為何鑽探得這麼深？

《儆醒！》雜誌駐德國通訊員報導

你是否知道在距離你家9公里多以外的地方，氣溫高達攝氏300度嗎？但你無須擔心，因為這個熾熱地點離你甚遠——就在你腳下9000米深的地方！為免你的腳給燙焦，地球有一層具有保護作用的東西——稱為地殼——護衛著你。

這層地殼成了大洲地底鑽探研究中心的研究焦點，這所研究中心位於德國的溫迪施埃申巴赫村附近，距離前捷克斯洛伐克的捷克亞邊界不遠。研究計劃的目的就是要鑽探開一個逾10公里深的地洞，以期勘探這層具有保護作用的地殼。然而，由於地底的溫度極其赤熱，鑽探到9公里深的地方時就停止了，我們稍後將會進一步明白這件事。可是，人們幾經艱苦去鑽探這麼深的一個洞孔究竟有何作用呢？

鑽探深邃的地洞並非新事。據報在公元前600年，中國人為了尋覓鹽水而鑽開了一個500米深的地洞。自工業革命以來，西方國家由於對原料的需求甚殷，這加速了鑽探技術方面的進步。然而，近年來進行的鑽探工程並非受到商業利益所驅使，而是基於一些更急切的因素：事情與人類的生存攸關。怎會如此呢？鑽探工程怎麼有所幫助呢？

地底鑽探有何重要？

原因之一是，地球上的某些礦物由於迅速消耗以致也許會有枯竭的一天。地底的深處是否也蘊藏著同樣的礦物，也許仍然處於形成中的階段呢？藉著向地底進行深入的鑽探，答案便自見分曉。

其次，隨著世界人口不斷增加，地震造成的死亡人數也不斷上升。事實上，世上大約有一半人口生活在地震區。這包括世上逾三分之一的大城市的居民在內。那麼，地震跟鑽探工程有什麼關係呢？一本稱為《洞孔》的冊子報導：「藉著對岩石圈［地球外殼］進行研究，這應當有助地質學家在預測地震方面更為準確。」不錯，人類的確大有理由嘗試揭開地球的奧祕。

然而，進行深入地底鑽探的工程需要龐大的經費。在德國進行的工程便要花費3億5000萬美元。人類豈不也有其他方法去揭開地球的奧祕嗎？答案是非參半。關於地球的結構，科學家曾通過各種地面儀器作過不少推斷。然而，研究人員惟有深入鑽探地殼才能證實這些推斷是否正確，以及研究一下至目前為止仍然處於極大壓力和高溫的岩石。若要知道事實真相，研究人員便要尋根究「底」了。

我們已概括地談過許多有關鑽探的需要了。我們何不到訪一下溫迪施埃申巴赫村的鑽探工地呢？你擔心聽不懂科學術語嗎？不用擔心。我們的嚮導是位地質學家，他答應會以顯淺易明的方式向我們講解鑽探的過程。

令人驚嘆的鑽探機

鑽探機聳立在洞孔旁，足有20層樓這麼高，叫人驚嘆不已。鑽探機使這項工程生色不少，甚至對於門外漢也深具魅力。稍後我們將會看見其他更多富於趣味的事情。

且以鑽探的地點為例吧。科學家在計劃進行深入的鑽探時，他們並沒有隨便選個地點動工。德國的《時代報》論及這項工程說：「你若要找出地震的成因，就要把注意力集中在那些［地下］板塊撞擊一起或彼此滑開的地點。」溫迪施埃申巴赫就是這樣的一個地點，因為當地位於地下兩個大陸板塊——或地殼中兩個移動緩慢的部分——的邊界線。

人們推測這兩個板塊以往曾猛力地撞在一起，以致把部分下層地殼推向地面，而這個部分是現代科技可以勘探的。關於這種鑽探進不同岩層的情況，我們的嚮導稱之為『地層串燒』。這個洞孔有多深呢？

1994年10月12日，資訊大樓的告示板忽明忽暗地閃著，宣告鑽探工程達至的最大深度：「9101米」。9101米有多深呢？倘若有升降機把我們送到洞底，全程需時大約一個半小時。這個旅程將會使我們畢生難忘。為什麼呢？因為我們每下降1000米的深度，溫度便會上升攝氏25-30度。因此，當我們降至9101米的深度時，溫度便會高達攝氏300度。幸而我們這次探訪並不包括往洞底的旅程在內！不過，有關溫度的問題卻把我們引進工程的另一個有趣方面。

在洞下9000米的地方，溫度達到關鍵性的攝氏300度。為什麼這是關鍵性的呢？原因是，處於這個熱度和壓力的岩石會由堅硬轉變為柔軟。人類從未在天然環境中見過這個現象。

用來操縱鑽探機的系統也值得注意。為了容易明白，試想像一下你正拿著一枝棍棒的末端，這枝棍棒長100米，直徑2毫米——一枝粗針的闊度，然後嘗試操縱棍棒另一端所繫著的小型鑽探機。不消多久，你鑽出來的洞坑必定是彎彎曲曲的，或是你的鑽探機和棍棒給折斷了，甚或上述兩個情況都出現。

為了使洞坑保持垂直，人們發明了一些設備，使鑽探機能夠自動矯正鑽探的路線。這項操縱系統相當成功，因為鑽探機鑽探至6000米深的地方時，洞底離垂直線偏差了僅8米而已。這無疑是一項成就，據嚮導指出，這個洞孔「也許是世上最直的一個了」！

替換機件的來回旅程

用來推動鑽探機的發動機位於「洞下」而非地面。因此，鑽探機開動時，鑽管並不會整枝旋轉。然而，要鑽探出這麼深的一個洞孔是個沉悶的過程。鑽探機每小時可鑽探一兩米深的岩石，而每組機件在鑽開50米深的岩石後才會被更換。嚮導領我們走近鑽探機，我們看見工作人員正從洞孔把鑽管吊起，以便將其更換。

巨型的自動化機械手臂抓住每枝長40米的鑽管，然後將其拆開。這個處理鑽管的系統的確是鑽探工程上另一個引人入勝的特色。這個新發明系統加速了升降鑽管的乏味過程——一些鑽探技師將其稱為來回旅程，沒有捷徑可走。黃色的頭盔下露出了一副迎人的笑臉，那人解釋：「若要更換鑽探機機件，我們必須把所有東西統統取出來才行！」

從樣品學到什麼？

我們看見研究室的壁架上排放著一行行的岩石，這使我們感到十分驚異。這些樣品是怎樣從地底裡抽取出來的呢？藉著兩個方法。

方法之一是鑽取岩芯，而抽取出來的岩石是成圓柱狀的。我們急不及待要看看研究室裡的岩芯有什麼變化。為什麼這麼心急呢？因為地殼裡的岩石曾處於巨大的壓力下，地球物理學家藉著觀察每塊岩芯在地面最初幾天怎樣「鬆緩」下來，從而能夠對地殼內的壓力作出一些推斷。

另一個較常用的方法是在平常的鑽探過程中抽取樣品。工程人員把液體灌進鑽管內，以期冷卻機件，同時沖開鑽管內的岩石。工程人員接著用壓力把液體以及岩石沖到地面來，然後用過濾器將兩者分隔開。液體可以再次使用，而岩石則用來進行研究。研究結果顯示些什麼呢？

實驗能夠鑑定岩石的類別，測出它們的帶電性和磁性，以及有關當地礦場的資料。岩石的密度則會顯示出地震發生的速度。

實驗也顯示到，在地面與地下4000米或更深的地方之間，經常有水往上和向下流動。《自然科學評論》這份德文科學雜誌評論道：「這件事使我們重新檢討有關在礦床和礦井棄置有害物質的問題。」

旅程結束時，我們帶著感激的心情跟嚮導道別。他就鑽探工程所作的描述坦率直截，毫無矯飾，表現出專業人士的一個特色：把卓爾不群的事物也描述得平平無奇。對於科學家來說，溫迪施埃申巴赫這個地方也許沒有什麼新奇之處，但對於我們來說，這次探訪卻是一個歷奇。

［第10頁的圖片］

上圖：把從鑽探機取出的岩芯加以量度

左圖：地殼模型

［鳴謝］

KTB-Neuber