Возможности для геотермальной энергии: Новый метод раскрывает прошлые подземные температуры

Горные породы хранят информацию о температурах, которые они испытывали. Исследователи из Вагенингенского университета и их международные коллеги впервые разработали метод, который раскрывает информацию о низких температурах (от 35 °C и выше) на относительно коротком временном масштабе в тысячи лет. Новый метод может найти применение в поиске геотермальных резервуаров и обслуживании подземных тоннелей.

Метод основан на явлении люминесценции, которое позволяет извлечь информацию о температурах, которые породы испытывали на протяжении тысяч лет. Техника использует захваченные электроны, накапливающиеся в кристаллах под конкурирующим влиянием естественной радиоактивности и тепла. Небольшие изменения температуры вызывают значительные изменения интенсивности сигнала, который можно извлечь в лаборатории с помощью света. Исследователи, включая Бенни Гуральника из Нидерландского центра датирования люминесценцией (NCL), разработали первую методику, способную интерпретировать сигнал в породах, испытывавших низкие температуры (от 35 до 80 °C) в верхних двух километрах земной коры. Этот метод предоставляет уникальную информацию о прошлых температурах за период от 10 000 до 100 000 лет.

Новый метод заполняет важный пробел. Существующие методы предоставляют информацию на масштабах в миллионы лет, для более глубоких слоев и более высоких температур. Прямые измерения температуры в скважинах также не дают такой информации, так как процесс бурения и циркулирующие воды искажают результаты. Как поясняет Бенни Гуральник: «Когда мы интерпретируем сигналы люминесценции, мы начинаем понимать истинно естественные температуры, усредненные за тысячи лет».

Разработка метода опиралась на теоретические работы австро-немецкого астрофизика Фрица Хаутерманса 1950-х годов. Для валидации теории в лаборатории исследователи использовали образцы пород из существующей скважины на юго-западе Германии, где подземные температуры хорошо известны из прямых измерений.

Метод имеет широкий спектр потенциальных применений. В сфере геотермальной энергии он может использоваться для поиска подземных источников тепла. Он также может помочь в оценке безопасности хранения ядерных отходов, определив, не подвергались ли окружающие породы значительным температурным изменениям в прошлом. Другие возможные применения включают обслуживание подземных тоннелей (поиск слабых мест), климатические исследования (например, реконструкция температур поверхности в пустынях) и археологию (изучение древних камней для приготовления пищи).