首次火山岩浆房钻探明年启动，现实版“地心之旅”冒险还是机遇？

冰岛是世界上最“boring”的国家之一。在英语中，“boring”既有“沉闷乏味”之意，又意为“钻孔”。的确，冰岛是世界上钻孔最多的国家——这个岛国有着数千个钻入岩石深处的钻孔，用于开采地热能。

如今，很快又有一个新的钻孔将加入其中，它将直接钻入岩浆房。冰岛雷克雅未克地热研究中心（GEORG）的希亚尔蒂·帕尔·英欧尔松说，这将是首次钻孔前往地心的旅程。

地震波“阴影”透露岩浆踪迹

岩浆房是熔岩的地下储层。它通常位于地下深处，是火山活动的重要发源地，对理解地球内部的动力学过程和火山活动机制有着关键作用。事实上，岩浆房并不一定都存在于地球深部或中心，有些位于地球表面以下仅几千米处，偶尔也会有岩浆泄漏到地面，以熔岩的形式喷涌而出。

然而，人们通常并不知道岩浆房的确切位置。在美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校的约翰·艾切尔伯格看来，目前还没有一种地球物理技术能够精准定位岩浆岩储层。幸运的是，英欧尔松和他的同事们偶然发现了一个岩浆房，并计划利用钻孔技术直接钻入其中。

这是一项史无前例的工程。它将让人们首次有机会可以直接研究地球用来构成大陆的、隐藏于地下的液态岩石。这还有可能为世界找到一条新路径，以获得取之不尽、用之不竭的廉价清洁能源。

之前从未有人尝试过直接打钻进入岩浆房，不仅是因为无法知道岩浆房的确切位置，而且还因为这可能带来许多显而易见的风险。数十年来致力于研究火山活动的艾切尔伯格说，实施这个疯狂想法，可能会引起火山喷发的严重后果。

冰岛东北部的克拉夫拉火山是世界上最为活跃的活火山之一。它坐落于大西洋中洋脊之上，那里是欧亚大陆板块与北美大陆板块的交界处。自公元9世纪冰岛人在这里定居以来，这座火山已喷发了29次，其最近活动期是1975年至1984年，期间共喷发了9次。

法国火山学家卡蒂亚和莫里斯·克拉夫特夫妇领导的研究团队对这些火山喷发事件进行了深入研究后发现，这座火山底下3—7公里处有一个岩浆房。根据板块活动传出的与火山喷发有关的地震波，冰岛大学地球物理学教授帕尔·埃纳森绘制出图表，并在图上发现了两处“阴影”，即地震波明显减弱或完全消失的地方。他们推测，那里可能有液体将地震波吸收了。

会是岩浆吗？当然也可能存在其他解释，但至少这是一个线索。

意外钻入岩浆房发电9个月

“冰岛深钻项目”（IDDP）是一个产业界与政府的合作项目。2000年，该项目决定钻孔进入火山内部，探索开发地热能。他们选中的地点是地质勘测表明有岩浆房存在的地方。如果有岩浆房存在，估计至少也在距离地面4.5千米处。

2008年，在克拉夫拉拥有一家地热能工厂的冰岛国家电力公司承接了这项工程，开始了钻孔开挖通向地心的隧道工程。按照计划，第一步是先钻探至地下4千米——这个深度已非常接近岩浆房所在，但仍可保持一个相对安全的距离。

起初，钻探工作进展顺利，直到2009年初，意想不到的事情发生了。当挺进到2104米深时，钻头就像一把炽热的小刀切过一块黄油，接着戛然而止，完全钻不动了。工程人员将钻头后撤13米，放下再试，它仍与岩层僵持不动。

几天后，从钻孔内取出的样本表明，挡住钻头前进的是一种名为黑曜石的超硬火山玻璃——唯一的解释是，他们已经钻入了岩浆房，涌入的岩浆冷却后凝固，堵住了钻孔。工程经理比贾尔尼·帕尔森说：“这完全出乎我们的意料。”

此后，地球科学家又成功在肯尼亚的梅嫩加伊火山、夏威夷的基拉韦厄火山钻探进入了岩浆房。这足以证明，钻入岩浆房不仅可行，而且也不会引起火山喷发。

冰岛国家电力公司利用克拉夫拉的钻井发电9个月，两个钻井均足以产生60兆瓦的电力，这为后续岩浆房能源利用的研究和实践提供了宝贵的经验和数据。

后来，钻井内的部分温度达到了450℃，公司不得不用冷水对钻头进行降温，黑烟从钻孔中冒出，最终高温熔化了钻头等设备，钻井被毁。现场视频显示，黑色浓烟从井口冒出，但这并不是火山喷发，而是钻孔机和钢套管被高温岩浆烧毁后的残余。

开挖隧道探秘“地下之火”

既然直接钻探进入岩浆房可行，2014年，多国科学家联合启动了克拉夫拉岩浆试验基地项目（KMT），其首要目标是钻入岩浆，寻找科学线索，取得科学发现。

如今，帕尔森和他的同事们已经做好了正式钻向岩浆房的准备，计划于2026年在最接近原先钻孔的地方动工，大约用2个月钻透进入岩浆房。

不过，钻透火山岩的岩层，开挖一条通往岩浆房的隧道，在实际操作中困难重重。

首先，研究人员对岩浆和岩浆房要有最基本的了解。但意大利国立地球物理学和火山学研究所的保罗·帕帕莱提到，科学家至今对岩浆房到底是个什么样子，并没有直接观感，而这方面知识是理解火山活动以及火山形成过程的关键。

在一系列相关探寻历程中，美国能源部的地球科学家是迄今与熔岩保持“最近距离”接触的人。1959年，美国夏威夷岛东南部的基拉韦厄火山喷发，火山口熔岩溢出深达130米。此后30年，美国能源部不断从渐渐冷却凝固的熔岩中提取样本，以增加对地下深处液态岩石的了解。

但是，熔岩和岩浆并不完全是一回事。岩浆是熔融状态的岩石，在来到地面的过程中会产生大量气体，再以熔岩的形式暴露在空气中。在这一过程中，岩浆的化学成分会发生一些改变。如果能够深入地壳，直接获取岩浆，则可获得更直接的认知。

为此，研究人员准备将一些科研仪器投入岩浆房并一直留在那里，包括温度检测传感器、压力检测仪器等。但这些仪器要能够适应岩浆房内的高温、高压和酸度环境，开发起来颇为耗时。因此，正式钻探的启动时间定在了2026年。

在投放设备时，科研人员会通过钻头让周围岩浆暂时降温，使其固化为黑曜石并包裹住传感器。投放完毕后，随着周围温度上升，包裹层将重新熔融为岩浆，而传感器等则进入岩浆液体中开始工作。“我们希望能够直接获得测量数据，至少能实际测得岩浆温度。”英欧尔松说，这在过去是无法想象的，也是根本做不到的。

通过这个钻孔通道，研究人员将陆续向岩浆房里投入更多监测和实验设备。KMT项目称，这将成为世界上第一个岩浆房观测站——甚至可称为“地球科学领域内的大型强子对撞机”。

驯服岩浆获取清洁能源

大多数火山喷吐出来的都是玄武质熔岩，冷却固化后成为火山岩石玄武岩，很多大陆架都是这样形成的。过去，科学家对这一过程还缺乏充分了解。艾切尔伯格说：“现在我们有了了解大陆地壳形成机制的一个绝好机会。”

在了解岩浆的同时，KMT项目还将有助于提升火山活动监测、火山喷发预警的系统能力。目前，监测火山活动的主要手段是利用布置在地面上的地震仪等监测仪器，但准确度并不高。“我们缺乏直接获取相关信息的途径，将地面监测数据与岩浆房内动态发生的实时数据结合起来，可提高火山预警的能力。”帕帕莱说。

对地下岩浆房进行科学探索的终极目标是在地热能利用领域取得飞跃。届时，地热能可几乎零成本地为世界提供取之不尽、用之不竭的清洁电力。

冰岛和其他多火山活动的国家，如肯尼亚和美国，已在开发利用地热能驱动涡轮发电的技术。由于标准的地热水温度只有250℃左右，因此需要开发高效利用地热能的技术。而KMT在钻探岩浆房过程中开发出的技术，在克拉夫拉钻孔获得了温度为900℃的地热水，压力约为500个大气压，所产生的电力是标准钻孔的10倍。

随着岩浆房钻探技术的进步，一种“近岩浆房地热能”的新能源开发技术将应运而生——当钻探井挖到脆韧地带时，可获取超热超高压的地热水来驱动涡轮。而且，其钻探井深度和成本代价未必超过标准地热能开发井。

现有的地热能工厂每度电的生产成本仅为美国发电成本的六分之一。其实，地球上许多地方都具有开发近岩浆房地热能的潜力，尤其是诸如大西洋中洋脊地区等各大洋的海底裂谷。

在可预见的未来，全球海洋将遍布巨大的钻井平台，人们利用通往海底岩浆房的隧道，获取大量地热能，源源不断地生产大量清洁燃料，然后用船运往岸上。英欧尔松表示，面对无限机会，“我们唯一要做的就是学会如何驾驭这个地下巨兽”。

认识岩浆能源

岩浆能源是一种新型清洁能源，人们通过特定技术，利用地下岩浆房内岩浆的巨大热能进行发电等形式的应用，具有可再生、潜力大等特点，目前尚处于技术开发阶段。

优势

能量巨大地球内部的总热能约为地球上全部煤炭储量的1.7亿倍，具有经济价值的潜在地热能大约相当于现在全球能源消耗总量的45万倍，比水力发电的潜力还大100倍。

清洁无污染岩浆发电不需要燃烧化石燃料，不会产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等温室气体和污染物，对环境的污染极小。

可再生性岩浆是地球内部自然存在的物质，其热量的产生是一个持续的过程，只要地球内部的热活动不停止，就可以持续利用。

分布广泛虽然岩浆能源的富集区域集中在板块边界等地质活跃地带，但在全球范围内仍有较多潜在的可利用地点，如冰岛、美国、日本等国家的部分地区都发现了具有开发潜力的岩浆资源。

挑战

技术难度大岩浆位于地下深处，温度极高，压力也很大，开发能够耐受高温、高压和强腐蚀环境的钻探设备和材料是一个关键难题。

成本高昂岩浆能源开发需要进行大规模钻探、建设地下管道和热交换设施等，前期投资成本非常高。而且，由于技术的复杂性和不确定性，运营和维护成本也较高。

安全风险高岩浆活动本身具有一定的不可预测性和危险性，如果在开发过程中引发岩浆喷发或其他地质灾害，可能会对周围环境和居民造成严重破坏和威胁。此外，高温岩浆及其产生的高压蒸汽也存在烫伤、爆炸等安全隐患。

环境影响尽管岩浆能源本身相对清洁，但在开发过程中可能会对地下水系、地质结构等产生一定影响，比如改变地下水的流动方向和化学成分，引发小规模地震等，需要进行充分环境评估和监测。