蘇聯曾想挖穿地球,為何在12262米時停止?

情授



今天人類創造的最深鑽孔位於俄羅斯科拉鑽井的塔下。許多鑽孔從中心鑽孔分支,但最深的被稱為“SG-3”,一個直徑大約22.8釐米的洞,蜿蜒超過12.262公里進入地殼。鑽頭花了24年時間才慢慢鑽到那個深度,直到1994年才最終停止前進,距離15000米的目標只有2.7公里。



蘇聯鑽機的設計是這樣的:沿著鑽井的整個長度提取鑽芯樣本,當鑽機進一步向下冒險時,為地面上的研究人員提供對地球組成的近距離觀察材料。在超深鑽孔項目實施之前,蘇聯地質學從業者根據觀測和地震數據得出了許多關於地殼深部的結論。但是就像人類冒險進入未知世界時經常發生的情況一樣,科拉鑽孔證明了從遠處看的確定性根本就不是確定性,一些科學理論被推翻了。

有人聽到一位科學家評論說,“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公里處發現預期的花崗岩向玄武岩的轉變。長期以來,數據顯示地震波在該深度以下傳播速度明顯加快,地質學家認為這是由於玄武岩的“基底”。取而代之的是,人們發現這種差異是由高溫高壓引起的岩石變化,或者變質岩。更令人驚訝的是,人們發現這塊深層岩石被充滿裂縫的水浸透了。因為在這些深度不應該發現自由水,科學家們推論水是由氫和氧原子組成的,由於壓力,氫和氧原子從周圍岩石中擠出來。由於上面有一層不透水的岩石,水被阻止上升到水面。



另一個意想不到的發現是地表以下6.7公里深處的微觀生物化石。發現了二十四種不同種類的浮游生物微體化石,發現它們有碳和氮覆蓋物,而不是典型的石灰石或硅石。儘管高溫高壓環境惡劣,微生物遺骸仍然完好無損。


俄羅斯研究人員還對鑽孔加深時溫度上升的速度感到驚訝,這是最終阻止項目進展的因素。儘管科學家們努力通過在將鑽井泥漿泵下之前對其進行冷卻來抵禦熱量,但在12公里處,鑽井開始接近其最大耐熱性。在那個深度,研究人員估計他們會遇到100攝氏度的岩石,但是實際溫度大約是180攝氏度,比預期的要高得多。在這種溫度和壓力下,岩石開始變得具有可塑性,而不是固體,每當鑽頭被拔出進行更換時,鑽孔就有關閉的趨勢。如果沒有一些技術突破和現有設備的重大更新,前進是不可能的,因此SG-3分支的鑽井停止了。


如果這個洞達到了最初的15000米的目標,溫度將會達到預計的300攝氏度。 當鑽井在1994年停止時,這個洞超過12262米,成為迄今為止人類最深的鑽洞。最後一個從鑽孔中取出的巖芯的年代大約是27億年前。但是即使在那個深度,科拉鑽孔項目也只穿透了地球大陸厚度地殼(從20到80公里不等)的一小部分。


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