Un gaz neașteptat s-a acumultat adânc sub câmpurile aurifere din Africa de Sud timp de miliarde de ani. Este vorba despre heliu, un element esențial pentru aparatele RMN și cercetarea avansată. Acesta se află prins în rocile antice ale bazinului Witwatersrand, la concentrații rare la nivel global, scrie earth.com.
În ceea ce privește proiectul de gaze Virginia, gazul natural bogat în heliu ajunge deja la consumatori, iar estimările indică faptul că zăcământul ar putea conține peste 11,320 miliarde de metri cubi de heliu. Acest lucru transformă zona într-un adevărat laborator natural pentru cercetători care studiază modul în care heliul se formează, migrează prin roci și supraviețuiește subteran pe scale geologice de timp.
Cercetarea este coordonată de Fin Stuart, de la Centrul pentru Științe Izotopice al Universității din Glasgow (SUERC). Echipa sa folosește măsurători ale heliului pentru a urmări mișcarea gazelor prin unele dintre cele mai vechi porțiuni ale scoarței terestre.
Prin cartografierea traseului heliului, de la minerale radioactive aflate la mari adâncimi până la puțurile moderne de extracție, oamenii de știință speră să obțină indicii care ar putea schimba modul în care lumea caută această resursă de neînlocuit.
Heliu antic sub Africa de Sud
În partea sudică a bazinului Witwatersrand, proiectul Virginia exploatează gaze naturale cu un conținut de heliu de până la 12%, potrivit analizelor detaliate. Pe baza structurii geologice regionale, cercetătorii cred că acest rezervor a păstrat heliul încă din momentul în care sedimentele Karoo l-au sigilat, acum aproximativ 270 de milioane de ani.
Se presupune că principalele surse de heliu sunt recifele aurifere bogate în uraniu aflate sub bazin, completate de un soclu de granit fracturat, situat și mai adânc.
Un gaz vital pentru spitale
Heliul este folosit pentru răcirea magneților superconductori din aparatele RMN, care transportă electricitatea fără rezistență. Deoarece heliul se formează extrem de lent, prin dezintegrarea radioactivă a uraniului și toriului, el este practic neregenerabil la scara vieții umane.
Această discrepanță între producția lentă și consumul rapid a dus deja la crize de aprovizionare pentru laboratoare, industria semiconductorilor și spitale. Un zăcământ capabil să susțină producția de heliu timp de decenii are, așadar, o importanță globală majoră.
Rocile radioactive, sursa heliului
Heliul din câmpul Virginia este în mare parte radiogenic, adică produs de dezintegrarea radioactivă a rocilor de-a lungul a milioane de ani. Bazinul Witwatersrand conține recife aurifere vechi de 2,8–3 miliarde de ani, bogate în minerale de uraniu și toriu.
Sub aceste sedimente se află un soclu granitic format din roci cristaline vechi, care generează heliu ce se infiltrează în fracturile adânci. Estimând contribuția fiecărui strat de rocă, cercetătorii pot evalua durata de viață a zăcământului și pot identifica zone similare în alte regiuni ale lumii.
Indicii vechi în gaze moderne
Proiectul presupune utilizarea petrografiei, studiul microscopic al secțiunilor subțiri de rocă, pentru a identifica mineralele care conțin uraniu, toriu și heliu. Cercetătorii vor aplica metode de termocronologie pentru a determina care minerale rețin heliul și care îl eliberează rapid.
În laboratoarele SUERC, granulele de rocă vor fi încălzite pentru a elibera izotopii, oferind indicii despre momentul în care heliul a părăsit structura minerală. Combinând aceste date cu analizele de heliu și metan din puțuri, echipa va construi un model complet al generării, stocării și migrației heliului.
Microbi, metan și ape subterane
Studiile arată că metanul din zona Virginia este biogenic, produs de microorganisme. În minele din apropiere, cercetătorii au identificat ape care găzduiesc microbi ce se hrănesc cu substanțe chimice, la adâncimi de aproximativ trei kilometri.
Apele subterane care circulă prin rețeaua de falii ale bazinului transportă metan, heliu și săruri. Pe măsură ce aceste ape bogate în gaze urcă, bulele de metan captează heliul și îl concentrează în capcane geologice precum zăcământul Virginia.
De la gaz la lichid
Compania Renergen a rezolvat provocările de răcire ale instalației sale de heliu, atingând temperaturi de –269°C, necesare pentru producerea heliului lichid. Faza 1 a proiectului este concepută să livreze zilnic gaz natural lichefiat și aproximativ 350 de kilograme de heliu lichid.
Pe măsură ce producția crește, corelarea datelor geologice cu extracția reală va fi esențială pentru planificarea viitoarelor etape.
Ştiri video recomandate
