В Горьковской области в 1950-е годы искали нефть и газ. Несколько скважин пробурили и в Ковернинском районе. Одна из скважин, сделанная близ села Воротилово, дала сенсационные результаты.

Вулкан или метеорит?

Слой пород, который должен залегать горизонтально, в этом месте оказался поднятым буквально на дыбы, то есть залегал почти вертикально. Геологи стали изучать это место, пробурили несколько скважин, и одно открытие посыпалось за другим. Так, вскоре выяснилось, что кристаллический фундамент, который на всей обширной Русской платформе залегает на глубине 2 километра, здесь лежит на глубине всего 300 метров. Проще говоря, геологи обнаружили огромную подземную гору высотой в 1 километр 700 метров.

От поверхности до вершины этой горы — 300 метров. Вершина представляет собой площадку диаметром в 6 метров.

Геологическую аномалию назвали Воротиловским выступом. Дальнейшее изучение показало, что этот выступ имеет древнейшее, докембрийское происхождение. Оказалось, что здесь много пород, которые обычно находят в жерлах вулканов и по их краям. Поэтому вполне естественно, что первоначально геологи именно так объясняли воротиловскую загадку: сотни миллионов лет назад здесь действовал вулкан. Таких на территории средней полосы России не так уж много.

В середине выступа обнаружено жерло предполагаемого вулкана. Это — в середине. А по краям геологи обнаружили ещё 13 жерл — так называемых паразитических. Выброс вулкана сопровождался мощным взрывом.

Позже учёные выдвинули гипотезу о том, что Воротиловский выступ образовался в результате столкновения с Землёй крупного метеорита. Столкновение со столь крупным объектом неизбежно привело опять-таки к мощнейшему взрыву, и от «гостя» не осталось и следа.

Упавший метеорит пробил земную кору (в то время более тонкую, чем сейчас), и произошёл выброс магмы наружу. В результате якобы и образовался выступ, покрывшийся со временем новыми слоями почвы.

Не без алмазов

Несмотря на споры, все сходятся в одном: миллионы лет назад здесь был мощный взрыв, который перемешал породы и сплавил их воедино. Последствия этого события обнаружены и на много километров вокруг Воротиловского выступа. На правом берегу Горьковского водохранилища обнаружены породы совершенно разных периодов, оказавшиеся каким-то образом в одной толще. На том же правом берегу обнаружено, что слои пород лежат не горизонтально, а почти вертикально. Значит, когда-то была сильная встряска…

…В 1980-х годах геологи буквально поселились в вагончиках над подземной горой, образовался целый городок, и начались небывалые для среднерусской полосы работы. Поскольку явление и впрямь необычное, на этом месте решили пробурить глубокую скважину — её глубина равняется примерно 5 километрам 400 метрам. Рядом с ней, примерно в 100 м, предварительно пробурили скважину-спутник глубиной 1500 м. Работы по бурению скважин продолжались несколько лет и были закончены в 1992 году.

Тогда же, в 80-е годы, здесь было совершено ещё одно сенсационное открытие.

Учёные в керне (породы, которые поднимают при бурении на поверхность) Воротиловской скважины обнаружили породы, похожие на кимберлиты. При детальном изучении в этих структурах нашли микроскопические алмазы. Это микроскопические пылинки, «спаянные» с другими породами. В качестве украшений они не годятся. Зато они очень прочные, и могут быть использованы в технических целях. Например, для шлифовки тех же ювелирных изделий. Но эти алмазные пылинки размером около микрона надо ещё выделить, а это слишком дорогой процесс.

Возможно Воротиловский выступ всё-таки таит в себе более крупные алмазы…

Казалось бы, это открытие пролило свет на происхождение подземной горы. Ведь знаменитые кимберлитовые трубки Якутии — это как раз следы вулканических и подземных взрывов. Объяснить появление алмазов довольно просто. Графит должен попасть в очень жёсткие условия (высокие температура и давление), чтобы превратиться в алмаз. Эти условия как раз и возникают при вулканическом выбросе…

Деньги в скважину больше не бросают

Бурение столь глубокой скважины совсем не быстрый и сложный технологический процесс. Эти работы выполнялись ярославским ФГУП «Недра» — ведущей организацией в стране по сверхглубокому бурению. К слову, знаменитая Кольская сверхглубокая скважина, имеющая глубину более 12 км (это до сих пор мировой рекорд) — тоже достижение ФГУП «Недра». Но в конце концов финансирование исследований стали урезать. Новые скважины в районе Воротиловского выступа уже никто не бурил, но основная — более чем на пять километров — продолжала работать в режиме геологической лаборатории до 2005 года. Причиной свёртывания работ послужило прекращение финансирования работ со стороны Минприроды.

Исследования продолжаются!

Сейчас на той поляне, где раньше располагалась геолаборатория ФГУП «Недра» — запустение. А ещё недавно тут мегаваттная подстанция была и станочный цех…

Несмотря на окончание работ специалистами ФГУП «Недра» и демонтаж всего геологического городка, учёные организовали команду, объединяющую сотрудников трёх академических институтов: ИПФ РАН, московского Института физики Земли (ИФЗ) и дальневосточного Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) из Петропавловска-Камчатского. Участие в этих исследованиях принимают и специалисты ФГУП «Недра», знающие буквально всё об этой скважине (в хранилищах этой организации до сих пор хранятся целые километры поднятых при бурении кернов). Конкретных целей у этой объединённой команды и подходов к их воплощению несколько, но все они сходятся на использовании Воротиловской скважины как уникального исследовательского объекта. Нет никаких сомнений, что сейчас, да и в обозримом будущем тоже, ничего подобного по масштабу геологических изысканий ожидать от федеральных структур не приходится. Но скважина, на бурение и изучение которой ушли многие годы уже есть! А для того, чтобы хотя бы поддержать на её базе научные исследования, нужны гораздо более скромные ресурсы.

Шум земли

В основе проекта лежит «обкатка» новых дистанционных методов «вскрытия» земных пород: без бурения, но с использованием специальных сигналов и соответствующей излучающей и приёмной аппаратуры. В ИПФ РАН эти методы называют когерентной сейсмоакустикой. Они основаны на использовании управляемых зондирующих сигналов. С помощью этих сигналов удаётся, как уже показано в серии работ ИПФ РАН, надёжно «увидеть» структуру земных пород, не используя ни буровые установки, ни мощные взрывы, ни удары многотонными «кувалдами» (это, пожалуй, весь набор традиционных инструментов сейсморазведки).

Один из первых выводов, сделанных физиками на Воротиловском выступе: оказывается, в земных глубинах не так уж и тихо. Породы буквально потрескивают, и этот неслышный нам шёпот Земли можно услышать с помощью специальных приборов — по сути, высокочувствительных скважинных геофонов. Именно благодаря таким уникальным приборам, установленным геофизиками из ИФЗ РАН в обеих скважинах, сигналы эмиссии (очень слабые в действительности) могут быть услышаны человеком. Это весьма необычная звуковая дорожка. Особенно впечатляет то, что эти щелчки и шорохи поднимаются к нам с таких невообразимых глубин. Иногда скважина буквально взрывается своим «монологом», и из колонок слышен целый шквал звуков, как будто там что-то вдруг падает в тартарары и рассыпается на куски… Хотя понятно, что падать там нечему и некуда, но вот сами напряжения в породах, оказывается, совсем не постоянные и могут откликаться на разные изменения сейсмического фона и сил притяжения (например, приливные изменения).

Учёные надеются сравнить данные, получаемые здесь, в условиях спокойного сейсмического фона, со скважинными данными из типичного сейсмоактивного региона, каковым является Камчатка. В распоряжении камчатских геофизиков тоже есть исследовательская скважина глубиной в 1 км, и такой сравнительный анализ может оказаться очень важным.

Работы на Воротиловской скважине могут оказаться полезными не только для разработки новых методов геофизической диагностики и аппаратуры, но и для предсказаний сейсмической активности.