前蘇聯想挖地球,為何到12262米停止了呢?發生了什麼?

地球 蘇聯 技術 科拉半島 地震 鑽石 怪羅科普 2019-07-06
前蘇聯想挖地球,為何到12262米停止了呢?發生了什麼?

20世紀60年代,蘇聯的研究人員開始了一項雄心勃勃的鑽探項目,其目標是穿透地殼,並在溫暖神祕的地殼和地幔交融的區域取樣——莫洛霍維奇不連續面。

因為實在太深了,前蘇聯科學家們不得不發明新的鑽探方法,他們的一些新方法被證明是相當有創造性的。

但是,儘管歷經幾十年的不懈努力,俄國人卻從未達到他們的目標(15000米),許多地球的祕密也未被發現。

然而,前蘇聯所做的工作提供了大量關於地表下的信息,並且在今天仍然具有科學價值。該項目就是科拉超深鑽孔。

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項目開始

從1962年開始,鑽探工作由前蘇聯研究地球內部和超深鑽探部門科學委員會領導,該委員會花了數年時間為這一歷史性項目做準備。

這裡有說明的是,該項目是和太空競賽同時開始的,當時美國和蘇聯在領域都進行著激烈的競爭。

1965年,項目負責人決定在蘇聯西北部的科拉半島進行鑽探,從而完成了尋找合適鑽探地點的調查。

經過5年多的施工和準備工作,該鑽機於1970年開始慢慢進入地面。

在這個項目60多米高的圍牆內,有一個獨特的鑽探設備。大多數深井鑽機使用旋轉軸鑽透地面,使用一系列隨著鑽孔深度的增加而增加的延長件,但這種方法對於科拉計劃那樣深的鑽孔是不可行的。

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為了克服這一點,前蘇聯研究人員設計了一套解決方案,只旋轉軸端的鑽頭。

他們通過強制加壓的“鑽井泥漿”(從鑽井井中泵入的潤滑劑)通過專門設計的鑽頭使其旋轉來實現這一目的。

今天,人類創造的最深的洞位於包圍科拉鑽頭的塔下。許多鑽孔從中央分支分離出來,但最深的被命名為“SG-3”,一個上部直徑92cm的洞,蜿蜒超過12.262公里進入地殼。

這次鑽探花了24年的時間慢慢推進到那個深度,直到1994年最終停止,距離15公里的目標還差2.7公里。

科拉超深鑽孔的科學意義

前蘇聯的鑽井平臺被設計成沿著整個鑽桿提供巖芯樣本,這讓地面上的研究人員在鑽得更深時,可以近距離觀察地球的組成。

在進行超深鑽孔項目之前,地質學家們根據觀測和地震數據得出了一些關於地球深處地殼的結論。

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圖為:這張圖可能是誤傳,肯定不是科拉超深鑽孔

但是,就像人類冒險進入未知領域時經常發生的情況一樣,科拉證明,從遠處看,確定性根本就不是確定性,一些科學理論被毀了。

一位科學家評論說:每次我們鑽一個洞,都會發現意想不到的東西。這令人興奮,但也令人不安。

令研究人員驚訝的是,他們沒有在地表下3-6公里處發現花崗岩到玄武岩的預期轉變。

長期以來的數據顯示,地震波在這個深度以下的傳播速度要快得多,地質學家認為這是由於玄武岩的基底造成的。

相反,這種差異被發現是由高溫高壓或變質岩引起的岩石變化。更令人驚訝的是,人們發現這塊深岩石被水浸透了,水充滿了裂縫。

由於在這些深度不應該發現自由水,科學家們推斷,水是由氫原子和氧原子組成的,它們是由於強壓力從周圍的岩石中擠出來的。

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這個才是科拉超深鑽孔

由於上面有一層不透水的岩石,水就不能浮到上面,因此出現這種情況。

另一個意想不到的發現是,在地表以下6.7公里深處發現了大量的微觀化石。

發現了24種不同種類的浮游生物微化石,它們的表面覆蓋著碳和氮,而不是典型的石灰石或二氧化硅。

儘管在高溫高壓的惡劣環境下,顯微鏡下的遺體仍然完好無損。

還有,當鑽探深度達到9500米時,鑽頭鑽進了一個含有黃金和鑽石的地層。取出的巖芯經分析表明,金含量居然高達80克/噸。

要知道金含量達到4克/噸的金礦就具有商業開採價值,地球表層中很少能找到金含量超過10克/噸的礦層。

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項目停止

除了這些發現,前蘇聯的研究人員還對隨著鑽孔的加深,溫度上升的速度感到驚訝,而這正是最終阻止該項目進展的主要因素。

儘管科學家們在將鑽井泥漿泵入地下之前對其進行了降溫,但在12公里處,鑽井泥漿開始接近其最大耐熱性。

在這個深度,研究人員估計他們會遇到100攝氏度的岩石,但實際溫度約為180攝氏度,遠高於預期。

在那樣的溫度和壓力下,岩石開始變得更像塑料而不是固體,每當鑽頭拔出更換時,孔就有被關閉的趨勢。

如果沒有一些技術突破和現有設備的重大更新,就不可能取得更大進展,因此SG-3分支停止了鑽探。

如果這個洞達到了15000米的初始目標,溫度預計將達到300攝氏度。

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最後

1994年鑽探停止時,這個洞有12262米深,是迄今為止人類鑽出的垂直深度最深的洞。

從鑽孔中取出的最後一批巖芯的年代約為27億年,但即使在那樣的深度,科拉超深鑽孔也只滲透到地球大陸地殼的一小部分,地殼厚度在20到80公里之間。

科拉超深鑽孔並不是第一次也不是最後一次嘗試鑽探超深鑽孔,但它是迄今為止最成功的一次。

早在1957年,美國有過一個類似的名為“莫霍計劃”的項目,但由於缺乏資金,這個鑽探海底的計劃被取消。

而今天,海洋綜合鑽探計劃試圖穿透更薄的海底地殼,探測地球的海下地殼。

科拉超深鑽孔巨大的巖芯樣本儲存庫位於薩帕利亞尼,位於鑽孔以南約10公里處,在2008年被廢棄之前這一直是一個科學上有用的地點。

互聯網傳的很多關於科拉超深鑽孔終止原因,看看就好,這類項目對技術和經費要求這麼高,停了也算正常。

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