曾經的輝煌:前蘇聯科拉超深鑽井!

2021-01-20 桔燈勘探

冷戰期間，地學領域最具代表性的兩大工程是大洋鑽探和大陸超深鑽，兩大科學工程均始於上世紀60年代。大洋鑽探以美國為主導，大陸超深鑽以前蘇聯為主導。


文 | 蘇德辰

來源 | 科學網


2011年7月，陪同俄羅斯科學院科拉分院地質所所長尤裡到中國大陸科學鑽探工程江蘇東海井場參觀。讚嘆之餘，他問我一個問題：「你們的展版介紹了世界各地的科學鑽探，為什麼不見俄羅斯的科拉超深鑽？它可是世界的Number One！」


我說：中文展版上有你們科拉超深鑽的介紹，我們歷來印刷的宣傳品中也有。但是你不認識漢字，只認識照片，而我恰恰沒有科拉鑽探現場的照片。


於是我在10月8號接到了他寄自俄羅斯的科拉鑽探井場照片（圖1至圖4）。


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這幾張照片的具體拍攝日期已經無從考證，但應該拍攝於曾經輝煌的科拉超深鑽進行期間（1970-1990）。



從第二次世界大戰結束至上世紀90年代前蘇聯的解體，以美國為首的西方現代資本主義國家和以前蘇聯為首的社會主義東方陣營進行了一場長時間的冷戰。冷戰期間，除在軍事、經濟、外交、體育等領域明爭暗鬥外，科技是雙方PK的主要戰場。為炫耀實力，美、蘇均實施了多個大的科學工程，典型的實例有人造衛星、宇宙飛船、阿波羅登月等等。冷戰時代，能夠製造爆炸性新聞的大科學家往往是最吸引公眾眼球的高大上人物。


冷戰期間地學領域最具代表性的兩大工程是大洋鑽探和大陸超深鑽，兩大科學工程均始於上世紀60年代。大洋鑽探以美國為主導，大陸超深鑽以前蘇聯為主導。

上世紀60年代初，前蘇聯制定並實施了一系列具有劃時代意義的地球科學工程，其中最有代表性的就是大陸超深鑽計劃。按照這個計劃，將在亞塞拜然、科拉半島和烏拉爾實施三口超過10000米的超深井和15口超過6000米的超深井。其中最成功也是最著名的是科拉的萬米超深鑽。



科拉超深鑽鑽孔目標為15000米，計劃用20餘年的時間完成，動用了全蘇聯幾乎所有相關領域的人力、物力。鑽進工作始於1970年5月24日，1979年6月6日鑽井深度超過當時由美國保持的9583米的最深鑽井世界紀錄，1980年7月突破10000米，1983年鑽孔深度達到12000米。此時，蘇聯舉國歡慶，舉行了將近一年的各種慶祝活動。鑽井工作也因此停滯了差不多一年時間。






故事往往起源於事故。可能是樂極生悲吧，恢復鑽進後，大約只向下鑽進了66米，就發生了嚴重的鑽井事故。1984年9月27日，5000米鑽杆斷在了井下，打撈已經不可能，而下面5000米的井孔被鑽杆佔據，只好從7000處重新向下鑽進（鑽井專業稱為「側鑽」）。又過了差不多5年的時間，於1989年達到了12262米，比原計劃1993年完成15000米的目標還有近2800米的距離。而此時井底的溫度已經達到了180°C，遠高於預期的100°C。按照當時的溫度梯度測算，15000米深度的井底溫度將達到300°C，遠遠超過鑽頭的工作溫度，鑽進工作不得不終止。

儘管沒有完成預期的15000米鑽進目標，但12000米的科拉超深鑽本身就是人類的一項壯舉，它的深度保持了20年領先紀錄，直到2008年才被卡達的一口石油鑽井打破。

科拉超深井同時也取得了一系列重要的科學成就。有興趣的讀者可以進一步參考由Kozlovsky主編的《科拉超深鑽井》（The Superdeep Well of the Kola Peninsula），該書的俄文原版於1984年出版，中文是張秋生教授根據俄文版翻譯的，於1987年出版，英文版也問世於1987年。1990年，由Fuchs，Kozlovsky，Krivtsov和Zoback主編的《Super-Deep Continental Drilling and Deep Geophysical Sounding》也對科拉超深鑽做了較多介紹。



本文更想說的是輝煌之後的科拉超深鑽井。按照預計，科拉超深鑽井完成後，鑽井現場要建立永久的實驗室和觀測站，進行各種地質和地球物理領域的觀察實驗。但隨著前蘇聯的解體，項目經費很快用光，計劃中的永久實驗室和長期觀測站沒有建成，曾經宏偉的鑽塔和井場建築幾年前被徹底拆除，12000米的超深井孔暴露於一堆建築瓦礫中，任憑風雨侵蝕，與曾經的輝煌反差實在太大、太不可思議。前蘇聯又有多少個大工程是類似的結局呢？中國目前正在計劃實施的「深空、深海和深地」等科學計劃一定要引以為鑑！


東西方的冷戰表面上結束20多年了，但是冷戰思維仍然根深蒂固，很難徹底消滅。1996年，由美國、德國和中國發起成立了「國際大陸科學鑽探」組織，簡稱ICDP，目前已經有20餘個成員國。而做為大陸科學鑽探開創者和當年「老大」的繼承者的俄羅斯，至今竟然還不是ICDP的成員。


本文除俄羅斯科學院科拉分院地質所所長尤裡提供的資料外，還參考了正文中提到的兩本專著、張秋生教授的書評《對科拉超深鑽井簡介與評價》以及維基百科中的《Kola Superdeep Borehole》。


廢棄的井場，井架已經被徹底拆除 


被建築垃圾包圍的井孔



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