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俄羅斯科拉半島（The Kola Peninsula ），臨近挪威國(guó)界的荒原之中，矗立著一座蘇聯(lián)時(shí)期的廢棄科學(xué)研究站， 在搖搖欲墜的建筑物中間，混凝土地板上嵌著一個(gè)沉重生銹的井蓋，上面牢牢釘著一圈螺栓，仿佛封印了什么不為人知的秘密。

廢棄的科學(xué)研究站和封死的井口 | amusingplanet.com

井蓋之下就是鼎鼎大名的科拉超深鉆孔（Кольская сверхглубокая скважина），這原本只是一個(gè)科研鉆探工程，卻因?yàn)橐粍t都市傳說(shuō)名揚(yáng)四海：相傳科拉超深鉆孔曾經(jīng)鉆到地下1.2萬(wàn)米的地方，在這里，挖掘儀器震動(dòng)強(qiáng)烈，科學(xué)家們驚訝地發(fā)現(xiàn)地心內(nèi)部竟有一個(gè)空腔，他們使用超精度錄音機(jī)探測(cè)，卻聽(tīng)到了類似人類的慘叫聲，他們認(rèn)為自己挖開(kāi)了“地獄之門”。

甚至有文章這樣記載，“科考隊(duì)用地質(zhì)探測(cè)器對(duì)鉆洞口進(jìn)行激光掃描，超聲探測(cè)器探測(cè)后，結(jié)果顯示鉆洞內(nèi)部有哀號(hào)哭喊聲和巨大爆炸聲。......而后，俄羅斯將科拉鉆洞再次封閉，洞口用鋼筋混凝土和鋼水封死，周圍50千米都設(shè)為軍事禁區(qū)和禁飛區(qū)。”

我第一次聽(tīng)到這個(gè)故事還是在大學(xué)的鉆探工程學(xué)課上，隨后，這個(gè)帶有神秘色彩的鉆孔勾起了我強(qiáng)烈的好奇心。下面就請(qǐng)大家隨我一起，走進(jìn)科拉半島的廢墟之中，了解它的傳奇身世。

科拉超深鉆孔

有關(guān)地獄之門的傳說(shuō)當(dāng)然是子虛烏有的。事實(shí)上這些記錄本身毫無(wú)根據(jù)，它們的最初來(lái)源是芬蘭一家報(bào)刊上的讀者來(lái)信，只不過(guò)在后來(lái)的轉(zhuǎn)載過(guò)程中變得越發(fā)神乎其神了。

當(dāng)然，撇開(kāi)這些怪力亂神，現(xiàn)實(shí)中的科拉超深鉆孔，也是一個(gè)具有傳奇色彩的寶藏鉆井。

科拉超深鉆孔上部結(jié)構(gòu) | 參考文獻(xiàn) [3]

科拉超深鉆孔，是蘇聯(lián)于1970年在科拉半島佩琴加區(qū)設(shè)立的科學(xué)鉆探項(xiàng)目。建造科拉超深鉆孔，主要是為了研究我們星球上最古老的巖石，并了解其中發(fā)生過(guò)的地質(zhì)過(guò)程。

誕生于美蘇兩國(guó)冷戰(zhàn)期間，這口鉆井也背負(fù)著“為國(guó)爭(zhēng)光”的光榮使命，那時(shí)，兩國(guó)向地球最深處鉆孔，希望自己能率先挖穿地殼，到達(dá)莫霍洛維奇不連續(xù)面，也就是地殼和地幔之間的分界面。

莫霍洛維奇不連續(xù)面示意圖

蘇聯(lián)那么大，為什么偏偏選擇在佩琴加區(qū)進(jìn)行鉆探呢？事實(shí)上，這一地區(qū)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。覆蓋科拉半島、芬蘭、瑞典和挪威等地的波羅的地盾（Baltic shield），是歐洲最古老的地質(zhì)區(qū)域之一，而佩琴加正好是這個(gè)地盾的一部分。在這里，水、風(fēng)和冰川侵蝕了覆蓋在數(shù)億年前古老地層之上的沉積物，使得我們?cè)谶@里鉆15千米深的井，就可以看到通常隱藏在25千米或更深的陸殼中的地層。

科拉超深鉆孔的位置 | mapsofworld.com

1965年，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人找到了合適的鉆探地點(diǎn)。經(jīng)過(guò)五年的建設(shè)和準(zhǔn)備，所有鉆井設(shè)施的施工和安裝工作完畢，工業(yè)園區(qū)和住宅建設(shè)完成。1970年，一場(chǎng)人類史上的工程壯舉在北極圈內(nèi)徐徐展開(kāi)。

向地幔進(jìn)發(fā)

1970年，為了紀(jì)念列寧誕辰100周年，科拉超深井正式開(kāi)鉆。這在當(dāng)時(shí)可以說(shuō)是一場(chǎng)轟轟烈烈的科學(xué)研究項(xiàng)目。整個(gè)研究計(jì)劃是在前蘇聯(lián)地質(zhì)部的直接領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行的，成千上萬(wàn)的科研人員中只有極少數(shù)的科學(xué)家得以到現(xiàn)場(chǎng)參加。所有參與鉆探工作的人員均分得了一套莫斯科的公寓房，工作期間的月工資水平達(dá)到大學(xué)教授一年的年薪。鉆井現(xiàn)場(chǎng)成立了16個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)巖心進(jìn)行研究。

蘇聯(lián)人使用Uralmash-4E系列鉆機(jī)完成第一階段鉆探。設(shè)計(jì)鉆探5000米，實(shí)際達(dá)到了7263米。這成為該設(shè)備達(dá)到的最深紀(jì)錄，也讓科拉超深鉆孔一舉成為了當(dāng)時(shí)歐洲最深的鉆孔。

在第二階段鉆探過(guò)程中，技術(shù)團(tuán)隊(duì)拆除舊鉆機(jī)，采用獨(dú)特的Uralmash-15000裝置，在井底高溫和高壓的極端條件下，最終達(dá)到10636米。1979年6月6日當(dāng)天，科拉超深井打破了之前由美國(guó)奧克拉荷馬州Bertha Rogers超深井保持的9583米的記錄，正式成為當(dāng)時(shí)世界上最深的超深井。

科拉超深鉆孔達(dá)到了9584米，

成為當(dāng)時(shí)世界上最深的鉆孔 | 參考文獻(xiàn) [3]

鉆探工作一路高歌猛進(jìn)。1983年，該井達(dá)到了12000米，超越了世界上最深的馬里亞納海溝。為了準(zhǔn)備1984年在莫斯科舉辦的國(guó)際地質(zhì)大會(huì)，此后的鉆探工作停止了大約一年，而這一閑置期也許為后來(lái)的事故埋下了隱患：1984年9月，在鉆探到12066米后，一根5000米的鉆柱斷裂并留在鉆孔中。后來(lái)的鉆探工作只能從7000米的深度重新開(kāi)始。

1983年，科拉超深鉆孔達(dá)到了12000米 | 參考文獻(xiàn) [3]

1989年，科拉超深鉆孔首次達(dá)到了它的最大深度——12262米。工作人員樂(lè)觀地預(yù)計(jì)，該鉆孔深度將于1990年達(dá)到13500米，到1993年達(dá)到15000米。

但他們很快就發(fā)現(xiàn)，這個(gè)深度地殼的溫度已經(jīng)高于預(yù)期的100℃，達(dá)到了180℃，這個(gè)溫度下設(shè)備損壞非常嚴(yán)重，想要進(jìn)行更深的鉆探已經(jīng)不可行了，于是鉆探工作在1992年停止，停止鉆進(jìn)的官方理由是經(jīng)費(fèi)不足。從12000米到12262米，短短的262米花了整整十年才取得進(jìn)展。

80年代，從科拉超深井里取出的巖心樣本 | amusingplanet.com

雖然1992年就停鉆了，但此后，針對(duì)科拉超深井的資料和數(shù)據(jù)研究仍持續(xù)了數(shù)年，直到2006年資金耗盡。2008年，該地址被廢棄，科拉超深鉆孔被牢牢封嚴(yán)，一代傳奇終于落幕。

科拉超深鉆孔成功了嗎？

既然科拉超深鉆孔鉆了這么深，究竟有沒(méi)有完成當(dāng)初人們賦予它的光榮使命，成功鉆到莫霍面呢？答案非常遺憾，不但沒(méi)有，還差了不止一點(diǎn)，它只到達(dá)波羅的地盾的1/3處。下面讓我們用一張圖來(lái)說(shuō)明一下。

地球內(nèi)部圈層示意圖 | Wikipedia

一般來(lái)說(shuō)，地殼在5-70千米的厚度范圍內(nèi)，海洋地殼的厚度較小，在8千米左右，大陸地殼的厚度則在20-70千米。所以即使按最薄的陸殼算，科拉超深鉆孔也才剛剛鉆透一半，更別提那些比較厚的地方了。而按照地球的平均半徑6371千米來(lái)計(jì)算，科拉超深鉆孔也只鉆到了0.2%的位置，實(shí)在是太微不足道了。

看到這里，你可能也會(huì)問(wèn)出這個(gè)問(wèn)題：既然陸殼那么厚，洋殼那么薄，為什么不去洋殼上打超深鉆孔呢？

去洋殼上打超深鉆孔

科研人員怎么可能會(huì)想不到這么簡(jiǎn)單的問(wèn)題呢？事實(shí)上，在科拉超深鉆孔項(xiàng)目啟動(dòng)之前，美國(guó)就已經(jīng)在海上進(jìn)行了“莫霍計(jì)劃”，也是為了鉆到莫霍面。莫霍計(jì)劃原本打算分三個(gè)階段進(jìn)行，然而，由于技術(shù)、管理和資金等一系列問(wèn)題，這個(gè)計(jì)劃只進(jìn)行了第一階段就夭折了。

用于進(jìn)行“莫霍計(jì)劃”第一階段的鉆井船CUSS I 號(hào) | Wikipedia.org

最終該計(jì)劃取得的成果僅僅是鉆到了海底以下183米，卻耗費(fèi)了5700萬(wàn)美元，這在1966年無(wú)疑是一筆巨款。用當(dāng)時(shí)一位地質(zhì)學(xué)家的話來(lái)說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目相當(dāng)于站在高樓上拿著一根又細(xì)又長(zhǎng)的干面條朝著樓下的柏油馬路鉆孔。由此，我們也可以想象一下，科拉超深鉆孔究竟耗費(fèi)了多少人力物力和財(cái)力才能鉆到了12262米。

科學(xué)家都發(fā)現(xiàn)了啥

科拉超深鉆孔的直徑只有大約20厘米，卻幫助我們窺探到了豐富多彩的地下世界，科學(xué)家甚至觀測(cè)到了20億年以前的生命活動(dòng)。在地表以下6千米處他們發(fā)現(xiàn)了微小的浮游生物化石，在地下高溫高壓的環(huán)境中居然保存得完好無(wú)損。

在鉆井深處，科學(xué)家還意外發(fā)現(xiàn)了水的蹤跡。他們猜測(cè)，這是地殼深處礦物中的氫和氧直接生成的水，由于一層不透水的巖石隔斷而無(wú)法到達(dá)地表。

據(jù)官網(wǎng)記載，在9千米至12千米的地層里，巖心里的黃金含量達(dá)到了4克/噸的品位，已經(jīng)滿足了商業(yè)開(kāi)采要求。雖然科拉超深井的勘探過(guò)程與太空競(jìng)賽的方向完全相反，但是科學(xué)家從科拉超深井3千米處獲取的巖石，同蘇聯(lián)月球車采集的月球土壤，成分居然是一樣的。

地下12260米處的巖心，從SG-3鉆孔獲取 | 參考文獻(xiàn) [3]

事實(shí)上，到了今天，科拉超深鉆孔的深度紀(jì)錄已經(jīng)被一些“后起之秀”給打破了。2008年，卡塔爾的阿肖辛油井達(dá)到了12289米；2011年，俄羅斯在庫(kù)頁(yè)島的Odoptu OP-11油井達(dá)到了12345米；2012年，?？松梨谑凸镜腪-44 Chayvo油井達(dá)到了12376米。但是，這些油井只是勝在總長(zhǎng)度更長(zhǎng)，它們還存在一定的水平位移，以實(shí)際的垂向深度計(jì)算，科拉超深鉆孔SG-3依然是到達(dá)地球最深處的人造物，也是世界上最深的純粹以科研為目的鉆探井。

參考文獻(xiàn)

[1]http://www.bbc.com/future/story/20190503-the-deepest-hole-we-have-ever-dug

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Kola_Superdeep_Borehole

[3] http://superdeep.pechenga.ru/

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Structure_of_the_Earth

[5] Andrei, Mihai (21 August 2018). "What are the layers of the Earth?". ZME Science. Retrieved 28 June 2019.[6]http://www.021diao.com/article/4939.html

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