超高温、超深岩石的压裂可以通过提高渗透率和实现更高的能量产量来转化地热能，提供一种有前景的可再生能源。
最新证实的数据显示，地表以下数英里处的超高温、超深岩石可以形成可渗透的裂缝，从而增强地热能的前景。
与表层岩石相比，这种岩石在超临界条件下的渗透率增加了十倍，这表明了一种潜在的经济和可持续的能源解决方案。
新的实验室数据证实了地热能“圣杯”的潜力：利用地球表面以下数英里的超高温、超深岩石，可以产生一种清洁、可再生的能源，能够取代推动全球变暖的大部分化石燃料。发表在《Nature Communications》上的研究结果是首批证明这种岩石可以形成连接并增加渗透率的裂缝的发现之一。直到现在，地质学家还不确定这是否可能。
这些裂缝至关重要，因为穿过它们的水会变得超临界，这是一种大多数人都不熟悉的蒸汽状相。（常见的相包括液态水、冰和蒸汽，就像形成云的那种。）根据清洁空气工作组2021年的报告《超高温岩石地热，‘无处不在’的零碳能源愿景》，超临界水“可以更快、更容易地穿透裂缝，每口井可以携带更多的能量到地表——大约是当今商业地热井产生的能量的五到十倍”。
数据还显示，在超高温条件下破裂的岩石的渗透性可能是在更接近地球表面的条件下破裂岩石的十倍，而且也更容易变形。Quaise Energy的运营副总裁杰弗里·加里森表示，这些因素可能会使这种地热资源“更加经济”。Quaise Energy是这项工作的资助者之一。Quaise正在研究一种新的钻探技术，用于开采超深、超高温的岩石。
到目前为止，地质学家对于这种超深、超热的资源是否可以开采存在分歧。在超过375摄氏度或707华氏度的高压和高温下，岩石具有延展性或粘性，而不是后院的易碎石头。因此，一些人认为裂缝是不可能形成的。如果可以，他们会继续开放吗？
目前由洛桑联邦理工学院（EPFL）的一个团队领导的研究证实，位于地壳脆性到延性转变附近的超高温、超深岩石确实可以形成裂缝。后者是坚硬、易碎的岩石开始转变为延展性或更柔软的材料的地方。
加里森说：“这项工作还产生了许多其他数据，这些数据将为我们开发资源的方法提供信息。”。例如，“岩石有多坚固？裂缝有多远？我们能创造多少裂缝？”
超高温、超深岩石的稠度与橡皮泥相似。加里森说：“如果你慢慢地拉，它就会伸展并变得有弹性。但如果你真的很快地拉一块橡皮泥，它就会折断。这是一种易碎的行为。”。
（这项研究）最好的部分是开发了一种独特的实验机器，能够再现脆性到延性转变附近深层超临界储层的压力、温度和变形条件。此外，我们能够将这些实验结果与ESRF（欧洲同步辐射设施）获得的原位X射线图像相结合，全面了解所涉及的过程。
参考文献： “Permeability partitioning through the brittle-to-ductile transition and its implications for supercritical geothermal reservoirs” by Gabriel G. Meyer, Ghassan Shahin, Benoît Cordonnier and Marie Violay, 5 September 2024, Nature Communications.
来源｜EarthScience读书会
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