[培]揭秘前苏联如何钻出世界最深的洞(组图)

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导读:据美国《连线》杂志报道,在冷战的60年代,随着太空竞赛不断升温,另一项竞赛也慢慢展开,这就是地心争夺战。也许前苏联和美国永远无法钻到那个深度,但是它们可以尝试着钻到所谓的莫荷界面(Moho)。   莫荷界面更正式的叫法是地球外壳与内壳之间的界线(Mohorovicic Discontinuity),它是通常呈现固体形态的外壳和充满岩浆的地幔之间的一个理论性分界线,但是这种说法存在很大争议。   在美国推出一项力图达到这个深度的钻探项目后,前苏联也加入到这场钻出世界上最深的洞的竞赛中。迪安·杜恩在

据美国《连线》杂志报道,在冷战的60年代,随着太空竞赛不断升温,另一项竞赛也慢慢展开,这就是地心争夺战。也许前苏联和美国永远无法钻到那个深度,但是它们可以尝试着钻到所谓的莫荷界面(Moho)。


莫荷界面更正式的叫法是地球外壳与内壳之间的界线(Mohorovicic Discontinuity),它是通常呈现固体形态的外壳和充满岩浆的地幔之间的一个理论性分界线,但是这种说法存在很大争议。


在美国推出一项力图达到这个深度的钻探项目后,前苏联也加入到这场钻出世界上最深的洞的竞赛中。迪安·杜恩在《地球科学》一书中写道:“在1960年到1962年间,太空竞赛期间经济利益与国家自信心结合,促使前苏联科学家计划钻出一个‘俄国超深钻井(Russian Mohole)’,这样做的目的是,赶在美国钻探项目之前到达地球外壳与内壳之间的界线。”


这个最初目标确定后不久,前苏联便有了更雄心勃勃的目标:更好地了解贵重矿物是如何形成的。苏联人将钻探地地点选在人迹罕至的帕钦加地区,正是在这里,前苏联在这里钻出有史以来最深的洞,洞深超过7英里(约11.2公里)。以下就是美国《连线》杂志公布的有关照片。


1.科拉学院

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在照片中的科拉学院,俄国钻了15年多,最终钻到地壳内部40226英尺深处,这项世界纪录至今未被打破。不过,虽然这项活动作为探索任务进行得非常成功,但在这个地点的地质发现,外界知道的却很少。斯坦福大学地质学家和钻探专家马克·佐白科表示,科拉超深钻井(Kola Superdeep Borehole)是大规模超深洞钻探项目领域的“一个尤物”。

2.钻超深洞的钻头

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这个钻超深洞的过程非常简单。要在地面上钻出洞来,只要将一套钻探工具安装在一钻杆底部就可以了。当它下到洞底,威力强大的发动机会将洞底敲死,这样洞就会不断加深。液体不断从洞里流进和流出,以冷却钻头,并维持凿洞的稳定。钻头磨坏后,工人就会另换一个。虽然钻洞的基本原理众所周知,但是钻一个超深洞是一项非常困难的工作。前苏联在钻到地表如此深的地方的过程中,遇到了一系列技术问题。其中最重要的问题是地壳深处的高温。负责科拉超深钻的工程师根据有限的资源总结出制冷方法,制出很多能在超过600华氏度的高温下继续工作的钻头。

3.超深钻井的工人

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前苏联的这项钻探工程从60年代初开始,直到苏联解体才宣告结束。当时的地缘政治环境在很大程度上给这项工作蒙上了一层神秘面纱。尽管前苏联地质部部长艾弗杰尼·柯兹洛夫斯基编写了现在已经绝版并很难找到的书《科拉超深钻井》,但是有关这个项目的数据从没传出国外。

4.钻头旁的工人

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照片上这些站立在一个钻头旁边的负责科拉超深钻井的工人,必须在这个偏远地区生活。事实上在这个超深钻井周围有很多企业生活区拔地而起。柯兹洛夫斯基在他的书中对此进行了描写:“这里有工业卫生设施、浴室和急救站,以及迎合工人白天和夜生活的小卖部,还有为钻探设备操作人员提供正常生活条件的预防性医疗救助会议大厅及房间。”

5.科拉学院的科技控制室

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这张照片上显示的是科拉学院的科技控制室。你看到的电脑将从几英里的地下传来的数据收集在一起。随着电脑技术不断进步,钻探活动也变得日益复杂。前苏联开始监控包括从简单深度测量到各种钻头工作难度测量的数据点。

6.前苏联科研组制造的钻探工具

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虽然当时全球都在实施钻探项目,其中最突出的是德国,但是前苏联科研组制造了他们自己的工具,例如这些合金钻杆。因为他们要钻探未知的深度,所以他们使用的方法经常要反复试验。这也解释了为什么该项目用了那么长时间。柯兹洛夫斯基还在书中说:“这项复杂的科拉超深洞钻头科学技术试验,是在只靠前苏联的科技的情况下完成的。”

7. 深层钻探堪比地球望远镜

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苏联的一些地质学家发起了为大型设施寻求资金的行动,这个深层钻探项目便是其中之一。正如《超深大陆钻探和地球深度探测》记载的那样,卡尔·福克斯在一次会议上对科拉和超深钻井进行公开评论时,做了太空类推。福克斯说:“地球学有一个‘望远镜’:深层钻探和地球深处探测!我们充分利用这个望远镜,超越目前面临的种种限制,以便探寻地球科学的新领域。”

8.更换钻头

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负责科拉项目的工程师可以根据他们要钻穿的岩石类型换钻头。他们制造了很多类型的钻头,其中包括KC-212.7/60 TKZ-NU,这种钻的设计特点是,在穿过特别坚硬的岩石夹层时,它每分钟的转数较低。大部分钻头都跟照片中的这个一样,有4个滚轴,还有一些拥有6个滚轴。

9.科拉钻井

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尽管想往更深里钻已经不可能了,但是科拉井直到现在也没有被封死,结构依旧保存完好。从这个洞中采出的岩石,即已知的岩芯,甚至仍保存在该学院中。用于钻探该井的设备仍在用来探测地震,并用于其他测量工作。但是资助对象已经从该学院转移到其他有助于俄罗斯的石油和天然气生产的地质学家身上。现在俄罗斯每天生产大约970万桶油,而1998年的产量每天610万桶。

10.科拉钻井对地球学没有产生太大的价值

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在科拉钻井钻探过程中产生了很多地震测量数据、来自地球深处的岩芯以及地球深处可能有液态水等令人感兴趣的结果。然而尽管该项目付出了巨大努力,并用了多年时间进行钻探,但当代美国和欧洲地质学家并不经常参考或利用科拉数据,他们更喜欢利用德国KTB深层岩芯项目产生的数据,认为这些数据更加规范。这是因为科拉项目的发现从没系统地展现在西方科学家面前。

这种情况引出一个问题:为什么前苏联付出的所有努力最终对地球学没有产生太大的价值?斯坦福大学的地质学家佐白科表示,科拉的目标没有其他项目那么明确,导致这一结果的原因可能是该项目只是为了获得胜利,只想比其他国家钻得更深,并不是出于一个特殊科学目的。


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