130亿升湖水瞬间干涸！36厘米粗的钻头，如何酿成一场灾难？
地球是一个蕴藏着丰富资源的星球，其中就包括矿产资源。人类常年在地球上进行矿产开采，但是这种开采活动伴随着极高的危险性，经常会发生矿难事故，而且很大概率会造成伤亡。
Tips：矿物资源，又名矿产资源，是指经过地质成矿作用而形成的，天然赋存于地壳内部或地表埋藏于地下或出露于地表，呈固态、液态或气态，并具有开发利用价值的矿物或有用元素的集合体。
历史上还有很多国家都曾经历过严重的矿难，究其原因，大多是因为前期的准备工作不够严谨细致，才导致了事故的发生。在这些国家之中，发生矿难次数最多的是美国。在美国的历史上，曾经发生过一场让人觉得不可思议的矿难。这和一个只有36厘米粗的钻头有关，因为它用自己看似微不足道的身体导致了130亿升湖水的消失。
一个36厘米粗的钻头引发的矿难
在美国路易斯安那州德尔坎伯以北、新伊比利亚以西的位置，有一个名为皮内尔湖的淡水湖泊。皮内尔湖与德尔坎伯运河相连，湖水通过这条运河汇入墨西哥湾。在湖泊里栖息着数量众多的淡水鱼，因此，附近的居民都很喜欢来到这里垂钓。由于水面平静，皮内尔湖也深受水上运动者的喜爱。
Tips：水上运动指全部过程或主要过程都是在水下、水面或水上进行的各种形式的体育比赛和活动。水上运动项目包括赛艇，帆板、滑水、皮划艇等。
1980年，一支探矿队来到了皮内尔湖。这支探矿队受雇于德士古石油公司，准备在皮内尔湖中进行湖底地层的勘测。引起德士古公司注意的是皮内尔湖的附近蕴藏的丰富盐矿资源。
盐矿都是由海洋或者湖泊沉积演变成的，这与石油形成的条件一致，而且盐矿致密不透水，能够避免油气向上逸散。因此，在盐矿周围常常伴生着油田。比如我国的江汉油田附近就存在盐矿。德士古公司认为，在皮内尔湖附近很有可能也存在大量的石油资源，但这只是一个的猜测，所以提前雇佣了探矿队前来勘测皮内尔湖下方是否真的存在油田。
Tips：钻井就是利用机械设备和相关的技术,从地表向地下将地层钻成具有一定深度的圆柱形孔眼的工程。石油钻井就是以发现石油、天然气等烃类物质为目的的钻探工程。
天刚蒙蒙亮，探矿队的施工人员就来到了皮尔湖。他们在湖中架起石油钻机，准备开始勘探工作。和他们同时进行工作的还有一批人，那就是钻石水晶盐公司的工人。这些工人正在探矿队下方深处的岩层里进行着盐矿的开采。从19世纪开始，当地的人们就依靠这座巨型盐矿生存，地下都是用以采盐的盐井，采盐业在收入来源中占据最重要的部分。
探矿队的勘测工作并不顺利，在深入到180米时，钻头就被卡住了，无法再往深处凿进分毫。在往常的工作过程中，钻头偶尔也会被硬岩石层或是岩石缝隙卡住，但是，在探矿队人员凭借经验尝试过上提和下砸等方式之后，仍然无济于事。
Tips：维利奇卡盐矿，位于波兰克拉科夫附近，是一个从13世纪起就开采的盐矿，已基本停产。盐矿地下挖掘了九层深度的古盐矿，最深处在地下327米，所有通道的总长合计为250公里。
无奈之下，他们只能收回钻头查看到底是被什么东西卡住了。通过分析钻头上残留的物质，他们才知道，把钻头卡住的是矿盐。但是，按照工程师通过估算绘测出的地图来看，在180米这样的深度应该是没有盐矿存在的，能挖到盐矿的地方应该在更深处。
人们心中虽然仍有困惑，但还是依照原先的计划继续勘测。这一次，他们加大了钻探动力，钻头深度达到了350米。就在工人们以为可以顺利进行下去的时候，钻头却又无法再继续前进了。勘测过程屡屡受挫，工人们开始有些着急，工程师也在冥思苦想解决办法。此时，人们听到脚下传来了奇怪的声音。
Tips：我国生产的原盐主要包括海盐、井盐和胡盐，其中海盐占71%、湖盐占8%、井矿盐占21%。大致分布规律是：东部海盐，西部湖盐，中部井矿盐。
这种声音让工人们有一瞬间诧异，不过，他们很快就没有时间去仔细思考原因了。因为他们马上就发现眼前的事物都开始倾斜，整个钻井平台都在向下倾倒。本能的求生反应让所有人员在第一时间离开了钻井平台，立刻乘坐停靠在平台附近的驳船驶向岸边。
加上井架高达50多米的钻井平台，从原本极浅的湖中向下沉没，很快就完全消失不见了。钻井平台完全没入水中之后，在它沉没的区域附近，竟然形成了一个逐渐扩大的漩涡。这个漩涡加速旋转着，湖面的船只、湖中的鱼虾、甚至湖底的泥沙，都被湖水裹挟着卷入漩涡之中。
Tips：漩涡一般指水流遇低洼处所激成的螺旋形水涡。在北半球，流入速度方向偏右，所以流入的水流速度方向指向中心偏右位置，这就形成了逆时针的漩涡。同理在南半球形成顺时针漩涡。
而地面下方的工人们在盐井中进行开采工作的时候，也听到了奇怪的声音，凭借多年的盐井工作经验，他们很快分辨出了传出这种声音的原因——盐矿中进水了。
在人工开凿盐井时，通常都是直接在盐矿中打出一条运输通道，就连盐井中的支柱本质上也是盐矿中的岩盐。我们都知道，盐易溶于水，一旦有水进入盐井，那些盐都会随之消溶，从而造成塌方事故。
好在这些工人们曾经演习过无数次危急时刻的撤离方式，在得到电工的灯光信号后，他们都迅速做出了反应，按照一定的秩序乘坐矿井中的逃生电梯回到地面，逃离了这个逐渐崩塌的盐井。在这些盐矿工人上岸之后，皮内尔湖中的小漩涡已经变成了一个400多米直径的巨大漩涡，湖面上的一切都已经被拖入了漩涡中心。
Tips：矿井提升机是指在采矿工程中，采矿工程中，联系井下与地面的主要运输设备。矿井提升机是安装在地面，借助于钢丝绳带动提升容器沿井筒或斜坡道运行的提升机械。
原来，勘探队在使用钻头进行勘测的时候，直接凿穿了盐矿，湖水渗透进岩盐当中，导致湖泊下方的盐矿溶解，130亿升湖水在三个小时内，全部消失在了这个钻头凿出的孔洞里。
湖水被吞没后，湖泊发生了什么改变
由于地下的岩盐逐渐被湖水溶解，盐井最终承受不住湖水的压力开始塌陷。湖底骤然下降，导致德尔坎伯运河的流向改变，大量来自墨西哥海湾的海水倒灌汇入皮内尔湖，短暂地形成了一个巨大的瀑布。而此时的皮内尔湖，湖底深度已经增长了近二十倍。对于生活在皮内尔湖周边的居民而言，这也是一场翻天覆地的灾难。因为倒流汇入皮内尔湖的海水淹没了码头和周边的大片土地，这些被淹没的土地面积足足有28公顷。
Tips：墨西哥湾，北美洲大陆东南沿海水域，部分为陆地环绕。通过佛罗里达半岛和古巴岛之间的佛罗里达海峡与大西洋相连，并经由尤卡坦半岛和古巴之间的犹加敦海峡与加勒比海相通。
这个看似微不足道的孔洞带来的影响还远不止于此。盐矿中的空气需要逸出，但同时又受到倒灌进入盐矿的海水的作用，两者之间存在一股对抗压力，使得盐井中形成了一个密闭的高压环境。这样的高压环境一直持续到了第三天，湖底塌陷后的皮内尔湖即将被填满，海水带来的压力减弱，处于高压状态下的气体开始发力，这股力量甚至撑起了刚刚灌入皮内尔湖的海水，大量海水被托举到空中再落下，如同一道巨大的喷泉。
Tips：喷泉，指由地下喷射出地面的泉水；特指人工喷水设备。喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体，提供水压的一般为水泵。
这样的状态足足维持了一个星期，皮内尔湖才重新归于平静。之前被巨大漩涡卷入湖底的十一艘船，有九艘都重新浮出了湖面。这次灾难让皮内尔湖从一个平均深度不足5米的淡水湖泊变成了路易斯安那州最深的湖泊，深度达到61米。
皮内尔湖的生态环境在这次工程事故中发生了永久改变，原本是淡水湖泊的皮内尔湖，如今变成了一片咸水湖。一部分原因是因为湖下的盐矿溶解在了湖水中，最主要的原因还是海水的倒灌。湖里的鱼类也从以前的淡水鱼转变为了鲑鱼等咸水鱼类。
Tips：皮内尔湖附近蕴藏大量盐矿，地下遍布着大大小小的盐井，自19世纪以来，采盐业就是当地最重要的收入来源。
在这场事故中，付出代价最为惨重的还是钻石晶盐公司。因为近百年来，钻石晶盐公司都依靠这座盐矿运转，但是事故发生后，这座盐矿就被永久关闭，无法继续开采了。与此同时，许多当地的工人也因此失去工作。德士古石油公司则和钻井承包商威尔逊兄弟以庭外和解的方式，共同向钻石晶盐公司支付了3200万美元，除此之外，还向杰斐逊岛上的植物园支付了1280万美元。
此次矿难事故出现的原因？
尽管从直接原因来看，这一切只是因为钻头钻穿了盐矿，但我们也不能忽视背后的根本原因。后来经过调查人们发现，这是因为当初工程师在估算推测的时候出现了重大失误，使用了高斯-克吕格投影法来进行计算，得出了一个错误的钻探坐标。
Tips：高斯-克吕格投影是由德国数学家、物理学家、天文学家高斯于19 世纪20 年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格于1912 年对投影公式加以补充，故称为高斯-克吕格投影。
高斯-克吕格投影，简称高斯投影，是一种地图投影法。通常情况下，我们可以通过地球仪和地图来观察一个缩小版的地球，但是在观察距离或者位置时，世界地图往往比地球仪要直观。因此，在计算距离时，人们也会选择绘制一张平面地图来进行测量。这样绘制出来的平面地图在比例上会和现实中的地球存在误差，这种误差也许很微小，但在实际操作中，这个微小的误差会导致巨大的问题。
从几何角度来说，高斯投影法是一种横轴等角切圆柱的投影。把地球看成一个椭圆的球体，然后假想用一张裹成圆柱筒的纸横套在地球上，这样，圆柱筒的中心轴线是穿过地球中心的，并且与地球赤道面的夹角为零。
Tips：赤道，地理学术语，是地球表面的点随地球自转产生的轨迹中周长最长的圆周线。其半径为6378.2km，周长为40075.02千米。赤道是南、北半球的分界线。
除此之外，还要使这个圆柱筒和地球的某一条中央子午线相切。这样一来，这条子午线投影在圆柱筒面上的那条直线就会和赤道面与圆柱面的交线相垂直。这两条线就构成了高斯-克吕格平面直角坐标系，也是绘制地图的基础坐标系。将地球平面按照维度分为不同的分带后，再把相应经纬度的分点连接起来，展开圆柱体就能够看见世界地图的框架了。
Tips：经线和纬线是人们为了在地球上确定位置和方向的，在地球仪和地图上画出来的。在地球上经线指示南北方向，纬线指示东西方向。
通过世界地图来记录绘制地球虽然简单又直观，但是存在一个十分显著的缺点。在世界地图上，所有纬线都和赤道一样长。可事实并非如此，因为这是纬线在图纸上被拉长后的结果，世界地图上的大陆板块和它们的实际形状是存在区别的。离赤道越远的板块，实际情况比图上所画得越窄。虽然人们可以根据地图的方向来确定航向，但是却无法用来精准定位，皮内尔湖灾难就是一个很好的证明。
Tips：萨维尔·勒皮雄在1968年将全球岩石圈划分为六大板块：太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块和南极洲板块。
如果工程师使用的是笛卡尔坐标系，那么这场灾难完全是可以避免的。笛卡尔坐标系是一种三维坐标系，本身就包含了三个向量，也就不需要再进行投影，而这个坐标系的坐标零点正好是地球的地心。省去了投影这一步骤，不光可以简化计算过程，还能够减少误差。
小结
随着时间的流逝，皮内尔湖和周边的居民生活都已经重回宁静，但是，对这场灾难发生的反思似乎并没有体现在美国人身上。2010年，墨西哥湾外海发生油污外漏事件，给海洋环境带来了巨大的威胁，奥巴马曾表示，此次漏油事件的影响堪比911恐怖袭击。其实在事故发生之前，油井就已经存在种种问题，只是美国当局并没有引起重视，并且，在这次事故的调查报告中，他们仍旧对事故发生的原因轻描淡写。
Tips：2010年4月20日，英国石油公司在美国墨西哥湾租用的钻井平台“深水地平线”发生爆炸，导致大量石油泄漏，酿成一场经济和环境惨剧。
随着各个国家的工业水平发展，保护自然环境也成为了全世界共同的话题。除此之外，人类在开采自然资源对自然进行索取时，也要严格谨慎，按照相应标准和规定进行作业，否则，我们对自然的伤害总有一天会返还到自己身上。