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郑州地象科技有限公司 寇伟
最近与某地矿勘探大队合作做地热项目，跟几个80后的年轻人交流才学到了超临界水的概念。过去读杜乐天先生的文章时就非常认同地幔流体上侵成矿的理论，涉及地热资源的资料也看了不少，但超临界水的概念还是第一次接触，很感兴趣，所以出差回来就从知网下载了所有与超临界流体有关的资料并大致阅览了一遍，并且百度了一下目前研究探索的进展。
19世纪初学者们实验发现，标准状态下为液体的物质在其临界点温度（Tc）和压力（Pc）以上，即处于一种似液非液、似气非气的状态，这种状态的流体被称为超临界流体。水和CO2是地球内部常见的流体，已知水和CO2的临界参数分别为Tc=374oC，Pc=22.1MPa和Tc=31oC，Pc=7.4MPa。超临界流体具有强烈的氧化作用、溶解能力强、扩散和传质系数大等很多特殊的性质，当如此数量巨大且性质特殊的超临界流体从地球深部逸出时，必定会对地质构造、岩石演化、油气生成与运移等产生重大的影响。
根据对地球内部压力和温度的估算结果，在地球的下地壳以下绝大部分区域中的水和CO2均处于超临界状态。前人研究结果表明：超临界水的热容几乎达到无穷大、几乎所有的氢键都裂解了、氧化作用和溶解能力极强，因此，超临界水有利于油气的运移和聚集成藏，有利于从矿源中萃取金属和非金属成矿元素并富集成矿，有可能会引起有些矿物发生相变、引起密度和波速变化导致塑性不稳定性从而诱发深源地震，更重要的是超临界水可为人类带来巨量的可直接利用的地热能源，这种形式的水能比普通水蒸气携带更多的能量，甚至能产生比其它地热资源高出10倍的热量输出。
虽然在美国、日本、意大利和墨西哥进行的实验，都在具备产生超临界流体条件的地方进行过钻探，那些条件包括温度高于370摄氏度，压力达到地表压力的220倍，但没有一个项目发现超临界流体，只有冰岛在2017年的一个深部钻探项目，在地表以下约4.8公里处发现了超临界流体。即便是在达到形成超临界水条件的深部没有发现超临界水，人们也可以通过从地表注入水使其被加热成超临界流体，将其抽回地表用来发电，为人类提供取之不尽、用之不竭的绿色电力能源。
过去用MT-VCT大地电磁镜像测深探测仪做地热勘探定井时采集数据量少，有效探测深度只有4000米，几年前仅有一次在大庆油田做过9000米深层试验。看了超临界流体资料之后非常好奇，究竟2万米深度是否还有与浅中部水一样的低于1的测值点？把原来的数据采用新设计的测深可达2万米（9000米之下分辨率50米/层）的分析软件重新计算后，虽然所形成的剖面图上显示随着深度增加平均测值整体逐渐升高，但在9000米深度还能看到断断续续存在的2以下测值显示的层状构造，在接近2万米处依然可见多处低于1的测值点。按照临界条件来看，这些低测值介质肯定属于超临界流体了。很奇妙，很振奋，以后有机会还要做分层更细、深达地幔的试验，以满足认知地球深部的好奇心。
2022年7月8日
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雷达卡
发表于 2022-7-9 09:49
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