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曾经的辉煌——前苏联科拉超深钻井

已有 26950 次阅读 2016-10-19 20:21 |个人分类:地学科普|系统分类:科普集锦| 地质, 科学钻探, 前苏联, 超深钻, 科拉半岛

2011年7月，陪同俄罗斯科学院科拉分院地质所所长尤里到中国大陆科学钻探工程江苏东海井场参观。赞叹之余，他问我一个问题：“你们的展版介绍了世界各地的科学钻探，为什么不见俄罗斯的科拉超深钻？它可是世界的Number One！”我说：中文展版上有你们科拉超深钻的介绍，我们历来印刷的宣传品中也有。但是你不认识汉字，只认识照片，而我恰恰没有科拉钻探现场的照片。于是我在10月8号接到了他寄自俄罗斯的科拉钻探井场照片（图1至图4）。
这几张照片的具体拍摄日期已经无从考证，但应该拍摄于曾经辉煌的科拉超深钻进行期间（1970-1990）。
从第二次世界大战结束至上世纪90年代前苏联的解体，以美国为首的西方现代资本主义国家和以前苏联为首的社会主义东方阵营进行了一场长时间的冷战。冷战期间，除在军事、经济、外交、体育等领域明争暗斗外，科技是双方PK的主要战场。为炫耀实力，美、苏均实施了多个大的科学工程，典型的实例有人造卫星、宇宙飞船、阿波罗登月等等。冷战时代，能够制造爆炸性新闻的大科学家往往是最吸引公众眼球的高大上人物。
冷战期间地学领域最具代表性的两大工程是大洋钻探和大陆超深钻，两大科学工程均始于上世纪60年代。大洋钻探以美国为主导，大陆超深钻以前苏联为主导。
上世纪60年代初，前苏联制定并实施了一系列具有划时代意义的地球科学工程，其中最有代表性的就是大陆超深钻计划。按照这个计划，将在阿塞拜疆、科拉半岛和乌拉尔实施三口超过10000米的超深井和15口超过6000米的超深井。其中最成功也是最著名的是科拉的万米超深钻。
科拉超深钻钻孔目标为15000米，计划用20余年的时间完成，动用了全苏联几乎所有相关领域的人力、物力。钻进工作始于1970年5月24日，1979年6月6日钻井深度超过当时由美国保持的9583米的最深钻井世界纪录，1980年7月突破10000米，1983年钻孔深度达到12000米。此时，苏联举国欢庆，举行了将近一年的各种庆祝活动。钻井工作也因此停滞了差不多一年时间。
故事往往起源于事故。可能是乐极生悲吧，恢复钻进后，大约只向下钻进了66米，就发生了严重的钻井事故。1984年9月27日，5000米钻杆断在了井下，打捞已经不可能，而下面5000米的井孔被钻杆占据，只好从7000处重新向下钻进（钻井专业称为“侧钻”）。又过了差不多5年的时间，于1989年达到了12262米，比原计划1993年完成15000米的目标还有近2800米的距离。而此时井底的温度已经达到了180°C，远高于预期的100°C。按照当时的温度梯度测算，15000米深度的井底温度将达到300°C，远远超过钻头的工作温度，钻进工作不得不终止。
尽管没有完成预期的15000米钻进目标，但12000米的科拉超深钻本身就是人类的一项壮举，它的深度保持了20年领先纪录，直到2008年才被卡塔尔的一口石油钻井打破。
科拉超深井同时也取得了一系列重要的科学成就。有兴趣的读者可以进一步参考由Kozlovsky主编的《科拉超深钻井》（The Superdeep Well of the Kola Peninsula），该书的俄文原版于1984年出版，中文是张秋生教授根据俄文版翻译的，于1987年出版，英文版也问世于1987年。1990年，由Fuchs，Kozlovsky，Krivtsov和Zoback主编的《Super-Deep Continental Drilling and Deep Geophysical Sounding》也对科拉超深钻做了较多介绍。
本博文更想说的是辉煌之后的科拉超深钻井。按照预计，科拉超深钻井完成后，钻井现场要建立永久的实验室和观测站，进行各种地质和地球物理领域的观察实验。但随着前苏联的解体，项目经费很快用光，计划中的永久实验室和长期观测站没有建成，曾经宏伟的钻塔和井场建筑几年前被彻底拆除，12000米的超深井孔暴露于一堆建筑瓦砾中，任凭风雨侵蚀，与曾经的辉煌反差实在太大、太不可思议。前苏联又有多少个大工程是类似的结局呢？中国目前正在计划实施的“深空、深海和深地”等科学计划一定要引以为鉴！

东西方的冷战表面上结束20多年了，但是冷战思维仍然根深蒂固，很难彻底消灭。1996年，由美国、德国和中国发起成立了“国际大陆科学钻探”组织，简称ICDP，目前已经有20余个成员国。而做为大陆科学钻探开创者和当年“老大”的继承者的俄罗斯，至今竟然还不是ICDP的成员。

本博文除俄罗斯科学院科拉分院地质所所长尤里提供的资料外，还参考了正文中提到的两本专著、张秋生教授的书评《对科拉超深钻井简介与评价》以及维基百科中的《Kola Superdeep Borehole》（https://en.wikipedia.org/wiki/Kola_Superdeep_Borehole）。