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几十年后弄明白了,当年苏联挖穿地球,为何挖到12262米就停了?

2024-08-13军事

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!!!

【米尔内钻石矿坑:我不是科拉超深钻孔……】

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。

【真实的科拉超深钻孔如今是这个样子】

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。

【科拉超深钻孔很不起眼】

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。

【叶夫根尼·科兹洛夫斯基教授】

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。

【参加科拉超深钻孔项目的科学家们】

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。

【科拉超深钻孔钻探全过程及发现情况】

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。

【来自科拉超深钻孔,包括不同深度岩层样本的科研样本】

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。

【科拉超深钻孔核心的矿物样本碎片】

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。

【科拉超深钻孔中的「双云母片麻岩」样本】

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。

【克拉超深钻孔止步于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, 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。

    【钻具卡住很让人头疼】

    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。

    【一开始用的钻具不得劲了】

    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。

    【苏联采用了新的钻具】

    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。

    【纪念科拉超深钻孔打算冲击15000米】

  • 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。

    【重启克拉超深钻井项目并不现实】

    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。」

    【中国超深井钻探未来可期】

    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?