホロビッチ不連続面の模式図

ソ連はあんなに大国だったのに、なぜペチェンガ地域で掘削することにしたのでしょうか？実際、この地域には独自の利点があります。ペチェンガは、コラ半島、フィンランド、スウェーデン、ノルウェーにまたがる、ヨーロッパ最古の地質学的地域のひとつであるバルト楯状地の一部です。ここでは、水、風、氷河によって、何億年も前の古代の地層の上にある堆積物が浸食されており、15キロメートルの深さまで井戸を掘って、通常は25キロメートル以上の深さの大陸地殻に隠れている地層を見ることができます。

コラ超深度掘削孔の位置 |世界の地図

1965年、プロジェクトリーダーは適切な掘削場所を見つけました。 5年間の建設と準備を経て、すべての掘削施設の建設と設置が完了し、工業団地と住宅の建設が完了しました。 1970年、人類史上前例のない工学上の偉業が北極圏で始まりました。

遠征隊長のDMグバーマンは、立っている姿で、

後の SG-3 掘削孔の建設。深さは 12,262 メートルに達しました。|参考文献 [3]

マントルへ向かう

1970年、レーニン生誕100周年を記念して、コラ超深井戸が正式に掘削されました。これは当時としては精力的な科学研究プロジェクトであったと言えるでしょう。研究プロジェクト全体は旧ソ連地質省の直接指導の下で実施され、何千人もの科学研究者のうち、ごく少数の科学者だけが現場に参加できた。掘削作業に携わった全職員にはモスクワのアパートが割り当てられ、作業期間中の月給は大学教授の年俸に相当した。掘削現場にはコアを研究するための研究室が 16 か所設置されました。

掘削リグの横で働く作業員 |参考文献 [3]

ソ連はウラルマッシュ4Eシリーズの掘削装置を使用して掘削の第一段階を完了した。計画された掘削距離は5,000メートルだったが、実際の掘削距離は7,263メートルに達した。これは、この装置が到達した最深記録となり、コラ超深度掘削孔は当時ヨーロッパで最も深い掘削孔となった。

ウラルマッシュ-4E掘削リグの見通し |参考文献 [3]

掘削の第2段階では、技術チームが古い掘削装置を解体し、独自のUralmash-15000装置を使用して、井戸の底の高温高圧の極限条件下で最終的に10,636メートルに到達しました。 1979年6月6日、コラ超深井戸は、米国オクラホマ州のバーサ・ロジャース超深井戸が保持していた9,583メートルの記録を破り、当時公式に世界で最も深い超深井戸となりました。

コラ超深度掘削孔は9,584メートルに到達した。

当時世界で最も深い掘削孔となった |参考文献 [3]

掘削作業は急速に進んでいます。 1983年、この井戸は世界最深のマリアナ海溝を超えて12,000メートルに到達した。 1984年にモスクワで開催された国際地質学会議に備えて、掘削作業は約1年間中断されました。この休止期間が、その後の事故の隠れた危険を生んだ可能性がある。1984年9月、12,066メートルまで掘削した後、5,000メートルのドリルストリングが破損し、掘削孔内に残った。その後、7,000メートルの深さから掘削作業を再開する必要がありました。

1983年、コラ超深度掘削坑は水深12,000メートルに到達しました。|参考文献 [3]

1989年、コラ超深度掘削坑は初めて最大深度12,262メートルに到達しました。スタッフは、ボーリングホールの深さが 1990 年に 13,500 メートル、1993 年までに 15,000 メートルに達するだろうと楽観的に予測しました。

しかし、彼らはすぐに、この深さの地殻の温度が予想されていた100℃よりも高く、180℃に達していることを発見しました。この温度では、機器は深刻な損傷を受け、より深い掘削は不可能になりました。そのため、掘削作業は 1992 年に中止されました。掘削を中止した公式の理由は資金不足でした。 12,000メートルから12,262メートルまで、わずか262メートルの進歩に丸10年かかりました。

1980 年代にコラ超深度掘削孔から採取されたコアサンプル |翻訳元

掘削は1992年に停止しましたが、コラ超深度掘削坑井の情報とデータの研究は、2006年に資金が尽きるまで数年間続きました。2008年に現場は放棄され、コラ超深度掘削坑は厳重に封印され、伝説はついに終焉を迎えました。

掘削孔から採取したコアを観察している地質学者 |参考文献 [3]

コラ超深度掘削は成功したのでしょうか?

コラ超深度掘削孔は、これほど深く掘削したが、当初人々が与えた栄光の使命を果たし、モホ面まで掘削することに成功したのだろうか？残念ながら、答えは「ノー」であり、目標からは程遠いです。バルト楯状地の 1/3 にしか達しません。これを絵で説明してみましょう。

地球内部の図 | Wikipedia.org

一般的に、地球の地殻の厚さは 5 ～ 70 キロメートルの範囲です。海洋地殻の厚さは約8キロメートルと比較的薄いのに対し、大陸地殻の厚さは20〜70キロメートルです。したがって、最も薄い大陸地殻に基づいて計算したとしても、コラ超深度掘削孔は、より厚い領域は言うまでもなく、大陸地殻の半分しか掘削していないことになる。地球の平均半径は6,371キロメートルですが、コラ超深度掘削孔で掘削されたのはわずか0.2％で、これは実にわずかな量です。

これを見ると、次のような疑問も湧くかもしれません。大陸地殻は非常に厚く、海洋地殻は非常に薄いのに、なぜ海洋地殻に超深穴を掘らないのか？

海洋地殻に超深穴を掘る

研究者たちはどうしてこのような単純な問題に気づかなかったのでしょうか?実際、コラ超深度掘削プロジェクトが開始される以前、米国は、やはりモホ面までの掘削を目的とした「モホプロジェクト」をすでに沖合で実施していた。モホプロジェクトは当初、3つのフェーズに分けて実行される予定でした。しかし、技術、管理、資金などの一連の問題により、計画は最初のフェーズだけで中止されました。

モホ計画の第一フェーズで使用した掘削船 CUSS | Wikipedia.org

最終的に、このプロジェクトは海底下 183 メートルの掘削深度しか達成できませんでしたが、費用は 5,700 万ドルで、1966 年当時としては間違いなく巨額でした。当時の地質学者の言葉を借りれば、このプロジェクトは高層ビルの上に立って、細くて長い乾いた麺を持ち、その下のアスファルト道路に穴を開けるようなものでした。このことから、コラ超深度掘削孔を12,262メートルの深さまで掘削するのにどれだけの人力、物資、資金が費やされたかも想像できます。

科学者は何を発見したのでしょうか?

コラ超深度掘削孔の直径はわずか20センチメートルほどですが、色鮮やかな地下の世界を覗くことができます。科学者たちは20億年前の生命活動さえも観察しました。彼らは地表から6キロメートル下で、地下の高温高圧の環境で驚くほど良好な状態で保存された微小なプランクトンの化石を発見した。

コラ超深度掘削孔を記念したソ連の切手、1987年 |ウィキペディア

科学者たちは井戸の奥深くで予期せぬ水の痕跡を発見した。これは地球の地殻深部の鉱物に含まれる水素と酸素から直接生成された水であり、不浸透性の岩石層によって地表に到達するのを妨げられているのではないかと研究者らは推測している。

公式サイトによると、9キロから12キロの地層では、中心部の金含有量が1トンあたり4グラムの品位に達しており、商業採掘の要件を満たしているという。コラ超深度掘削孔の探査プロセスは宇宙開発競争の方向性とはまったく逆だが、深さ3キロメートルのコラ超深度掘削孔から科学者が採取した岩石は、ソ連の月面探査車が採取した月の土壌と組成が驚くほど似ている。

地下12,260メートルのSG-3ボーリングホールから採取したコア |参考文献 [3]

実際、今日に至るまで、コラ超深度掘削孔の深さの記録は、何人かの「新進気鋭の」掘削者によって破られてきました。 2008年、カタールのアショシン油井は12,289メートルに到達した。 2011年、ロシアのサハリン島にあるオドプトゥOP-11油井は12,345メートルに到達した。 2012年、エクソンモービルのZ-44チャイヴォ油井は12,376メートルに到達しました。しかし、これらの油井は全長が長いだけです。一定の水平方向の変位もあります。実際の垂直深度で計算すると、コラ超深度掘削孔 SG-3 は、現在でも地球の最深部に到達する最も深い人工構造物です。これは純粋に科学研究の目的で掘られた世界最深の井戸でもあります。

著者: 風の向こう側

編集者: ダリン

参考文献

[1] http://www.bbc.com/future/story/20190503-the-deepest-hole-we-have-ever-dug

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Kola_Superdeep_Borehole

[3] http://superdeep.pechenga.ru/

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/地球の構造

[5] アンドレイ、ミハイ（2018年8月21日）。「地球の層とは何ですか？」 ZMEサイエンス。 2019年6月28日閲覧。

[6] http://www.021diao.com/article/4939.html

[7] https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Mohole

[8] アラン・ベローズ（2007年3月5日）。「最も深い穴」。すごく興味深い。 2014年12月27日閲覧。

[9] GJマクドナルド（1988）。「大陸深部構造に関する主要な疑問」。 A. ボーデンおよびKG Eriksson (編)。結晶質岩盤の深部掘削、第1巻。ベルリン：Springer-Verlag。 28～48ページ。 978-3-540-18995-4.