Скважина в Пьемонте поможет изучить недра Земли

Образец горной породы, добытый на глубине более 900 м. tvsvizzera.it

Проект глубинной горной выработки в итальянском регионе Пьемонт призван раскрыть самые потаённые секреты земных недр. Координируемый Университетом Лозанны, как ожидается, он позволит предсказывать землетрясения, кроме того, по его итогам могут быть найдены решения и технологии, способные пригодиться в рамках так называемого «энергетического перехода».

Кто бы мог подумать, что этот участок луговых угодий площадью примерно около 1000 квадратных метров, расположенный между регионами Орнавассо и Меголо ди Меццо (Ornavasso / Megolo di Mezzo) в долине Оссола (Пьемонт, Италия), способен превратиться в площадку для научных исследований. Однако именно так и произошло: начиная с октября 2023 года в течение шести месяцев здесь бок о бок около работали около шести десятков ученых и специалистов со всего мира, представлявшие самые разные научные дисциплины — от геологии и геофизики до геодинамики, геохимии, петрологии, микробиологии и физики горных пород.

Местность, о которой мы говорим, находится не более чем в двадцати километрах от границы со Швейцарией и до недавнего времени широкой международной публике она была совершенно неизвестна. А ведь мы говорим не о чем-нибудь, а о так называемой геологической зоне Иврея-ВербаноВнешняя ссылка, также известной как Иврейская зона или зона Серра-Маджоре. Она представляет собой особенную геологическую зону в Альпах, простирающуюся от города Иврея в Италии к западу от Милана до региона Вербано на границе со Швейцарией.

Уникальный геологический регион

Зона образовалась в результате столкновения Африканской и Европейской континентальных плит около 300 млн лет назад и состоит из различных типов горных пород, включая магматические, метаморфические и осадочные. Именно здесь по большому счету и начали образовываться Альпы, из-за чего породы, обычно залегающие на глубине около 30–35 км у нижней границы земной коры, вблизи так называемой «границы Мохоровичича»*, оказались практически у самой поверхности.

Это и делает данный регион столь ценным для науки. На то, чтобы получить искомую скважину, или на научном языке горную выработку, потребовалось несколько недель и солидное число алмазных коронок для керноотборников (так называется инструмент, используемый для сверления точных и ровных отверстий в горных породах).

В конце реализации проекта Dive (Drilling the Ivrea-Verbano zonEВнешняя ссылка) ученые получили отверстие диаметром в 15 см и скважину, уходящую на глубину 909,5 метра. Профессор Альберто Занетти (Alberto Zanetti) из расположенного в Пизе НИИ горного дела и комплексного освоения георесурсов (Istituto di Geoscienze e Georisorse CNR) с самого начала принадлежал к числу энтузиастов проекта.

«С помощью бурения мы уже достигли значительной глубины, но до слоев верхней земной мантии** нам ещё далеко. Предварительные геофизические данные показали, что плотность пород там внизу уже соответствует плотности мантии, но речь пока только идет об увеличении содержания в породах минерала граната. Именно это и дает нам право обоснованно утверждать, что мы уже добурились хотя бы до непосредственной близости к мантии».

Тот факт, что на данном этапе ученые до самой мантии ещё не добрались, их не обескураживает. «Это будет главной целью третьей фазы проекта», — объявляет А. Занетти. Весь проект, по его словам, разделен на три фазы. Первый был реализован в 2022 году в регионе Орнавассо (Ornavasso — коммуна в Пьемонте, в провинции Вербано-Кузьо-Оссола рядом со швейцарской границей), второй — недалеко от общины Меголо ди Мецо, а третий планируется претворить в жизнь в итальянском регионе Вальсезия (Alagna ValsesiaВнешняя ссылка). «Регион Орнавассо мы выбрали, потому что для верхней земной мантии это наиболее репрезентативное место, тогда как Меголо ди Мецо позволяет изучать нижние глубинные слои земной коры на границе с мантией».

Применимо в повседневной жизни

Об этом нам рассказывает Отмар Мюнтенер (Othmar Müntener), профессор Университета Лозанны и эксперт в области петрологии. Теперь, по его словам, ученым предстоит сравнить результаты первых двух этапов, представить итоговый доклад, после чего надо будет написать заявку на адрес Международной программы континентального научного бурения (International Continental Scientific Drilling Program / ICDPВнешняя ссылка) с просьбой предоставить финансирование для реализации третьей фазы проекта. На данный момент все буровые работы обошлись примерно в шесть миллионов долларов.

Весь извлеченный из-под земли скальный материал в виде кернов будет доставлен в хранилище ICDP в Шпандау, в западном районе Берлина, сама же «Программа» размещена в штаб-квартире в Потсдаме. «Нам предстоит более месяца работы по определению характеристик проб и по их отбору для дальнейшего изучения на базе лабораторий в Италии, Швейцарии, Австрии, Германии и Франции. На это потом могут уйти три-четыре года», — добавляет Дьёрдь Хетеньи (György Hetényi), профессор Университета Лозанны и эксперт в области геофизики.

В лабораториях Лозаннского университета, в частности, будет проведен анализ химического состава горных пород и динамики изменения этого состава с изменением глубины их изначального залегания. Ученых интересуют теплопроводные характеристики пород из региона нижней части земной коры. Все эти опыты не только расширят фундаментальные научные познания человечества, но и могут оказаться вполне полезными и в повседневной жизни.

Как говорит А. Занетти, все полученные данные будут использованы для совершенствования действующих геофизических моделей, что пойдет на пользу и тем регионам мира, где изученные породы недоступны из-за их слишком глубокого залегания. «Это поможет, кроме того, более точно настроить прогностические модели по предсказанию землетрясений. Скважины в Орнавассо и Меголо на годы вперед будут снабжать нас информацией при помощи опущенных в них специальных исследовательских зондов».

*Открыта в 1909 году хорватским геофизиком и сейсмологом Андрией Мохоровичичем (Andrija Mohorovičić, 1857–1936) на основании анализа сейсмических данных.

**Мантия — часть геосферы Земли, расположенная непосредственно под корой и выше ядра. Находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной поверхности и занимает около 80% объёма Земли.