劉文浩　編譯

(中國科學(xué)院蘭州文獻情報中心， 蘭州730000)

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毫米波技術(shù)為地球深部鉆探帶來突破*

劉文浩※編譯

(中國科學(xué)院蘭州文獻情報中心， 蘭州730000)

2016年4月12日， 麻省理工學(xué)院(Massachusettes Institute of Technology， MIT)官方網(wǎng)站報道了來自該校等離子體科學(xué)與融合中心(Plasma Science and Fusion Center ， PSFC)的研究人員利用回旋振蕩管開發(fā)出的一種新技術(shù)， 其利用毫米級射頻波穿透堅硬的巖石， 使巖石融化、 蒸發(fā)。 該技術(shù)將不僅能加深對地殼鉆探的深度， 還可以對巖石成分進行分析。 對于地球深部資源的勘探和開發(fā)具有重要意義。

地球深部具有豐富的地?zé)豳Y源， 其能量比全球1年所需的能量多200億倍。 此外， 還有大量貴金屬深埋地下， 地球深部還是存儲核廢料的理想之地， 有大量其他新資源等待探索， 但是， 穿過堅硬的地殼巖石卻是探測、 利用這些資源的必要條件。 然而， 目前的鉆探技術(shù)存在許多局限， 鉆探往往十分昂貴， 因此很難有效獲取這些資源， 而且專家預(yù)測目前的鉆井技術(shù)不可能發(fā)生突破性的進步以達到更深部， 實現(xiàn)更廉價的鉆探。 此外， 常規(guī)鉆探方式還存在一個很大的問題， 即鉆探深度不能超過9 km。

麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出的全新技術(shù)， 可以利用強大的毫米波資源產(chǎn)生比當(dāng)前鉆探技術(shù)高10倍以上的穿透能力， 并且更為廉價， 而且能夠產(chǎn)生其他研究價值。 此外， 這種技術(shù)還將有望突破鉆探深度限制， 實現(xiàn)鉆探至地殼以下10 km的目標(biāo)。 研究人員表示， 鉆井工程師可能會對不用泥漿的鉆探過程產(chǎn)生懷疑， 但是， 這種新技術(shù)擁有的回旋振蕩管的高溫將徹底地取代低溫泥漿的機械功能， 并且允許鉆孔機通過增壓蒸發(fā)或者代替熔融提取巖石物質(zhì)， 進行詳細的巖石成分分析。 同時， 高溫熔化的巖石將密閉鉆井的井壁， 逐漸增加的高溫和高壓也能夠防止對這種密閉環(huán)境的破壞， 因為溫度在一個狹小的體積內(nèi)增加， 會導(dǎo)致壓力的增大， 這樣使得鉆井機可以維持良好的鉆探過程， 達到比傳統(tǒng)技術(shù)更深的鉆探深度。

此外， 研究人員還表示， 這種技術(shù)的另外一個優(yōu)勢是， 鉆探的鉆桿不是圓形， 而是橢圓形。 這將形成一個基于長軸各向異性的橢圓孔， 從而克服了常規(guī)圓孔中不對稱力導(dǎo)致的鉆孔崩塌。 研究人員稱， 后期還將在墨西哥柯克蘭的空軍研究實驗室( Air Force Research Lab， AFRL)進行進一步實驗， 執(zhí)行比在麻省理工學(xué)院更高的實驗功率， 并且研究巖石將如何被蒸發(fā)。

文獻來源： Rock， drill bit， microwave: Paul Woskov explores a new path through the Earth’s crust. (2016-04-12)[2016-04-20]. http:∥news.mit.edu/2016/paul-woskov-explores-new-path-through-earth-crust-0412

* 收稿日期：2016-05-04； 采用日期： 2016-05-12。

中圖分類號：P315；

文獻標(biāo)識碼：D；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.05.002

※通訊作者： 劉文浩， e-mail: liuwh@llas.ac.cn。