巖漿發(fā)電

美國(guó)能源部在20世紀(jì)80年代初開(kāi)始進(jìn)行火山巖漿發(fā)電的可行性基礎(chǔ)研究，并在夏威夷島基拉厄阿伊基熔巖湖設(shè)立實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)是成功的。美國(guó)于1989年選定了用巖漿發(fā)電的發(fā)電廠址，在加利福尼亞州的隆巴列伊地區(qū)打了一口6000米的深井，利用地下巖漿發(fā)電，90年代中后期建成巖漿發(fā)電廠。計(jì)算機(jī)模擬表明，從一口井中得到的蒸汽熱能發(fā)電，可以抵得上一臺(tái)5萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)組。美國(guó)能源部計(jì)算后宣稱，美國(guó)的巖漿能源量可折合為250億～2500億桶石油，比美國(guó)礦物燃料的全部蘊(yùn)藏量還多。

日本也從1980年開(kāi)始進(jìn)行高溫火山巖發(fā)電的實(shí)驗(yàn)。日本新能源開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)成功地從3500米深處的地下高溫巖體中提取出了190℃的高溫?zé)崴?。方法是在花崗巖體中打兩口井，往其中一口井中灌入涼水，再?gòu)膭e一口井中抽出高溫?zé)崴?。每分鐘灌?.1噸涼水，可連續(xù)回收0.6噸190℃的高溫水。1989年，日本新能源開(kāi)發(fā)部又利用高溫巖體連續(xù)地獲得高溫?zé)崴驼羝?。他們?cè)谙喔?5米的距離內(nèi)鉆了兩口1800米的深井，以每分鐘0.5噸的流量向一口井中灌進(jìn)涼水，從另一口井抽出的水就被巖體加熱到100℃以上。他們的目標(biāo)是設(shè)法使涼水變成200℃的蒸汽，最終實(shí)現(xiàn)發(fā)電。

英國(guó)從1987年開(kāi)始進(jìn)行巖漿發(fā)電實(shí)驗(yàn)。在英國(guó)一個(gè)溫度最高的熱巖地帶，其2000米深處的巖體溫度約100℃，在6000米深處的熱巖可以把水加熱到200℃。一口井就能產(chǎn)生1萬(wàn)千瓦的電力，可持續(xù)用25年時(shí)間。英國(guó)計(jì)劃在1995年建成一個(gè)6兆瓦的熱巖發(fā)電廠，可滿足2萬(wàn)人口小城鎮(zhèn)的電力需求。

巖漿發(fā)電的過(guò)程就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程，原理和火力發(fā)電的基本原理是一樣的。所不同的是，地?zé)岚l(fā)電不像火力發(fā)電那樣需要備有龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源是地?zé)崮堋?

所謂巖漿發(fā)電就是把井鉆到巖漿，直接獲取那里的熱量。這一方式在技術(shù)上是否可行，是否能把井鉆至高溫巖漿，人們一直在研究中。在夏威夷進(jìn)行了鉆井研究，想用噴水式鉆頭把井鉆到巖漿溫度為1020～1170℃的巖漿中，并深入巖漿29m，可就此也只是淺地表的個(gè)別情況，如果真正鉆到地下幾千米才鉆到巖漿，采用現(xiàn)有技術(shù)也是很難實(shí)現(xiàn)的。

隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，能源的消耗也越來(lái)越大，化石燃料的大量使用帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，資源量也日益減少。

地?zé)犭娬緵](méi)有燃料運(yùn)輸設(shè)備，沒(méi)有龐大的鍋爐設(shè)備，沒(méi)有灰渣和煙氣對(duì)環(huán)境的污染，是比較清潔的能源，而且地?zé)岚l(fā)電成本較水電、火電都低。

火山爆發(fā)時(shí)噴出的高溫巖漿，蘊(yùn)藏著巨大能量，如何利用地下的高溫巖漿發(fā)電，是能源科學(xué)研究的一大課題。

巖漿巖主要有侵入和噴出兩種產(chǎn)出情況。侵入在地殼一定深度上的巖漿經(jīng)緩慢冷卻而形成的巖石，稱為侵入巖。侵入巖固結(jié)成巖需要的時(shí)間很長(zhǎng)。地質(zhì)學(xué)家們?cè)鲞^(guò)估算，一個(gè)2000米厚的花崗巖體完全結(jié)晶大約需要64000年；巖漿噴出或者溢流到地表，冷凝形成的巖石稱為噴出巖。噴出巖由于巖漿溫度急聚降低，固結(jié)成巖時(shí)間相對(duì)較短。1米厚的玄武巖全部結(jié)晶，需要12天，10米厚需要3年，700米厚需要9000年。可見(jiàn)，侵入巖固結(jié)所需要的時(shí)間比噴出巖要長(zhǎng)得多。

黏度也是巖漿很重要的性質(zhì)之一，它代表著巖漿流動(dòng)的狀態(tài)和程度。巖漿中SiO2的含量對(duì)黏度影響最大，其次是Al2O3，Cr2O3，它們的含量增高，巖漿黏度會(huì)明顯增大。酸性巖中SiO2，Al2O3的含量很高，因此，黏度也最大；溶解在巖漿中的揮發(fā)份可以降低巖漿的黏度、降低礦物的熔點(diǎn)，使巖漿容易流動(dòng)，結(jié)晶時(shí)間延長(zhǎng)；此外，巖漿的溫度高，黏度相應(yīng)變??；巖漿承受的壓力加大，巖漿的黏度也增大。

巖漿巖中有一些自己特有的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，比如噴出巖是在溫度、壓力驟然降低的條件下形成的，造成溶解在巖漿中的揮發(fā)份以氣體形式大量逸出，形成氣孔狀構(gòu)造。當(dāng)氣孔十分發(fā)育時(shí)，巖石會(huì)變得很輕，甚至可以漂在水面，形成浮巖。如果這些氣孔形成的空洞被后來(lái)的物質(zhì)充填，就形成了杏仁狀構(gòu)造。巖漿噴出到地表，熔巖在流動(dòng)的過(guò)程中其表面常留下流動(dòng)的痕跡，有時(shí)好象幾股繩子擰在一起，巖石學(xué)家稱之為流紋構(gòu)造、繩狀構(gòu)造。如果巖漿在水下噴發(fā)，熔巖在水的作用下會(huì)形成很多橢球體，稱之為枕狀構(gòu)造。可見(jiàn)，這些特殊的構(gòu)造只存在于巖漿巖中。

巖漿巖不論侵入到地下，還是噴出到地表，它們和周圍的巖石之間都有明顯的界限。如果巖漿沿著層理或片理等空隙侵入，常形成類似巖盆、巖床、巖蓋等形狀的侵入體，它們和圍巖的接觸面基本上和層理、片理平行，在地質(zhì)學(xué)上稱為整合侵入；如果巖漿不是沿著層理或片理侵入，而是穿過(guò)圍巖層理或片理的斷裂、裂隙貫入，這種情況形成的侵入體被稱為不整合侵入體。人們通常所說(shuō)的巖墻，就是穿過(guò)巖層近乎直立的板狀侵入體，厚度一般為幾十厘米到幾十米，長(zhǎng)度可以從幾十米到數(shù)十公里，甚至數(shù)百公里。

由于巖漿巖和圍巖有很密切的接觸關(guān)系，因此，圍巖的碎塊常被帶到巖漿中，成為巖漿的捕虜體。但是生物化石和生物活動(dòng)遺跡在巖漿巖中是不存在的。

在巖漿從上地?；虻貧ど钐幯刂欢ǖ耐ǖ郎仙降貧ば纬汕秩霂r或噴出到地表形成噴出巖的過(guò)程中，由于溫度、壓力等物理化學(xué)條件的改變，巖漿的性質(zhì)、化學(xué)成分、礦物成分也隨之不斷地變化，因此，在自然界中形成的巖漿巖是多種多樣、千變?nèi)f化的，如基性巖、中性巖、酸性巖，還有堿性巖、碳酸鹽巖等巖類，也充分說(shuō)明了巖漿成分的復(fù)雜多樣性

酸性巖漿溫度較低。約650～850℃,基性巖漿溫度較高,1100℃左右

太陽(yáng)的表面溫度有6000℃，中心溫度高達(dá)1500萬(wàn)℃

巖漿的溫度<太陽(yáng)表面的溫度<太陽(yáng)的中心溫度

據(jù)測(cè)定,巖漿的溫度最高可達(dá)1300℃。