南極洲鑽探

南極洲鑽探自18世紀60年代以來,世界各國競相到南極洲探險和考察,鑽探是南極考察的重要方法之一,由於南極地區的寒冷環境,對岩心保護需採取特殊措施。在野外現場把采出的岩心或冰心放進聚乙烯塑膠管中,然後再放進一個用鋁箔包裹的、內部抽成接近真空的特殊結構的密封管子裡。

南極洲鑽探

正文

南極洲是一塊長期冰雪封蓋的大陸,蘊藏著豐富的礦產資源。自18世紀60年代以來,世界各國競相到南極洲探險和考察。1985年中國正式派科學考察船到南極考察並建立了南極中國長城站,1989年又建立了南極中山站。鑽探是南極考察的重要方法之一。鑽探的目的是:①取出原始冰心、冰屑,研究古冰層中的古生物、古微生物等,以查明古氣候條件下的“凝結紀錄”;②對南極地質學、礦物學、大氣物理學、古氣候學等進行綜合研究;③勘探地質礦產資源。施工的最深鑽孔是1968年由美國寒冷地帶研究與工程試驗室施工的2164米的鑽孔。前蘇聯自1967年開始在南極鑽探,1989年2月創孔深2371米的最深記錄。到1989年為止前蘇聯已累計取得岩心總長 12000米。通過對冰層岩心分析,發現了距今8000~13000年的類似孢子花粉及微生物。
南極洲鑽探主要使用機械法和電熱法。①機械法分為繩索取心反循環迴轉鑽探和孔底電鑽。繩索取心反循環迴轉鑽探在1000米以內的鑽孔用空氣作循環介質,採用真空抽汲反循環系統可以免去空氣的預冷卻和防止岩心受污染。孔深超過1000米時,使用低溫DFA級柴油作循環介質,可以防止鑽孔因凍結而堵塞。DFA柴油攜帶岩粉到達地表後,經分離機排除岩粉再用泵壓入鑽孔作循環沖洗液。鑽桿是帶合金鋼接頭的鋁合金鑽桿。鑽冰層取心時用鋼鑽頭,鑽冰下岩層時用金剛石鑽頭。鑽冰層淺孔用孔底電鑽。②電熱法是利用電熱在鑽孔內使冰層溶化出一個環狀間隙,中間形成冰心,然後把冰心提到地表供化驗測試之用。鑽具通過電纜連線電熱部分,併兼作提升鑽具的纜繩,這種鑽具多用在100~500米,或者更深的鑽孔。鑽具的最下端為電加熱環,其功耗達幾個千瓦,上有卡取冰心的卡簧,再上為岩心管,在岩心管的壁上有小管數根,再上為儲存溶化的冰水的容器,再上為被一小電動機驅動的真空泵。被電加熱環溶化的冰水,通過岩心管壁里的幾根小管,被真空泵吸引到冰水容器里,當水滿後將鑽具提到地表,同時取出冰心。
由於南極地區的寒冷環境,對岩心保護需採取特殊措施。在野外現場把采出的岩心或冰心放進聚乙烯塑膠管中,然後再放進一個用鋁箔包裹的、內部抽成接近真空的特殊結構的密封管子裡。存儲岩心的房屋溫度要保持在-24±2℃範圍內。

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