为何钻探得这么深？

《儆醒！》杂志驻德国通讯员报道

你是否知道在距离你家9公里多以外的地方，气温高达摄氏300度吗？但你无须担心，因为这个炽热地点离你甚远——就在你脚下9000米深的地方！为免你的脚给烫焦，地球有一层具有保护作用的东西——称为地壳——护卫着你。

这层地壳成了大洲地底钻探研究中心的研究焦点，这所研究中心位于德国的温迪施埃申巴赫村附近，距离前捷克斯洛伐克的捷克亚边界不远。研究计划的目的就是要钻探开一个逾10公里深的地洞，以期勘探这层具有保护作用的地壳。然而，由于地底的温度极其赤热，钻探到9公里深的地方时就停止了，我们稍后将会进一步明白这件事。可是，人们几经艰苦去钻探这么深的一个洞孔究竟有何作用呢？

钻探深邃的地洞并非新事。据报在公元前600年，中国人为了寻觅盐水而钻开了一个500米深的地洞。自工业革命以来，西方国家由于对原料的需求甚殷，这加速了钻探技术方面的进步。然而，近年来进行的钻探工程并非受到商业利益所驱使，而是基于一些更急切的因素：事情与人类的生存攸关。怎会如此呢？钻探工程怎么有所帮助呢？

地底钻探有何重要？

原因之一是，地球上的某些矿物由于迅速消耗以致也许会有枯竭的一天。地底的深处是否也蕴藏着同样的矿物，也许仍然处于形成中的阶段呢？借着向地底进行深入的钻探，答案便自见分晓。

其次，随着世界人口不断增加，地震造成的死亡人数也不断上升。事实上，世上大约有一半人口生活在地震区。这包括世上逾三分之一的大城市的居民在内。那么，地震跟钻探工程有什么关系呢？一本称为《洞孔》的册子报道：“借着对岩石圈［地球外壳］进行研究，这应当有助地质学家在预测地震方面更为准确。”不错，人类的确大有理由尝试揭开地球的奥秘。

然而，进行深入地底钻探的工程需要庞大的经费。在德国进行的工程便要花费3亿5000万美元。人类岂不也有其他方法去揭开地球的奥秘吗？答案是非参半。关于地球的结构，科学家曾通过各种地面仪器作过不少推断。然而，研究人员惟有深入钻探地壳才能证实这些推断是否正确，以及研究一下至目前为止仍然处于极大压力和高温的岩石。若要知道事实真相，研究人员便要寻根究“底”了。

我们已概括地谈过许多有关钻探的需要了。我们何不到访一下温迪施埃申巴赫村的钻探工地呢？你担心听不懂科学术语吗？不用担心。我们的向导是位地质学家，他答应会以显浅易明的方式向我们讲解钻探的过程。

令人惊叹的钻探机

钻探机耸立在洞孔旁，足有20层楼这么高，叫人惊叹不已。钻探机使这项工程生色不少，甚至对于门外汉也深具魅力。稍后我们将会看见其他更多富于趣味的事情。

且以钻探的地点为例吧。科学家在计划进行深入的钻探时，他们并没有随便选个地点动工。德国的《时代报》论及这项工程说：“你若要找出地震的成因，就要把注意力集中在那些［地下］板块撞击一起或彼此滑开的地点。”温迪施埃申巴赫就是这样的一个地点，因为当地位于地下两个大陆板块——或地壳中两个移动缓慢的部分——的边界线。

人们推测这两个板块以往曾猛力地撞在一起，以致把部分下层地壳推向地面，而这个部分是现代科技可以勘探的。关于这种钻探进不同岩层的情况，我们的向导称之为‘地层串烧’。这个洞孔有多深呢？

1994年10月12日，资讯大楼的告示板忽明忽暗地闪着，宣告钻探工程达至的最大深度：“9101米”。9101米有多深呢？倘若有升降机把我们送到洞底，全程需时大约一个半小时。这个旅程将会使我们毕生难忘。为什么呢？因为我们每下降1000米的深度，温度便会上升摄氏25-30度。因此，当我们降至9101米的深度时，温度便会高达摄氏300度。幸而我们这次探访并不包括往洞底的旅程在内！不过，有关温度的问题却把我们引进工程的另一个有趣方面。

在洞下9000米的地方，温度达到关键性的摄氏300度。为什么这是关键性的呢？原因是，处于这个热度和压力的岩石会由坚硬转变为柔软。人类从未在天然环境中见过这个现象。

用来操纵钻探机的系统也值得注意。为了容易明白，试想象一下你正拿着一枝棍棒的末端，这枝棍棒长100米，直径2毫米——一枝粗针的阔度，然后尝试操纵棍棒另一端所系着的小型钻探机。不消多久，你钻出来的洞坑必定是弯弯曲曲的，或是你的钻探机和棍棒给折断了，甚或上述两个情况都出现。

为了使洞坑保持垂直，人们发明了一些设备，使钻探机能够自动矫正钻探的路线。这项操纵系统相当成功，因为钻探机钻探至6000米深的地方时，洞底离垂直线偏差了仅8米而已。这无疑是一项成就，据向导指出，这个洞孔“也许是世上最直的一个了”！

替换机件的来回旅程

用来推动钻探机的发动机位于“洞下”而非地面。因此，钻探机开动时，钻管并不会整枝旋转。然而，要钻探出这么深的一个洞孔是个沉闷的过程。钻探机每小时可钻探一两米深的岩石，而每组机件在钻开50米深的岩石后才会被更换。向导领我们走近钻探机，我们看见工作人员正从洞孔把钻管吊起，以便将其更换。

巨型的自动化机械手臂抓住每枝长40米的钻管，然后将其拆开。这个处理钻管的系统的确是钻探工程上另一个引人入胜的特色。这个新发明系统加速了升降钻管的乏味过程——一些钻探技师将其称为来回旅程，没有捷径可走。黄色的头盔下露出了一副迎人的笑脸，那人解释：“若要更换钻探机机件，我们必须把所有东西统统取出来才行！”

从样品学到什么？

我们看见研究室的壁架上排放着一行行的岩石，这使我们感到十分惊异。这些样品是怎样从地底里抽取出来的呢？借着两个方法。

方法之一是钻取岩芯，而抽取出来的岩石是成圆柱状的。我们急不及待要看看研究室里的岩芯有什么变化。为什么这么心急呢？因为地壳里的岩石曾处于巨大的压力下，地球物理学家借着观察每块岩芯在地面最初几天怎样“松缓”下来，从而能够对地壳内的压力作出一些推断。

另一个较常用的方法是在平常的钻探过程中抽取样品。工程人员把液体灌进钻管内，以期冷却机件，同时冲开钻管内的岩石。工程人员接着用压力把液体以及岩石冲到地面来，然后用过滤器将两者分隔开。液体可以再次使用，而岩石则用来进行研究。研究结果显示些什么呢？

实验能够鉴定岩石的类别，测出它们的带电性和磁性，以及有关当地矿场的资料。岩石的密度则会显示出地震发生的速度。

实验也显示到，在地面与地下4000米或更深的地方之间，经常有水往上和向下流动。《自然科学评论》这份德文科学杂志评论道：“这件事使我们重新检讨有关在矿床和矿井弃置有害物质的问题。”

旅程结束时，我们带着感激的心情跟向导道别。他就钻探工程所作的描述坦率直截，毫无矫饰，表现出专业人士的一个特色：把卓尔不群的事物也描述得平平无奇。对于科学家来说，温迪施埃申巴赫这个地方也许没有什么新奇之处，但对于我们来说，这次探访却是一个历奇。

［第10页的图片］

上图：把从钻探机取出的岩芯加以量度

左图：地壳模型

［鸣谢］

KTB-Neuber