问题

一直往地下挖会发生什么奇怪的现象?

回答
想象一下,你不是手里拿着铁锹,而是拥有了某种近乎神话的力量,可以让你不受任何物理限制地,持续、不停地往地底深处挖掘。这不再是简单的挖坑,而是一场深入地球心脏的旅程。

一开始,你的动作可能和在地面上差不多,只是周围的土石会变成更紧实的泥土、岩石。随着你越来越深,你会感觉到一种压迫感,这不仅仅是心理上的,而是地层本身的重量在增加。地面上的空气会逐渐稀薄,取而代之的是一种沉闷、带着泥土和矿物质气息的空气。阳光?早就消失了,只有你自带的光源,照亮着你前进的方向。

温度的急剧变化

你最先感受到的“奇怪”变化,很可能就是温度。地表下的温度梯度是相当明显的。越往下,温度就越高。一开始,可能只是让人感觉温暖,像是在夏天走进了温室。但当你深入到几百米、几千米时,你会开始感受到炙热。这不再是夏日午后的阳光,而是大地本身散发出来的热量。你脚下的岩石会变得滚烫,仿佛置身于一个巨大的桑拿房。

继续下潜,温度会如同坐着火箭般飙升。当你达到地壳与地幔的边界(莫霍面),也就是大约在几十公里深处,温度可能就已经超过了1000摄氏度。这种温度,足以熔化绝大多数我们熟悉的岩石和金属。你所见的不再是坚硬的岩石,而是翻滚的、半熔融的岩浆。你的“挖掘”行为,在这种环境下,更像是穿梭于一片炙热的熔岩海。

压力的恐怖碾压

温度只是一个方面,更令人窒息的是压力。你头顶上方堆积的岩石、土壤,它们会像一座座山一样压在你身上。这种压力增长的速度非常惊人。在地表下几公里,你就会感受到比我们平时体验到的高压环境(比如潜水艇深潜)还要强大得多的压力。

想象一下,你被一个巨大的、不断收紧的橡皮球包裹着。空气在你体内会被压缩,你的身体会感到一种难以言喻的挤压感。如果你没有某种特殊的防护,你的骨骼和组织会在这股力量面前不堪一击,被压扁、破碎。这种压力,是任何我们生活中能接触到的力量的数千倍,甚至数万倍。

越往下,压力越大。到了地幔,压力会达到我们难以想象的程度,足以将构成地球的物质压缩到极致。即便是最坚硬的物质,在这种压力下也会表现出我们从未见过的性质。

物质形态的奇妙转变

在这种极端的温度和压力下,物质的形态会发生翻天覆地的变化。

岩石的液化与塑性: 即使是地球上最坚硬的花岗岩,在高温高压下也会变得像橡皮泥一样柔软,甚至能够像液体一样缓慢流动。你挖到的不再是坚硬的岩石,而是具有粘稠度的塑性物质,它们会在你身边缓慢地蠕动、变形。
金属的奇异行为: 铁、镍等金属在地核区域会处于我们无法想象的状态。地核大部分是液态的铁和镍,但由于巨大的压力,它们并非像水一样自由流动,而是一种更稠密的、具有金属特性的流体。甚至在地核深处,铁可能以固态形式存在,但因为压力和高温,它会表现出一些与我们熟悉的固态金属截然不同的性质。
新物质的出现? 关于地球深处的物质状态,科学家们一直在进行研究。在极高的压力下,一些我们已知的元素和化合物可能会形成我们从未见过的新形态,拥有我们无法预测的性质。比如,钻石在高压下形成,但在更极端的条件下,其他碳的形态也可能出现。

地球内部的“风景”

你所见到的“风景”也会变得越来越陌生和震撼:

熔岩的海洋: 在地幔的顶部,你会看到翻滚的、炽热的熔岩流,它们是如此炽热,以至于你只能想象它们的光芒。岩浆会在你身边涌动,形成壮观的火山口和地下河流。
固态但流动的物质: 越往深处,岩石的流动性会减弱,但并不会变得像地面上那样完全固态。在巨大的压力下,即使是固态的矿物质,也会因为内部的原子排列发生改变而呈现出非凡的弹性或“粘性”,仿佛它们在时间的长河中被缓慢地塑形。
无尽的黑暗与闪光: 尽管有光源,但地球深处的主体是无尽的黑暗。然而,你可能会看到一些奇特的现象。比如,因为岩石间的摩擦或高压下的化学反应,可能会产生短暂的闪光,如同地下深处的鬼火。一些矿物质在极高的压力和温度下,也可能因为电子能级的变化而发出微弱的光芒。

你自身的遭遇

至于你个人,即使拥有了“神话般”的挖掘能力,你也仍然受到物理定律的约束。

空气与呼吸: 随着深度的增加,空气中的氧气含量会急剧下降,二氧化碳等气体含量会升高。如果你没有携带充足的氧气供应,你会很快窒息。即使有氧气,高温也会让呼吸变得困难且灼热。
热量传递: 即使你的“挖掘”装备能够隔绝大部分热量,长期的暴露在高热环境中,你的身体也会因为热量的积聚而达到危险的临界点。你的皮肤会灼伤,体温会飙升,最终导致热衰竭甚至死亡。
压力与身体: 如果你的防护措施不足以抵御巨大的压力,你的身体将会被压扁。血液会被挤出,器官会破裂。

最深处的奥秘:地核

如果你真的能够抵达地球的核心,那里将是另一个完全不同的世界。地核被认为是液态的铁和镍组成,但由于极高的压力,它们并不能像水一样自由流动,而是形成一种特殊的金属流体。在地核的中心,可能是一个由铁和镍组成的固态内核,它比任何已知物质都要致密,并且在极高的温度下仍然保持固态。

在那个深邃、炙热、压迫的深渊中,你所经历的一切都会超乎你的想象。你不会再是那个在地表上挥舞着铁锹的普通人,你将成为一个在地球生命脉搏中搏动、在极端物理条件下探索未知世界的奇特存在。这是一种对地球本身最深层次的体验,是对生命极限的挑战,也是对宇宙奥秘的一次近乎疯狂的窥探。

总而言之,一直往地下挖,你会遇到的不是奇特的“现象”,而是一个完全颠覆你对物质、能量和生命认知的宇宙。这是一个关于高温、高压和物质极端形态的恐怖而壮丽的史诗。

网友意见

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有人觉得,打井不容易,是不是像挖矿坑那样,挖一个大坑就容易了……


一般情况下,岩石的自然休止角(就是摆成一个坡,不会滑塌的最大角)是30°左右……

也就是说你得挖一个锥角120°左右的超大圆锥才行……

假如你要像前苏联那样挖一个一万两千米的超深井,你得挖一个半径超过两万米的大坑才行……也就意味着你得搬运5000km³(或者说五万亿立方米……)以上的土方(根据地球曲率和地面起伏会有差异,但大致是这个数量级)

据说三峡主体工程的土方量好像是一亿立方米左右,也就是0.1km³……


如果你真这么干,挖着挖着,你会发现,诶呀,好神奇!钱不够了……

而且要知道随着挖掘深度的提高和土方量的增长,成本的增加可不是线性的……

想象一下,假如挖一筐土,放院子里就行了;挖出数百方的土就得走远一些专门找地儿了;大规模的土方甚至会跨省安置;真挖出数万亿方的土,估计只能“投诸渤海之尾,隐土之北。”了吧……

ps:王屋山才不到两千米……所以真要把这事儿干成了,比愚公移山的工程量大多了……


当然实际不能这么算啦……

不同地质环境,不同岩层休止角也不一样,还要考虑上覆地层的压力,雨水、地下水的影响……

这就是算个大概,告诉大家按这种挖法有多夸张……

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我在天然气科研钻探井干过接近一年,是个泥浆小工,基本天天和地下打出来的石头打交道,说的不准勿见怪。

头五百米基本是渗水层,钻探比较容易,基本十二个小时下探一百米左右,视司机感觉经验而定。

头五百米需要下套管防止井渗漏,

因为泥浆都是化学药品,要保证密度,粘度,等基本要求防止井塌,井喷。


下边500到两千五米左右是我说不上来的各种层,之前干活的时候还能叨叨两句,现在全忘了……泥浆里筛出来的为各颜色的小石块,与氧气发生反应变得和土一样松软。

取芯会有各种鹅卵石,灰色石头等。

四千米之后钻井速度就慢多了一根钻杆要打七八个小时甚至十二个小时,会有红色石块出现。有时会起钻换牙轮慢慢磨。


上图为每米的钻探物取样

三千米+的取芯



基本为这种石块……

3330左右采样一方格一米

四千多米也差不多,没多大变化




向下挖你会碰见各种石头,天然气石油需要特定的地方才会有,地下实心居多,溶洞没听过,的确会有一些岩石裂缝,也会有可燃气体。别的答主说有化石由于我们钻井得看不见下边,有大颗粒视为井塌,需赶紧调整泥浆性能,也不能看见……


分割


本人才疏学浅,不值得各位老哥关注,三思。

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第一次,你被从井壁渗出来的地下水淹死了。复活以后你安装了一个抽水机,源源不断的把可能涌出的地下水抽走。

(延伸阅读1:我的回答:井有多深?井的下面是一个怎样的世界?

第二次,你挖穿了一个地下洞穴(比如地下干溶洞,比如古代晶洞),摔死了。复活以后你戴上了无限长度垂降装置。

第三次,你遇到了煤层瓦斯突出,挖掘设备与岩石的激情碰撞引爆瓦斯,煤块把你爆头了。复活以后你换上了防爆头盔和防爆服,还采取安全手段保证挖掘界面不出现火花(比如高度湿润)。

(延伸阅读2:煤炭是怎么形成的,或者说煤炭为什么可以几乎全是碳?

第四次,你挖到天然气藏,喷涌而出的混合气体很快把你堵死了。复活以后你准备了一个无限氧气的呼吸瓶。

第五次,你挖到了油藏,源源不断渗出的原油流进了眼睛口鼻,瞎了……复活后你把头盔换成密封的,有机玻璃挡风的那种。

(延伸阅读3:我的回答:如果石油真的是按有机成因形成的,那怎么解释超大规模油藏的形成?)

第六次,你挖入了一个盐丘,高压下变得松软黏腻的氯化钠像黄油一样吞没了你,你被腌成了肉干儿。复活后,你穿上了超密封超透气的作业服。

(延伸阅读4:专栏“别和地质学家一起玩儿”文章,你吃过岩石吗?)

第七次,你挖到一个开放性断层/裂隙/洞穴,一股高温热水突然涌出,你变成了涮肉。复活后,你给作业服加入了超隔热超防水的功能。

第八次,你挖到放射性金属矿床,遭受过量辐射而死。复活后,你在作业服里加入了防辐射内衬。

(延伸阅读5:专栏“中国科普博览”文章,越美越毒?铀矿石的辐射很厉害吗)

第九次,你被在高压下变形的井壁挤死。复活后,你给作业服加入了抗挤压性能,无上限硬刚地层压力。

最后,你挖进了一个巨大的岩浆房,你所有的装备都融化了,你也融化了。复活后,你用超他妈耐高温材料重新做了全套行头。

(延伸阅读6:Shan Ye:美国黄石国家公园地下的超级火山的前世今生是怎样的?

这是你第一次凑齐装备:用超他妈耐高温、耐高压、防水、透气材料做成了作业服,还用同样材料做出了无上限内部循环装置,无上限呼吸用气体发生器,外设无限长度垂降装置。你把自己变成了差不多这个样子——

这一次,你信心满满的进入地下。

但由于每次复活时,井壁变形都封闭了井筒,你只好把坑越挖越大,你挖出来的大洞破坏了岩浆房的压力系统,有一些奇怪的东西喷了出来。

后来,地质学家们在那次超级喷发形成的火山碎屑堆积物里,找到一具穿着奇怪宇航服的人类尸体……他死于肉体与超他妈刚的外层作业服之间的亲密碰撞

滑稽,你还真以为自己能无限续命?


真实次元中一些怒怼地球的工程:

正在进行的多国联合钻穿地壳计划:

“多国科学家将联手打穿壳幔边界”,这有什么意义?

中国的大陆深钻工程:

松科2井_中国实物地质资料信息网

“松科二井”钻进突破三项世界纪录


最后,澄清一些关于怼地球的不切实际的想象:

你以为怼穿了地壳会喷岩浆大家都死光光——

实际上,怼穿地壳只是会发现更硬的地幔而已——


(图片引自 @夏语冰

岩浆什么的,只在分布局限的岩浆房里而已。软流圈,它只是比较软的局部区域,并不是岩浆圈。

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目前地球上最深的洞是俄国挖的科拉超深井.后来有些井算上水平深度超过它(也就是说斜挖的),但垂直深度还是科拉井第一。位置69°23'46.93" N 30°36'30.04" E

Vertical seismic profile results from the Kola Superdeep Borehole, Russia

Second periodic report June 2003 Ц May 2004 (months 13Ц24)

他们原计划钻15000m,但最后只钻到12262m就停了下来。后来,苏联解体,俄国无力再继续。

这个洞大约钻了波罗的陆壳(Baltic continental crust)的1/3。原本他们根据地震波速的理论模型,以为在7km深处能钻到玄武岩层,但实际上一直到12公里深处还是无尽的片麻岩,他们发现在超过四五公里以后,岩石平均密度下降了,变得具有一定的可塑性,像塑料一样,所以变得越来越难钻。是这种密度改变造成了地震波速度的变化,而不是因为玄武岩分层。

井下温度上升速度超过预想,到了12公里以后,井底的温度升到了180度,而不是大家以为的100度左右。而德国在巴伐利亚钻到9101米的时候温度达到了260度。

在数公里的深处,高温高压之下,岩石缝隙里竟然还填满了水,这些是矿物水,从析出以后就被厚厚的岩层堵在这里,没有机会出来。而且他们在6.7公里深处的岩石中找到了20亿年前的古生物化石。

资料还提到,井里出来的泥浆带上来了大量氢气,原因不明.....


对了,你们是不是觉得这个洞像陨石坑那么大......这个洞只有巴掌大,里面还灌满了泥浆,某些小说说人进去这个洞探险,真的无力吐槽...

随着俄国越来越穷,这个工程早已废弃,现在井口附近是这个样子:

当年钻井的时候




我只是简单搜集了一下网上的资料,还有很多细节,这话题要深入进去能让十几个博士毕业。


文献列表 References

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