Γεωθερμική ενέργεια από ενεργό ρήγμα;

Το Αλπικό Ρήγμα [Alpine Fault] της Νέας Ζηλανδίας, ΝΑΣΑ.

Μια διεθνής ομάδα που ερεύνησε την καρδιά του Αλπικού Ρήγματος [Alpine Fault]  της Νέας Ζηλανδίας- το οποίο αναμένεται να σπάσει και να δώσει μεγάλο σεισμό τις επόμενες δεκαετίες- έχει βρει εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις ρευστού.

Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο Nature, περιγράφουν αυτές τις εκπληκτικές υπόγειες συνθήκες. Το αποτέλεσμα της έρευνας έχει συνέπειες για την κατανόηση του τι συμβαίνει σε ένα μεγάλο σεισμό και μπορεί να αντιπροσωπεύει την ανακάλυψη ενός νέου τύπου πηγής γεωθερμικής ενέργειας.

Το Αλπικό Ρήγμα είναι ένα από τα σημαντικότερα όρια πλακών στον κόσμο και το πιο επικίνδυνο στη Ν.Ζηλανδία. Τρέχει για 650 χιλιόμετρα κατά μήκος της σπονδυλικής στήλης του Νότιου Νησιού της Ν.Ζηλανδίας και γνωρίζουμε ότι διασπάται κατά μέσο όρο κάθε 300 χρόνια, προκαλώντας σεισμό μεγέθους περίπου 8R. Η τελευταία φορά που έδωσε σεισμό ήταν το 1717, όταν το έδαφος κινήθηκε οριζόντια κατά 8 μέτρα και ανύψωσε τα βουνά περίπου 2 μέτρα . Αναμένεται να διαρραγεί τις επόμενες δεκαετίες από 30-100 χρόνια και οι επιστήμονες ήδη γνωρίζουν ότι το ρήγμα βρίσκεται στο τέλος του σεισμικού κύκλου.

Το έργο "Deep Fault Drilling Project", στο οποίο συμμετείχαν περισσότεροι από 100 επιστήμονες από 12 χώρες, έδωσε την ευκαιρία να εξετάσουν προσεκτικά ένα ρήγμα, καθώς αθόρυβα χτίζει την επόμενη ρήξη του.

Η επιστημονική ομάδα έκανε δύο γεωτρήσεις στο ρήγμα και κατά τη δεύτερη προσπάθειά τους έφτασε βαθιά στα 893 μέτρα. Καθώς προχωρούσε βαθύτερα, η θερμοκρασία αυξήθηκε ραγδαία, με ρυθμό περίπου 15 βαθμών Κελσίου ανά 100 μέτρα (βάθος). Αυτό είναι πολύ υψηλότερο από το κανονικό ρυθμό περίπου 3 βαθμών Κελσίου ανά 100 μέτρα σε βάθος. Σε βάθος 630 μέτρων , το νερό στο κάτω μέρος της οπής διάτρησης ήταν αρκετά ζεστό για να βράσει, αν είχε αφεθεί να ανέβει στην επιφάνεια. Οι υψηλές πιέσεις στο βάθος το σταματούν από το βρασμό. Οι πιο καυτές γεωτρήσεις στη Γη εντοπίζονται κυρίως σε ηφαιστειακές περιοχές. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια γεωθερμική βαθμίδα- ένα μέτρο για το πόσο γρήγορα η θερμοκρασία αυξάνεται με το βάθος -που είναι παρόμοιο με τις πιο θερμές γεωτρήσεις που διοχετεύονται σε ηφαίστεια του κεντρικού Βόρειου Νησιού. Αλλά δεν υπάρχουν ηφαίστεια κοντά στο Αλπικό Ρήγμα.

Πώς γίνεται να είναι τόσο ζεστό; Υπάρχουν δύο διαδικασίες που πιστεύουμε ότι εξηγούν τις ακραίες υπόγειες συνθήκες στο χώρο της γεώτρησης.

Ένας σεισμός στο Αλπικό Ρήγμα έχει δύο γεωλογικές επιπτώσεις: τα βουνά ωθούνται ψηλότερα και η ανύψωση διασπά τους βράχους. Κατά τη διάρκεια σεισμού και με την πάροδο του χρόνου, τα σπασμένα βράχια καταλήγουν σε κατολισθήσεις και τα ποτάμια τα μεταφέρουν στη θάλασσα. Αυτό περιορίζει πόσο υψηλά μπορούν να φτάσουν τα βουνά. Αυτή η διαδικασία έχει λειτουργήσει για εκατομμύρια χρόνια, με το ύψος των βουνών να παραμένει περίπου το ίδιο. Τελικά, θερμά βράχια από μεγάλο βάθος (περίπου 29 χιλιόμετρα βαθιά, στους 550 βαθμούς Κελσίου) μεταφέρθηκαν στην επιφάνεια αρκετά γρήγορα (σε γεωλογικά χρονοδιαγράμματα) και δεν είχαν χρόνο να κρυώσουν πλήρως. Η θερμότητα μεταφέρεται από το βάθος από την κίνηση του βράχου.

Η άλλη διαδικασία που μας βοηθά να εξηγήσουμε τα ευρήματά μας είναι οι ρωγμές του βράχου, που επιτρέπουν στο νερό της βροχής και στο χιόνι να κατακρημνιστεί προς τα κάτω στα βουνά τόσο γρήγορα ώστε να μεταφέρει τη θερμότητα προς την κοιλάδα, όπου τα νερά εκκενώνονται. Η ροή πρέπει να είναι αρκετά γρήγορη ώστε η θερμότητα να μην χαθεί κατά μήκος του δρόμου, ακριβώς όπως ένας σωλήνας νερού στο σπίτι σας μεταφέρει τη θερμότητα από έναν κύλινδρο ζεστού νερού στο λουτρό σας προτού πάρει χρόνο για να κρυώσει. Το νερό που ρέει μέσα από το βράχο συγκεντρώνει τη θερμότητα και αυξάνει την πίεση του υγρού κάτω από τις κοιλάδες στο Νότιο Νησί της Νέας Ζηλανδίας.

Το ζεστό νερό υψηλής πίεσης κάτω από τις κοιλάδες είναι ως επί το πλείστον αόρατο στην επιφάνεια, επειδή αναμιγνύεται με ρηχά, κρύα υπόγεια ύδατα που ρέουν σε βάθος περίπου 50 μέτρων στην περιοχή της γεώτρησης μας. Ωστόσο, οι περισσότερες από τις κοιλάδες στην περιοχή όπου έχουν τρυπηθεί εμφανίζουν λίγες ζεστές πηγές που υπονοούν αυτή τη βαθύτερη πηγή ζεστού νερού.

Τα απροσδόκητα αποτελέσματα της έρευνας μας είναι σημαντικά πέρα ​​από τη Νέα Ζηλανδία. Άλλα ρήγματα σε όλο τον κόσμο που γνωρίζουμε είναι παρόμοια με το Αλπικό και το οποία μπορεί επίσης να έχουν ακραίες συνθήκες καθώς δεν έχουν διερευνηθεί ποτέ. Ίσως το πιο σημαντικό, τώρα μπορούμε να περιγράψουμε και να υπολογίσουμε τις συνθήκες σε ένα γεωλογικό ρήγμα που θα σπάσει σε ένα σεισμό. Αυτό θα μας βοηθήσει να αναπτύξουμε καλύτερα υπολογιστικά μοντέλα σεισμικής διάρρηξης. Μπορεί επίσης να μας βοηθήσει να εξηγήσουμε πώς κάποιοι τύποι γεωλογίας (για παράδειγμα ορισμένοι τύποι μεταλλοποίησης χρυσού) έχουν σχηματιστεί ως αποτέλεσμα παρόμοιων συνθηκών στους αρχαίους σεισμούς. Οι ακραίες υπόγειες συνθήκες που ανακαλύψαμε μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα σημαντικά οικονομικά οφέλη για τη Νέα Ζηλανδία, παρέχοντας έναν αειφόρο και καθαρό πόρο γεωθερμικής ενέργειας που θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει η βιομηχανία και οι τοπικές κοινότητες. Αναμένουμε ότι παρόμοιες καυτές γεωθερμικές συνθήκες υπάρχουν σε άλλες κοντινές κοιλάδες και ίσως σε άλλα μέρη του κόσμου που είναι γεωλογικά παρόμοια με τη δυτική Νέα Ζηλανδία.

Γεωδίφης

Επιστήμονες από τον σεισμό της Νέας Ζηλανδίας έχουν ανακαλύψει εκπληκτικά υπόγεια ευρήματα.