Badania ukazują nową perspektywę na stabilizację zamarzniętych związków wodno-gazowych w głębinach oceanu
Hydraty gazowe to ciała stałe przypominające lód, składające się z cząsteczek gazu (głównie metanu) uwięzionych w wodno-lodowych klatkach, które zachowują stabilność w wysokim ciśnieniu i niskiej temperaturze. W przyrodzie można je spotkać przy krawędzi kontynentalnej na głębokości przekraczającej około 500 metrów. Stanowią one największą światową rezerwę organicznego węgla. Nadal nie znamy odpowiedzi na wiele pytań dotyczących czynników stabilizujących te zamrożone depozyty gazowe w czasie. „Lepsze zrozumienie mechanizmów kontrolujących stabilność hydratów gazowych jest istotne, jeśli chce się rozważać ich wpływ na globalną zmianę klimatu, stabilność regionalnego dna oceanicznego oraz krajowe strategie energetyczne”, zauważa Daniel Praeg, koordynator finansowanego w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” projektu SEAGAS. Projekt SEAGAS jest pierwszym takim przedsięwzięciem, które stawia sobie za cel przeprowadzenie analizy porównawczej wystąpień hydratów gazowych w obszarze krawędzi kontynentalnych poddanych różnym czynnikom kształtującym klimat – w Morzu Śródziemnym oraz na południowych wodach Oceanu Atlantyckiego. Podczas prac nad projektem wykorzystano modelowanie predykcyjne stabilności hydratów gazowych, by wskazać kierunek prowadzenia obserwacji z wykorzystaniem zestawów danych geofizycznych, geologicznych, geochemicznych i geotermalnych udostępnionych francuskiemu i brazylijskiemu partnerowi projektu. Wyniki zapewnią nam wgląd w dynamikę hydratów gazowych w odniesieniu do uwalniania cieczy z dna oceanicznego.
Stabilność hydratów gazowych w odniesieniu do wznoszącego przepływu cieczy
W ramach projektu SEAGAS udało się zebrać przekonywające dowody, świadczące o tym, że ruch wznoszący cieczy wewnątrz zwartych depozytów osadowych na krawędzi kontynentalnej ma wpływ na stabilność hydratów gazowych. Podczas trwania projektu zbadano prowincje hydratów gazowych znajdujące się w trzech głównych depocentrach: głębokomorskich deltach Nilu i Amazonki oraz stożku Rio Grande przy wybrzeżu południowobrazylijskim. Wszystkie te depocentra osadowe podlegają procesom grawitacyjnego zapadania ponad zalegającymi głęboko okruchami skał łupkowych, co powoduje powstawanie tektonizmu synsedymentacyjnego. „Odkryliśmy, że wznoszący ruch cieczy odbywający się przez struktury tektoniczne ma wyraźny wpływ na stabilność hydratu gazowego oraz nagazowanie cieczy we wszystkich trzech depocentrach. Transfer ciepła »unosi« podstawę strefy stabilności na dużych obszarach, natomiast gwałtowne formowanie się hydratów w odpowiedzi na zwiększone doprowadzenie gazu może odpowiadać za tworzenie się przypominających kominy obszarów nagazowania cieczy. Te odkrycia pozwoliły nam zaproponować model »odwróconej« dynamiki hydratów, w której wzrost przepływu cieczy w górę (na przykład podczas ruchu uskoków) prowadzi do zmniejszenia stabilności bogatych w hydraty osadów znajdujących się niżej. To z kolei prowadzi do zmniejszenia siły wiązania podwodnych osadów, co może powodować olbrzymie osuwiska na dnie oceanów”, wyjaśnia Praeg. Przykładem szczególnie dobrze ilustrującym ten problem jest delta Amazonki, gdzie strumień wznoszącego przepływu bogatych w gazy cieczy jest przestrzennie powiązany z sąsiednim parciem na uskok. „Proponowany model »odwrotnej« dynamiki jest całkowicie odmienny od przyjmowanej zazwyczaj perspektywy »odgórnej«, w której stabilność hydratów gazowych jest powiązana ze zmianami poziomu wód i ich temperatury wywołanymi efektami klimatycznymi”, dodaje Praeg.
Dalsze działania
Wyniki projektu SEAGAS zostały przedstawione szerszej publiczności podczas prezentacji na konferencjach organizowanych w Europie, Brazylii i Stanach Zjednoczonych oraz w szeregu publikacji, w tym artykułów publikowanych w recenzowanych czasopismach naukowych. W efekcie prowadzonych podczas projektu prac powstały propozycje zorganizowania trzech kampanii oceanograficznych prowadzonych przez przedstawicieli strony francuskiej, które miałyby dotyczyć krawędzi kontynentalnych Amazonki i Nilu. Na datę początkową wyznaczono rok 2021. Inicjatywy te mają nakłonić badaczy z Europy i Brazylii do testowania modelu zaproponowanego w projekcie SEAGAS przy jednoczesnym promowaniu dalszej współpracy w dziedzinie o strategicznym znaczeniu dla europejskiej przestrzeni badawczej.
Słowa kluczowe
SEAGAS, hydrat gazowy, osad, krawędź kontynentalna, Amazonka, depozyty hydratu gazowego, Nil, strefa stabilności hydratu gazowego
