چین در حال حفر یک سوراخ با عمق بیش از شش مایل در دل زمین است
نوشتهٔ جردن جوزف
در مرکز صحرای تکلیماکان چین، مهندسان کار حفر یک چاه علمی جدید را شروع کردهاند. هدف آنها دستیابی به عمق بیش از ۳۲٬۸۰۰ فوت (حدود ۱۰ کیلومتر) است که تقریباً شش مایل بهصورت مستقیم در سنگ سخت میباشد.
چاه به نام شندیتیک ۱ در حوضه تاریم، در شینجیانگ واقع شده و فناوری حفر چین را به حوزهٔ جدیدی میبرد.
این مکان همچنین یک گسترهٔ شن و ماسه را به یک سایت آزمایشی برای درک زلزلهها، نفت و گاز و درون زمین تبدیل میکند.
حفاری شندیتیک ۱
این کار به رهبری سون جینشنگ، مهندس حفاری و عضو آکادمی مهندسی چین (CAE) پیش میرود.
تحقیقات او بر فناوری حفاری عمیق و فوقعمیق برای تولید انرژی و علوم زمین متمرکز است.
با حفر این چاه باریک، دانشمندان امیدوارند به سنگهایی از دورهای بسیار کهن دست یابند. دورهٔ کرتاسه، زمانی که دایناسورها هنوز بر سیاره حکومت میکردند، رسوبهایی بهجا گذاشت که اقیانوسها، اقلیمهای باستانی و مواد آلی مدفون آن دوران را ثبت میکند.
شندیتیک ۱ برای عمق طراحی حدود ۳۶٬۴۰۰ فوت (حدود ۱۱٫۱ کیلومتر) برنامهریزی شده است. این عمق کافی است تا از میان بیش از ده لایهٔ سنگ قارهای، از جمله سامانهٔ کرتاسه، عبور کند.
تجهیزات برای چنین چاه باریکی بسیار عظیماند؛ متههای حفاری و لولههای فولادی که وزنشان بیش از ۲٬۰۰۰ تن است، در چاه معلق میباشند.
سون جینشنگ میگوید: «سختی ساخت این پروژهٔ حفاری را میتوان به رانندگی یک کامیون بزرگ بر دو کابل نازک فولادی تشبیه کرد.»
چرا اینقدر به عمق زمین میحفریم
در این عمقها هدف صرفاً منظر نیست، بلکه بهدست آوردن اطلاعاتی دربارهٔ قشر قارهای، پوستهٔ سنگی سیاره زیر قارهها است.
این لایه حاوی حرارت، مایعات و تنشهایی است که به کنترل زلزلهها، شکلگیری کوهها و حرکت قارهها در طول زمان ژئولوژیک کمک میکند. چاههای عمیقتر نیز بهدرک رفتار نفت و گاز تحت فشارهای بسیار بالا یاری میرسانند.
یک مطالعه بر روی چاه فوقعمیق به نام TK 1 هستهها و مایعاتی کشف کرد که فرضیات پیشین دربارهٔ عمق حضور هیدروکربنها را بهچالش کشید.
برای تیم چینی، شندیتیک ۱ یک آزمایشگاه برای تکتونیک صفحههاست؛ نظریهای که بر پایهٔ حرکت صفحات زمین و تغییر شکل سیاره است.
همزمان با پایین رفتن مته، هر لایهٔ سنگی نقشههای گسلها، تاوها و ریشههای مخفی کوهها را که سرشماریهای لرزهای به آنها اشاره میکنند، دقیقتر میکند.
وانگ چونشنگ میگوید: «حفاری یک چاه با عمق بیش از ۱۰٬۰۰۰ متر، تلاشی جسورانه برای کشف سرزمین ناشناختهٔ زمین است.»
او افزود: «و گسترش مرزهای فهم انسانی»، که چونشنگ، کارشناس فنی پیوسته به این عملیات، میگوید.
سوراخهای فوقعمیق دیگر
چین از ابتدا شروع نکرده است؛ چاه فوقعمیق کولا در روسیه رکورد عمیقترین سوراخ را با عمق حدود ۴۰٬۲۳۰ فوت (حدود ۱۲٫۲ کیلومتر) بهدست آورده است.
تحلیل دقیق نمونههای هستهای کولا نشان داد که لایهٔ بازالتی مورد انتظار، حتی پس از چندین مایل زیر سطح، ظاهر نشده است.
این لایهٔ غیرمنتظرهٔ سنگهای دگرگونی نشان میدهد که مرزهای موجود در دادههای لرزهای، تغییر در خواص سنگی را نشان میدهند نه انتقال از گرانیت به بازالت.
پروژههای مدرن مانند شندیتیک ۱ از مایعات حفاری استفاده میکنند؛ مایعاتی که مته را خنک میسازند، سنگهای خردشده را به سمت بالا میبرند و دیوارهٔ چاه را پایدار نگه میدارند.
تحقیقات اخیر نشان میدهد که این مایعات با افزایش دما تجزیه میشوند و روشهای خنکسازی نوین میتوانند قابلیت استفادهٔ آنها را حفظ کنند.
دور از غلاف
حتی یک حفره با عمق هفت مایل تنها بخشی کوچک از درون زمین را لمس میکند. بر اساس یک مرور USGS، قشر زیر قارهها بهطور متوسط ۱۹ مایل (حدود ۳۰ کیلومتر) ضخامت دارد و در زیر رشتهکوههای بلند میتواند تا ۶۲ مایل (حدود ۱۰۰ کیلومتر) عمق داشته باشد.
در زیر این قشر، غلاف قرار دارد؛ لایهای از سنگ گرم و متراکم که بهعمق ۱٬۸۰۰ مایل (حدود ۲٬۹۰۰ کیلومتر) کشیده میشود و در طی میلیونها سال بهآرامی حرکت میکند.
گرمایی که از این لایه بر میخیزد، کمانهای آتشفشانی را رانده، رشتهای میانی اقیانوسی را تغذیه و بهانرژی جریان همرفتی که صفحات تکتونیک را جابهجا میکند، کمک میکند. از آنجا که شندیتیک ۱ در عمق قشر به پایان میرسد، با غلاف در تماس نخواهد بود.
با این حال، این پروژه اندازهگیریهای واقعی برای ژئوفیزیکدانان فراهم میکند تا با بازتابهای لرزهای و دادههای گرانشی که امروزه تصویر ساختارهای عمیق را ترسیم میکنند، مقایسه کنند.
سایت تکلیماکان ارزشمند است؛ چرا که حوضه تاریم در آسیا بیشترین انباشت رسوبات و عمیقترین مخازن نفت و گاز را دارد.
اتصال لایهها از سطح تا تشکیلهای فوقعمیق در یک ستون، به دانشمندان امکان میدهد تا مدلهای تحول حوضهها را در طول میلیونها سال آزمایش کنند.
درسهای شندیتیک ۱
سون جینشنگ میگوید: «حفاری به عمق بیشتر در دل زمین انتخاب استراتژیک مهمی برای تأمین امنیت انرژی چین است». آنچه در این صحرأ دوردست رخ میدهد، در آنجا نخواهد ماند.
دادههای عمیق زمین میتوانند برآوردهای خطر زلزله را دقیقتر کرده و به برنامهریزان کمک کنند تا مکانهای قفلشده یا در حال لغزش گسلها در عمق را درک کنند.
نقشههای حرارتی و تنشی دقیقتر میتوانند پروژههای زمینگرمایی، آزمایشهای ذخیرهسازی کربن و سایر تلاشها برای بهرهبرداری ایمن از لایههای عمیق زیرسطحی را هدایت کنند. شندیتیک ۱ همچنین مسیر حرفهای طولانیتری برای سون و همکارانش نشان میدهد.
در سالهای اخیر، او کارهای مربوط به مایعات حفاری و فناوریهای مرتبط را رهبری کرده است که با افزایش دما و فشار، چاهها را پایدار نگه میدارند.
به همراه چاههای پیشین حوضه تاریم، این پروژه نشانهای از تمایل به کاوش مستقیم درون زمین بر روی خشکی است، نه فقط زیر اقیانوسها.
اگر تیم به عمق برنامهریزیشده برسد، نمونههای بازگرداندهشده میتوانند کتابهای درسی دربارهٔ عملکرد قارهها از سطح تا سنگهای عمیق را بازنگری کنند.
—–
آیا از مطلب لذت بردید؟ برای دریافت مقالات جذاب، محتوای اختصاصی و جدیدترین بهروزرسانیها، در خبرنامهٔ ما عضو شوید.
ما را در EarthSnap، برنامهٔ رایگان ارائهشده توسط اریک رالز و Earth.com، بررسی کنید.
—–