各种形式的地下活动，如深井或有害物质的处置，都需要长期密封岩石。一组研究人员开发了一种基于石化过程的创新方法，使用“凝结成型树脂”来密封岩石中的裂缝和裂缝。研究结果发表在《通信工程》杂志上。
放射性废物和二氧化碳等污染物的地下处理带来了独特的挑战。为了避免泄漏，必须密封用于调查的竖井和钻孔，并确保岩石在很长一段时间内没有泄漏。不幸的是，目前的水泥基密封材料不能提供长期的功能和耐久性。特别是在地震频发的国家，比如日本，这可能会导致未来的复杂问题，比如泄漏。
为了找到解决办法，名古屋大学博物馆的首席研究员吉田秀和求助于他在碳酸钙固结物中保存化石的专业知识。他明白，这种固结物在几周到几年的时间内形成得相当迅速，固结物中的化石在数百万年里仍然非常完整，即使是从容易受到风化和地震干扰的地方提取出来的。他思考了类似方法在工业环境中的潜在用途。
吉田说:“我意识到，在固结物中保存完好的化石在自然环境中经受了数万年到数十万年的风化等作用。”“我在研究凝结物形成的速度以及为什么里面的化石保存得这么好时受到了启发。”
化石经久不衰的原因之一是其凝结过程。这是一种自然的石化过程，地下水中的矿物质从水中沉淀出来，聚集在有机物周围。地下水中的方解石通过在遗骸周围形成晶体，结合周围的沉积物来密封遗骸。这种机制创造了一种几乎无法穿透的化石，晶体甚至可以阻挡微米大小的开口。
基于固化过程，研究人员将两种物质混合，开发出一种“固化树脂”。当水被引入时，树脂能保持形成方解石所需的离子。方解石在裂缝和孔洞中形成不可穿透的晶体，再现了自然界中所见的结块形成过程，只是速度快得多。
在日本最北端岛屿北海道地下350米的地下实验室进行的测试中，研究人员发现，他们的树脂基材料具有卓越的密封能力。当应用于岩石中的流道时，它完全迅速地密封了它们。
该地区在两天内经历了六次地震，其中包括5.4级地震，对他们的树脂进行了终极考验。尽管在测试期间又发生了五次地震，但裂缝仍然是密封的。事实上，裂开的裂缝甚至会随着晶体的形成而重新闭合。
吉田说:“地震是巧合，是我们从未预料和计划到的。”“这对我们来说是一个惊喜，但这是一个看到这种材料性能的好机会。如此快速、持续的岩石裂缝密封效果，包括震后裂缝修复，此前从未有过报道。传统的水泥材料无法达到这种效果。”
该小组正与日本原子能机构、关水化学公司和中部电力公司密切合作，以确保这种树脂在商业上可行。在测试成功之后，该团队预计该技术将得到广泛的应用，包括放射性废物和二氧化碳的长期地下封存、废弃油井的密封、岩石和矿山开挖期间的地下水控制，以及修复道路和建筑物等老化基础设施的裂缝。
更多信息:通信工程(2024)。引文:基础设施的“石化”裂缝创造了甚至可以在地震中幸存的密封(2024,5月22日)检索自https://techxplore.com/news/2024-05-fossilizing-infrastructure-survive-earthquakes.html。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
