第一个进入的湖Vostok车站钻孔
渴望深入的和结束30年期长钻孔的传奇故事Vostok站最后穿透湖,剑桥的建议(1995、1999)和圣彼得堡(1998)车间发展进入的方法沃斯托克湖和采样,避免改变湖的性质,圣彼得堡矿业研究所的钻井队伍,和俄罗斯北极与南极研究所(AARI)(俄罗斯)提出了一个项目标题为:“理由和发展生态清洁技术的进入冰下湖Vostok”。
这个项目的基本思想包括使用3623米深的井眼在Vostok火车站5克,已经钻了,这两个机构的团队。它提出了冰的最后130米左右,应该使用特殊silicon-organic钻井液体渗透,选择允许最小的生物,物理,化学污染的湖。
钻井设备,用于机电的核心钻井井眼的主要部分,将不得不被替换为一个新的thermo-drill设备,融化的最后几十米钻孔冰湖水界面没有核心。钻井过程将使silicon-organic液体层的厚度等于约100米,和井内的压力将保持略低于冰湖的水压力接口。
在这种情况下,湖水将推高压力的差异在湖和钻孔当thermo-drilling设备穿透湖面。压差将使湖水上升了约50米冰湖接口。之后thermo-drill设备将地面和井下,50米层厚厚的湖水和大约100层厚厚的silicon-organic液体上面,将左到井眼内的湖水是完全冻结。岩心钻探设备将降至底部的钻孔和一些数万米的冰冻的湖水将表面冰盖的冰核的形式。
项目是值得一看的这一部分更密切,因为它的重要性(Verculich et al ., 2002)。三个步骤将进入湖。
(1)上的核心钻井100剩余的冰将由同一机电钻用于执行前面的岩心钻探。计划,第一个50米的冰会钻场赛季的20042005和2005年的未来50 - 2006。然而,由于困难在获得新的供应Vostok站第一个50米的冰的钻探是推迟到2005 - 2006。
累积冰珍贵的样本将被分成三个相等的部分,并送往了法国,美国和俄罗斯进行研究。这项研究的结果将用于过程可能修改条目。
(2)一个特别设计的容器将交通生态清洁、疏水液体底部的洞,可能是silicon-organic油的密度低于水湖,但高于钻井液。这种液体将提供一个“缓冲层”约100米厚的底部的孔(图11.1)。洞的底部压力(Phole)将保持低于湖水约0.3 Mpa压力在冰水界面(Plake)低于Vostok站。
钻井液~
> ~ 100与机电空心钻缓冲区
3623米
图11.1。图的第一步的方法进入Vostok湖在Vostok车站钻孔。
图11.2。Thermo-electrical钻井装置初始进入湖Vostok (Verculich后et al ., 2002)。演习将融化的最后30米冰在连续模式下的速度大约4 mhruntil达到冰水界面。其前面(最低)pilot-heated(1)将进入湖。该设备是7米长,它的直径是0.132米。钻的组成部分的描述文本中给出。
(3)一个特别设计和生态清洁thermo-electrical钻井装置将钻过去30米的冰冰水界面和进入湖。这个设备将约7米长,它的直径0.132米(图11.2)。
这个钻将融化冰的小pilot-light-heated钻头直径50毫米(1)和主加热钻井环直径132毫米(2)截锥形式。pilot-heated位将位于2 m的主要加热钻戒指。封隔器(3),压力传感器(4、5、6),阀门(7),泵(8)由电机(9),电子组件(10),电气室(11),洞底负载传感器(12),电缆锁(13)电缆(14),可移动的衬套(15)和弹簧(16)将位于一个圆柱形容器背后主要的加热圈钻。接触传感器(17)由一个股票(18)、传感元素(19、20)和弹簧(21)。今年春天将股票(18)在这样一个位置,它将提前结束pilot-heated钻头何时穿透冰层。
这个设备可能会穿透过去30 m南极冰的钻井液
3623缓冲了水
-30缓冲
钻井液
3623米
> -100米缓冲了水
-30缓冲水的水
50米
图11.3。当pilot-heated的尖端的设备穿透冰层,进入湖泊,股票(图11.2)(18)失去了冰的支持下,由春天,下推跳闸传感器元素和打开传感器接触。泵的电机启动,泵开始画水进入封隔器,它关闭接触下面的湖水上面的封隔器和水,电加热终止,和运动设备的下行停止(a)。一个合适的压差(Phole小于Plake通过适当的大小)将被检查,封隔器将被删除,钻井装置将提高和湖水将进入洞,填补大约50米(b)。洞内的湖水将冻结(Verculich后et al ., 2002)。
2007 - 2008年夏天不间断模式hr_1约4米的速度。洞里融化,这个设备将包括两个部分:(1)下部,以2米的长度和直径50毫米,和(2)上部,直径132毫米的主要部分。pilot-heated位的股票(18)将推动对冰层底部的孔位置较低,同时通过冰设备收益下降。当的尖端pilot-heated穿透冰层,进入湖泊,股票将失去支持和冰将被下推弹簧(21),脱扣传感器元素和打开接触传感器(17)。为了应对这种泵的电机将开始,取水封隔器,关闭接触的湖水下面与上面的水,电加热将被终止,停止向下运动的装置(图11.3 (a))。
压力传感器将数据获取和分析表面的冰层,如果压力的洞(Phole)和湖(Plake)不同于最初估计,钻井液面将改变得到适当的压差(Phole不到Plake通过一个适当的大小)。封隔器将被移除,钻井设备将提高和湖水将上升到洞,填补大约50米(图11.3 (b))。
程序的设计者估计,湖水将进入洞非常缓慢,因为湖(Plake)的压力只会略高于洞(Phole)在这个过程的开始和最后将减少为零。湖水虽然填充孔穿过一个狭窄的空间之间的钻井设备和洞的墙壁,然后提高50000公斤的钻井液在洞上面。
计算和数值模拟表明,湖水进入洞洞在一天内会冻结。(4)机电岩心钻探设备将被插入到洞里,和一个冰核心的新冻湖Vostok水将和表面。上面的钻井过程将被停止冰盖底部留下10 - 15米的冰孔的底部和湖之间Vostok水之下。
目前生产设备进入湖,虽然设计师已经致力于改善原始概念(Verculich et al ., 2002)。这些包括进一步发展过程的清洁和消毒设备,寻找一个更好的“缓冲液”,加上彻底崩溃的可能性的理论和实验检查下面的2米厚冰结构主环热钻井的钻头在最后阶段。其他改进或改变包括升级的可能性的设备先清洁样品原位湖水,直接从湖中。这个选项非常重要,因为它将允许原位样本之间的比较与湖水冰芯将提取后的过程。
设备的设计者也认为有必要的设备和实际过程渗透应由实验室测试和验证领域的冰架上或小冰川下的湖泊。
工业、科学和技术的俄罗斯联邦(俄罗斯)资助这个项目在1999 - 2001年,专家委员会的国家生态专家检查2001年3月批准了它。微生物学家Abizov博士是第一个检查Vostok冰核生物3000,Kudryashov教授领导的团队Vostok车站钻孔机和设计师和制造商的冰层钻探设备20多年,院士Kotlyakov,多年来是谁的俄罗斯常驻代表伤疤,鲁金博士的俄罗斯南极探险(RAE),这本书的作者,加上其他科学家的经验问题环境干净的冰钻会见了专家和参加国家考试,批准项目达成共识。
一些专家建议下一阶段在推进这个项目可以在网站测试除了Vostok湖,那里的环境监测程序是可能的。网站建议之一是俄罗斯Novolazarevskaia冰架附近的车站,一个可能的试验场进行实地测试。到目前为止这还没有发生,因为财务问题。作者的个人经验表明,这种测试将是无用的,因为没有办法检查实验冰川下的水的污染程度为钻井设备渗透入水中。
项目本身和“鉴定结论”呈现给参与者在第24南极条约协商会议,2001年在圣彼得堡举行,吸引了国际科学界的关注。
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