极地深冰芯钻探“暖冰”层钻进技术难点分析及对策

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1、极地深冰芯钻探“暖冰”层钻进技术难点分析及对策曹品鲁，刘春朋，杨成，郑治川(吉林大学极地研究屮心，长春130061)摘要：极地冰芯分辨率高、记录时间尺度长、信息包含量大，直接记录着远古时期的大气组成，蕴藏着珍贵的古气候和古环境信息，获得年代久远的深冰芯，对于重建地球的历史演化以及预测全球气候、环境的变迁具有重要意义。因此，世界各国都在竞相寻找年代久远的冰芯，开展深冰芯钻探工程。实践表明，由于极地冰盖深部“暖冰”层冰的熔点低而温度高，某些冰层的温度接近甚至达到冰的压力熔点，以至钻进速度慢、取芯率低、卡钻事故频发。本文详细介绍了极地深冰芯钻探“暖冰”层钻进

2、实践，深入分析了“暖冰”层钻进存在的技术问题，对钻具回转切削产生的切削热对钻进的影响进行了探讨，据此提出了“暖冰”层钻进技术对策以及今后的研宂方向，以期为我陶即将开展的深冰芯钻探工程和冰下®岩取芯钻探工程提供一定借鉴。关键词：极地科学；深冰芯钻探；暖冰；电动机械取芯钻进中图分类号：P941.6AnalysisofthetechnologydificultiesandcountermeasuresinwarmicedeepcoredrillingCAOPinlu,LIUChunpeng,YANGCheng,ZHENGZhichuan(Polarresea

3、rchcenter，JilinUniversity，ChangChun130061)Abstract:TheicecoreinPolarRegionscontainspreciousancientclimateandenvironmentinformation，recordstheancientatmosphericcomposition，andhavecharacteristicsofhigherresolution，longtimescaleandamountofinformationandsoon.Itisveryimportanttoobtai

4、nancientdeepicecoretoreconstructiontheearthevolutionandtopredicttheglobalclimatechanging.Therefore，thescientistsinworldarelookingforancienticecoreandplanningtocarryoutnewdeepicecoredrillingprojects.However，therearelotsofproblemswhendrillinginwarmicesincetheicehavinglowermeltingp

5、ointandhighertemperaturesuchastheslowlydrillingspeed，thelowercorerecoveryandmorestickingaccidentsandsoon.SothewarmicedrillingpracticesinPolarRegionsarereviewedinthispaper.Andthetechnologyproblemsdrillinginwarmicearcanalyzed.Atthesametime,theinfluencesofthecuttingheatgeneratedint

6、herotarydrillingondrillingprocessarcdiscussed.Basedontheseanalyses，theresearchdirectionsinfutureandthetechnicalcountermeasuresforwarmicedrillingarcalsoputforwardinthisstudy，whichmaybeprovidesomereferenceforourcomingdeepicecoredrillingprojectandthesubglacialbedrockcoredrillingpro

7、jectinAntarctican.Keywords:PolarScience;DeepIceCoreDrilling;WarmIce;Electro-MechanicalDrillingTechnology0引言极地冰盖约占全球陆地面积的山。，其0然环境对人类具有重要价值。极地冰盖和冰川包含着几百万年前随雪花下落而宥序聚集的占代冰层，其屮包含的尘埃颗粒、可溶性化学物质以及冰中包裹的气体是研究过去气候变化、预测未来气候和环境变迁的重要依据m。冃前,在南极获取的深冰芯已帮助人们恢复了地球80万年來的气候变化情况，发现了全新世以來的以10万年为主导周期的冰

8、期-间冰期旋回。不过，对于之前以4万年为主导周期的冰期-基金项目:教育部博士点基金(20110