既然科拉超深钻孔有这么大的科学意义,为什么会停止呢?

20世纪60年代,苏联的研究人员开始了一项雄心勃勃的钻探项目,其目标是穿透地壳,并在温暖神秘的地壳和地幔交融的区域取样——莫洛霍维奇不连续面。

因为实在太深了,前苏联科学家们不得不发明新的钻探方法,他们的一些新方法被证明是相当有创造性的。

但是,尽管历经几十年的不懈努力,俄国人却从未达到他们的目标(15000米),许多地球的秘密也未被发现。

然而,前苏联所做的工作提供了大量关于地表下的信息,并且在今天仍然具有科学价值。该项目就是科拉超深钻孔。

项目开始

从1962年开始,钻探工作由前苏联研究地球内部和超深钻探部门科学委员会领导,该委员会花了数年时间为这一历史性项目做准备。

这里有说明的是,该项目是和太空竞赛同时开始的,当时美国和苏联在领域都进行着激烈的竞争。

1965年,项目负责人决定在苏联西北部的科拉半岛进行钻探,从而完成了寻找合适钻探地点的调查。

经过5年多的施工和准备工作,该钻机于1970年开始慢慢进入地面。

在这个项目60多米高的围墙内,有一个独特的钻探设备。大多数深井钻机使用旋转轴钻透地面,使用一系列随着钻孔深度的增加而增加的延长件,但这种方法对于科拉计划那样深的钻孔是不可行的。

为了克服这一点,前苏联研究人员设计了一套解决方案,只旋转轴端的钻头。

他们通过强制加压的“钻井泥浆”(从钻井井中泵入的润滑剂)通过专门设计的钻头使其旋转来实现这一目的。

今天,人类创造的最深的洞位于包围科拉钻头的塔下。许多钻孔从中央分支分离出来,但最深的被命名为“SG-3”,一个上部直径92cm的洞,蜿蜒超过12.262公里进入地壳。

这次钻探花了24年的时间慢慢推进到那个深度,直到1994年最终停止,距离15公里的目标还差2.7公里。

科拉超深钻孔的科学意义

前苏联的钻井平台被设计成沿着整个钻杆提供岩芯样本,这让地面上的研究人员在钻得更深时,可以近距离观察地球的组成。

在进行超深钻孔项目之前,地质学家们根据观测和地震数据得出了一些关于地球深处地壳的结论。

图为:这张图可能是误传,肯定不是科拉超深钻孔

但是,就像人类冒险进入未知领域时经常发生的情况一样,科拉证明,从远处看,确定性根本就不是确定性,一些科学理论被毁了。

一位科学家评论说:每次我们钻一个洞,都会发现意想不到的东西。这令人兴奋,但也令人不安。

令研究人员惊讶的是,他们没有在地表下3-6公里处发现花岗岩到玄武岩的预期转变。

长期以来的数据显示,地震波在这个深度以下的传播速度要快得多,地质学家认为这是由于玄武岩的基底造成的。

相反,这种差异被发现是由高温高压或变质岩引起的岩石变化。更令人惊讶的是,人们发现这块深岩石被水浸透了,水充满了裂缝。

由于在这些深度不应该发现自由水,科学家们推断,水是由氢原子和氧原子组成的,它们是由于强压力从周围的岩石中挤出来的。

这个才是科拉超深钻孔

由于上面有一层不透水的岩石,水就不能浮到上面,因此出现这种情况。

另一个意想不到的发现是,在地表以下6.7公里深处发现了大量的微观化石。

发现了24种不同种类的浮游生物微化石,它们的表面覆盖着碳和氮,而不是典型的石灰石或二氧化硅。

尽管在高温高压的恶劣环境下,显微镜下的遗体仍然完好无损。

还有,当钻探深度达到9500米时,钻头钻进了一个含有黄金和钻石的地层。取出的岩芯经分析表明,金含量居然高达80克/吨。

要知道金含量达到4克/吨的金矿就具有商业开采价值,地球表层中很少能找到金含量超过10克/吨的矿层。

项目停止

除了这些发现,前苏联的研究人员还对随着钻孔的加深,温度上升的速度感到惊讶,而这正是最终阻止该项目进展的主要因素。

尽管科学家们在将钻井泥浆泵入地下之前对其进行了降温,但在12公里处,钻井泥浆开始接近其最大耐热性。

在这个深度,研究人员估计他们会遇到100摄氏度的岩石,但实际温度约为180摄氏度,远高于预期。

在那样的温度和压力下,岩石开始变得更像塑料而不是固体,每当钻头拔出更换时,孔就有被关闭的趋势。

如果没有一些技术突破和现有设备的重大更新,就不可能取得更大进展,因此SG-3分支停止了钻探。

如果这个洞达到了15000米的初始目标,温度预计将达到300摄氏度。

最后

1994年钻探停止时,这个洞有12262米深,是迄今为止人类钻出的垂直深度最深的洞。

从钻孔中取出的最后一批岩芯的年代约为27亿年,但即使在那样的深度,科拉超深钻孔也只渗透到地球大陆地壳的一小部分,地壳厚度在20到80公里之间。

科拉超深钻孔并不是第一次也不是最后一次尝试钻探超深钻孔,但它是迄今为止最成功的一次。

早在1957年,美国有过一个类似的名为“莫霍计划”的项目,但由于缺乏资金,这个钻探海底的计划被取消。

而今天,海洋综合钻探计划试图穿透更薄的海底地壳,探测地球的海下地壳。

科拉超深钻孔巨大的岩芯样本储存库位于萨帕利亚尼,位于钻孔以南约10公里处,在2008年被废弃之前这一直是一个科学上有用的地点。

互联网传的很多关于科拉超深钻孔终止原因,看看就好,这类项目对技术和经费要求这么高,停了也算正常。

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