Геологи выявили места на Земле, где формируются значительные запасы водорода.
В природе водород образуется различными способами. К примеру, это происходит при разложении органических веществ или расщеплении молекул воды под влиянием распада радиоактивных элементов в недрах Земли. Потоки природного H2 обнаружены во множестве регионов планеты. Так, в Мали реализуются пилотные проекты, использующие водород из небольшого природного резервуара в осадочных породах.
Исследователи под руководством Франка Звана из Центра наук о Земле Геймгольца GFZ (Германия) разработали метод поиска водородных месторождений, основанный на моделировании тектоники плит. По их данным, потенциальные «горячие точки» для образования газа находятся в горных хребтах, где мантийные расплавы поднимаются близко к поверхности. Результаты этой работы опубликованы в журнале Science Advances.
Значительные объемы H2 формируются при взаимодействии мантийных пород с водой в узком температурном диапазоне. Под воздействием растворов одни минералы заменяются другими — из группы серпентина. Отсюда и название процесса — серпентинизация. В процессе высвобождается водород, который может накапливаться в ловушках.
Для серпентинизации необходимо, чтобы вещества из мантии поднимались к поверхности, так как на этом пути присутствует вода. Этот процесс занимает миллионы лет. На Земле он происходит в рифтовых зонах — глубоких разломах, раскалывающих сушу, или, наоборот, при закрытии рифта, когда в месте столкновения континентальных плит формируются горные цепи.
Ученые смоделировали все этапы тектоники плит — от разрыва континента и образования океана до его схлопывания и формирования гор. Они проанализировали, сколько мантийного вещества выходит на поверхность под горными цепями и когда эти породы могут контактировать с водой при оптимальных для серпентинизации температурах.
Моделирование показало, что лучшие условия создаются при поднятии гор, чем при образовании рифтов. В этих местах температурный режим более холодный — от 200 до 350 градусов Цельсия, и большие объемы воды циркулируют вдоль крупных разломов.
По оценкам авторов, в горных хребтах ежегодно образуется в 20 раз больше водорода, чем в рифтах. Там находятся подходящие породы-резервуары, такие как песчаники. В рифтовых бассейнах во время серпентинизации их, скорее всего, нет. Это подтверждают выходы природного H2 во французских Пиренеях. Повышенное содержание этого газа наблюдается в Западных Альпах. На Кавказе скважина, пробуренная в советское время, обеспечивала газ в течение нескольких месяцев. Все эти места расположены на западе пояса альпийской складчатости, который, по мнению авторов, является наиболее перспективным для разведки водорода.