* Vi
J* 3
Возвращение в Гренландию
i
П.Г.Талалай
етом 2001 г. я вновь побывал в Гренландии. О своем участии в высокоширотной полярной экспедиции, о некоторых моментах истории исследований самого большого острова в мире я уже рассказывал читателям «Природы» в статье, где речь шла в основном о глубоком бурении в Гренландии в ледниковом покрове [1]. Всего здесь пройдено шесть глубоких скважин, последнюю по проекту колонкового бурения Северной Гренландии NGRIP (North Greenland Ice Project) начали в 1998 г. с целью изучения изменения климата Земли в период от 130 до 115 тыс. лет назад. В западной научной литературе он носит название «Eemian» и, по имеющимся данным, потепление того времени можно сравнить с современным. В целом метод построения прогнозов на основе реконструкции климата прошлого считается достаточно удовлетворительным, хотя имеет существенный недостаток: не всегда позволяет учесть влияние принципиально новых факторов — парникового эффекта, озоновых дыр, последствий ядерных взрывов.
Тем не менее именно анализ состава льда в последние десятилетия стал основным методом
© П.Г.Талалай
Павел Григорьевич Талалай, кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургского государственного горного института им.Т.ВЛлеханова. Область научных интересов — разработка технологии и техники глубокого бурения скважин во льдах Антарктиды и Гренландии. Участник 35-й Советской антарктической экспедиции 1989—1991 гг. (станция "Восток»}.
палеоклиматологии. Накапливая воздушные включения из атмосферы, лед «запоминает» черты прошлого. Главным источником информации выступает здесь его изотопный состав, в частности содержание «легкого» О16 и «тяжелого» О18 изотопов кислорода: с повышением температуры концентрация первого увеличивается, а второго — снижается. Так лед фиксирует климатические события подобно тому, как фотография — объект съемки, а затем долго хранит этот образ. Остается извлечь образцы из глубоких горизонтов ледниковых покровов.
Сейсморазведка и радиозондирование в Северной Гренландии показали, что слои льда возрастом 115—130 тыс. лет долж-
ны находиться на глубине примерно 2710 — 2800 м. Буровой полигон был выбран в точке с координатами 75.12°с.ш., 42.30°з.д., где из-за особенностей донного рельефа эти слои предположительно имеют максимальную мощность [2].
В августе 2000 г. глубина скважины достигла 2932 м (табл.1). Но ожидаемый лед так и не был поднят на поверхность, поскольку, вопреки геофизическим исследованиям, годовые слои оказались толще предполагаемых. Мощность ледника в этом месте составляет 3085±30 м, и для выхода в под-ледниковые горные породы оставалось пробурить всего 150 м.
После извлечения раствора этиленгликоля, оставленного в скважине в 2000 г. (это вещест-
во препятствует замерзанию, но, к сожалению, превращается в тестообразную массу, налипающую на буровой снаряд), работа была продолжена. Полевой сезон 2001 г. начался в мае.
На станции ^ЮР в первой его половине работало 19 человек, а во второй — всего 13- Начальник и научный руководитель — специалист в области динамики ледников и ледниковых покровов профессор Копенгагенского университета Д.Даль-Йенсен. Она не только известный гляциолог, но и многодетная мама (у нее четверо детей). Последним увлечением профессора стало моделирование ледниковых куполов Марса: хорошо заниматься тем, что не может быть проверено по крайней мере при жизни, говорила, шутя, Даль-Йенсен.
Физический факультет Копенгагенского университета, к которому относится гляциологическая лаборатория, испытывает определенные трудности, связанные с кризисом в области фундаментальных исследований. Видимо, поэтому в университете не нашлось достойной смены двум датским «китам», специалистам по бурению скважин во льдах. Первый, Н.Гундеструп, генератор всех программ по бурению глубоких скважин в Гренландии, проведший больше 20 полевых сезонов на ледниковом щите, два года назад тяжело заболел и скончался 4 ноября 2002 г. Второй, С.Джонсен, обладатель самой престижной среди гляциологов награды «Кристалл Зелигмана»*, не смог принять участие в полевом сезоне 2001 г., он не прошел медицинскую комиссию, а она здесь чрезвычайно строгая.
Поэтому начальником бурового отряда сезона 2001 г. стал Ф.Уилелмс, молодой научный сотрудник Института им.А.Веге-
* Учреждена в 1963 г. в честь английского гляциолога ДисЗелигмана (1886—1973), одного из основоположников современного снеговедения, основателя (1947) и первого президента (до 1963 г.) Британского, впоследствии Международного гляциологического общества.
тггмаа
Под крылом самолета один из широко распространенных в береговой части Гренландии выводных ледников.
Здесь и далее фото автора и других участников экспедиции
нера из Бремерхафена (Германия). Несколько лет назад он защитил диссертацию по электрическим методам исследований ледяного керна, в Гренландии проводил все последние сезоны начиная с 1996 г. Здесь он приобрел навыки управления буровым снарядом, хорошо распознает аварийные ситуации в скважине, обладает хорошей интуицией (что очень важно для оператора бурения), в меру осторожен. Физически он очень кре-
пок, что также желательно для людей, работающих на буровой.
В интернациональную часть экспедиции входит также бурильщик из Токио Й.Танака, по образованию инженер-электронщик, опытнейший специалист по гляциобурению, работал в Антарктиде. Возглавляет компанию «Geosystems Inc.», специализирующуюся на программном обеспечении геологических, геофизических, буровых работ.
Таблица 1
Покамтмм бурения глубокой скважины NGRIP
Показатели
Полевой сезоп
1998 г. 1999 г. 2000 г. 2001 Г.
количество полевых дней 3/36 ' 66/94 54/93 15/81
(бурение/всего)
пробуренный интервал, и 0-107 107-1752 1752-2932 2932-3001
общее количество пробуренных 107 1645 1180 69
метров
средняя производительность 35.7 30.1 20.4 4.0
бурения, м/сут 63.6
максимальная производительность 45.8 35.2 6.5
бурения, м/сут 1 редыяя рейсовая проходка, м/рейс. 2.8 b 2.97 0.50
среднее количество рейсов в сутки | 9.4 6.9
Участники экспедиции. Стоят (слева направо): начальник станции Д.Даль-Иенсен, помощник бурильщика Р.Шалма, бурильщик П.Г.Талалай, механик С.Хилмарссон, начальник буровой группы Ф.Уилелмс, механик И.Шармели. Сидят: бурильщик Й.Танака, гляциолог Ж.-Л.Тисон.
Следующий участник группы — автор этих строк. Для меня это третий полевой сезон в Гренландии, приглашен в проект после стажировки в Копенгагенском университете, поскольку имел опыт бурения в сложных условиях на Северной Земле и на станции «Восток» в Антарктиде.
Остальные члены буровой группы очень молоды и только
начинают пробовать свои силы на поприще полярной романтики. Это — студент Копенгагенского университета француз Р.Шалма, переехавший в Датское королевство к жене-датчанке, и швейцарский механик И.Шармели из Берна. Силами шести человек и велась проходка скважины.
В начале полевого сезона 2001 г. бур за один рейс прохо-
2950 2960 2970 2980 2990 3000 глубина скважины, м
Рейсовая проходка (полевой сезон 2001 г.) • зависимости от глубины скважины.
дил почти метр, однако на глубинах свыше 2960 м из-за резкого возрастания тока в цепи питания приводного электродвигателя бурение приходилось останавливать после проходки всего 0.2—0.3 м. Причина — образование наледи на поверхности резцов и буровой коронки, что было вызвано резким изменением свойств льда, залегающего на больших глубинах. Во-первых, размеры кристаллов льда здесь увеличивались на порядок, во-вторых, температура льда в скважине приближалась к точке плавления, которая под давлением вышележащей толщи (а это примерно 27 МПа) на глубине около 3 км составляет -2°С.
В таких условиях характер разрушения льда резко изменялся. Если в верхних горизонтах хрупкий, как стекло, он превращался в раздробленную крошку, то «теплый» пластичный лед глубоких слоев разрушался, образуя частицы шлама, похожие на деревянную стружку, вылетающую из рубанка. Конструкция бурового снаряда оказалась не приспособленной для их удаления. Шлам быстро забивался в зазоры колонковой трубы, слипался и формировал ледяное кольцо вокруг бурового снаряда.
Все меры, предпринятые для стабилизации проходки, потерпели фиаско. Более того, на глубине 2983-7 м буровой снаряд застрял. Даже при максимальном натяжении кабеля он оставался намертво «приклеенным» к забою скважины. В нее было опущено 5 кг замороженного этиленгликоля, и через 5 ч снаряд «вышел на волю». Этот случай был не единственным — «прихваты» снаряда происходили еще три раза (табл.2).
Крупные неприятности перемежались мелкими. Так, во время ликвидации третьей аварии дисковый тормоз лебедки не выдержал нагрузок. Более того, в нарушение всех инструкций техники безопасности он почему-то оказался не закрыт защитным кожухом, и дисковая
НвГРА^Я!
Табаам Я
Прмхмнм «урм*1» (МНИ ■ «»ажааа НШГ (1М1 г.)
Глубин*, ■
248 ^ -2987.4 2ВД13 в
накладка рассыпалась на мелкие куски, расстреливая, как из крупнокалиберного пулемета, помещение буровой.
Лебедка, потеряв управление, стала самопроизвольно раскручиваться, и, несмотря на то, что буровой снаряд был на забое, кабель уходил в скважину до тех пор, пока оператор не задействовал ручной аварийный тормоз. В скважину ушло «лишних» 170 м кабеля. Со всеми мерами предосторожности снаряд был извлечен, но из-за ослабления оплеток на кабеле образовался узел в 70 м от бурового снаряда. Поэтому нижний поврежденный участок кабеля пришлось отрезать и заново заделать.
Буровой снаряд отмыли и оставили на ночь с включенным внутренним обогревателем. Утром обнаружили, что блок питания его компьютера полностью выгорел. К счастью, сам он оказался неповрежденным, а дубликат комплекта никелево-кадми-евых батарей имелся в наличии. Предстояло отремонтировать
тормоз лебедки, но для него запасных^ частей не оказалось. И все же в наше время технического прогресса эта проблема была вполне решаемой. Другое дело — доставка необходимого груза в центральную часть Гренландии еще не так давно, в начале прошлого века.
Здесь уместно бы вспомнить организацию станции «Айсмит-те» («Ледяной цен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.