4 декабря 2020

Атомщики предложили использовать радиохимию для поиска углеводородов на шельфе

Страна Росатом Страна Росатом

Радиевый институт стал лауреатом конкурса научно-технических разработок по развитию и освоению Арктики. Ученые предложили использовать методы изотопной радиохимии для поиска углеводородов на шельфе. Научная консультантка Радиевого института Ольга Якубович объяснила, как это работает.

Речь идёт о методах геохимии изотопов благородных газов. В различных природных резервуарах изотопный состав гелия, аргона, неона, ксенона очень контрастный. Эти вариации обусловлены различным вкладом радиогенных изотопов, образующихся за счет естественного распада урана и калия в природе.

Геохимия изотопов благородных газов — это отдельная область науки. Вариации изотопного состава гелия, неона, аргона, ксенона изучают, чтобы ответить на фундаментальные вопросы: откуда на Земле вода, как и когда на планете появилась атмосфера и какой она была миллиарды лет назад и т. д. Почти все наши знания о происхождении воды и других веществ, необходимых для возникновения и развития жизни, основаны именно на изучении вариаций изотопного состава этих газов в различных резервуарах Земли и метеоритах.

Более прикладное применение геохимии благородных газов связано с их высокой подвижностью в природных средах. Давно известно, что, анализируя вариации их концентраций в приповерхностном воздухе, можно предсказывать землетрясения, а также искать глубинные проводящие структуры — это такие мощные трещины в земной коре, которые идут вглубь практически до самой мантии. В таких глубоких трещинах часто находятся крупные месторождения полезных ископаемых. Так, например, австралийское месторождение Олимпик-Дам — мировой гигант по запасам урана, золота, меди и редкоземельных элементов — находится именно в такой трещине.

Суть предложенного подхода к поиску углеводородов  - это синтез накопленных учеными знаний о геохимии изотопов благородных газов с классическими методами геологоразведки. Залежи углеводородов являются концентраторами гелия — его содержание в природном газе может быть в миллионы раз выше, чем в атмосфере. Гелий очень подвижный элемент, поэтому он неминуемо из залежей мигрирует: просачивается через пески, глины и другие породы к поверхности, где его поток можно зафиксировать специальным прибором и тем самым оконтурить перспективный район для разведывательного бурения. Такой метод геологоразведки называется гелиевой съемкой, и он очень хорошо себя зарекомендовал на региональном этапе поисковых работ на суше.

Но на арктическом шельфе гелиевая съемка в классическом виде может давать ложные аномалии. Концентрация гелия в придонной воде и его растворимость зависят от большого числа факторов: температуры, давления, солености и наличия других газов. Поэтому мы предложили строить карты геохимических аномалий не по концентрации благородных газов, а по их изотопному составу. Переход к изотопным отношениям и добавление других изотопных систем благородных газов — это суть предлагаемого нами решения. Как результат — экологичный, экономичный и высокотехнологичный метод поиска углеводородов на арктическом шельфе.

Мы работаем в тесном сотрудничестве с Институтом геологии и геохронологии докембрия РАН, Тихоокеанским океанологическим институтом ДВО РАН и Санкт-Петербургским государственным университетом. Планируем совместную экспедицию в Арктику, в ходе которой проведем отбор придонной воды и построим небольшой фрагмент карты геохимических аномалий изотопов благородных газов. С технологической точки зрения эти работы строятся на опыте Радиевого института по изучению аномалий благородных газов в Арктике в районе аварий подлодок «Курск» и «Комсомолец». Также мы рассматриваем возможность разработки отечественного масс-спектрометрического комплекса для анализа изотопного состава благородных газов.

Участие в этом конкурсе дало нам возможность поделиться с коллегами своими идеями по развитию и освоению Арктики. Арктика — это белое пятно на планете, там многое еще не изучено и не исследовано. Освоение этих бескрайних и суровых просторов — безусловный вызов, и нам приятно быть участниками этой «экспедиции». Победа в конкурсе для нас важна как признание наших идей ведущими специалистами по проблемам освоения Арктики и подтверждение того, что мы на верном пути. В правительстве нам обещали, что будут оказывать всяческое содействие в продвижении и реализации проекта, - говорит Ольна Якубович.

Радиевый институт им. В.Г. Хлопина - хронологически первое предприятие атомной отрасли в России. Сегодня - дочернее предприятие Госкорпорации «Росатом», ведет исследования ядерно-физического, радиохимического, геохимического и экологического профилей, связанные, в основном, с проблемами атомной энергетики, радиоэкологии и получения изотопов, и является одним из российских и мировых лидеров в этих направлениях. Институт активно участвует во многих федеральных программах, в международных проектах в области ядерной физики, радиохимии, радиоэкологии и радиогеохимии.