世界上最深的井,挖到了12262米

較真要點:科拉超深鑽孔,是蘇聯於1970年在科拉半島佩琴加區設立的科學鑽探專案。建造科拉超深鑽孔,主要是為了研究我們星球上最古老的岩石,並瞭解其中發生過的地質過程。1989年,科拉超深鑽孔首次達到了它的最大深度——12262米。

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, 在搖搖欲墜的建築物中間,混凝土地板上嵌著一個

沉重生鏽的井蓋

,上面牢牢釘著一圈螺栓,

彷彿封印了什麼不為人知的秘密

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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

科拉超深鑽孔

(Кольская сверхглубокая скважина),這原本只是一個科研鑽探工程,卻因為一則都市傳說名揚四海:相傳

科拉超深鑽孔曾經鑽到地下1.2萬米的地方

,在這裡,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鑽洞口進行鐳射掃描,超聲探測器探測後,結果顯示鑽洞內部有哀號哭喊聲和巨大爆炸聲。……而後,俄羅斯將科拉鑽洞再次封閉,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。”

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美國報紙報道的“地獄之井” | wonkette。com

我第一次聽到這個故事還是在大學的鑽探工程學課上,隨後,這個帶有神秘色彩的鑽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,瞭解它的傳奇身世。

科拉超深鑽孔

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

,只不過在後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,現實中的科拉超深鑽孔,也是一個具有傳奇色彩的寶藏鑽井。

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科拉超深鑽孔上部結構 | 參考文獻 [3]

科拉超深鑽孔,是蘇聯於1970年在

科拉半島佩琴加區設立的科學鑽探專案

。建造科拉超深鑽孔,主要是為了

研究我們星球上最古老的岩石,並瞭解其中發生過的地質過程

誕生於美蘇兩國

冷戰期間

,這口鑽井也揹負著“為國爭光”的光榮使命,那時,兩國向地球最深處鑽孔,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介面。

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莫霍洛維奇不連續面示意圖

蘇聯那麼大,

為什麼偏偏選擇在佩琴加區進行鑽探呢?

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。在這裡,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,使得我們在這裡鑽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。

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科拉超深鑽孔的位置 | mapsofworld。com

1965年,專案負責人找到了合適的鑽探地點。經過五年的建設和準備,所有鑽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。

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探險隊長D。M。 Guberman,在其站立位置上,建造了後來的SG-3,即深達12262米的那一個鑽孔 | 參考文獻 [3]

向地幔進發

1970年,為了紀念列寧誕辰100週年,科拉超深井正式開鑽。這在當時可以說是一場轟轟烈烈的科學研究專案。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。

所有參與鑽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。

鑽井現場成立了16個實驗室對岩心進行研究。

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工人們正在鑽機旁工作 | 參考文獻 [3]

蘇聯人使用Uralmash-4E系列鑽機完成第一階段鑽探。設計鑽探5000米,實際達到了7263米。這成為該裝置達到的最深紀錄,也讓科拉超深鑽孔一舉成為了

當時歐洲最深的鑽孔。

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Uralmash-4E鑽機遠景 | 參考文獻 [3]

在第二階段鑽探過程中,技術團隊拆除舊鑽機,採用獨特的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。

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科拉超深鑽孔達到了9584米,

成為當時世界上最深的鑽孔 | 參考文獻 [3]

鑽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裡亞納海溝

。為了準備1984年在莫斯科舉辦的國際地質大會,此後的鑽探工作停止了大約一年,而這一閒置期也許為後來的事故埋下了隱患:1984年9月,在鑽探到12066米後,一根5000米的鑽柱斷裂並留在鑽孔中。

後來的鑽探工作只能從7000米的深度重新開始

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1983年,科拉超深鑽孔達到了12000米 | 參考文獻 [3]

1989年,

科拉超深鑽孔首次達到了它的最大深度——12262米。

工作人員樂觀地預計,該鑽孔深度將於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於預期的100℃,

達到了180℃

,這個溫度下裝置損壞非常嚴重,想要進行更深的鑽探已經不可行了,於是鑽探工作在1992年停止,停止鑽進的官方理由是

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。

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80年代,從科拉超深井裡取出的岩心樣本 | amusingplanet。com

雖然1992年就停鑽了,但此後,針對科拉超深井的資料和資料研究仍持續了數年,直到2006年資金耗盡。2008年,該地址被廢棄,科拉超深鑽孔被牢牢封嚴,一代傳奇終於落幕。

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地質學家正在觀察鑽孔中取上來的岩心 | 參考文獻 [3]

科拉超深鑽孔成功了嗎?

既然科拉超深鑽孔鑽了這麼深,究竟有沒有完成當初人們賦予它的光榮使命,成功鑽到莫霍面呢?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。

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地球內部圈層示意圖 | Wikipedia

一般來說,

地殼在5-70千米的厚度範圍內,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,科拉超深鑽孔也才剛剛鑽透一半,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,

科拉超深鑽孔也只鑽到了0.2%的位置

,實在是太微不足道了。

看到這裡,你可能也會問出這個問題:既然陸殼那麼厚,洋殼那麼薄,

為什麼不去洋殼上打超深鑽孔呢?

去洋殼上打超深鑽孔

科研人員怎麼可能會想不到這麼簡單的問題呢?事實上,在科拉超深鑽孔專案啟動之前,

美國就已經在海上進行了“莫霍計劃”,

也是為了鑽到莫霍面。莫霍計劃原本打算分三個階段進行,然而,由於技術、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。

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用於進行“莫霍計劃”第一階段的鑽井船CUSS I 號 | Wikipedia。org

最終該計劃取得的成果僅僅是鑽到了

海底以下183米

,卻

耗費了5700萬美元

,這在1966年無疑是一筆鉅款。用當時一位地質學家的話來說,這個專案相當於

站在高樓上拿著一根又細又長的乾麵條朝著樓下的柏油馬路鑽孔

。由此,我們也可以想象一下,科拉超深鑽孔究竟耗費了多少人力物力和財力才能鑽到了12262米。

科學家都發現了啥

科拉超深鑽孔的直徑只有大約20釐米,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儲存得完好無損。

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1987年,紀念科拉超深鑽孔的蘇聯郵票 | wikipedia

在鑽井深處,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,由於一層不透水的岩石隔斷而無法到達地表。

據官網記載,在9千米至12千米的地層裡,岩心裡的

黃金含量

達到了4克/噸的品位,已經滿足了

商業開採要求

。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3千米處獲取的岩石,同蘇聯月球車採集的月球土壤,

成分居然是一樣的。

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地下12260米處的岩心,從SG-3鑽孔獲取 | 參考文獻 [3]

事實上,到了今天,科拉超深鑽孔的深度紀錄已經被一些“後起之秀”給打破了。2008年,卡達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,埃克森美孚石油公司的Z-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,科拉超深鑽孔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鑽探井

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

[8] Alan Bellows (5 March 2007)。 “The Deepest Hole”。 Damn Interesting。 Retrieved 27 December 2014。

[9] G。 J。 MacDonald (1988)。 “Major Questions About Deep Continental Structures”。 In A。 Bodén and K。 G。 Eriksson (ed。)。 Deep drilling in crystalline bedrock, v。 1。 Berlin: Springer-Verlag。 pp。 28–48。 ISBN 978-3-540-18995-4。

[10]https://www。atlasobscura。com/places/kola-superdeep-borehole

作者:風吹過的彼岸

編輯:大琳砸

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