В Кольском научном центре определили возраст древних подземных вод — Naked Science
6 минут
КНЦ РАН
2

В Кольском научном центре определили возраст древних подземных вод

4.3

Оценка возраста очень важна для древних вод, потому что эта информация используется при проектировании хранилищ радиоактивных и токсичных отходов. Однако сделать это технически весьма непросто. Метод, который предложил коллектив исследователей из Геологического института КНЦ РАН, позволяет избежать прямого отбора воды и получить информацию о концентрациях гелия в воде путем анализа зерен кварца из керна скважин. На его основе ученые из Кольского научного центра уже сумели определить возраст воды на глубине около 10 километров.

Кольская сверхглубокая скважина / ©Getty images

Радиогенный гелий (Не) образуется в породах земной коры при распаде урана и тория и почти полностью (на 90 процентов) попадает в подземные воды, с которыми впоследствии выносится в атмосферу. Содержание гелия в подземных водах связано с длительностью изоляции воды от атмосферы, то есть позволяет судить о подвижности (а, значит, и возрасте) воды.

Оценка возраста особенно важна для древних вод, поскольку эта информация используется при проектировании хранилищ радиоактивных и токсичных отходов. Концентрации гелия обычно измеряются непосредственно в пробах воды. Но трудность заключается в том, что наиболее древние воды обычно наименее доступны. Отобрать пробу воды с большой глубины, из плотных пород избежав при этом ее дегазации зачастую просто невозможно.

Старший научный сотрудник И.Л. Каменский проводит измерение изотопов гелия на масс-спектрометре МИ-1201 в КНЦ РАН / ©Пресс-служба КНЦ РАН

Метод, разрабатываемый коллективом исследователей из Геологического института КНЦ РАН, позволяет избежать прямого отбора воды и получить информацию о концентрациях гелия в воде путем анализа зерен кварца из керна скважин. Кварц наиболее проницаем для гелия по сравнению с другими минералами, гелий накапливается во «внутреннем объеме» кварца (преимущественно во флюидных включениях).

Таким образом, кварц отбирает гелий из окружающей воды и достаточно надежно его удерживает. В условиях залегания древних вод концентрации гелия в воде и во флюидных включениях в кварце находятся в равновесии, поэтому определив концентрацию радиогенного гелия в кварце, отобранном с определенной глубины, мы получим и концентрацию гелия в подземных водах с этой же глубины. Зная содержания урана и тория (при распаде которых образовался гелий) в окружающих породах, определим возраст поровых вод.

Единственное существенное ограничение такой методики связано с разрушением некоторых флюидных включений в ходе экспериментов: температура опытов по экстракции гелия выбиралась таким образом, чтобы не повредить структуру кварца, однако флюидные включения в некоторых образцах могут разрушаться при относительно низких температурах.

В статье, опубликованной в международном журнале Chemical Geology, представлена усовершенствованная методика, позволяющая выделить стабильные флюидные включения, для чего предложено подвергать образцы кратковременному предварительному прогреву, разрушающему включения, вскрывающиеся при низких температурах. В статье также предложен экспресс-метод отбраковки образцов, непригодных для дальнейшего изучения, основанный на анализе кривых выделения гелия при линейном нагреве образца.

Предложенный подход позволил определить парциальное давление гелия (приблизительно 1,5 атмосфер) в кварце из пород Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3) на глубине около 10 километров и рассчитать его концентрацию в поровых водах на этой глубине, которая составляет 1,3 × 10-6 моль/см3 Н2О.

По содержанию гелия в воде, а также урана и тория в керне СГ-3 определено время нахождения Не (возраст воды) в системе вода – порода на глубинах около 10 километров, которое составляет около 1700 миллионов лет, что свидетельствует о застойных, практически неподвижных водах на таких глубинах. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
КНЦ РАН
6 статей
Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.
7 часов назад
6 минут
РНФ

Российские исследователи изучили регенеративные свойства эндометрия — слизистой оболочки, которая покрывает внутреннюю часть матки. Они нашли компонент, который не дает образовываться рубцовой ткани и сохраняет функциональность органов. В будущем это поможет в предотвращении рубцов и восстановлении функций и эластичности тканей.

Вчера, 21:06
5 минут
Мария Кривоченко

Им удалось найти среду, где вырабатываются новые костные и иммунные клетки. Оказалось, для поддержания этой среды необходимо постоянное движение, например регулярные тренировки.

Вчера, 20:10
8 минут
Мария Азарова

Американский ученый взялся понять, на чем основан стереотип об атеистах как аморальных людях, и узнать, чем их моральные ценности отличаются от таковых у верующих.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

23 февраля
4 минуты
Виктория Сафронова

Звук — шум от передвижения марсохода — записан одним из его микрофонов.

22 февраля
5 минут
Илья Ведмеденко

Новое видео демонстрирует использование новейшего российского разведывательно-ударного БПЛА «Орион» на территории Сирии. Ранее этот комплекс приняли на вооружение.

27 января
6 минут
Василий Парфенов

Интересным наблюдением поделились сотрудники Чернобыльского радиационно-экологического биосферного заповедника. Они уже более трех лет следят за жизнью стада одичавших коров, поведение которого сильно отличается от того, что можно наблюдать у домашних сельскохозяйственных животных.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

19.01.2021
-
0
+
В каком состоянии сейчас буровая установка? Если она до сих пор в разобранном виде, то как достают из нее актуальные образцы с такой глубины?
    Introduction
    22.01.2021
    -
    0
    +
    никак. это, наверное, керн которого отобрали еще при бурении
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: