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.
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.

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.

28 февраля
75 минут
Редакция

Наверное, еще с того момента, как первые наши прапрапредки обрели сознание, человек боялся смерти и искал пути ее предотвратить или отсрочить. Древний человек жаждал утешения в представлениях о загробном мире, позже алхимики пытались изобрести зелья, которые помогли бы достичь бессмертия. С развитием науки ученые стремились понять, как работает наша смертность на клеточном уровне и еще глубже – и можно ли серьезно изменить отмеренный человеку век. Именно о теломерах часто говорят как о некоем секрете долголетия, том самом волшебном рычаге в ДНК, который может прибавить один-два десятка лет к нашей жизни. Так ли это?

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.

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.

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.

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.

[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: