绚烂烟火中的宝贵财富

水钰

2016年2月27日，位于厄瓜多尔首都基多东南的通古拉瓦火山喷发出岩浆，像一场绚烂的烟火照亮了整个夜空。紧接着到了3月5日，通古拉瓦火山再次喷发出高达2500米的火山灰，当地政府更是发出了黄色警报。

其实，火山喷发对于许多人来说并不陌生，最著名的便是发生在公元79年的维苏威火山喷发。灼热的熔岩摧毁了庞贝城里的一切，也吞没了2万多的人口。昔日宏大的太阳神殿，入声鼎沸的斗兽场，车水马龙的市集，一望无际的葡萄园，都在瞬间化为乌有。直到1748年，这座历史悠久的占城才重现于世。

地球上充满了未知与神秘，智慧的人类究竟该如何攫取这些宝贵的财富？又该如何利用这股难以估计的能量呢？

地热资源的发现

能源是人类活动的物质基础，人们从远古时期钻木取火来烹煮食物，到如今利用能源驱动机器，我们的生活早已离不开能源。

多年之前，人们就发现地球深处蕴含着巨大的能量，这些贮存在地球内部的可再生热能绝大部分来自于地球内部放射性物质的衰变放热，也有来自于外星陨石坠落地球所携带的热能，以及天体引力等让地球自转变慢所产生的摩擦生热。

1904年，科学家们在意大利罗马西北托斯卡纳地区的拉德瑞罗地热田首次利用地热驱动0.75马力的小发电机点亮了5个100瓦的灯泡后，人们就在这里建立了世界上第一座500千瓦的小型地热发电站，由此开创了地热发电的先河。随后，美国、墨西哥、菲律宾、冰岛、德国等多个国家也纷纷踏入了研究地热发电的行列中。

不过，最令人赞叹不已的还是冰岛政府对地热资源的有效利用。冰岛是世界上地热资源最丰富的国家之一，政府于1975年起积极推行使用地热资源，二氧化碳等温室气体的排放量、石油等不可再生能源的进口量早就低于国际水平，这里已经成为了世界上最干净的国家之一。如今，85%以上冰岛人民的生活都依靠地热发电，并且冰岛政府正在计划将其变成世界上第一个全部使用可再生清洁能源的国家。

揭开“地热”的神秘面纱

利用地热资源的关键在于充分利用水的“超临界”状态，这是什么？当周围环境满足222个大气压，温度在374℃或以上时，水就无法充分膨胀转化为水蒸气，只能保持液态，这种情况被称为“超临界”状态。而处于这种状态下的水，蕴含着巨大的能量。经过估算，一座“超临界状态”地热井所产生的电量是普通地热井的10倍。如果把现有的地热井全部更换为“超临界状态”地热井，预计可再生能源的总量将提升30%。

基于这些可观的前景，地质学家们经过了一次又一次的实验，终于在一次冰岛深钻井项目中发现：巨大的热能可以促使水进入“超临界状态”，而地表下的岩浆是绝好的热能来源。在岩浆和高压的作用下，水温最高可达900℃，而普通地热井里水温一般为200-300℃。

由于人们目前所使用的机器并不能抵挡住炙热的熔岩，科学家们便借鉴了由美国加州大学的莫顿和史密斯在20世纪70年代所提出并成功实践的理论——利用温度在200～C以上，埋藏在地表2公里以下，内部不存在流体或仅有少量地下流体的无裂隙干热岩体，建造了一个人工热储水库，他们将地表低温水注入其中获取热能，然后导出高温水，通过热交换器利用蒸气驱动涡轮机发电。

于是，科学家们利用相似的原理，在岩浆附近的岩石上钻井，将水注入井内吸收热能，再利用高压使水温达到500～600℃，形成“超临界状态”，进而通过降低气压所产生的水蒸气，带动涡轮机发电。2011年，科学家们成功实现了这一构想，使“超临界状态”下的水温达到500℃，产生了35兆瓦的电量。根据最新的用电调查显示，年发电量约35兆瓦时，能够满足3万户普通家庭所需。

地热发电益处多

正当世界各国加快地热资源研究的脚步时，我国自然也不例外。新中国成立以来，电力事业受到了各方各界的高度重视，1977年我国最大的地热能发电站，世界上首座利用地热潜层热储进行工业性发电的电站——羊八井地热电站在西藏自治区当雄县建成并进入试运行。

在2014年2月，我国科考队在江苏省宝应县经济技术开发区七里村地下3028米处成功钻取出93℃的优质地热水，这是目前该省水温最高、井深最深的地热井；同样是在2014年，地质学家们在青海省共和盆地中北部勘查到了范围广、埋藏浅、温度高的地下干热岩资源，填补了我国多年以来在这一领域上的空白。而在刚刚过去的2015年，国务院积极推行清洁能源，提倡节能减排，优化能源结构，也对地热研究助力良多。

这些科学发现和政府举措都推动着人们对地热发电的研究不断向前迈进，相信在不久的将来，地热发电将走进千家万户，照亮每一个角落。

知识框

火山喷发的过程

众所周知，地球的最外层是地壳，其后依次是地幔、地核。它们的温度逐渐升高，最高可达近7000℃。如此高的温度使得地球内部的岩石融化，浓烟、热气、岩石碎块、岩浆纷纷从地壳较薄的地方喷涌而出，在地表形成熔岩，熔岩逐渐堆积成山脉的形状，这整个过程就是火山喷发。所以，火山喷发也是地球内部释放能量的信号。

（责任编辑：司明婧 责任校对：曹伟）