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以现在的科技水平,人类可不可以挖穿地球?

地球的结构就像个鸡蛋一般,从外到内顺次由三个圈层构成:有薄薄的地壳,有厚厚的地幔,然后是深埋在最深处的地核。

假如略微再深化了解一点,能发现地球其实还可以分得更细:比方地壳可以再分为硅铝质的上地壳和硅镁质的下地壳,地幔可以再分为“二辉橄榄岩”的上地幔和“咱们知之甚少”的下地幔;而地核呢,也可以再分为由液态铁组成的外核、固态铁组成的内核以及奥秘的内内核。

人类关于地球的内部了解知之甚少,科学家也一向想要了解,是什么物理特性形成了莫霍不接连面?这个界面的地质学实质是什么?洋中脊处的洋壳,特别是下洋壳,是怎样构成的?是哪些进程影响了洋壳构成之后的演化?洋壳与海洋和生物的相互作用有多大?深埋在地球中心的铁之结晶到底是怎样一种咱们前所未见的新物质?这些相互作用对全球化学循环的影响是什么?生命的极限是什么?操控生命极限的要素有哪些?

那么咱们为什么不挖穿地球,一探地球内部终究呢?其实早在上个世纪的时分,美苏就进行过测验。

在上个世纪50年代末,美国提出了莫霍面钻探方案,莫霍面是地壳与上地幔的分界面。莫霍面的深度各地不同,一般大洋较浅,为5~15千米:大西洋和印度洋为10~15千米;太平洋中心部分只要5千米;岛弧区域为20~30千米。大陆一般深为30~40千米,高山区域最深,在我国西藏高原及天山区域深达60~80千米。

这个道理美国天然也理解,所以他们挑选在海岸边进行钻探,履行钻探使命的是“格洛玛·挑战者”号钻探船,船长121米,宽19米,深8米,船中部竖立着43.3米高的钻井塔,塔顶高出海面61米。该船排水量10500吨,规划最大作业水深6096米,规划最大钻探深度7615米。

1961年,钻探方案正式发动,“格洛玛·挑战者”号钻探船在水深948米的海底向下钻进了315米。因为施行该方案技能难度大且费用昂扬,1966年8月美国国会投票否决了对该方案的拨款预算,方案宣告中止。

方案尽管失利,可是证明了施行深海钻探,获取洋底的堆积层和基岩样品在技能上是可行的。美国抛弃了钻探地球内部的方案,苏联却接棒搞了起来。

其时苏联决定在佩琴加区进行钻探,佩琴加坐落欧洲北部科拉半岛西北,北临巴伦支海瓦朗厄尔峡湾,这是欧洲大陆最大的地盾区,在这里钻15千米深的井,就可以看到一般隐藏在25千米或更深的陆壳中的地层。

1965年,项目负责人找到了适宜的钻探地址。通过五年的建造和预备,1970年,苏联正式开端了钻探方案,这便是闻名的科拉超深井。

其时苏联人为了可以更好完结钻探使命,苏联吸取了美国的经历,欧洲和美国一运用研磨或研磨切削碎岩东西,高强度的钢钻杆,大提高才能的钻机和旋转钻进办法。而.苏联则选用涡轮钻进办法,切削-剪切型碎岩东西,以铝合金为根底的高强度管制成的钻管,及与其配套的提高才能不太强的钻机。在剖析世界经历及钻进作业中或许出现问题的根底上拟定了超深钻设想。

苏联科学家发现轻合金钻杆最契合超深井中的运用要求。轻合金钻杆的比重还不到钢的1/2.这有助于大大下降钻管柱的自重以及钻机相应的提高才能。铝合金乃至比制作钻杆所用的巩固钢具有更高的单位强度。

凭借专用台架用带钢锁扣的热安装办法将钻杆连接起来.考虑到轻合金钻杆特色及其在井中的作业条件,按照钻杆计算结果选用一套专门的应用程序。一切这一切有助于确保钻杆运用有高度的可靠性和适用性。

苏联人运用世界上最共同的钻头之一Uralmash-4E系列钻机完结第一阶段钻探。规划钻探5000米,实践到达了7263米。这成为该设备到达的最深纪录,也让科拉超深钻孔一举成为了其时欧洲最深的钻孔。

跟着深度的不断添加,苏联运用了更为先进的钻机和钻头,终究到达10636米,1983年,该井到达了12000米,逾越了世界上最深的马里亚纳海沟。

1989年,科拉超深钻孔初次到达了它的最大深度——12262米,最终的262米是在1983-1993年间进行的,地球均匀半径6371千米,而当今世界最深的钻孔也就12262米。也便是说,苏联花了大约24年,仅向地心钻进了大约0.2%,,为什么会这样呢?

但和海拔升高100米下降摄氏0.6度不同,深度每下降100米温度大约升高2摄氏度钻到地球深处超万米处,温度将到达300摄氏度以上。这意味着,钻探机器上所运用的孔底马达、震击器、轴承密封等资料得耐得住这样的高温才行。而人类现在的资料技能无法忍受如此高的温度。一位地质学家描述这个工程便是站在高楼上拿着一根又细又长的干面条朝着楼下的柏油马路钻孔。

除了高温之外,还有高压,假如钻孔深度到达一万多米,估计井内泥浆压力将到达175MPa以上,地层压力将到达400MPa。而现有许多丈量仪器所能耐受的压力为140MPa到170MPa之间,并且,在高温高压下,井壁岩石物理力学性质会发生变化,简单破碎,影响施工。

最终便是高地应力。地应力便是指的是地应力存在于地壳中的应力。即因为岩石形变而引起的介质内部单位面积上的作用力。它一般包含两部分:由掩盖岩石的分量引起的应力,它是由引力和地球自转惯性离心力引起的;由附近地块或底部传递过来的结构应力。高地应力十分简单形成井壁垮塌、卡钻等井下事端。像苏联某个钻井钻到7000米深度时,钻探的钢管就开裂留在了钻井内。

地下12260米处的岩心,从SG-3钻孔获取

所以最终苏联也无法宣告抛弃了钻探方案,钻探作业在1992年中止,中止钻进的官方理由是经费不足。可是相关的研讨并没有中止,直到2008年,科拉超深钻孔才被抛弃。

从科拉超深井里取出的岩心样本

人类现在想要完全了解地球内部的隐秘,按照现在的科技水平仍是无法完成的。这是一个无法的实际。

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