冷戰(zhàn)爭(zhēng)鋒,入地雄心
冷戰(zhàn)那會(huì)兒,美蘇倆大國(guó)在各種領(lǐng)域較勁,誰(shuí)也不服誰(shuí)。太空競(jìng)賽大家都知道,美國(guó)人1969年把人送上月球,蘇聯(lián)那邊1970年探測(cè)金星,互相瞪眼比實(shí)力。結(jié)果,這股勁兒沒(méi)光往天上竄,還往下鉆地兒去了,搞出個(gè)入地競(jìng)賽。
說(shuō)白了,就是要比誰(shuí)先戳破地球表皮,摸到地幔那層去。莫霍洛維奇不連續(xù)面,這玩意兒是地殼和上地幔的分界線,陸上得33公里深,海底下5到10公里。誰(shuí)先鉆到手,科學(xué)圈子得炸鍋,等于在地球內(nèi)部畫(huà)了張新地圖。
美國(guó)人先動(dòng)的手。1958年,他們地質(zhì)調(diào)查局腦洞大開(kāi),推出莫霍面鉆探計(jì)劃。1961年開(kāi)干,在加州拉霍亞海岸附近海域,從水深948米的地方往下捅。結(jié)果呢,鉆了315米巖層,就卡殼了。設(shè)備出毛病,錢(qián)也跟不上,1966年整個(gè)項(xiàng)目黃了。花了2000多萬(wàn)美元,基本白搭。
但這沒(méi)澆滅他們的火,1964年又拉起深海鉆探計(jì)劃,四所頂尖大學(xué)加上伍茲霍爾海洋研究所,組團(tuán)上陣。1968年第一口井動(dòng)工,到1983年收攤,一共624個(gè)鉆點(diǎn),水深超7000米,最深的海底鉆進(jìn)1741米,巖芯加起來(lái)9.5萬(wàn)米長(zhǎng)。
這批樣本牛了,測(cè)出大洋盆地底下地殼不超過(guò)1.7億年,推動(dòng)板塊運(yùn)動(dòng)理論往前蹦了好幾步。美國(guó)人借這事兒,在老百姓眼里刷足了科技牛氣的印象。
蘇聯(lián)咽不下這口氣。60年代末,他們科學(xué)院地質(zhì)研究所琢磨著,得陸上干一票大的。1970年5月24日,科拉半島上鉆塔一立,Uralmash-4E鉆機(jī)就轉(zhuǎn)起來(lái)了。項(xiàng)目叫科拉超深鉆孔,直奔莫霍面去,計(jì)劃鉆1.5萬(wàn)米。
起步順利,1972年破千米,媒體吹得天花亂墜。美蘇這倆,表面上各玩各的,暗地里情報(bào)戰(zhàn)打得火熱。美國(guó)衛(wèi)星盯著蘇聯(lián)鉆塔,蘇聯(lián)監(jiān)聽(tīng)美國(guó)鉆船信號(hào)。1975年,科拉到3000米,巖芯顯示地殼水多得意外,實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)一出,全球地質(zhì)學(xué)家都得重頭看書(shū)。
這競(jìng)賽不光是鉆深,還得鉆準(zhǔn)。莫霍面這層,等于地球的“月球登陸點(diǎn)”,誰(shuí)搶先,名聲就穩(wěn)了。美國(guó)后期轉(zhuǎn)海底,覺(jué)得水下省力,蘇聯(lián)偏愛(ài)陸上硬剛。80年代初,科拉升級(jí)鉆機(jī),塔高80米,鋼纜粗得像胳膊。營(yíng)地從荒地變小鎮(zhèn),工人上百,補(bǔ)給車(chē)隊(duì)拉個(gè)不停。
美蘇入地賽,推動(dòng)地球科學(xué)往前挪,數(shù)據(jù)共享少,互相憋著勁兒。但話說(shuō)回來(lái),這么燒錢(qián)的項(xiàng)目,早晚得出問(wèn)題。蘇聯(lián)經(jīng)濟(jì)那時(shí)候就有點(diǎn)兒喘,鉆得越深,麻煩越多。
其實(shí),美蘇這入地雄心,根兒上還是冷戰(zhàn)產(chǎn)物。太空賽他們?cè)伊松习賰|,太空站、登月船,啥都上。地下也一樣,證明自己技術(shù)頂尖。蘇聯(lián)起步晚點(diǎn)兒,但狠勁兒足,科拉項(xiàng)目一啟動(dòng),就定下20年長(zhǎng)跑。早期數(shù)據(jù)不錯(cuò),地殼結(jié)構(gòu)清晰,水含量高,挑戰(zhàn)了老理論。
競(jìng)爭(zhēng)中,美國(guó)深海計(jì)劃采集樣本廣,蘇聯(lián)專注單井深。倆家都沒(méi)鉆到莫霍面,但鋪了路,后來(lái)的研究全沾光。冷戰(zhàn)結(jié)束前,這賽道兒熱得發(fā)燙,誰(shuí)知道轉(zhuǎn)眼就涼了。
深度極限,高溫阻擊
科拉鉆到1989年6月6日,深度12262米,陸上紀(jì)錄到手。慶祝沒(méi)多久,麻煩就上門(mén)了。井底溫度飆到180攝氏度,本來(lái)預(yù)計(jì)90度,這翻倍的熱浪,把設(shè)備烤得不成樣。
鉆頭涂層熔了,旋轉(zhuǎn)時(shí)嘯叫不斷,潤(rùn)滑油直接汽化。巖石硬度也上天,花崗巖夾石英,鉆進(jìn)速度掉到每天幾厘米。維修隊(duì)換鉆頭換個(gè)不停,金剛石片脫落,碎片堵井眼,泵機(jī)過(guò)載嗡嗡叫。
技術(shù)難題不是頭一遭。鉆得深,壓力大,井壁容易塌。泥漿循環(huán)得加壓,冷卻液冰水混著灌,但熱量反撲,鋼纜燙手拉不動(dòng)。1983年破萬(wàn)米時(shí),就停工一年,科學(xué)家蜂擁參觀,數(shù)據(jù)分析堆成山。繼續(xù)干,成本指數(shù)漲。項(xiàng)目總?cè)舆M(jìn)去1.5億盧布,換成1990年美元,2.4億沒(méi)了。鋼材能源短缺,進(jìn)口零件卡在港,倉(cāng)庫(kù)空蕩蕩的。
經(jīng)濟(jì)這頭,蘇聯(lián)后期喘不過(guò)氣。80年代末,盧布貶值,預(yù)算會(huì)議上官員紅筆劃線。鉆一米,花的錢(qián)夠建座小廠。1990年,深度卡住,每天推進(jìn)勉強(qiáng),鉆頭報(bào)廢率高。地緣上,1991年8月政變一鬧,莫斯科指令暫緩,科拉無(wú)線電啞巴。12月25日,蘇聯(lián)解體,資金鏈啪的一聲斷了。鉆井平臺(tái)燈滅,儀器拆箱打包,卡車(chē)低吼著撤。
俄羅斯接棒,雪上加霜。1992年2月,正式暫停,高溫融設(shè)備,鋼纜腐蝕。繼續(xù)得砸百億盧布,技術(shù)瓶頸砸不開(kāi)。1993年評(píng)估報(bào)告一出,官員搖頭。1994年3月,政府下令,中止撥款。井口焊死蓋板,封了深淵。高溫阻擊是直接殺手,設(shè)備扛不住,巖層變態(tài)硬。但根兒上是錢(qián)和技術(shù)雙重夾擊,解體一錘定音。
這停止,不是一時(shí)興起。鉆探中,支井SG-3輔助主井,采集對(duì)比樣本,但也卡在高溫。全球誰(shuí)試過(guò),都栽跟頭。美國(guó)莫霍項(xiàng)目早黃,深海計(jì)劃轉(zhuǎn)實(shí)用。蘇聯(lián)野心大,陸上硬鉆,忽略了熱傳導(dǎo)超標(biāo)。地殼每公里溫升25度,實(shí)際翻倍,井底如蒸籠。鉆桿彎曲,傳感器失真,數(shù)據(jù)帶噪。維修成本占大頭,工人輪班三組,八小時(shí)一換,日志墨跡斑斑。
資金斷鏈更致命。冷戰(zhàn)末,蘇聯(lián)軍費(fèi)太空費(fèi)壓垮經(jīng)濟(jì),科拉這科研黑洞,吞錢(qián)不吐成果。解體后,俄羅斯優(yōu)先民生,深鉆成奢侈。技術(shù)上,今天再干,也得百億刀起步,材料學(xué)鉆井液得革新。停止12262米,留遺憾,但數(shù)據(jù)金貴。地殼水2%,高于平均,推動(dòng)流體模型。高溫教訓(xùn),告訴后人,深鉆得步步算計(jì)。
遺產(chǎn)流傳,深鉆新生
科拉封井后,遺產(chǎn)沒(méi)白費(fèi)。1995年永久封閉,巖芯存檔,研究水含量高,挑戰(zhàn)干地殼觀。莫斯科會(huì)議,專家投影切片,討論板塊潤(rùn)滑。
全球鉆探轉(zhuǎn)彎,避純科學(xué)深井,盯地質(zhì)歷史和油氣。極地成寶地,冰蓋穩(wěn),記錄億年變遷。中國(guó)南極中山站,2004-2005年第一深冰鉆,不到200米,古空氣樣本出爐。2009-2010年第二次,545米觸基巖,氧同位素曲線畫(huà)出冰期輪回。
昆侖站更進(jìn)一步。2005年建站,海拔4093米,2011-2013年DK-1冰芯鉆,803米深,芯管拉出霜花綻。分析80萬(wàn)年氣候,二氧化碳峰谷對(duì)溫躍。
極地鉆淺但準(zhǔn),成本低,數(shù)據(jù)純。陸上油氣為主。中國(guó)塔里木盆地,早有超深井,亞洲第一。2023年5月30日開(kāi)鉆深地塔科1井,歷時(shí)500天,10910米完工,世界陸上第二。巖芯萬(wàn)米,揭油氣藏,技術(shù)自主。
2025年10月15日9時(shí)16分,四川劍閣中國(guó)石油深地川科1井破萬(wàn)米。地質(zhì)復(fù)雜,7000米下未知,鉆穿23套地層,深入5.4億年震旦系。井下超200攝氏度,金屬鉆具軟化,壓力擠井眼橢圓。注入聚合物固壁,泵送循環(huán),推進(jìn)穩(wěn)。目標(biāo)10520米,科探預(yù)探雙管齊下。四川盆地首口萬(wàn)米科探井,標(biāo)志深地能源探索關(guān)鍵步。
這井難在不確定,猶如開(kāi)盲盒。地層夾層多,碳酸鹽硬,鉆頭復(fù)合金剛石扛。國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)5000馬力,轉(zhuǎn)速高,扭矩控。完鉆后,發(fā)布會(huì)模型展井軌,燈光掃曲線,強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新。成本數(shù)億人民幣,可控范圍,遠(yuǎn)低于科拉巨資。深地川科1井,不光鉆深,還探能源,服務(wù)國(guó)家需求。
現(xiàn)代鉆探,務(wù)實(shí)為王。日本地球號(hào)海底11000米目標(biāo),國(guó)際合作。俄羅斯偶爾提重啟科拉,但預(yù)算緊。全球轉(zhuǎn)向,深層油氣地質(zhì)變遷,極地南極北極優(yōu)先。中國(guó)雪龍?zhí)柶票?019年羅斯海鉆船錨,機(jī)械臂伸冰下。未來(lái),莫霍面或聯(lián)手攻,但謹(jǐn)慎??评逃?xùn),野心配實(shí)力,三十年回望,深鉆從競(jìng)賽變民生。
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