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        世界上最深的井,挖到了12262米
        來源:果殼
        發布時間:2023-01-04
        瀏覽次數:2634

        版權歸原作者所有,如有侵權,請聯系我們

        俄羅斯科拉半島(The Kola Peninsula ),臨近挪威國界的荒原之中,矗立著一座蘇聯時期的廢棄科學研究站, 在搖搖欲墜的建筑物中間,混凝土地板上嵌著一個沉重生銹的井蓋,上面牢牢釘著一圈螺栓,仿佛封印了什么不為人知的秘密。

        廢棄的科學研究站和封死的井口 | amusingplanet.com

        井蓋之下就是鼎鼎大名的科拉超深鉆孔(Кольская сверхглубокая скважина),這原本只是一個科研鉆探工程,卻因為一則都市傳說名揚四海:相傳科拉超深鉆孔曾經鉆到地下1.2萬米的地方,在這里,挖掘儀器震動強烈,科學家們驚訝地發現地心內部竟有一個空腔,他們使用超精度錄音機探測,卻聽到了類似人類的慘叫聲,他們認為自己挖開了“地獄之門”。

        甚至有文章這樣記載,“科考隊用地質探測器對鉆洞口進行激光掃描,超聲探測器探測后,結果顯示鉆洞內部有哀號哭喊聲和巨大爆炸聲。......而后,俄羅斯將科拉鉆洞再次封閉,洞口用鋼筋混凝土和鋼水封死,周圍50千米都設為軍事禁區和禁飛區?!?/p>

        我第一次聽到這個故事還是在大學的鉆探工程學課上,隨后,這個帶有神秘色彩的鉆孔勾起了我強烈的好奇心。下面就請大家隨我一起,走進科拉半島的廢墟之中,了解它的傳奇身世。

        科拉超深鉆孔

        有關地獄之門的傳說當然是子虛烏有的。事實上這些記錄本身毫無根據,它們的最初來源是芬蘭一家報刊上的讀者來信,只不過在后來的轉載過程中變得越發神乎其神了。

        當然,撇開這些怪力亂神,現實中的科拉超深鉆孔,也是一個具有傳奇色彩的寶藏鉆井。

        科拉超深鉆孔上部結構 | 參考文獻 [3]

        科拉超深鉆孔,是蘇聯于1970年在科拉半島佩琴加區設立的科學鉆探項目。建造科拉超深鉆孔,主要是為了研究我們星球上最古老的巖石,并了解其中發生過的地質過程。

        誕生于美蘇兩國冷戰期間,這口鉆井也背負著“為國爭光”的光榮使命,那時,兩國向地球最深處鉆孔,希望自己能率先挖穿地殼,到達莫霍洛維奇不連續面,也就是地殼和地幔之間的分界面。

        莫霍洛維奇不連續面示意圖

        蘇聯那么大,為什么偏偏選擇在佩琴加區進行鉆探呢?事實上,這一地區有著得天獨厚的優勢。覆蓋科拉半島、芬蘭、瑞典和挪威等地的波羅的地盾(Baltic shield),是歐洲最古老的地質區域之一,而佩琴加正好是這個地盾的一部分。在這里,水、風和冰川侵蝕了覆蓋在數億年前古老地層之上的沉積物,使得我們在這里鉆15千米深的井,就可以看到通常隱藏在25千米或更深的陸殼中的地層。

        科拉超深鉆孔的位置 | mapsofworld.com

        1965年,項目負責人找到了合適的鉆探地點。經過五年的建設和準備,所有鉆井設施的施工和安裝工作完畢,工業園區和住宅建設完成。1970年,一場人類史上的工程壯舉在北極圈內徐徐展開。

        向地幔進發

        1970年,為了紀念列寧誕辰100周年,科拉超深井正式開鉆。這在當時可以說是一場轟轟烈烈的科學研究項目。整個研究計劃是在前蘇聯地質部的直接領導下進行的,成千上萬的科研人員中只有極少數的科學家得以到現場參加。所有參與鉆探工作的人員均分得了一套莫斯科的公寓房,工作期間的月工資水平達到大學教授一年的年薪。鉆井現場成立了16個實驗室對巖心進行研究。

        蘇聯人使用Uralmash-4E系列鉆機完成第一階段鉆探。設計鉆探5000米,實際達到了7263米。這成為該設備達到的最深紀錄,也讓科拉超深鉆孔一舉成為了當時歐洲最深的鉆孔。

        在第二階段鉆探過程中,技術團隊拆除舊鉆機,采用獨特的Uralmash-15000裝置,在井底高溫和高壓的極端條件下,最終達到10636米。1979年6月6日當天,科拉超深井打破了之前由美國奧克拉荷馬州Bertha Rogers超深井保持的9583米的記錄,正式成為當時世界上最深的超深井。

        科拉超深鉆孔達到了9584米,

        成為當時世界上最深的鉆孔 | 參考文獻 [3]

        鉆探工作一路高歌猛進。1983年,該井達到了12000米,超越了世界上最深的馬里亞納海溝。為了準備1984年在莫斯科舉辦的國際地質大會,此后的鉆探工作停止了大約一年,而這一閑置期也許為后來的事故埋下了隱患:1984年9月,在鉆探到12066米后,一根5000米的鉆柱斷裂并留在鉆孔中。后來的鉆探工作只能從7000米的深度重新開始。

        1983年,科拉超深鉆孔達到了12000米 | 參考文獻 [3]

        1989年,科拉超深鉆孔首次達到了它的最大深度——12262米。工作人員樂觀地預計,該鉆孔深度將于1990年達到13500米,到1993年達到15000米。

        但他們很快就發現,這個深度地殼的溫度已經高于預期的100℃,達到了180℃,這個溫度下設備損壞非常嚴重,想要進行更深的鉆探已經不可行了,于是鉆探工作在1992年停止,停止鉆進的官方理由是經費不足。從12000米到12262米,短短的262米花了整整十年才取得進展。

        80年代,從科拉超深井里取出的巖心樣本 | amusingplanet.com

        雖然1992年就停鉆了,但此后,針對科拉超深井的資料和數據研究仍持續了數年,直到2006年資金耗盡。2008年,該地址被廢棄,科拉超深鉆孔被牢牢封嚴,一代傳奇終于落幕。

        科拉超深鉆孔成功了嗎?

        既然科拉超深鉆孔鉆了這么深,究竟有沒有完成當初人們賦予它的光榮使命,成功鉆到莫霍面呢?答案非常遺憾,不但沒有,還差了不止一點,它只到達波羅的地盾的1/3處。下面讓我們用一張圖來說明一下。

        地球內部圈層示意圖 | Wikipedia

        一般來說,地殼在5-70千米的厚度范圍內,海洋地殼的厚度較小,在8千米左右,大陸地殼的厚度則在20-70千米。所以即使按最薄的陸殼算,科拉超深鉆孔也才剛剛鉆透一半,更別提那些比較厚的地方了。而按照地球的平均半徑6371千米來計算,科拉超深鉆孔也只鉆到了0.2%的位置,實在是太微不足道了。

        看到這里,你可能也會問出這個問題:既然陸殼那么厚,洋殼那么薄,為什么不去洋殼上打超深鉆孔呢?

        去洋殼上打超深鉆孔

        科研人員怎么可能會想不到這么簡單的問題呢?事實上,在科拉超深鉆孔項目啟動之前,美國就已經在海上進行了“莫霍計劃”,也是為了鉆到莫霍面。莫霍計劃原本打算分三個階段進行,然而,由于技術、管理和資金等一系列問題,這個計劃只進行了第一階段就夭折了。

        用于進行“莫霍計劃”第一階段的鉆井船CUSS I 號 | Wikipedia.org

        最終該計劃取得的成果僅僅是鉆到了海底以下183米,卻耗費了5700萬美元,這在1966年無疑是一筆巨款。用當時一位地質學家的話來說,這個項目相當于站在高樓上拿著一根又細又長的干面條朝著樓下的柏油馬路鉆孔。由此,我們也可以想象一下,科拉超深鉆孔究竟耗費了多少人力物力和財力才能鉆到了12262米。

        科學家都發現了啥

        科拉超深鉆孔的直徑只有大約20厘米,卻幫助我們窺探到了豐富多彩的地下世界,科學家甚至觀測到了20億年以前的生命活動。在地表以下6千米處他們發現了微小的浮游生物化石,在地下高溫高壓的環境中居然保存得完好無損。

        在鉆井深處,科學家還意外發現了水的蹤跡。他們猜測,這是地殼深處礦物中的氫和氧直接生成的水,由于一層不透水的巖石隔斷而無法到達地表。

        據官網記載,在9千米至12千米的地層里,巖心里的黃金含量達到了4克/噸的品位,已經滿足了商業開采要求。雖然科拉超深井的勘探過程與太空競賽的方向完全相反,但是科學家從科拉超深井3千米處獲取的巖石,同蘇聯月球車采集的月球土壤,成分居然是一樣的。

        地下12260米處的巖心,從SG-3鉆孔獲取 | 參考文獻 [3]

        事實上,到了今天,科拉超深鉆孔的深度紀錄已經被一些“后起之秀”給打破了。2008年,卡塔爾的阿肖辛油井達到了12289米;2011年,俄羅斯在庫頁島的Odoptu OP-11油井達到了12345米;2012年,??松梨谑凸镜腪-44 Chayvo油井達到了12376米。但是,這些油井只是勝在總長度更長,它們還存在一定的水平位移,以實際的垂向深度計算,科拉超深鉆孔SG-3依然是到達地球最深處的人造物,也是世界上最深的純粹以科研為目的鉆探井。

        參考文獻

        [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/Structure_of_the_Earth

        [5] Andrei, Mihai (21 August 2018). "What are the layers of the Earth?". ZME Science. Retrieved 28 June 2019.[6]http://www.021diao.com/article/4939.html

        [7]

        https://en.wikipedia.org/wiki/Project_Mohole




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