看下面这张图,这个直径92cm的科拉超深钻孔……嗯?好像有哪里不太对……
此时,向全球贡献了超过20%钻石总量的米尔内钻石矿坑忍不住为自己掬了一把辛酸泪:我真的不是科拉超深钻孔!!!
那么真实的科拉超深钻孔到底长是什么样子?自从2008年俄罗斯废弃了钻探地址后,科拉超深钻孔的洞口就被一个生锈的金属帽遮盖严实了,就像下图展示的这个样子。
俄新社记者亚历山大·埃戈尔采夫曾于2018年9月6日,有幸亲眼看一看科拉超深钻孔,他与这个至今仍然保持“世界最深参数井”的人造洞的合照,也足以体现科拉超深钻孔有多不起眼。
但就是这样一个不起眼的“小孔”,却直接颠覆了人类过去对地球的很多基础认知。
而遗憾的是,科拉超深钻孔最终停在了12262米,苏俄为什么不将其继续挖下去呢?几十年后随着相关科研资料的解密,我们终于能弄明白这个问题的答案。
颠覆人类认知的钻孔
长期以来,科拉超深钻孔一直被认为是苏联与美国疯狂竞争的产物,但亲自监督了科拉超深钻孔项目的前苏联地质部部长、技术科学博士叶夫根尼·科兹洛夫斯基教授却否定了这一点。
据科兹洛夫斯基教授讲述,科拉超深钻孔只是苏联超深井系统中的一部分。
从20世纪60年代初开始,苏联一共铺设了14口科拉井,其中有13口主要是为了勘探以及采矿,唯独代码为“SG-3”的“科拉超深钻孔”不一样,它的钻探是为了纯粹的科学目的。
科兹洛夫斯基教授对俄新社的记者说:
“科拉超深钻孔的出现是由于严重的科学争议而做出的决定。当时在由科学家和地质行业代表组成的大型会议上,大家通过一系列超深井钻探继续讨论了苏联境内地质结构,但分歧很大,我们需要澄清其深层结构。”
基于此,苏联方面选拔了一批顶尖科学家,前往科拉半岛参加科拉超深钻孔项目。
1970年5月24日,钻探工作正式拉开序幕,这些科学家们在之后长达20多年的核心研究中,得到了大量令人倍感惊讶的数据,这些数据较为详实的提供了地球1.5亿年-30亿年的形成信息。
在科拉超深钻孔钻到地下7公里之前,地质学家和地球物理学家普遍认为,地壳部分的岩石会随着深度的增加而更加致密,更靠近地表的花岗岩将会被密度更大的玄武岩取代。
但事实是在7公里甚至更深的地方,不再有坚固而巨大的岩石,更多的是低密度的花岗岩和片麻岩,它们布满了孔隙和裂缝,总会发生周期性崩塌。
同时,由于在科拉超深钻孔7公里或者12公里处也没有发现玄武岩,这说明过去人类认为“通过地震数据识别的边界可以将地球分隔为不同成分的层”的观点也不正确,地震数据只能分隔具有不同物理性质的岩石。
另外,在科拉超深钻孔项目公开前,人们普遍认为地球很深的地方没有水。
但苏联科学家们通过科拉超深钻孔,在地下9公里深的地方,发现仍然有水溶液通过岩石裂缝不断循环。
还有就是在人类曾认为不存在有机物的地下深处,苏联科学家发现了14种微生物化石,这意味着地球上出现生命的时间,要比人类预期的早15亿年。
并且随着科拉超深钻孔继续深入,苏联科学家们意识到地下微生物的质量可能超过了居于地球表面所有生物的质量。
越过还有生物的地下深处继续向下,苏联科学家无法再得到沉积岩的样本,但他们发现了高浓度的甲烷,而这彻底颠覆了“石油和天然气等碳氢化合物的生物起源理论”。
另一个令人惊叹的地方还在于,苏联科学家在地下9.5公里-10.5公里的地方发现了各种矿物,特别是黄金。
目前人类利用的半加工金精矿平均品位大概为34克/吨,但在这个深度,黄金的平均品位却高达78克/吨。
同样耐人寻味的一个重大发现则是,苏联科学家曾突发奇想地将从科拉超深钻孔中得到的岩石样本与月球土壤进行了对比研究,发现二者成分居然完全匹配。
最后就是地球深处的温度了,地下深处的温度要远大于人类预想的。
在地表地附近,温度上升的速率为11度/公里,但随着钻探深度的增加,温度上升速率陡增,在地下7公里处温度就已经能达到120摄氏度,12公里处温度则直接飙到了230摄氏度,比科学家们的预期高出了100摄氏度。
如果继续钻下去,说不定苏联科学家能得到更多颠覆性的结论,但遗憾的是,科拉超深钻孔最终停在了12262米。
止步于12262米的原因
对于科拉超深钻孔止步于12262米的原因,从项目公开情况来看主要有3个。
第一,复杂的地下环境导致钻具时常故障。
正如上文提到的,在地下7公里往更深处走,散布着低密度、破碎的、时常发生周期性崩塌的花岗岩和片麻岩,这导致钻杆无法保持垂直,并且时常受到挤压而最终被毁坏。
一名叫阿列克谢·扎伊采夫的作者曾深入探索过科拉超深钻孔所在区。他通过搜集的大量官方数据和资料,指出科拉超深钻孔钻探过程中,最常见的事故就是钻具卡住了。
从地下7公里开始,几乎只要那里的岩层崩塌一次,钻具就会被卡住。接下来在拉出钻具的过程中,如果钻具没有断裂,那么等拉出钻具后就可以继续钻探,但要是钻具断裂了,那就得更换新的钻具。
第二,骤然升高的地下温度导致钻具难以正常工作。
最开始苏联方面投入了起重为200吨的Uralmash 4E钻机和轻合金铝管,以此来尽可能降低地下高温对钻具的破坏。
要知道如果使用钢材料管道,它在温度高于150摄氏度的环境时就软化了,根本无法承受数吨的负载。
等钻到7公里以下时,Uralmash 4E钻机很难正常工作,苏联方面便投入了Uralmash 15000钻机。
尽管该钻机的性能远超Uralmash 4E钻机,但地下远超科学家预期的高温,还是导致设备无法正常运行。
苏联就只能研制了特殊的制冷装置,将其放入管道内冷却井空间。
不过这种制冷装置也只是勉强保护钻具钻到了12262米的地方。
1990年6月,在苏联科学家打算从12262米处继续向下冲击15000米的时候,制冷装置彻底报废,管柱在8550米的位置断裂,钻探工作被迫停止。
第三,资金匮乏是最后的稻草。
在管柱最后一次断裂,钻探被迫止步于12262米的深处时,苏联距离解体也没有多久了。
此时的苏联穷的叮当响,而继续科拉超深钻孔的研究需要一笔非常庞大的资金,即便参与的科学家们希望将项目进行下去,失去国家财政支持的他们也无可奈何。
苏联解体后,俄罗斯的经济情况一样不容乐观,最后科拉超深钻孔项目于1994年被叫停。
后来俄罗斯科学院科拉科学中心地质研究所的所长谈起“重启科拉超深钻孔”计划,表示至少需要1亿卢布才能恢复科拉超深钻孔项目,而这并不包括相关科学技术中心的开设成本、相关科研人员的培训成本等。
于是,科拉超深钻孔项目就这样终止于12262米。
不过正如中国继承了包括苏俄航母技术、侧卫先进技术一样,中国也继承了苏联对地下世界旺盛的好奇心。
2024年8月7日,《北京晚报》官方账号“北晚在线”援引央视报道:
“中国位于塔克拉玛干沙漠边缘的超深钻井哈13-H9井完成钻探任务,最快一天向地下钻进了2006米,钻探井深达7341米。”
当年苏联艰突破地下7000米,一直探索到了地下12000多米的世界,将来的中国,又是否能诞生能取代科拉超深钻孔的全新“世界最深参数井”呢?
#深度好文计划#
参考资料
【1】《Скважина, которая перевернула представления о Земле》 Владислав Стрекопытов.РИА Новости[2024.5.24.]
【2】《Кольская сверхглубокая: скважина, ведущая прямиком в преисподнюю》 Юрий Грановский.TechInsider[2023.9.18.]
【3】《“Сверхглубокие" тайны Кольского полуострова》 МУЗЕЙНО-ВЫСТАВОЧНЫЙ ЦЕНТР
【4】《Путешествие к центру Земли. Кольская сверхглубокая скважина》 Alexey Zaytsev
【5】《我国陆上超深井钻探速度创造新纪录》 北晚在线[2024.8.7.]
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