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.
9 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Новый российский истребитель пятого поколения испытали стрельбой из пушки. Ранее Воздушно-космические силы получили первый серийный самолет.

12 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

На очередных испытаниях прототип Starship впервые совершил успешную посадку, после чего сразу взорвался. Эксперты связывают аварию с отказавшим клапаном одного из топливных баков.

Вчера, 08:57
7 минут
СФУ

Ученые Сибирского федерального университета в составе международной группы изучили двумерные полимеры на основе тетраоксо[8]циркулена и атомов s-металлов таблицы Менделеева с помощью квантово-химического моделирования. Выяснилось, что модификация поверхности полимера тетраоксо[8]циркулена атомами кальция приводит к появлению сверхпроводимости при температуре ниже 14,5 К и возможной реализации двухуровневой системы на атомах кальция, перспективной для построения квантовых битов и последующей реализации в квантовых компьютерах.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Позавчера, 10:00
42 минуты
Редакция

Все знают, что нефть — это углеводороды. Но из чего она образовалась? Правда ли, что из динозавров? И сколько миллионов лет нефти, из которой сегодня делают бензин и сотни других важных окружающих нас вещей? Разбираемся, какие запасы нефти залегают в России и сколько их осталось, почему их до сих пор не добыли, а также, как это связано с существами, которые жили миллионы лет назад.

26 февраля
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

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.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[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: