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科学家计划在冰岛钻探未曾喷发的岩浆

 

图片来源:网络

  日前,国际科学家计划中的一个项目将钻进冰岛的一个岩浆储层,该储层的岩浆从未喷发到地表。届时,将让科学家们有机会重新审视地球的地下“管道”。 

  岩浆是地壳的最后边界。由于极端的温度和压力阻碍了科学家及其仪器的进入,这里是未探索之地。此外,没有令人满意的定位岩浆储层的地球物理技术。因此,钻探到岩浆似乎是不可能的。然而,在几个地方,地热能钻井作业意外地和安全地发现了岩浆,其中一个地点是冰岛的克拉夫拉火山口(Krafla caldera)。 

  2014年开始,一个国际科学家和工程师小组制定了一个计划,即克拉夫拉岩浆试验台(KMTKrafla Magma Testbed),计划对克拉夫拉的流纹岩岩浆储层及其周围的热液层进行长期研究。其目的是建立地面设施和地下岩浆入口,以便独立的研究团队可以在那里进行实验。所需的资金水平和“用户设施”组织结构使得这种基础设施类似于望远镜阵列和粒子加速器。目前该计划已经在雷克雅未克(Reykjavík)建立了一个项目办公室。来自世界各国的研究机构和公司,以及冰岛政府都支持这一计划。可以乐观地认为,KMT项目的资助将在一年内开始,并且该设施一旦建成,将可以在开放状态下维持数十年。 

  有意钻进岩浆储层是前所未有的,但钻探熔岩的项目并不新鲜。20世纪60年代,美国地质调查局(USGS)开始在夏威夷基拉韦厄火山(Kīlauea)的熔岩湖取样。这些项目中最重要的是Kīlauea Iki,这是一个在1959年爆发并充满熔岩的深度达130米的坑。使用小型取心钻机,科学家们通过地壳钻到熔融区,取出几乎完美的岩心样品。流过钻头的冷水将熔化部分固化成漂亮的玻璃,但化学成分保存不变。20世纪70年代后期,美国地质调查局与桑迪亚国家实验室合作,试图测试从岩浆中提取能量的可行性。从本质上讲,Kīlauea Iki成为了研究人员在克拉夫拉设想未经研究的流纹岩浆实验的基础。 

  克拉夫拉是全球岩浆-热液系统钻探、地球科学研究和监测活动最多的地点,这主要是因为它的火山活动、主要构造板块边界的断裂作用,以及所产生的强大地热能。KMT将在不断增加的复杂性中建造,第一阶段估计耗资2500万美元,总开发费用约为1亿美元。 

  KMT将是丰富科学知识的来源,但所获得的知识也将发现许多实际应用。KMT提供了针对地下实况的地球物理测试。目前,依赖于微地震和表面变形等间接信号对岩浆活动给出未经测试的、非唯一性的解释。未来,将能够控制钻孔中的流体压力以产生地震信号,进而测试对火山活动的推断。最终,开发能够检测喷发前岩浆储层内压力和温度变化的原位传感器,进而大幅提高喷发预测的可靠性。同时,地热能产业也可以从KMT受益。其次,KMT还将通过作为其他星球上类似地点的相似物来促进行星科学的发展。 赵纪东 编译 

  来源:中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2019年第16期             

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