03.05 在地上打洞的话,可以一直钻多深?

wangshuiyiyu


总有一些人喜欢干些疯狂的事,比如说挖穿地球,地球的平均半径为6371千米。赤道半径为6378千米,两级半经各为6357千米,那么用最先进的仪器可以挖到多深。



1970年代开始,前苏联实行了庞大的深钻工程位置在俄罗斯北部的科拉半岛,钻孔深达12262米,也是目前最深的钻孔记录,但再也钻不下去。因为地核的温度很高,核心温度约6600度,这个温度比太阳的表面温度还要高。



别看这个井的深度有12262米之多.但与地球半径比起来这次,相当于地球半径的不到0.2%。如果把地球看做一个苹果,连苹果的表皮都没有钻透,



如果地球真的被钻穿了,你希望会发生什么?


炮兵小班


目前,前苏联钻孔钻的最深处也只有12千米262米!而我们知道地球的平均半径有6378千米,而就是地球最外层的地壳其平均厚度也有33千米。因而人类在钻探地球方面,还远远没有达到理想的深度。这也严重制约了地震预测等问题的探索!

那么为什么人类不继续往深部钻探呢?这主要是由于随着钻探深度的增加,钻探的难度及经济成本随钻探深度呈非线性加速增加的!如上图所示,在地球比较浅(如几米至几十米)的部分,钻探难度及经济成本(Y轴)随深度增加变化还不大。但是如果深度继续增加,钻探难度就会极速增加,如上图所示。比如你钻探100米价格是1万美元,而你钻探1000米,其价格可能就是30万美元,而钻探10000米,其价格可能就是5000万美元以上!

所以,目前人类只能钻探到12千米262米,想继续向地球更深处钻探,技术问题和经济问题目前都没有得到解决!


地震博士


科学钻探是研究地球科学的一个项目,全世界很多国家都参与到其中,钻探可以帮助人类了解地球的地质构造与演化,漫长的地球气候演变,或许还可寻找到新的能源形式。

现在最深的人类钻井是科拉超深钻孔,深度达到了12262米,在9000多米深的位置发现了含金量非常丰富的矿层,达到了80克每吨,而在地面上,只要含金量达到了4克每吨,就已经具备了商业开采价值。

另外,科拉钻孔还钻出了一些远古时期微生物的化石。

而我国也创下了世界第三深科学钻井的记录,于今年6月2日,由吉林大学承担研制的“地壳一号”钻机实现了7018米深的科学钻探。排在第二位的是德国的KTB超深钻孔,深度为9101米。

我国的7018米深钻井名为“松科二井”,通过采集出来的标本,中国的科学家已经可以还原白垩纪时期的地球气候场景,这对于人类研究古气候演变有着重要的意义,因为白垩纪时期,气温高、海平面高、二氧化碳含量高,是典型的温室气候。

这有助于科学家研究未来地球气候的演变,因为现在的地球有可能再次演变为温室气候。同时,人类也正在朝着更深的钻井去努力,未来将实现深度为15000米的钻井。


科学船坞


人类最深的洞,是12262米,苏联制造。

科拉超深钻孔,位于俄罗斯摩尔曼斯克州扎波利亚尔内市以西10公里。钻孔地处科拉半岛,接近俄罗斯与挪威边境。

1970年,科拉超深钻孔开钻,当时还是苏联时期。从地表至7000米深的过程比较顺利,随后钻头进入到一个相对脆弱的岩层中,岩石出现了塌落现象,碎石正好卡住了钻头和钻杆,钻头多次掉落。

1979年6月,钻孔深度达到9584米,打破美国人保持的世界纪录。

但是钻井队遇到两大困难。首先是钻杆重量太大,虽然采用轻铝合金材料,10公里长的钻杆加上钻头还是重达200吨。钻杆本身很细,想象一下一根十公里长的筷子的模样,可以说弱不禁风。钻杆在与周围岩石的摩擦下不堪重负,多次被拧断。

第二个困难是温度,钻头每往下挖100米,温度大约会上升3℃,在-10公里处的温度高达300℃,钻头和靠近钻头的钻杆部分经受不住高温,会变形或断落。

随后的十年里,苏联不断投入人力物力,最鼎盛的时候,科拉井上有300名工作人员。

巨额的投入,换来持续的进步。1983年,钻孔突破12066m米,超过马里亚纳海沟的11034米。海沟是自然形成的,印证中国一个成语:人定胜天。

不过再往下就非常艰难了,可以说举步维艰,到1989年,也不过钻到12262米。

到这个深度,研究人员听到钻孔里传出奇怪的声音,于是向投入耐热的话筒与传感器。话筒录下地狱般的哀嚎声,似乎有数不清的人正遭受巨大的痛苦。

一种说法是钻头遇到超自然现象,另一个说法则是钻头钻到地狱的天花板,钻孔飞出一只青面獠牙、长有翅膀的怪物。

不管怎么样,科研工作停止了,随后不久苏联解体,科拉超深钻孔就成为历史。


地图帝


可以一路钻到地核。

目前我们使用的钻孔工具是钻头。钻头在室温下是固体。越往下钻,岩层就会变得越来越软,钻头温度也会不断升高,甚至会开始熔化。这个时候就要把钻头从地下取出来,钻头周围的软泥也会被一同带出地面。

那我们如何解决这个问题呢?

改用激光。

高强度的激光可以在眨眼间就直接穿透地球。这里所说的激光强度必须大到不可思议的地步才能成功,而且建造这样一个激光仪器不会违背物理学原理。人类现在就已经掌握了这一技术,但由于成本高得惊人,所以才一直没有付诸实践。再者说,这么做没有任何用处。一旦关闭激光,洞就会立刻闭合,我们还是会对洞里的情形一无所知。

钻孔的目的,说到底还是为了从洞中取样。但激光钻孔技术却无法做到这一点,可以说是一无是处。


Rockets


人类目前的极限是12262米,即12千米多一些,而地球的直径是12756千米,人类想要挖穿地球是完全不可能的。苏联的科拉超深钻探达到了12262米,前面的12000米花了13年时间,最后的262米花了10年的时间,继续往下挖掘的难度、经费、时间、风险都是呈几何倍数的增长。

越靠近地核温度会越高,在地壳17千米的范围内,每向下挖掘1千米温度就会上升20摄氏度,所以理论上来说,是不可能让钻探工人下井挖掘的。工人只能在陆地上操作转机,让转机连接钢管和钻头来打洞,但之前就遇到过一个问题,越往下挖掘地质层就越坚硬,钻头可能才钻了几个小时就破裂了,那么就需要将钻头从最深处升上来,而如果已经挖掘了1万米的深度,这个升上来换新钻头再下降整个过程就需要18个小时,时间成本太高。并且钻探连接的钢管随时都有可能断裂留在钻孔内,如果因为挖掘太深无法取出,那么这口钻井就会彻底废弃,风险太大。在万米深的钻孔内是1000倍大气压和200多摄氏度的高温,加上摩擦产生的高温,钻头非常容易破损。而一个钻头的造价就超过10万美金,太费钱了,所以苏联的科拉钻孔才被迫停止的。最后就是苏联的整个钻探过程都没有得到经济效益,纯粹是为了在地质探索方面超越美国才采取的计划。所以未来人类也不太可能在地球上打太深的洞了,苏联的科拉超深钻孔的12262米记录应该能保持非常久。


科学薛定谔的猫


在地上打洞,也是分种类的。其中一类叫做科学钻探。

目前从地球表面打下去的最深的洞是前苏联在科拉半岛的超深钻,这是个科学钻探项目,最终打了一个12262米深的洞。

目前深度排名第二的科学钻探项目是德国的KTB超深钻,深9101米。

上周(6月2日),我国科学家在东北用“地壳一号”万米钻机钻出了一个世界第三、亚洲第一的松科二井,深度是7018米。

↓“地壳一号”万米钻机,图/新华网↓

科学钻探是干啥用的呢?

一是直接探测地球内部是什么样子的。因为地球是不透明的,所以我们要想知道地球内部的物理状态,要么通过地震波等间接手段计算,要么通过科学钻探去直接测量。

二是可以研究远古时代的生物和气候。新闻里经常能看到建筑工地挖出古代文物的报道,要想挖出比古代还古老的生物遗迹,研究地球气候的演化,就得使劲往下挖。

三是科学钻探可以为将来的页岩气、地热等能源的开发提供科学数据。

油井、矿坑等是商业用途的洞,商业要减少成本和增加利润,因此一般商业用途的洞都不会太深。

不过,商业用途的矿坑虽然深度不算大,但可能看着比较壮观。比如有些回答里面给出下面这个图,其实并不是科拉超深钻,而是俄罗斯的米尔钻石矿。

↓米尔钻石矿坑,图/raredelights.com↓

这个矿坑之所以显得深,是因为它旁边有小镇有楼房,方便比较大小。其实,这个矿坑的实际深度才五百多米而已,在全球矿坑深度榜中都排不进前三。

↓米尔钻石矿坑近景,是不是更震撼,图/raredelights.com↓

↓相比之下,美国的宾汉姆峡谷铜矿坑虽然更深(970米)但是照片上看着却不明显,图/wiki↓

最后,比科拉超深钻更深的洞,显然是可能的。据新华网报道,下一步我国科学家将继续研发15000米国产超深钻探装备系列。

如果您有感想,请留言多指教。


乔小海


上天入地都一直是人类的梦想,上世纪美苏全球争霸期间,不光在太空中竞争,在地球超深钻探方面也开展了竞争,一方面,人类出于对地心内部的好奇,更重要的是,对地下矿产资源的勘探和争夺。

一般的矿井深度有限,例如下图这个看起来很巨大的钻石矿坑,深度也就几百米,但超深钻探都瞄准了万米的标准。

题主提到的最深的钻井是科拉超深钻井,深度已经达到12262米。这是在上世纪美苏两国在地球探测领域方面竞争的结果。科拉深井是前苏联的“莫霍面计划”的重要组成部分,一直处于保密状态,直到80年代,苏联编著的《科拉超深钻井》才对相关研究有所披露。

当科拉钻井深度达到9500米时,科研人员已发现了含有钻石和黄金的地层,该地层黄金的含量为80克每吨,远超金矿的4克每吨的开采标准。苏联也备受鼓舞,先后打下多个超深钻井。

《科拉超深钻井》一书披露,通过科拉钻井的技术沉淀,苏联已经积累和掌握了大量的最近钻探技术和工艺,例如独特设计的耐高温钻头,采用铝合金制备钻杆,减轻自重导致的断裂,以及钻探过程的程序控制和孔底监测。集合这些技术应用,科研人员认为完全可以达到15000米的设计水平。

除了科拉超深钻井,德国的KTB深钻井达到了9101米,而我国有吉林大学主导研发的“地壳一号”万米钻机,今年完成的松科二井,深度为7108米。

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量子实验室


答 | 獬执事

提到人类挖的最深的坑,大家一定会想到极具传奇色彩的前苏联“科拉超深钻孔”。是的,在冷战时期,前苏联为了与美国进行科研竞赛,在其领土的最东边科拉半岛进行了一个高科技项目:钻洞。别小看“钻洞”这两个字,前苏联科学家的目的是抢在美国人之前探测到莫霍洛维奇不连续面(简称莫霍面)——也就是地幔与地壳的分界面。

那这个莫霍面有多深呢?其最浅处距地面大约6公里,最深处达70公里,平均深度约33公里。截止2018年,人类最高建筑哈利法塔也才828米,也就是说,如果要钻一个到达莫霍面的洞,至少要钻出7座哈利法塔的高度,这可不是一件容易的事。

20世纪60年代,美国为研究地球深部,与40余个国家联合开展了“莫霍计划(Mohole Project)”,最终在1966年因经费等原因而终止。前苏联以一国之力想超越国际,其难度可想而知。那前苏联的科学家们到底钻到了多深呢?答案是12262米,也就是12.262公里,比世界海拔最低处马里亚纳海沟的深度11034米还深了100多米。这个洞被命名为“科拉超深钻孔(Kola Superdeep Borehole)”,在不长的一段日子里一直代表着人类钻洞的最高水平。

为什么不钻下去了呢?这里有一个著名的传说:打到12公里的时候,前苏联科学家们探测到一些古怪的声响,那声响如同无数的人一起发生的凄厉叫声。想叫这个声音的可以谷歌一下“科拉超深钻孔录音”,其实也并不觉得吓人。

为什么刚刚说是在“不长的一段日子”里呢?打造“科拉超深钻孔”的是科学精神,而科学精神常常没有商业精神强大——为了获取地下的矿藏,现在很多矿井、油井的深度就已经到达了几公里,其中最深的依然是俄罗斯的Z-44 Chayvo,它比“科拉超深钻孔”还深了近100米,达12.345公里。开发商愿意花大价钱挖这么深的油井,为的自然不是科研,而是石油。那这个富含石油的地方在哪里呢?

答案是萨哈林岛。如果你觉得陌生,那这个岛还有别一个名字,库页岛。


隐语


以人类现有技术,辟开侵入岩脉、火山、断层,在抵抗超强地压的情况下,可以到达莫霍洛威奇不连续面,再往下就是软流层和上层地幔了。我们都知道:地热由核元素衰变放热,因此工程到此处还要面对软流层的强辐射。仅此一点,人类目前技术就达不到。

前苏联有过超深工程,但在万米后便找到类似地狱之门的东西,之后就不了了之,有兴趣可以在网上找

文科生艺术解答,不喜勿喷


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