蘇聯人在地底發現了什麼？科拉超深鑽孔——世界上最深的洞

2020-10-27 科技風人院

美蘇「鑽探競賽」


有人說，人類對某些遙遠星系的了解比對腳下的土地更多。著名的 "旅行者1號 "衛星花費26年時間才離開太陽系（從165億公裡外向地球傳遞測量結果），然而，人類深入地球表面僅12公裡也花了這麼長時間。


在太空競賽期間，在美蘇爭奪太空探索霸主地位的同時，兩國最偉大的鑽探者之間也發生了一場不為人知的競賽。20世紀50年代末60年代初，美國人和蘇聯人計劃鑽探到儘可能深的地殼——打通距離地球核心6730公裡的巖石外殼，該外殼厚達30-50公裡。

地球構造

駐紮在墨西哥太平洋沿岸的美國 "莫霍爾計劃 "因缺乏資金而於1966年中斷，但為今後的近海鑽探計劃開創了重要的先例。蘇聯人由於地球內部和超深鑽探研究部門科學委員會的規劃，取得了更大的成功。從1970年到1994年，他們在科拉半島上創造了當時震驚地球的紀錄：世界上最深的洞。



科拉超深鑽孔——世界上最深的洞


科拉超深鑽孔

科拉超深鑽孔位於俄羅斯摩爾曼斯克州Pechengsky區Zapolyarny鎮以北10公裡處。

實際上，科拉超深孔由一個中心孔分支的幾個孔組成。最深的洞被稱為 "SG-3"，雖然直徑只有22.86釐米，但它卻向下延伸了驚人的12.07千米。大約是波羅的海大陸地殼厚度的三分之一。


為了達到科學目標，並對地殼輪廓進行近乎連續的觀察，蘇聯人甚至開發了在鑽孔底部直接進行物理測量的儀器。這種測量方式可以使結果更加精準，因為巖石樣品在帶到地表時，會在其難以置信的內部壓力下發生變形。不用說，該項目產生了大量的地質數據，其中大部分數據闡明了我們對地球的了解有多少。


發現一："康拉德不連續"並不存在


對地球的研究通常主要局限於地表觀察和地震研究，但科拉鑽孔使我們能夠直接觀察地殼的結構，並對地質學家的理論進行了檢驗。最令人驚訝的發現之一是：並沒有發現花崗巖向玄武巖過渡的證據，而科學家們長期以來一直認為玄武巖存在於地表下三到六公裡之間，被地質學家稱為 "康拉德不連續"，這種巖石類型的過渡曾被推理存在，而這種推理僅根據地震反射測量的結果。


雖然在所有大陸的下面都探測到了這種不連續，但在科拉的鑽探從未遇到擬議中的玄武巖層。相反，花崗巖巖石延伸到了12公裡以外。這使科學家們認識到，地震反射結果是由於巖石的變質變化(即由於強烈的熱和壓力)，而不是他們之前所預期的巖石類型變化。

花崗巖

發現二：20多億年前的巖石中有生物活動痕跡


但科拉鑽孔研究人員最令人感興趣的發現，無疑是在20多億年前的巖石中發現了生物活動。最清晰的生命證據是以包裹在有機化合物中的微觀化石的形式出現的，儘管周圍巖石的壓力非常大、溫度異常高，但這些化石仍然出人意料地保持完整。


困難重重


雖然科拉鑽探項目產生的數據仍在繼續分析，但在20世紀90年代初，由於遇到了意想不到的高溫，鑽探本身被迫停止。雖然溫度梯度在大約254米的深度還符合預測，但此後溫度以更高的速度上升，直到洞底達到驚人的180℃，這比預期的100 ℃足足高出近一倍。同樣出乎意料的是，在最初的376米之後，巖石密度有所下降。在這個深度以下，巖石的孔隙度和滲透性更大，再加上高溫，導致巖石的表現更像是一種塑料而不是固體，使得鑽探任務幾乎無法完成。


到了後期，鑽探作業變得越發的困難和昂貴。每次需要更換鑽頭時，需要將600多根鑽杆串聯起來拔出，非常耗時。當鑽孔深度達到12千米，而直徑只有23釐米時，保持儘可能直的鑽孔是很難實現的。巖石的高溫造成鑽井液難以發揮作用，降低了鑽頭和鑽杆的強度。同時，因鑽杆重量過大，鑽孔必須採用很大的錐度。

後續


總之，一個鑽孔達到12千米的深度，把鑽井技術推向了極限。1995年，由於蘇聯解體，該項目正式終止，此後該遺址被廢棄。2008年，俄羅斯信息中心宣布該井口將被銷毀。


在科拉超深鑽孔以南約10公裡處的鎳礦小鎮Zapolyarny，可以找到許多巖心樣品的存放處。由於其雄心勃勃的任務及其對地質學和生物學的貢獻，科拉超深鑽孔仍然是蘇聯時期科學的最重要遺蹟之一。


總結/啟發


蘇聯憑藉強大的國力在地質鑽探史上寫下了濃墨重彩的一筆，但同時也讓人類感受到了自己在自然力量面前的渺小。科拉超深鑽孔雖然被終止了，但並不代表這是一項偉大工程的終止，而是更多偉大工程的開端。


隨著科技的進步，人類必將重啟地心鑽孔的項目，因為在地底還有很多的未解之謎等待著我們去探索。蘇聯已經是上個時代的巨人，希望中國作為這個時代的巨人，能接過前輩手裡的旗幟，繼續前行！

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  • 你知道世界上最深的洞有多深嗎
    它是什麼？01最深的洞有多深？在你的夢中出現一個超深的洞之前，請記住這個洞的直徑只有9英寸(約23釐米)。你不可能掉進去的。 被稱為「科拉超深鑽孔」(Kola Superdeep hole)的這個洞是迄今為止最深的一個，深至地表以下約7.5英裡(合12262公裡)，達到這個深度花了大約20年的時間。
  • 當年蘇聯的科拉超深鑽孔,為什麼挖到12262米就停止了?
    當初蘇聯挖的科拉超深鑽孔，主要是和美國玩科研競賽，後來蘇聯解體，也就沒有了資金支持，所以就停了。科拉超深鑽孔是世界上最大垂直深度的人工井，有12263米深，鑽探工作從1970年5月24日開始，到1983年挖到12000米，最後263米又挖了十年，直到1994年鑽探工作才停止，相關研究工作到2006年完全終止。
  • 蘇聯人挖出了世界上最深的洞,就為了看看底下有啥
    這成為該設備達到的最深紀錄，也讓科拉超深鑽孔一舉成為了當時歐洲最深的鑽孔。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Berthar 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。
  • 世界上最深的洞有多深?
    世界上最深的洞位於俄羅斯摩爾曼斯克一個廢棄的項目工地的廢墟中，洞的直徑只有23釐米。被稱為「科拉超深鑽孔」的有史以來最深的鑽孔到達地球表面以下約7.5英裡（或12,262公裡），深度約需20年才能到達。該洞原本打算「 儘可能深 」，研究預計約為9英裡（約14,500米）。
  • 前蘇聯科拉鑽孔在12000米處挖到了魔鬼？地底深處隱藏著什麼秘密
    科拉超深鑽孔說起登月第一人，大家應該會想到1969年的阿姆斯特朗，在月球上留下的第一個腳印，堪稱人類文明的一大步。前蘇聯的這項鑽探工程從60年代初開始，直到蘇聯解體才宣告結束。科拉超深鑽孔現場成立了數十個實驗室對巖心進行研究。整個研究計劃是在前蘇聯地質部長的直接領導下進行的。
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  • 科拉超深鑽孔
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  • 科拉超深鑽孔 當真挖到了「地獄」深處?
    20年來，科拉超深鑽洞一直是世界上最深的鑽孔。它也是冷戰期間最奇怪的一種競賽。
  • 蘇聯科拉超深鑽孔,挖到12262米被突然叫停,真相至今成謎
    在此期間蘇聯成功將全球首顆人造衛星送入太空，美國也不甘示弱實現了阿波羅登月。既然在宇宙科技方面難分高下，蘇聯便開始將目光轉向地下，制定出科拉超深鑽孔計劃，企圖探索地底深處的新世界新文明。 上世紀七十年代，蘇政府開始付諸實踐，並動用成千上萬名科研人員輔助勘探工作。
  • 世界上最深的洞,深達12263米,洞裡傳來的聲音是什麼?
    問題中所說的洞是前蘇聯鑽的科拉超深鑽孔，深度達到了12263米，但這並不是世界上最深的洞，最多可以排在第三名，前兩名分別是卡達的阿肖辛油井（12289米）和俄羅斯的Odoptu OP-11油井（12345米）打破。關於科拉超深鑽孔的傳言很多顯得非常神秘，問題中所說來自地球深處的嘶吼聲就是其中之一，這也導致了鑽探活動的停止。
  • 世界上最深的洞,為打敗美國而誕生,最深處達12263米
    今天，咱們就來聊一聊世界上最深的洞，那就是由前蘇聯的一項深井科研計劃打造的科拉超深鑽孔。那時前蘇聯的科學家們想通過挖出深度達15000米的孔洞以探測地殼結構。經過一些必要的前期準備，終於在20世紀70年代初期，前蘇聯科學家正式開始了科拉超深鑽孔的勘探與挖掘工作。在此後的13年裡，科學家們成功的挖出了一個深度達到12000米的鑽孔，但在這時候他們卻遇到了瓶頸。
  • 這幫蘇聯人挖出了世界上最深的洞,就為了看看底下有啥
    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項目。建造科拉超深鑽孔，主要是為了研究我們星球上最古老的巖石，並了解其中發生過的地質過程。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。這成為該設備達到的最深紀錄，也讓科拉超深鑽孔一舉成為了當時歐洲最深的鑽孔。