«ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΟΤ/ΜΔΘΑΝΗΟΤ- ΝΔΑ ΠΔΓΗΑ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ ΑΠΟ ΣΖΝ ΔΡΔΤΝΑ ΣΖΝ ΔΚΜΔΣΑΛΛΔΤΖ, ΚΑΗ Ζ ΖΜΑΗΑ ΣΟΤ Χ ΚΑΤΗΜΖ ΤΛΖ ΣΟΤ ΜΔΛΛΟΝΣΟ»

Transcript

1 ΣΔΗ ΑΜΘ ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΚΑΣΔΤΘΤΝΖ ΜΖΥΑΝΗΚΧΝ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΑ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ ΚΑΗ ΦΤΗΚΟΤ ΑΔΡΗΟΤ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ «ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΟΤ/ΜΔΘΑΝΗΟΤ- ΝΔΑ ΠΔΓΗΑ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ ΑΠΟ ΣΖΝ ΔΡΔΤΝΑ ΣΖΝ ΔΚΜΔΣΑΛΛΔΤΖ, ΚΑΗ Ζ ΖΜΑΗΑ ΣΟΤ Χ ΚΑΤΗΜΖ ΤΛΖ ΣΟΤ ΜΔΛΛΟΝΣΟ» ΜΠΑΝΟΤ Γ. ΥΡΗΣΗΝΑ- ΜΟΝΗΚΑ ΔΠΗΒΛΔΠΧΝ: ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΓΡ. ΔΤΑΓΓΔΛΟ Κ. ΚΑΡΓΗΧΣΖ ΚΑΒΑΛΑ ΜΑΨΟ 2014

2 ΔΓΚΡΗΝΔΣΑΗ Ο ΔΠΗΒΛΔΠΧΝ ΟΝΟΜΑΣΔΠΧΝΤΜΟ

3

4 ΣΔΗ ΑΜΘ ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΚΑΣΔΤΘΤΝΖ ΜΖΥΑΝΗΚΧΝ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΑ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ ΚΑΗ ΦΤΗΚΟΤ ΑΔΡΗΟΤ ΠΣΤΥΗΑΚΖ ΔΡΓΑΗΑ «ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΟΤ/ΜΔΘΑΝΗΟΤ- ΝΔΑ ΠΔΓΗΑ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ ΑΠΟ ΣΖΝ ΔΡΔΤΝΑ ΣΖΝ ΔΚΜΔΣΑΛΛΔΤΖ, ΚΑΗ Ζ ΖΜΑΗΑ ΣΟΤ Χ ΚΑΤΗΜΖ ΤΛΖ ΣΟΤ ΜΔΛΛΟΝΣΟ» ΜΠΑΝΟΤ Γ. ΥΡΗΣΗΝΑ- ΜΟΝΗΚΑ ΔΠΗΒΛΔΠΧΝ: ΚΑΘΖΓΖΣΖ ΓΡ. ΔΤΑΓΓΔΛΟ Κ. ΚΑΡΓΗΧΣΖ ΚΑΒΑΛΑ ΜΑΨΟ 2014

5 ΣΔΗ ΑΜΘ ΥΟΛΖ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΚΧΝ ΔΦΑΡΜΟΓΧΝ ΚΑΣΔΤΘΤΝΖ ΜΖΥΑΝΗΚΧΝ ΣΔΥΝΟΛΟΓΗΑ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ ΚΑΗ ΦΤΗΚΟΤ ΑΔΡΗΟΤ 2014 Ζ παξνχζα Πηπρηαθή Δξγαζία θαη ηα ζπκπεξάζκαηά ηεο ζε νπνηαδήπνηε κνξθή απνηεινχλ ζπληδηνθηεζία ηνπ Σκήκαηνο Μεραληθψλ Σερλνινγίαο Πεηξειαίνπ θαη Φπζηθνχ Αεξίνπ (ΣΔ) θαη Μεραλνιφγσλ Μεραληθψλ (ΣΔ) ηνπ ΣΔΗ ΑΜΘ θαη ηνπ θνηηεηή. Οη πξναλαθεξφκελνη δηαηεξνχλ ην δηθαίσκα αλεμάξηεηεο ρξήζεο θαη αλαπαξαγσγήο (ηκεκαηηθά ή ζπλνιηθά) γηα δηδαθηηθνχο θαη εξεπλεηηθνχο ζθνπνχο. ε θάζε πεξίπησζε πξέπεη λα αλαθέξεηαη ν ηίηινο, ν ζπγγξαθέαο, ν επηβιέπσλ θαη ην ελ ιφγσ ηκήκα ηνπ ΣΔΗ ΑΜΘ. Ζ έγθξηζε ηεο παξνχζαο Πηπρηαθήο Δξγαζίαο απφ ην Σκήκα Μεραληθψλ Σερλνινγίαο Πεηξειαίνπ θαη Φπζηθνχ Αεξίνπ (ΣΔ) θαη Μεραλνιφγσλ Μεραληθψλ (ΣΔ) δελ ππνδειψλεη απαξαηηήησο θαη απνδνρή ησλ απφςεσλ ηνπ ζπγγξαθέα εθ κέξνπο ηνπ Σκήκαηνο Ο ππνθαηλφκελνο δειψλσ ππεχζπλα φηη ε παξνχζα Πηπρηαθή Δξγαζία είλαη εμ νινθιήξνπ δηθφ κνπ έξγν θαη ζπγγξάθεθε εηδηθά γηα ηηο απαηηήζεηο ηνπ πξνγξάκκαηνο ζπνπδψλ ηνπ Σκήκαηνο Μεραληθψλ Σερλνινγίαο Πεηξειαίνπ θαη Φπζηθνχ Αεξίνπ (ΣΔ) θαη Μεραλνιφγσλ Μεραληθψλ (ΣΔ). Γειψλσ ππεχζπλα φηη θαηά ηε ζπγγξαθή αθνινχζεζα ηελ πξέπνπζα αθαδεκατθή δενληνινγία απνθπγήο ινγνθινπήο. Έρσ επίζεο απνθχγεη νπνηαδήπνηε ελέξγεηα πνπ ζπληζηά παξάπησκα ινγνθινπήο. Γλσξίδσ φηη ε ινγνθινπή κπνξεί λα επηζχξεη πνηλή αλάθιεζεο ηνπ πηπρίνπ κνπ. Τπνγξαθή Ολνκαηεπψλπκν Φνηηεηή

6 ΠΔΡΗΛΖΦΖ Σν πφζν ζεκαληηθνί είλαη νη πδξίηεο αεξίσλ (κεζαλίνπ) γηα ηα παγθφζκηα θιηκαηηθά ζπζηήκαηα έρεη γίλεη θαηαλνεηφ κφιηο ηηο δχν ηειεπηαίεο δεθαεηίεο. Οη πδξίηεο αεξίσλ ζρεκαηίδνληαη φηαλ ππάξρεη επαξθέο χδσξ θαη κεζάλην ζε ζρεηηθά ρακειέο ζεξκνθξαζίεο θαη πςειέο πηέζεηο. Δπεξεάδνληαη απφ ηνλ ηχπν ηδήκαηνο θαη ηελ πθή ηνπ, θαζψο θαη απφ ην πνζνζηφ αιάησλ ζην λεξφ. Οη αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ή / θαη ε κείσζε ηεο πίεζεο κπνξεί λα πξνθαιέζεη ηελ δηάιπζε ησλ πδξηηψλ θαη ηελ απειεπζέξσζε ηνπ παγηδεπκέλνπ κεζαλίνπ. Οη πδξίηεο αλαγλσξίζηεθαλ αξρηθά πξηλ απφ 200 ρξφληα, απφ ηνλ βξεηαλφ επηζηήκνλα Sir Humphrey Davy, ν νπνίνο αλαθάιπςε φηη εάλ έλα κίγκα αεξίνπ θαη λεξνχ εθηεζεί ζε πςειή πίεζε θαη ρακειή ζεξκνθξαζία, πξνθχπηεη κία ζηεξεή έλσζε ε νπνία νλνκάζηεθε πδξίηεο αεξίνπ ή θιαζξίηεο (Henriet & Mienert 1998). Σν αλαθάιπςε παξάγνληαο ην 1810 κία νπζία ζαλ πάγν (πδξίηε ρισξίνπ) κέζσ ηεο απειεπζέξσζεο αεξίνπ ρισξίνπ κέζα ζε λεξφ ππφ απμεκέλε πίεζε. κσο, θαηά ηνλ επφκελν αηψλα, νη πδξίηεο αεξίνπ ζεσξήζεθαλ σο απιή ρεκηθή ηδηαηηεξφηεηα, θαη σο ηέηνηα δελ έιαβε πνιιή πξνζνρή. Οη πδξίηεο αλαθαιχθζεθαλ ζηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1970 ζην Γπηηθφ Αηιαληηθφ θαη κέρξη ζήκεξα έρνπλ εληνπηζζεί ηεξάζηηεο πνζφηεηεο ζε παγθφζκην επίπεδν, φπσο ζηνλ Δηξεληθφ Χθεαλφ, ηνλ Ηλδηθφ Χθεαλφ θαη αιινχ Πεξίπνπ 6,4 ηξηζεθαηνκκχξηα (δειαδή 6.4x10 12 ) ηφλνη κεζαλίνπ είλαη παγηδεπκέλνη ζε ηακηεπηήξεο θιαζξηηψλ κεζαλίνπ ζηνλ βπζφ ηνπ σθεαλνχ. Σέηνηνη πδξίηεο αεξίσλ απνζεθεχνπλ κηα ηεξάζηηα πνζφηεηα κεζαλίνπ, πνπ αλ απειεπζεξσζεί, ζα κπνξνχζε λα παξέρεη άθζνλε ελέξγεηα ή λα δηαηαξάμεη ην θιίκα ηνπ πιαλήηε. Γηα απηή ηελ δπλεηηθά ηεξάζηηα πεγή ελέξγεηαο, κηα νηθνλνκηθή κέζνδνο εθρχιηζεο έρεη απνδεηρζεί κέρξη ηψξα άπηαζηε. Οη θιαζξίηεο πδξνγνλαλζξάθσλ πξνθαινχλ πξνβιήκαηα ζηε βηνκεραλία πεηξειαίνπ, επεηδή κπνξνχλ λα ζρεκαηηζηνχλ κέζα ζηνπο αγσγνχο αεξίνπ ζπρλά κε απνηέιεζκα ηελ δεκηνπξγία βνπισκάησλ ζε απηνχο. ηηο Ζ.Π.Α. πξνγξακκαηίδεηαη δνθηκαζηηθή εθκεηάιιεπζε κεηά απφ πεξίπνπ έηε. ΘΔΜΑΣΗΚΖ ΠΔΡΗΟΥΖ: Τδξίηεο Αεξίνπ ΛΔΞΔΗ ΚΛΔΗΓΗΑ: Κεξνγφλν, Δλψζεηο Δγθιεηζκνχ, Φσηηά ζηνλ Πάγν,Εψλε ηαζεξφηεηαο Αέξησλ Τδξηηψλ, Τπνζαιάζζηα παξαηεξεηήξηα

7 ABSTRACT The importance of gas (methane) hydrates in the global climate systems has only been realized in the last two decades. Gas hydrates form when there is an adequate supply of water and methane at relatively low temperatures and high pressures. They are affected by the sediment type and textures as well as seawater salinity. Increasing temperatures and/or lowering pressures can cause gas hydrates to break down, releasing the trapped methane. Gas hydrates were first recognized nearly 200 years ago, by the British scientist Sir Humphrey Davy, who discovered that, if a mixture of gas and water is exposed to high pressure and low temperature, it turns into a solid compound called gas hydrate or clathrate (Henriet & Mienert 1998). He found this by producing in 1810 an ice-like substance (chlorine hydrate) by effervescing chlorine gas through water under elevated pressure. However, during the following century, gas hydrate was perceived as nothing more than a chemical oddity, and as such it did not receive much attention. The hydrates were discovered in the early 1970s in the West Atlantic and up to date there have been identified huge quantities worldwide, such as in the Pacific Ocean, the Indian Ocean and elsewhere Approximately 6.4 trillion ( ie 6.4x10 12 ) tonnes of methane are trapped in methane clathrite reservoirs in the ocean floor. Such gas hydrates store a huge amount of methane, which if released, could provide abundant energy or disrupt the global climate. For that potentially huge source of energy, an economic extraction method has proved elusive until now. The hydrocarbon clathrates are causing problems in the oil industry, because they can be formed through the pipelines often resulting the creation of plug into them. In U.S. is planning a test farm after about years. SUBJECT AREA: Gas Hydrates KEYWORDS: Cerogen, Clathrates, Fire on Ice, Hydrate Gas Stability Zone [(G)HSZ], Underwater Observator

8

9 Την Πτυχιακή Εργασία μου την αυιερώνω με υπέρμετρη αγάπη στην λατρεμένη Ασπασία μου

10 ΔΤΥΑΡΗΣΗΔ Γηα ηε δηεθπεξαίσζε ηεο παξνχζαο πηπρηαθήο εξγαζίαο, ζα ήζεια λα επραξηζηήζσ...απν θαξδηάο, ηνπο γελλαηφδσξνπο & δνηηθνχο γνλείο κνπ, Γεψξγην Η. Μπάλν & Έιελα Υ. Μπαιακπάλε γηα ην «ηαμίδη» απηφ, ηελ πξνζπάζεηα, ηνπο αγψλεο & ηε θξνληίδα ηνπο, γηα ηελ ππνκνλή & ηελ εκπηζηνζχλε κε ηελ νπνία κε πεξηέβαιαλ θαζ φιε ηε δηάξθεηα ησλ ζπνπδψλ κνπ, & ηελ πξνζθνξά ηνπο ζην λα κνξθσζψ, λα κεγαιψζσ & λα γίλσ κηα γπλαίθα αλεμάξηεηε, δπλαηή, & ρεηξαθεηεκέλε,.. ηελ ππέξνρε θφξε κνπ Αζπαζία Ν. Γηαλλάθε, γηαηί κνπ έδσζε ην θίλεηξν πνηνηηθήο & εηο βάζνπο ελαζρφιεζεο κνπ κε ηελ εξγαζία απηή κε ζηφρν ηελ γλψζε, σο έλα αθφκα θιεηδί πξνζθνξάο κνπ γηα ην κέιινλ ηεο,...ηνλ θαιφ κνπ ζχδπγφ Νηθφιαν Γ. Γηαλλάθε γηα ηελ ζπλερή πξνηξνπή & ππνζηήξημε ηνπ λα θπλεγήζσ ην θαιχηεξν, λα ην πξαγκαηνπνηήζσ, & ηελ αδηάθνπε ππελζχκηζε ησλ δπλαηνηήησλ κνπ θαζψο & ηε ζπλερή παξφηξπλζε ηνπ λα ηεξήζσ ηελ ππφζρεζή κνπ, ηνλ αμηφηηκν θ. Καζεγεηή Γξ. Δπάγγειν Κ. Καξγηψηε γηα ηελ επγεληθή επίβιεςή ηνπ θαηά ηελ δηάξθεηα εθπφλεζεο απηήο ηεο εξγαζίαο, θαζψο & ηελ θαηαλφεζε ηνπ γηα ην δχζθνιν πξφγξακκα πνπ αθνινπζψ, ηνλ μερσξηζηφ κνπ θίιν Φψηην Β. Παπαδεκεηξίνπ γηα ηελ ηδέα ηεο εξγαζίαο απηήο & ηε ραξά ηεο θηιίαο ηνπ ζηα θνηηεηηθά καο ρξφληα, θαζψο εχρνκαη & ζηα ρξφληα πνπ έπνληαη, ηελ αμηφηηκε θ. Πειαγία γηα ηελ πνιχηηκε βνήζεηά ηεο & ηηο γλψζεηο ηεο ζηελ Πιεξνθνξηθή, ηνλ αμηφηηκν θ. Κφθθηλν γηα ηηο επγεληθέο ππνδείμεηο ηνπ & ηελ γεληθή θαζνδήγεζε ηνπ.

11 ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟ ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 ΓΔΧΛΟΓΗΑ ΠΔΣΡΔΛΑΗΧΝ ΓΔΝΗΚΑ ΓΔΝΔΖ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ ΤΝΟΠΣΗΚΖ ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΣΖ ΓΔΝΔΖ ΓΟΜΗΚΖ ΔΞΔΛΗΞΖ ΣΧΝ ΛΔΚΑΝΧΝ ΚΑΗ ΓΔΝΔΖ ΣΟ ΠΔΣΡΔΛΑΗΚΟ ΤΣΖΜΑ ΦΟΡΣΗΖ ΜΖΣΡΗΚΑ ΠΔΣΡΧΜΑΣΑ ΓΔΝΗΚΑ ΠΡΟΔΛΔΤΖ ΣΟΤ ΜΔΘΑΝΗΟΤ Ο ΚΤΚΛΟ ΣΟΤ ΑΝΘΡΑΚΑ Ζ ΥΖΜΗΚΖ ΤΝΘΔΖ ΣΟΤ ΕΧΝΣΑΝΟΤ ΟΡΓΑΝΗΚΟΤ ΤΛΗΚΟΤ Ζ ΔΞΔΛΗΞΖ ΣΖ ΤΝΘΔΖ ΣΖ ΒΗΟΜΑΕΑ ΠΡΟΦΖΣΔΤΖ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ ΓΔΧΛΟΓΗΚΟ ΠΑΡΔΛΘΟΝ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ ΑΠΟΘΔΣΗΚΔ ΘΔΔΗ ΣΧΝ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ ΛΗΜΝΔ ΓΗΔΡΔΤΝΖΖ ΠΑΛΗΧΝ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΛΖΜΝΑΗΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ ΓΔΛΣΑ ΘΑΛΑΗΔ ΛΔΚΑΝΔ ΣΑΖ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ ΜΔΣΡΖΔΗ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ Ζ ΠΔΣΡΔΛΑΗΚΖ ΦΟΡΣΗΖ ΓΔΝΗΚΑ ΦΤΗΚΔ ΚΑΗ ΥΖΜΗΚΔ ΗΓΗΟΣΖΣΔ ΣΟΤ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ Ο ΑΠΟΣΑΜΗΔΤΣΖΡΑ 61

12 1.5.1 ΓΔΝΗΚΑ ΠΟΡΧΓΔ ΚΑΗ ΓΗΑΠΔΡΑΣΟΣΖΣΑ (POROSITY& PERMEABILITY) ΑΝΑΦΟΡΔ Δ ΦΤΗΚΑ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝΣΑ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ ΘΑΛΑΗΑ ΓΔΛΣΑ ΑΒΑΘΔΗ ΔΠΗΖΠΔΗΡΧΣΗΚΔ ΘΑΛΑΔ ΚΑΗ ΡΖΞΗΓΔΝΔΗ ΛΔΚΑΝΔ ΑΝΘΡΑΚΗΚΔ ΤΦΑΛΟΚΡΤΠΗΓΔ ΜΔ ΔΒΑΠΟΡΗΣΔ ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ΤΓΡΗΣΔ ΜΔΘΑΝΗΟΤ- ΑΝΑΛΤΣΗΚΖ ΓΗΑΚΟΠΖΖ ΣΗ ΔΗΝΑΗ ΟΗ ΚΛΑΘΡΗΚΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΟΗ ΓΟΜΔ ΣΧΝ ΑΔΡΗΧΝ ΤΓΡΗΣΧΝ ΠΡΟΔΛΔΤΖ ΜΔΘΑΝΗΟΤ ΣΟΤ ΤΓΡΗΣΔ ΠΔΡΗΟΥΔ ΠΑΡΟΤΗΑ ΚΑΗ ΥΖΜΑΣΗΜΟΤ ΤΓΡΗΣΧΝ ΑΔΡΗΟΤ ΠΟΤ ΔΜΦΑΝΗΕΟΝΣΑΗ ΦΤΗΚΑ ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΟΤ ΣΟ ΦΤΗΚΟ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝ Ζ ΠΑΡΟΤΗΑ ΣΧΝ ΤΓΡΗΣΧΝ ΣΖ ΓΖ ΤΓΡΗΣΔ ΣΟΝ ΠΤΘΜΔΝΑ ΣΖ ΘΑΛΑΑ ΤΓΡΗΣΔ ΣΟ ΓΗΑΣΖΜΑ ΣΗ ΠΟΟΣΖΣΔ ΤΓΡΗΣΧΝ ΑΠΑΝΣΧΝΣΑΗ; ΥΖΜΑΣΗΜΟ ΚΑΗ ΑΠΟΓΟΜΖΖ ΚΛΔΗΘΡΗΣΧΝ ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΣΗ ΓΗΑΓΗΚΑΗΔ ΠΑΡΑΓΧΓΖ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ ΑΝΑΣΟΛΔΗ ΔΝΤΓΑΣΧΖ ( HYDRATE INHIBITORS) ΓΗΑΣΗ ΔΗΝΑΗ ΣΟΟ ΖΜΑΝΣΗΚΟΗ ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΟΤ ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ Δ ΑΝΟΗΚΣΖ ΘΑΛΑΑ ΓΔΧΣΡΖΣΗΚΔ ΓΡΑΣΖΡΗΟΣΖΣΔ ΠΑΡΑΓΧΓΖ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ..100

13 2.2.2 ΠΡΟΒΛΖΜΑΣΑ ΚΑΣΑ ΣΖΝ ΠΑΡΑΓΧΓΖ ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΣΟ ΦΤΗΚΟ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝ Χ ΠΗΘΑΝΟΗ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΟΗ ΠΟΡΟΗ- ΓΗΔΞΟΓΗΚΑ ΟΗ ΚΛΑΘΡΗΣΔ Χ ΠΗΘΑΝΖ ΠΖΓΖ ΚΑΤΗΜΟΤ ΤΓΡΗΣΔ ΚΑΗ ΣΑΘΔΡΟΣΖΣΑ ΘΑΛΑΗΟΤ ΠΤΘΜΔΝΑ ΤΓΡΗΣΔ ΜΔΘΑΝΗΟΤ: ΔΠΗΚΗΝΓΤΝΖ ΓΔΧΛΟΓΗΚΧ ΟΤΗΑ ΣΟΤ ΠΑΡΔΛΘΟΝΣΟ ΚΑΗ ΣΟΤ ΜΔΛΛΟΝΣΟ; ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ Χ ΔΠΗΚΗΝΓΤΝΖ ΓΔΧΛΟΓΗΚΧ ΟΤΗΑ ΠΑΓΚΟΜΗΟΗ ΜΔΛΛΟΝΣΗΚΟΗ ΚΗΝΓΤΝΟΗ ΤΓΡΗΣΧΝ ΑΔΡΗΟΤ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝΣΗΚΔ ΔΠΗΠΣΧΔΗ Δ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝΣΑ ΓΗΑΦΤΓΧΝ ΣΟΠΗΚΟΗ ΜΔΛΛΟΝΣΗΚΟΗ ΑΔΡΗΧΝ ΤΓΡΗΣΧΝ ΠΑΓΧΜΔΝΔ ΠΔΡΗΟΥΔ ΘΑΛΑΗΟΗ ΚΗΝΓΤΝΟΗ ΚΑΣΑΣΡΟΦΗΚΔ ΚΑΣΑΡΡΔΤΔΗ ΤΠΟΒΡΤΥΗΧΝ- ΤΠΟΘΑΛΑΗΧΝ ΠΛΑΓΗΧΝ ΟΗ ΚΛΑΘΡΗΣΔ Χ ΑΗΣΗΔ ΣΟΤΝΑΜΗ ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΜΔΘΑΝΗΟΤ ΠΟΤ ΑΠΔΛΔΤΘΔΡΧΝΔΣΑΗ ΣΖΝ ΑΣΜΟΦΑΗΡΑ ΣΑΥΤΣΖΣΑ ΑΝΟΓΟΤ ΦΤΑΛΗΓΑ ΜΔΘΑΝΗΟΤ ΚΛΑΘΡΗΣΔ ΜΔΘΑΝΗΟΤ: ΟΗ ΛΗΓΟΣΔΡΟ ΓΝΧΣΔ ΤΝΗΣΧΔ ΣΟΤ ΠΑΓΚΟΜΗΟΤ ΚΤΚΛΟΤ ΣΟΤ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΟΝΑΓΗΚΔ ΥΑΡΑΚΣΖΡΗΣΗΚΔ ΗΓΗΟΣΖΣΔ ΣΧΝ ΚΛΔΗΘΡΗΣΧΝ Χ ΜΔΡΟ ΣΟΤ ΚΤΚΛΟΤ ΣΟΤ ΑΝΘΡΑΚΑ ΓΗΔΡΔΤΝΖΖ ΣΖ ΠΔΡΗΟΥΖ ΒΑΖ ΣΑΘΔΡΟΣΖΣΑ ΣΧΝ ΤΓΡΗΣΧΝ [BASE OF GAS HYDRATE STABILITY (BGHS)]...123

14 3. ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 ΠΧ Ζ ΤΠΑΡΞΖ ΚΛΑΘΡΗΣΧΝ ΔΠΖΡΡΔΑΕΔΗ ΣΟ ΠΑΓΚΟΜΗΟ ΚΛΗΜΑ ΚΑΗ ΣΗ ΚΗΝΓΤΝΟI ΔΝΔΥΟΤΝ ΤΓΡΗΣΔ ΚΑΗ ΚΛΗΜΑ ΤΓΡΗΣΔ ΚΑΗ ΚΛΗΜΑΣΗΚΔ ΑΛΛΑΓΔ ΣΟ ΠΑΡΔΛΘΟΝ ΑΠΟΚΛΗΖ ΗΟΣΟΠΧΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΟ ΟΡΗΟ ΚΡΖΣΗΓΗΚΖ- ΣΡΗΑΓΗΚΖ ΠΔΡΗΟΓΟΤ ΘΔΡΜΗΚΟ ΜΔΓΗΣΟ ΠΑΛΑΗΟΚΑΗΝΟΤ- ΖΧΚΑΗΝΟΤ ( ΘΜΠΖ) Ο ΔΝΔΡΓΖΣΗΚΟ ΡΟΛΟ ΣΟΤ ΜΔΘΑΝΗΟΤ ΚΑΣΑ ΣΟΤ ΠΑΓΔΣΧΝΗΟΤ ΚΑΗ ΜΔΟΠΑΓΔΣΧΝΗΟΤ ΚΤΚΛΟΤ ΣΖ ΣΔΣΑΡΣΟΓΔΝΟΤ ΟΗ ΚΛΔΗΘΡΗΣΔ Χ ΠΑΡΑΓΟΝΣΔ ΣΖ ΠΑΓΚΟΜΗΑ ΑΛΛΑΓΖ ΚΛΗΜΑΣΟ ΜΖΥΑΝΗΜΟΗ ΠΟΤ ΔΠΖΡΔΑΕΟΤΝ ΣΟ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝ ΔΡΔΤΝΔ ΓΗΑ ΣΟ ΚΛΗΜΑ ΑΦΑΗΣΔΡΗΜΟ ΤΓΡΗΣΧΝ ΔΞΑΗΣΗΑ ΣΟΤ ΚΛΗΜΑΣΟ ΑΠΟΗΚΟΓΟΜΖΖ ΣΟΤ ΜΟΝΗΜΑ ΠΑΓΧΜΔΝΟΤ ΤΠΟΘΑΛΑΗΟΤ ΔΓΑΦΟΤ ΚΑΗ ΟΗ ΥΔΣΗΚΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΧΝ ΣΖ ΑΝΟΗΚΣΖ ΘΑΛΑΑ ΣΖΝ ΑΛΑΚΑ Χ ΑΝΣΗΓΡΑΖ ΣΖΝ ΚΛΗΜΑΣΗΚΖ ΑΛΛΑΓΖ- ΔΡΔΤΝΑ ΣΟΤ USGS ΣΟΝ ΚΟΛΠΟ ΥΑΡΡΗΟΝ ΔΡΔΤΝΑ ΓΗΑΡΡΟΖ ΜΔΘΑΝΗΟΤ ΣΖ ΓΔΧΛΟΓΗΚΖ ΔΡΔΤΝΖΣΗΚΖ ΔΠΗΣΡΟΠΖ ΣΧΝ ΖΝΧΜΔΝΧΝ ΠΟΛΗΣΔΗΧΝ ΑΜΔΡΗΚΖ ΣΖΝ ΑΛΑΚΑ ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 ΟΡΓΑΝΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΤΘΖΖ ΓΗΑΦΤΓΖ ΑΔΡΗΧΝ ΣΟΝ ΠΤΘΜΔΝΑ ΜΔ ΑΠΧΣΔΡΟ ΣΟΥΟ ΣΖΝ ΑΝΔΤΡΔΖ ΚΟΗΣΑΜΑΣΧΝ ΤΓΡΗΣΧΝ ΠΡΟΔΛΔΤΖ ΡΔΤΣΧΝ ΚΑΗ ΣΡΟΠΟΗ ΓΗΑΦΤΓΖ ΡΔΤΣΧΝ ΣΟΝ ΠΤΘΜΔΝΑ ΦΤΥΡΔ ΓΗΑΦΤΓΔ.153

15 4.1.2 ΒΗΟΓΔΝΖ ΑΔΡΗΑ ΘΔΡΜΟΓΔΝΖ ΑΔΡΗΑ ΡΤΘΜΟ ΡΟΖ ΡΔΤΣΧΝ ΦΤΥΡΔ ΓΗΑΦΤΓΔ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ ΣΟΤ ΧΚΔΑΝΟΤ ΠΑΡΑΓΟΝΣΔ ΠΟΤ ΤΜΒΑΛΛΟΤΝ ΣΗ ΓΗΑΦΤΓΔ ΣΡΟΠΟΗ ΑΝΗΥΝΔΤΖ ΡΔΤΣΧΝ ΣΑ ΔΠΗΦΑΝΔΗΑΚΑ ΗΕΖΜΑΣΑ ΔΜΜΔΔ ΜΔΘΟΓΟΗ ΜΟΡΦΟΛΟΓΗΑ ΠΤΘΜΔΝΑ ΚΡΑΣΖΡΔ ΓΗΑΦΤΓΖ ΡΔΤΣΧΝ ΑΜΔΔ ΜΔΘΟΓΟΗ ΤΠΟΘΑΛΑΗΑ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΑ ΚΗΝΖΣΡΑ ΓΗΑ ΔΝΣΑΞΖ ΚΑΗ ΚΑΘΗΔΡΧΖ ΣΧΝ ΤΠΟΘΑΛΑΗΧΝ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΧΝ Χ ΤΓΥΡΟΝΖ ΜΔΘΟΓΟ ΔΡΔΤΝΑ ΓΔΧΛΟΓΗΚΧΝ ΓΗΔΡΓΑΗΧΝ ΔΡΔΤΝΑ ΚΑΗ ΠΑΡΑΣΖΡΖΖ ΣΧΝ ΧΚΔΑΝΧΝ ΓΗΑ ΣΧΝ ΡΟΛΟ ΑΤΣΧΝ ΣΟ ΚΛΗΜΑ ΚΑΗ ΣΑ ΡΔΤΣΑ Ζ ΖΜΑΗΑ ΣΖ ΔΓΚΑΣΑΣΑΖ ΤΠΟΘΑΛΑΗΧΝ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΧΝ ΣΖΝ ΓΔΧΦΤΗΚΖ ΔΡΔΤΝΑ ΣΤΠΟΗ ΤΠΟΘΑΛΑΗΧΝ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΧΝ ΤΠΟΘΑΛΑΗΟ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΟ ΠΤΘΜΔΝΑ ΤΠΟΓΟΜΖ ΠΑΚΔΣΑ ΟΡΓΑΝΧΝ ΜΔΣΡΖΔΧΝ ΑΤΣΟΝΟΜΑ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΑ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΑ ΜΔ ΑΚΟΤΣΗΚΖ ΤΝΓΔΖ ΚΑΛΧΓΗΧΜΔΝΑ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΑ ROV ( REMOTELY OPERATED VECICLE) AUV ( AUTONOMOUS UNDERWATER VECICLE) ΑΗΘΖΣΖΡΔ ΚΑΗ ΟΡΓΑΝΑ ΔΡΔΤΝΧΝ.166

16 EMSO (EUROPEAN MULTIDISCIPLINARY SEAFLOOR OBSERVATORY ΚΛΑΓΟΗ ΔΡΔΤΝΧΝ ΜΔ ΣΖ ΥΡΖΖ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΧΝ GEOSTAR NEPTUNE ΠΑΡΑΚΣΗΑ ΤΣΖΜΑΣΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΤΘΖΖ RECON ( REAL-TIME COASTAL OBSERVATORIES NETWORK) ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΤΣΖΜΑΣΟ GMM (GAS MONITURING MODULE) ΠΑΡΑΚΟΛΟΤΘΖΖ ΑΔΡΗΧΝ & ΤΓΡΑΗΑ DTS & idas DTS ΚΑΗ ΔΦΑΡΜΟΓΔ ΣΟΤ idas ΚΑΗ ΔΦΑΜΟΓΔ ΣΟΤ ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ ΠΗΝΑΚΑ ΟΡΟΛΟΓΗΑ ΤΝΣΜΖΔΗ ΑΡΣΗΚΟΛΔΞΑ ΑΚΡΧΝΤΜΗΑ ΠΑΡΑΡΣΖΜΑ Η ΠΑΡΑΡΣΖΜΑ ΗΗ ΑΝΑΦΟΡΔ..204

17

18 ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΥΖΜΑΣΧΝ τήμα 1.1: ρεκαηηθή πεξηγξαθή ησv ηξηψλ πηζαvψv γεσιoγηθψv κovηέισv πoπ εξκεvεχoπv ηα αμηoζεκείσηα ζεηζκηθά δεδoκέvα. Σo θαζέvα έρεη δηαθoξεηηθή εθαξκoγή ζηεv θαηεχζπvζε πξoζδηoξηζκoχ πδξoγovαvζξάθσv τήμα 1.2: ρεκαηηθά ρξovoζηξσκαηoγξαθηθά δηαγξάκκαηα. Σα δηαγξάκκαηα απηά ζπλάπηνπλ έvαλ θηιηθφ ηξφπo ψζηε vα θαλεί κε απιφ ηξφπν ε ζρέζε αvάκεζα ζηηο ηδεκαηoγεvείο θάζεηο κηαο αθoιoπζίαο θαη ηεο ζπvoιηθήο αvάπηπμεο ηεο ιεθάvεο.35 τήμα 1.3: Σα θχξηα ζηoηρεία ηoπ θχθιoπ ηoπ άvζξαθα. Σα voχκεξα αvηηζηoηρoχv ζε δηζεθαηoκκχξηα κεηξηθψv ηφvσv. Οη αξηζκoί ζηεv παξέvζεζε αvηηζηoηρoχv ζε εγθισβηζκέvεο πoζφηεηεο, oη αξηζκoί ρσξίο παξέvζεζε ζε ξoέο αvά ρξφvo...43 τήμα 2.1: Γηάγξακκα ζεξκνθξαζίαο πίεζεο γηα απινχο πδξίηεο κεζαλίνπ...73 τήμα 2.2: Πεδίν ζηαζεξφηεηαο (ζεξκνθξαζία θαη πίεζε) πδξηηψλ κεζαλίνπ.79 τήμα 2.3: εηζκηθή δξάζε ζηνλ ζαιάζζην ππζκέλα παξνπζηάδνληαο έλα BSR ζηε βάζε ηεο δψλεο ζηαζεξφηεηαο πδξηηψλ.82 τήμα 2.4: Γηάγξακκα θάζεο γηα ηδήκαηα κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο ην νπνίν δείρλεη φηη νη βαζκίδεο ζεξκνθξαζίαο είλαη ζεκαληηθά ρακειφηεξεο απφ φ, ηη ζηνλ σθεαλφ..87 τήμα 2.5: Μεγέζε ησλ ηακηεπηήξσλ νξγαληθνχ άλζξαθα.92 τήμα 2.6: Γηάγξακκα θάζεο σθεάληνπ ηδήκαηνο ζεξκνθξαζίαο θαη πίεζεο πνπ απαηηνχληαη γηα ηελ ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ κεζαλίνπ ζε ζαιάζζην πεξηβάιινλ..93 τήμα 2.7: Γπλεηηθφ ζελάξην φπνπ ν αθεηαηξηζκφο πδξηηψλ αεξίσλ κπνξεί λα απμήζεη ηελ ππνζαιάζζηα αζηνρία θιίζεο θαη ηε καδηθή απειεπζέξσζε κεζαλίνπ.106 τήμα 2.8: Γηάγξακκα ηεο ηαρχηεηαο αλφδνπ θπζαιιίδαο ζε ζρέζε κε ηελ δηάκεηξφ ηεο.119 τήμα 2.9: Ο θχθινο ηνπ άλζξαθα...122

19 τήμα 2.10: Ο θχθινο ηνπ άλζξαθα κε θιαζξίηεο..122 τήμα 3.1: GISP2 Οη ζπγθεληξψζεηο κεζαλίνπ παξνπζηάδνληαη κε καδηθή εκθάληζε θίλεζεο ηνπο απφ ππνβξχρην ζηνλ Βφξεην Αηιαληηθφ φπνπ θαηά ηε δηάξθεηα ησλ ηειεπηαίσλ 45 ka απεηθνλίδνληαη σο ηζηφγξακκα 3 ka πεξηφδσλ.130 τήμα 3.2: Απεηθνλίδεηαη ε θαηαγξαθή GISP2 δd-ch 4 (Sowers 2006) κε ηελ εκθάληζε ησλ θηλήζεσλ κάδαο ζε 1 πεξίνδν ka γηα ηελ πεξίνδν ka cal BP, απφ ππνβξχρην ζηνλ Βφξεην Αηιαληηθφ, κε ηελ ηειεπηαία κεηάβαζε ζε παγεηψδε απφ πξνπαγεηψδε τήμα 3.3: Αηκνζθαηξηθέο ζπγθεληξψζεηο δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα (ppm, ζε κέξε αλα εθαηνκκχξην in parts per million) θαη κεζαλίνπ (ppb, ζε κέξε αλα δηζεθαηνκκπξην in parts per billion) 133 τήμα 3.4: Πηζαλέο πεγέο αηκνζθαηξηθνχ κεζαλίνπ. Απηή ηελ ζηηγκή, δελ ππάξρνπλ απνδείμεηο γηα ην εάλ νη πδξίηεο αεξίσλ ζπλεηζθέξνπλ ζην ζπλνιηθφ πξνυπνινγηζκφ ηνπ αηκνζθαηξηθνχ κεζαλίνπ..134 τήμα 3.5: ρέζεηο αλάκεζα ζε έλα παξάδεηγκα ηεο Βφξεηαο Πιαγηάο ηεο Αιάζθα (ξπζκφο κεηαβνιήο ζεξκνθξαζίαο κε ην βάζνο), ην πάρνο ηεο δψλεο ηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο θαη ησλ πηζαλψλ εκθαλίζεσλ πδξηηψλ αεξίσλ..142 τήμα 3.6: Παξαδείγκαηα ησλ λέσλ δεδνκέλσλ πνπ ζπιιέρζεθαλ ζε ηξεηο δηαθνξεηηθέο κεξηέο ηνπ Κφιπνπ Harrison ηνλ Αχγνπζην ηνπ Γπν παξαδείγκαηα ζηα αξηζηεξά είλαη φςεηο δηαηνκήο cross-sectional views ησλ ππνζαιάζζησλ ππζκέλησλ ζηξσκάησλ ηδεκάησλ ζην (A) Edgetech 424 (ηεξέηηζκα) δεδνκέλσλ θαη (B) κίλη ζπηλζεξηζηή δεδνκέλσλ. Ζ εηθφλα ηνπ ράξηε θαη ηεο δηαηνκήο (C) ηνπ ζφλαξ πνιιαπιψλ δεδνκέλσλ ζπρλφηεηαο (fishfinder) απνθαιχπηνπλ έλα δεδνκέλν (ζηνλ θίηξηλν θχθιν) ησλ νπνίσλ ε πξνέιεπζε είλαη άγλσζηε θαη απαηηεί πεξαηηέξσ αλάιπζε. 146 τήμα 4.1: χζηεκα παξαθνινχζεζεο ReCON 175 τήμα 4.2: Γηάγξακκα ηνπ ζπζηήκαηνο ReCON 176

20

21 ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΔΗΚΟΝΧΝ Eικόvα 1.1: Οη θχξηoη ηχπoη θεξoγφvoπ θαη oη δπvαηφηεηεο γέvεζεο πδξoγovαvζξάθσv ησv πδξoβίσv πεηξειατθψv πεγψv πεηξσκάησv θαη ξπζκφο ηδεκαηoγέvεζεο 37 Δικόvα 1.2: Ζ εμέιημε ησv θπηψv ηα ηειεπηαία 600 εθαηoκκχξηα ρξφvηα.48 Δικόνα 1.3: Απoηθoδφκηζε ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ θάησ απφ αvoμηθέο θαη oμηθέο ζπvζήθεο..50 Δικόvα 1.4: Υovηξηθή ζχvζεζε απφ 636 βαξηά πεηξέιαηα ζε φξoπο ησv ηξηψv θχξησv ζπvζεηηθψv πoπ βξέζεθαv ζηo πεηξέιαηo..61 Δικόνα 1.5: Χθεάληνη πδξίηεο ζην θαξάγγη Barkley Canyon ζηα αλνηθηά ησλ αθηψλ ηνπ Βαλθνχβεξ ζηνλ Καλαδά...63 Δικόvα 1.6: α. Κχξηα πεηξειατθά πεδία ηoπ Σξηηoγεvoχο ειηθίαο δέιηα ηoπ Niger ζηεv oξoθή ηoπ πξoο ηα θάησ παξακoξθoχκεvoπ σθεάvηoπ ππζκέvα, πξoο ηε ζάιαζζα ηoπ επεηξσηηθoχ ρείιoπο. b) Δγθάξζηα ηoκή πoπ θαηαδεηθvχεη ηεv πξoέιαζε ηoπ δειηατθoχ ζπζηήκαηoο, ηεv θάησ ξεγκάησζε ηoπ επεηξσηηθoχ θαη σθεάvηoπ θιoηoχ, θαη ηεv βχζηζε θαη ηαθή ησv αvαπηπζζoκέvσv ξεγκάησv πoπ γεvvήζεθαv θαηά κήθoο ηεο ζρεκαηηδφκεvεο δειηατθήο θαησθέξεηαο.65 Δικόvα 1.7: α) Ζ πεηξειατθή δψvε ηεο ιεθάvεο ηoπ Παξηζίoπ πεξηoξηζκέvε ζηo θέvηξo ηεο ιεθάvεο φπoπ oη Ληάζζηαο ειηθίαο ζρίζηεο έθζαζαv ζηεv σξηκφηεηα γηα ηε γέvεζε ηoπ πεηξειαίoπ. b) Αvάπηπμε ηχπoπ II θεξoγφvoπ ησv Ληαζζίσv ζρηζηψv κε αχμεζε ηoπ βάζoπο ηαθήο ζε δείγκαηα απφ ηεv ιεθάvε ηoπ Παξηζίoπ θαη βαζχηεξα ζακκέvα δείγκαηα απφ ηε βφξεηα Γεξκαvία...66 Eικόvα 1.8: α) Πεδία πεηξειαίσv θαη αεξίσv ζηε ξεμηγεvή δψvε ηεο Βφξεηαο Θάιαζζαο κε ψξηκεο πεγέο πεηξσκάησv ηoπ Κηκκεξηδίoπ. b) Δγθάξζηα ηoκή ηεο θεvηξηθήο Βφξεηαο Θάιαζζαο δείρvovηαο ξεγκαησκέvα κπιoθ θαη πεηξειατθά πεδία ζε δoκηθά πβψκαηα ή ζε πιαγηέο αιαηoχρσv δφκσv..67 Δικόνα 1.9: Γεινηνγξαθία πνπ αθνξά ηηο ειπίδεο γηα κηα επηθεξδή γεσηξεηηθή ππνζαιάζζηα πιαηθφξκα. 70 Δικόνα 2.1: «Φσηηά ζηνλ πάγν» 72 Δικόνα 2.2: Πξνζσκνίσζε ησλ κνλαδηαίσλ θπςειίδσλ.74 Δικόνα 2.3: Πξνζσκνίσζε ησλ κνλαδηαίσλ θπςειίδσλ...75

22 Δικόνα 2.4: ηξψκαηα απφ πδξίηεο κεζαλίνπ πνπ έρνπλ ζπγθξαηεζεί ζε έλα δείγκα ηδήκαηνο ηνπ ππφγεηνπ ππζκέλα..80 Δικόνα 2.5: Ζ δψλε ζηαζεξφηεηαο πδξίηε ζε ππνζαιάζζηα ηδήκαηα...81 Δικόνα 2.6: Έλα pingo πνπ ηίθεηαη θαη πνιπγσληθέο πάγνπ θνληά ζηελ πεξηνρή Σuktoyaktuk, ζηε βνξεηνδπηηθή Δπηθξάηεηα ζηνλ Καλαδά...83 Δικόνα 2.7: Γείγκα πδξίηε ζηνλ ππζκέλα ηεο ζάιαζζαο 84 Δικόνα(Υάρτης) 2.8: Απεηθφληζε ελφο παγθφζκηνπ ράξηε φπνπ βξέζεθαλ θνηηάζκαηα αέξησλ πδξηηψλ. Οη ιεπθέο θνπθθίδεο αθνξνχλ πεξηνρέο φπνπ ε παξνπζία πδξηηψλ έρεη ζπλαρζεί, πρ κε ηελ παξνπζία ελφο BSR, ελψ νη θίηξηλεο θνπθθίδεο αθνξνχλ ζέζεηο φπνπ έρνπλ αλαθηεζεί πξαγκαηηθά θνηηάζκαηα αέξησλ πδξηηψλ 85 Δικόνα 2.9: Δδψ απεηθνλίδνληαη νη δπν έιεγρνη γηα ηελ ζέζε ηνπ ζηξψκαηνο έλπδξνπ αέξηνπ, ζεξκνθξαζίαο θαη πίεζεο. Ζ ζεξκνθξαζία ειέγρεηαη απφ ηελ ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνχ ηνπ σθεάληνπ ππζκέλα θαη ε γεσζεξκηθή βαζκίδα ζε νπνηαδήπνηε δεδνκέλε ζέζε. Ζ πίεζε ειέγρεηαη απφ ην επίπεδν ηεο ζάιαζζαο θαη ηηο απνζέζεηο ησλ ηδεκάησλ..86 Δικόνα 2.10: Φαηλφκελν «Δπίδξαζε ηνπ θειινχ ηεο ζακπάληαο- Champagne cork effect»: απεηθφληζε γηα ηνπ ηη ζπκβαίλεη φηαλ κηα απνηπρία θιίζεο εκθαλίδεηαη πάλσ απφ έλα ζηξψκα αέξηνπ πδξίηε θαη ην πσο κεγάιεο πνζφηεηεο αεξίνπ κπνξνχλ λα απειεπζεξσζνχλ...95 Δικόνα 2.11: Γεινηνγξαθία έθδνζεο κεληαίνπ πεξηνδηθνχ αλάιαθξεο κε επηζηεκνληθήο χιεο γηα ηνπο εξγαδφκελνπο ζηνλ ηνκέα ηεο εμφξπμεο 97 Δικόνα 2.12: Μείδνλα δεηήκαηα ησλ πδξηηψλ αεξίνπ..99 Δικόνα 2.13: Έλα κεγάιν βχζκα αέξηνπ πδξίηε πνπ ζρεκαηίζηεθε ζε έλαλ ππνζαιάζζην αγσγφ πδξνγνλαλζξάθσλ. Δηθφλα απφ ηελ εηαηξεία Petrobras (Βξαδηιία) Δικόνα 2.14: Γεινηνγξαθία γηα ηελ εηνηκφηεηα ηεο πιαηθφξκαο ζηελ πεξίπησζε πνπ ππάξμεη πνιχ κεγάιε πνζφηεηα αληινχκελνπ πεηξειαίνπ...104

23 Δικόνα 2.15: Γεινηνγξαθία πνπ θαηαδεηθλχεη πσο αθφκα θαη κηα άξηζηε κειέηε αζθαιείαο κπνξεί λα ιαλζάλεη Δικόνα 2.16: Κακηλάδεο θπζηθνχ αεξίνπ θαη νη πηζαλέο επηπηψζεηο ηνπο ζηε ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ αεξίνπ..124 Δικόνα 3.1: Κχθινο ηνπ κεζαλίνπ.132 Δικόνα 3.2: Γεινηνγξαθία ηνπ πφζν εχθνια μεγειηνχληαη άλζξσπνη απινί ρσξίο γλψζε ηνπ αληηθεηκέλνπ ησλ γεσηξήζεσλ, θαη νλνκαηίδνπλ σο πεηξέιαην φηη κνηάδεη κε απηφ 135 Δικόνα 3.3: Απεηθφληζε κεραληζκψλ κε ηνπο νπνίνπο νη πδξίηεο αεξίσλ επεξεάδνπλ ην πεξηβάιινλ 136 Δικόνα 3.4: Σα απνζέκαηα αέξησλ πδξηηψλ αλά ηνκέα. ε απηή ηε θάζε είλαη πεξηζζφηεξν πηζαλέο νη δηαζπάζεηο ζηνπο ηνκείο 2 θαη 3. Μφλν ν ηνκέαο 2 είλαη πηζαλφο λα εθιχεη κεζάλην ην νπνίν ζα κπνξνχζε λα θηάζεη ζηελ αηκφζθαηξα..138 Δικόνα(Υάρτης) 3.5: Σνπνγξαθηθφο ράξηεο ηεο πεξηνρή κειέηεο Harrison Bay ζηηο ΖΠΑ ζηελ εζσηεξηθή πθαινθξεπίδα Beaufort Sea 140 Δικόνα 3.6: R/V 1273, έλα αινπκηληέλην θχηνο εξεπλεηηθνχ ζθάθνπο κήθνπο 33πνδηψλ δηαρεηξηδφκελν απφ ην Πξνεδξείν «δηαρείξηζεο, ξχζκηζεο θαη εθηέιεζεο ηεο Ocean Energy» πνπ αλαρσξεί απφ ην West Dock, ζηνλ θφιπν Prudhoe..144 Δικόνα 3.7: Ο Patrick Hart (ζην έκπξνζζελ κέξνο) θαη ν Chuck Worley, ρεηξηζηήο ηνπ κίλη- ζπηλζηξηζηή (mini-sparker)..144 Δικόνα 3.8: Πεξηνρή ζηε βφξεηα Αιάζθα φπνπ ε ζεξκνθξαζία ηεο ππνεπηθάλεηαο θαη νη ζπλζήθεο πίεζεο ζπκβάιινπλ ζηελ εκθάληζε πδξηηψλ ησλ αεξίσλ (θφθθηλε γξακκή) κηαο θαη πδξίηεο ησλ αεξίσλ ζα κπνξνχζαλ λα εκθαληζηνχλ ζε ηδήκαηα θαη θνληά ζηελ αθηή θαη ζε κηθξά βάζε ζηελ αλνηρηή ζάιαζζα. Ζ ιίκλε Κάιινπξαθ βξίζθεηαη λφηηα ηνπ Αηθαζνχθ ζην δπηηθφ ηκήκα ηεο Βφξεηαο Πιαγηάο ηεο Αιάζθα.148 Δικόνα 3.9: Γηαξξνή κεζαλίνπ ζηε Λίκλε Κάιινπξαθ ηεο Αξθηηθήο. Α, Δπηθάλεηα φπνπ δεκηνπξγνχληαη θπζαιίδεο, ζηε ιίκλε πάλσ απφ ηε δηαξξνή ηνπ κεζαλίνπ. Β, Πξνθίι ζεηζκηθήο αλάθιαζεο 83-kHz ζε βχζηζε ηνπ ππζκέλα ηεο ιίκλεο, ζε θπζαιίδεο δηαξξνήο θαη κεζαλίνπ (m) ζηε ζηήιε ηνπ χδαηνο. Οη νξηδφληηεο καχξεο είλαη ζεκεία βάζνπο, ηνπνζεηεκέλα ζε δηαζηήκαηα ησλ 0,762 κέηξσλ. Ζ θάζεηε θιίκαθα ζην παξφλ πξνθίι δελ πεξηέρεη πξαγκαηηθέο ηηκέο. Ζ βχζηζε είλαη θαηά πξνζέγγηζε 3 κέηξα θαηά

24 κήθνο θαη 2,5 κέηξα ζε βάζνο, ζχκθσλα κε αλεμάξηεηεο πιεξνθνξίεο πνπ παξέρνληαη απφ ζπλαδέιθνπο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ ηεο Αιάζθα ζην Fairbanks, Γ, Δηθφλα πιεπξηθήο ερνβνιηζηηθήο ζάξσζεο πνπ απεηθνλίδεη θξαηήξα δηαθπγήο αεξίσλ ζην βπζφ ηεο ιίκλεο πνπ ζρεηίδεηαη κε ηε δηαξξνή.149 Δικόνα 4.1: ROV (Remotely Operated Vehicle), Σειερεηξηδφκελν πξνζδεκέλν Τπνζαιάζζην ρεκα Δικόνα 4.2: AUV (Autonomous Underwater Vehicle), Απηφκαην Τπνζαιάζζην ρεκα.166 Δικόνα 4.3: EMSO (European Multidisciplinary Seafloor Observatory), Απεηθφληζε ησλ αιιειεπηδξάζεσλ ηεο γεψζθαηξαο, βηφζθαηξαο, πδξφζθαηξαο ζε κεγάιεο δηάξθεηαο παξαθνινχζεζε Δικόνα 4.4: Geostar: ν ζηαζκφο βάζεο (Bottom Station) δηνηθείηαη απφ ην εηδηθφ φρεκα MODUS θαη επηθνηλσλεί κέζσ ππνζαιάζζηνπ αθνπζηηθνχ ζπλδέζκνπ κε ηα πινία, δηα κέζνπ θάςνπιαο δεδνκέλσλ (Messengers) ή πισηήξα, θαη ζηε ζπλέρεηα, κέζσ δνξπθνξηθψλ ζπλδέζεσλ κε ηελ αθηή..170 Δικόνα 4.5: GEOSTAR παξαηεξεηήξην ππζκέλα θαη MODUS 171 Δικόνα 4.6:Πισηήξαο επηθνηλσλίαο.171 Δικόνα 4.7: Γεσγξαθηθή θαηαλνκή ησλ δηεζλψλ πξνγξακκάησλ πνπ δηαηίζεληαη γηα ηελ αλάπηπμε καθξνπξφζεζκσλ, ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν θαισδησκέλα παξαηεξεηήξηα 173 Δικόνα 4.8: Σν GMM ζηεξίδεηαη ζε έλα ηξίπνδν απφ θξάκα αινπκηλίνπ Δικόνα 5.1: Κιαζξίηεο αεξίνπ πνπ αλαθηήζεθε ζε ξερά ζηξψκαηα αθξηβψο θάησ απφ ην ζαιάζζην ππζκέλα θαηά ηε δηάξθεηα ηεο αθαηξέζεσο ππξήλα ηνπ εκβφινπ ζηνλ Κφιπν ηνπ Μεμηθνχ..183

25 ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΠΗΝΑΚΧΝ Πίvακας 1.1: χvζεζε ησv δψvησv πιηθψv. Σα ιηπίδηα είvαη πoιχ θovηά ζηε ρεκηθή ζχζηαζε κε ηo πεηξέιαηo..45 Πίνακας 4.1: Δίθνζη νθηψ παξαηεξεηήξηα ππζκέλα. Α= απηφλνκα παξαηεξεηήξηα, Α= παξαηεξεηήξηα κε αθνπζηηθή ζχλδεζε, θαη Κ= θαισδησκέλα παξαηεξεηήξηα.163

26 ΠΡΟΛΟΓΟ Ζ εξγαζία απηή εθπνλήζεθε ζηα πιαίζηα ηεο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο κνπ κε ζέκα ηνπο Τδξίηεο Αεξίσλ θαη ηα λέα πεδία Τδξνγνλαλζξάθσλ πνπ αλνίγνληαη κέζσ ηεο έξεπλαο θαη ηεο εθκεηάιιεπζήο ηνπο θαζψο θαη ηελ ζεκαζία απηψλ σο θαχζηκε χιε ζηα ρξφληα πνπ έπνληαη. Ο ζθνπφο ηεο εξγαζίαο απηήο είλαη αξρηθά ν εθάζηνηε αλαγλψζηεο ηεο, λα απνθηήζεη κηα ζθαηξηθή εηθφλα γηα ηελ γεσινγία πεηξειαίσλ θαη λα θαηαλνήζεη ηηο βαζηθέο γεσινγηθέο δηεξγαζίεο πνπ έιαβαλ κέξνο γηα ηνλ ζρεκαηηζκφ ησλ πδξηηψλ ζε βάζνο ρξφλνπ. Δλ ζπλερεία ζηνλ αλαγλψζηε πξνζθέξεηαη κηα νινθιεξσκέλε νπηηθή γηα ην επξχ επηζηεκνληθφ πεδίν ησλ πδξηηψλ ζε επίπεδν αλάιπζεο, ελλνηψλ, θαη αιιεινεπίδξαζεο κε ην θιίκα, θαζψο θαη λέσλ πηζαλψλ κεζφδσλ ζπιινγήο ζηνηρείσλ ψζηε λα αμηνπνηεζνχλ ελ ηέιεη ηα πινχζηα ππάξρνληα θνηηάζκαηα πδξηηψλ ζηελ βηνκεραλία άληιεζεο θαη παξαγσγήο πδξνγνλαλζξάθσλ.

27 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 ΓΔΧΛΟΓΗΑ ΠΔΣΡΔΛΑΗΧΝ 1.1 ΓΔΝΗΚΑ Ζ γέvεζηο ηνπ πεηξειαίoπ είvαη κηα δηαδηθαζία πνπ ζπλδέεη ην πεηξειατθφ ζχζηεκα θφξηηζεο, έvαλ απoηακηεπηήξα, έλαλ πεξηθεξεηαθφ κovσηήξα θαη ηηο παγίδεο, ηα νπνία παξάγνπλ πεηξειατθέο ζπγθεvηξψζεηο ζε ηδηαίηεξα ζηξσκαηoγξαθηθά επίπεδα. Ζ πξoθήηεπζε ησv κεηξηθψv, ησv απoηακηεπηήξσv θαη ησv κovσηεξίσλ πεηξσκάησλ θαζψο θαη ησv παγίδσv απαηηεί ηεv θαηαvφεζε ηεο δoκηθήο θαη ζηξσκαηoγξαθηθήο εμέιημεο ησv απoζεηηθψv αθoιoπζηψv εζσηεξηθά κηαο ιεθάvεο. Απηφ κπνξεί λα επηηεπρζεί κέζσ ηεο αvάιπζεο ησλ ιεθαvψv ε oπoία ιεηηoπξγεί σο βάζε γηα ηεv εθηίκεζε ηεο γέvεζεο ηνπ πεηξειαίoπ. Ζ θαηαζθεπή ησλ ζσζηψλ γεσινγηθψλ κνληέισλ ζηελ εθηίκεζε ηεο γέλεζεο πξνππνζέηεη ηελ ζσζηή εξκεvεία ησv ζεκειεησδψv δηαδηθαζηψv πoπ ειέγρoπv ηεv δεκηνπξγία θαη εμέιημε ηεο ιεθάvεο θαζψο θαη ηελ εξκελεία ηεο ππάξρνπζαο γεσκεηξίαο θαη ησλ ηδεκαηoγεvψλ θάζεσλ πoπ ιακβάλνπλ ρψξα ζηε ιεθάvε. Βαζηθή πξνππφζεζε γηα ηεv γέvεζε είvαη λα ππάξρεη πεηξειατθή θφξηηζε. Σo πεηξειατθφ ζχζηεκα θφξηηζεο ζπvηίζεηαη απφ κεηξηθά πεηξψκαηα, ηα oπoία είvαη ηθαvά γηα παξαγσγή θαη απoβoιή πεηξειαίoπ, θαη κία δίoδo κεηαvάζηεπζεο κέζα ζε απoηακηεπηήξηεο κovάδεο. Σα κεηξηθά πεηξψκαηα είvαη ηδήκαηα πιoχζηα ζε oξγαvηθφ πιηθφ, πξoεξρφκεvo απφ θσηoζπvηηζέκεvα ζαιάζζηα ή ιηκvαία θχθε θαη ρεξζαία θπηά ηα oπoία πεξηέρoπv ρεκηθά ζπvζεηηθά, γvσζηά ζαv ιηπίδηα (lipids). Σα ιηπίδηα δηαηεξoχvηαη φηαv ηα ηδήκαηα έρoπv απoηεζεί θάησ απφ αvoμηθέο (anoxic) ζπvζήθεο. Οη ιηκvαίεο, δειηατθέο θαη ζαιάζζηεο ιεθάvεο είvαη oη θπξηφηεξεο απoζεηηθέο ζέζεηο ησv κεηξηθψv ζηξσκάησv. Σo oξγαvηθφ πιηθφ ζακκέvo ζηα ηδήκαηα είvαη, ζε αδηάιπηε κoξθή, γvσζηφ σο Κεξoγφvo(Kerogen). Σo πεηξέιαηo παξάγεηαη φηαv ηo Κεξoγφvo δηαζπαζζεί απφ αχμεζε ηεο ζεξκoθξαζίαο. ε ηππηθoχο ξπζκoχο ζέξκαvζεο, ηo ζηάδηo γέvεζεο πεηξειαίoπ είλαη κεηαμχ o C θαη αθoιoπζείηαη απφ ηo ζηάδηo πεηξειατθήο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 27 Έηνο: 2014

28 δηάζπαζεο ζε αέξηo ( o C) θαη ηειηθά απφ παξαγσγή μεξoχ αεξίoπ ( o C). Ζ απoβoιή πεηξειαίoπ πηζαvά επηηπγράλεηαη σο ην απoηέιεζκα ηεο δεκηoπξγίαο ππεξπίεζεο ζηo κεηξηθφ πέηξσκα κεηά ηε γέvεζε ησλ πδξoγovαvζξάθσv. Γηα θησρά ζε oξγαvηθφ πιηθφ κεηξηθά πεηξψκαηα, ε πεηξειατθή απoβoιή είvαη πξoθαvψο πoιχ αvεπαξθήο. Ζ δεπηεξoγεvήο κεηαvάζηεπζε κεηαθέξεη πεηξέιαηo πoπ έρεη απoβιεζεί ζε ζέζεηο ζπγθέvηξσζεο, θαη θαζoδεγείηαη απφ ηεv πιεπζηφηεηα ησv πεηξειατθψv ξεπζηψv ζε ζρέζε κε ηελ παξνπζία ηoπ vεξoχ ησv πφξσv. Ζ κεηαvάζηεπζε ζηακαηάεη φηαv ε ηξηρoεηδήο πίεζε ηoπ ζπζηήκαηoο ησv κηθξψv πφξσv μεπεξvάεη ηεv δχvακε πιεπζηφηεηαο πoπ θαηεπζχvεηαη πξoο ηα πάvσ. Άιιε βαζηθή πξνππφζεζε γηα ηεv γέvεζε πεδίσλ πδξνγνλαζξάθσλ είvαη ε χπαξμε ελφο απoηακηεπηεξίνπ πεηξψκαηνο κε πνιινχο πφξoπο θαη θαιή δηαπεξαηφηεηα. Σo εvεξγφ πoξψδεο θαη ε oξπθηoιoγία εvδερoκέvσv πηζαvψv απoηακηεπηεξίσv πεηξσκάησv κπoξoχv vα πξoζδηoξηζηoχv απφ ειεθηξηθέο θαηαγξαθέο (wireline logs), εηδηθά κε ηηο ερεηηθέο θαηαγξαθέο ππθvφηεηαο ζρεκαηηζκoχ θαη ηηο θαηαγξαθέο oπδεηoξovίoπ. Σα απoηακηεπηήξηα πεηξψκαηα κπoξoχv vα πξoθχςoπv απφ απφζεζε ζε θαζέvα ζρεδφv απφ ηα, πoιχ κεγάιoπ εχξoπο, απoζεηηθά πεξηβάιιovηα. Ζ πξoθήηεπζε ησv απoηακηεπηεξίσv πεηξσκάησv απαηηεί πξoζεθηηθή εξκεvεία ησv ηδεκαηoγεvψv θάζεσv κέζα ζε θάζε απoζεηηθή αθoιoπζία. Τπάξρεη έvαο αξηζκφο απφ θιίκαθεο ηεο εηεξoγέvεηαο, ρηιηoκέηξσv έσο κηθξoζθoπηθέο, oη oπoίεο επεξεάδoπv ηεv θαηαvoκή ηoπ πoξψδoπο θαη ηεο δηαπεξαηφηεηαο ζηεv απoηακηεπηήξηα κovάδα. Iδηαίηεξα ηεθηovηθά θαζεζηψηα θαη ζπλαθφινπζα πεξηβάιινληα ηδεκαηνγέλεζεο ιεθάλσλ, ζπvoδεχovηαη απφ ηoπο δηθoχο ηoπο ηχπoπο ζε γεσκεηξία θαη ζχvζεζε απoηακηεπηήξεο. Δvαο πεξηθεξεηαθφο κovσηήξαο ή πέηξσκα θάιπςεο είvαη απαξαίηεηoο γηα vα απνκνλψζεη ηo πεηξέιαηo ζηεv κovάδα απoζήθεπζεο. Οη κεραvηζκoί ηεο κφvσζεο-απφθξαμεο είvαη oη ίδηoη κε απηoχο πoπ ειέγρoπv ηεv δεπηεξoγεvή κεηαvάζηεπζε. Σo ηδαvηθφ πέηξσκα θάιπςεο ζπληίζεηαη απφ ιεπηφθoθθε ιηζoιoγία, είvαη εχπιαζηo θαη έρεη κεγάιε πιεπξηθή εμάπισζε. Σo πάρoο θαη ηo βάζoο ηαθήο δεv θαίvovηαη vα είvαη θξίζηκα. Γχo απφ ηηο πηo επηηπρπκέvεο δηαδoρέο, απoηακηεπηήξαο-πέηξσκα θάιπςεο, είvαη φηαv ζαιάζζηoη ζρηζηφιηζoη επηθιχvoπv πάvσ ζε θιαζηηθέο πθαιoθξεπίδεο, κε ειαθξά θιίζε, θαη φπoπ εβαπoξίηεο sabkha oπηζζoδξoκoχv (ιφγσ απφζπξζεο) πάvσ ζε αvζξαθηθέο πθαιoθξεπίδεο αβαζψv ζαιαζζψv. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 28 Έηνο: 2014

29 Σέινο, απαξαίηεηε πξνππφζεζε γηα ηεv ιεηηoπξγία ηεο πεηξειατθήο γέvεζεο είvαη ε παξoπζία ησv παγίδσv. Οη παγίδεο είvαη ηoπηθέο ππoεπηθαvεηαθέο ζπγθεvηξψζεηο πεηξειαίoπ θαη κπoξoχv vα ηαμηvoκεζoχv ζε δoκηθέο, ζηξσκαηoγξαθηθέο θαη πδξoδπvακηθέο παγίδεο. Οη δoκηθέο παγίδεο αvηηθαηoπηξίδoπv ηo θπζηθφ πεξηβάιιov ησv πεξηζζoηέξσv, αvά ηov θφζκo, ήδε αvαθαιπθζέvησv πεηξειαίσv, θαη ζρεκαηίζηεθαv απφ ηεθηovηθέο, δηαππξηθέο θαη βαξπηηθέο δηαδηθαζίεο. Οη ζηξσκαηoγξαθηθέο παγίδεο είvαη απηέο πoπ θιεξovoκήζεθαv απφ ηεv πξσηoγεvή απoζεηηθή κoξθoιoγία, ή ηηο αζπvέρεηεο κέζα ζηεv ιεθάvε πιήξσζεο, ή απφ κεηαγεvέζηεξεο δηαγεvεηηθέο επηδξάζεηο. Οη πεξηζζφηεξoη απφ ηoπο κειιovηηθά παγθφζκηoπο κε απoθαιπθζέvηεο πεηξειατθoχο πφξoπο είvαη πηζαvφ vα βξεζoχv ζε ζηξσκαηoγξαθηθέο παγίδεο. 1.2 ΓΔΝΔΖ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ ΤΝΟΠΣΗΚΖ ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΣΖ ΓΔΝΔΖ Γηα λα εθηηκεζνχλ πηζαλά κε εμεξεπλεκέλα θνηηάζκαηα πεηξειαίνπ πξέπεη λα αλαιχνληαη νη ηδεκαηνγελείο ιεθαλεο ζηελ εθάζηνηε πεξηνρή. ε απηέο ηηο εθηηκήζεηο βαζίδνληαη ηα πξoγξάκκαηα εμεξεχvεζεο ηεο πεηξειατθήο βηoκεραvίαο. Ζ θαηαvφεζε ηεο θαηαvoκήο θαη ηεο εμέιημεο ηεο απφζεζεο θαη ησv θάζεσv βνεζά vα γίvεη oξζoιoγηζηηθή θαη ξεαιηζηηθή πξoθήηεπζε ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv, ησv απoηακηεπηεξίσv πεηξσκάησv, ησv πεηξσκάησv θάιπςεο, θαζψο θαη ησλ θαηαζθεπαδνκέλσλ κπιoθ δηαγξακκάησλ ηεο πεηξειατθήο γέvεζεο. Οη γεσιoγηθέο παξάκεηξoη ( ρήκα 1.1) πνπ πξέπεη λα πθίζηαληαη ψζηε λα δψζνπλ πιεξνθνξίεο γηα ηεv γέvεζε πεηξειαίoπ, είλαη: Δvα πεηξειατθφ ζχζηεκα θφξηηζεο, πνπ ζπληίζεηαη απφ κεηξηθά θαη ζεξκηθά ψξηκα πεηξψκαηα πεηξειαίoπ ηθαvά vα απoβάιιoπv ξεπζηά πεηξειαίoπ κέζα ζηo πoξψδεο ησv ζηξσκάησv κεηαθoξάο, ηα oπoία ζα κεηαθέξoπv ηα ξεπζηά απηά ζε ζέζεηο ζπγθέvηξσζεο (παγίδεο) ζηεv απoηακηεπηήξηα κovάδα. Μηα απoηακηεπηήξηα κovάδα, ηθαvή vα απoζεθεχζεη ηα ξεπζηά πεηξειαίoπ θαη ζηε ζπλέρεηα λα απνδψζεη απηά, κέζα απφ γεσηξήζεηο κε εκπoξηθoχο ξπζκoχο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 29 Έηνο: 2014

30 Δvαv πεξηθεξεηαθφ κovσηήξα ή πέηξσκα θάιπςεο ηεο απoηακηεπηήξηαο κovάδαο, ε oπoία πεξηέρεη ηα πεηξειατθά ξεπζηά ζηo ζηξσκαηoγξαθηθφ επίπεδo ηoπ απoηακηεπηήξα. Πεηξειατθέο παγίδεο, oη oπoίεο ζπγθεvηξψvoπv ηo πεηξέιαηo ζε ηδηαίηεξεο ζέζεηο επηηξέπovηαο ηεv εκπoξηθή ηνπο εθκεηάιεπζε. Οη πάξαπάλσ παξάκεηξνη δίλνπλ ηε δπλαηφηεηα π.ρ vα ππάξρoπv δηαζέζηκεο παγίδεο ηεv ρξovηθή ζηηγκή ηεο πεηξειατθήο θφξηηζεο. τήμα 1.1: ρεκαηηθή πεξηγξαθή ησv ηξηψλ πηζαvψv γεσιoγηθψv κovηέισv πoπ εξκεvεχoπv ηα αμηoζεκείσηα ζεηζκηθά δεδoκέvα. Σo θαζέvα έρεη δηαθoξεηηθή εθαξκoγή ζηεv θαηεχζπvζε πξoζδηoξηζκoχ πδξoγovαvζξάθσv Ακκoχρα απoηακηεπηήξηα πεηξψκαηα ππoζαιάζζησv ξηπηδίσv ηoπ κέζoπ Ioπξαζηθoχ κέζα ζε ξεγκαησκέvα κπιoθ ηoπ αvσηέξoπ Ioπξαζηθoχ, ζθεπάζηεθαv θαη κovψζεθαv απφ ζαιάζζηoπο πειίηεο ηoπ θαηψηεξoπ Κξεηηδηθoχ θαη θoξηίζηεθαv γέκηζαλ κε Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 30 Έηνο: 2014

31 πδξνγνλάλζξαθεο, θαηά ηεv δηάξθεηα ηoπ θαηψηεξoπ Σξηηoγεvoχο απφ ζαιάζζηα κεηξηθά πεηξψκαηα ηoπ αvψηεξoπ Ioπξαζηθoχ. Ζ γέvεζε κπoξεί vα ζεσξεζεί απηovφεηε εάv είvαη γvσζηφ φηη oη ζπγθεvηξψζεηο πεηξειαίoπ (π.ρ. ιηκλαία πεξηβάιινληα) πξoέθπςαv απφ ηεv εθαξκoγή ησv γεσιoγηθψv παξακέηξσv πoπ θαζoξίδoπv ηεv γέvεζε. ε κε απoδεδεηγκέvεο ζπγθεvηξψζεηο ππάξρoπv θάπνηεο ακθηβoιίεο φπσο γηα παξάδεηγκα θαηά πφζo ζηελ πξαγκαηηθφηεηα, ζπvδπάζηεθαv oη γεσιoγηθέο παξάκεηξoη γηα vα απoδείμoπv ηηο ζπγθεvηξψζεηο πεηξειαίoπ Ζ ΓΟΜΗΚΖ ΔΞΔΛΗΞΖ ΣΧΝ ΛΔΚΑΝΧΝ ΚΑΗ ΣΖ ΓΔΝΔΖ Οη έvvoηεο ηεο γέvεζεο ησλ γεσινγηθψλ κνληέισλ πνπ αθνξνχλ πξνθήηεπζε κεηξηθψv, απoηακηεπηεξίσv θαη κovσηεξίσv πεηξσκάησv βαζίδνληαη ζηελ ελλφεζε ηεο εμέιημεο ηεο δνκηθήο ιεθάλεο. Ζ εγθπξφηεηα απηψv ησv κovηέισv νζνλ αθνξά ηε γέvεζε, εμαξηάηαη απφ ηεv ζσζηή εξκεvεία ησv ζσκάησv θαη ηεο ζπvoιηθήο γεσκεηξίαο ησv απoζεηηθψv αθoιoπζηψv ή ησv αθoιoπζηψv πoπ ζπκκεηέρoπv ζηε γέvεζε, θαη ζηε ζσζηή εξκεvεία ησv ηδεκαηoγεvψv θάζεσv εζσηεξηθά ησv αθoιoπζηψv. Ζ αvάιπζε ησv ηδεκαηνγελψλ ιεθαvψv δίvεη ηα κέζα γηα vα γίvoπv απηέο oη εξκεvείεο. Ζ ζέζε θαη ε ζπvoιηθή κoξθή ησv θχξησv απoζεηηθψv αθoιoπζηψv κπoξεί vα γίλεη θαηαλνεηή κε ηνπο φξoπο ησv κεραvηθψv δηαδηθαζηψv ηεο δηάπιαζεο ησv ιεθαvψv. Απηέο oη δηαδηθαζίεο κε ηεv ζεηξά ηoπο δηέπovηαη απφ ηεv ζπκπεξηθoξά ηεο ππoθείκεvεο ιηζφζθαηξαο. Σέηoηεο ιεθάvεο εμαηηίαο ηεο ιηζoζθαηξηθήο έθηαζεο ή ηεο θακπχισζεοπηχρσζεο, θαη ιεθάvεο ζε δψvεο κε oξηδφvηηεο θηvήζεηο (stike-slip zones), παξoπζηάδoπv ραξαθηεξηζηηθέο ζέζεηο, γεσκεηξίεο θαη εμειίμεηο oη oπoίεο κπoξoχv vα εξκελεπηνχλ κε ειέγρoπο ζηηο δηαδηθαζίεο ηεο ηεθηovηθήο ησv πιαθψv. Οκάδεο απφ απoζεηηθέο αθoιoπζίεο έρoπv ζπζρεζρεηίζηεί κε ηδηαίηεξα ζηάδηα ηεο δηάπιαζεο ησv ιεθαvψv. Απηά ηα παθέηα ovoκάζηεθαv κεγα-αθoιoπζίεο απφ ηov Hubbard et al. (1985) θαη Hubbard (1988). Δηζη κηα κεγα-αθoιoπζία πoπ δεκηoπξγήζεθε ζε θαζεζηψο δηαζηνιήο (rift) εμαηηίαο ηε ιηζoζθαηξηθήο έθηαζεο, κπoξεί vα ππέξθεηηαη απφ κηα κεγα-αθoιoπζία πoπ δεκηoπξγήζεθε κεηά ηo άvoηγκα, ζε παζεηηθά πεξηζψξηα, θαηά ηεv δηάξθεηα εvφο κεηαγεvέζηεξoπ ζεξκηθoχ ζηαδίoπ, θαη ίζσο απφ κεγα-αθoιoπζία κηαο ιεθάvεο πξoρψξαο αηηηoιoγεκέvεο απφ ηεv παξνπζία κηαο δψvεο επσζήζεσλ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 31 Έηνο: 2014

32 Ζ ζσζηή αvαγvψξηζε θαη εξκεvεία ησv ππαξρφvησv κεγα-αθoιoπζηψv ζε κηα πεξηνρή ιεθάλε ηδεκαηνγέλεζεο είvαη ηo πξψηo βήκα ζηεv θαηαζθεπή ησv γεσιoγηθψv κovηέισv γηα ηεv εθηίκεζε ηεο γέvεζεο πεηξειαίoπ. Ζ ζηξσκαηoγξαθηθή δηάξζξσζε θάζε κεγα-αθoιoπζίαο ειέγρεηαη απφ ηεv αιιειεπίδξαζε ηεο ηεθηovηθήο βχζηζεο, ηoπ ξπζκoχ ηδεκαηoγέvεζεο θαη ηηο αιιαγέο ηεο ζηάζκεο ηεο ζάιαζζαο. Κάζε κεγα-αθoιoπζία κπoξεί vα ρσξηζζεί ζε κηα ζεηξά απφ απoζεηηθέο αθoιoπζίεο αvηηθαηoπηξίδovηαο επδηάθξηηα ζηάδηα ηεο εμέιημεο θαη πιήξσζεο ηεο ιεθάvεο. ηεv αvάιπζε ιεθαvψv επίζεο πεξηγξάθovηαη oη δηαδηθαζίεο πoπ ειέγρoπv ηηο ηδεκαηoγεvείο θάζεηο θαη ηεv θαηαvoκή ηoπο κέζα ζηηο απoζεηηθέο αθoιoπζίεο. Απηφ ζρεκαηίδεη ηεv βάζε γηα ηεv πξoθήηεπζε ησv κεηξηθψv, απoηακηεπηήξησv θαη κovσηήξησv πεηξσκάησv. Ο ηχπoο, ε πoζφηεηα θαη ε πoηφηεηα ησv δηαζέζηκσv δεδoκέvσv ζα απμήζνπλ ηεv αμηνπηζηία θάζε ζηξσκαηoγξαθηθήο εξκεvείαο. Ζ επηηπρία έγθεηηαη ζην vα γίλεη κηα αμηφπηζηε ρξovoζξσκαηoγξαθηθή εξκεvεία ηεο αθoιoπζίαο, έηζη ψζηε ε θαηαvoκή θαη ε θχζε ησv ηδεκαηoγεvψv θάζεσv vα κεηαθξαζηνχλ εχθνια ζε φξoπο γεσιoγηθψv δηαδηθαζηψv πoπ εθαξκφδovηαη ζε ζπγθεθξηκέvoπο ρξφvoπο. Γηα κέγηζηε αμηνπηζηία ε ρξovoζηξσκαηoγξαθηθή εξκεvεία πξέπεη vα βαζίδεηαη ζε έλα ζχλνιν ιηζoζηξσκαηoγξαθηθψλ, βηoζηξσκαηoγξαθηθψλ θαη ζεηζκoζηξσκαηoγξαθηθψλ εξκεvεηψλ. Ζ ιηζoζηξσκαηoγξαθία εμαξηάηαη απφ ηηο πιεξoθoξίεο ησλ επηθαvεηαθψv εκθαvίζεσv θαη ησλ γεσηξήζεσv. Σα ιηζoζηξσκαηoγξαθηθά φξηα ηείvoπv vα είvαη δηαρξovηθά θαη κπoξεί vα είvαη ε αηηία ζoβαξψv απσιεηψv ρξovoζηξσκαηoγξαθηθήο ζπζρέηηζεο. Ζ αμηoπηζηία πεξηoξίδεηαη ιφγσ ησλ κηθξψλ επηθαvεηαθψλ εκθαvίζεσλ, ησλ αξαηψλ ειέγρσλ κέζσ γεσηξήζεσv θαζψο θαη ηεο δπζθνιίαο ησλ επηζηεκφλσλ λα πξνζδηνξίζνπλ αμηφπηζηα ηελ εθάζηνηε ιηζoιoγία απφ ηα ζεηζκηθά δεδoκέvα. Ζ βηoζηξσκαηoγξαθία πάιη πεξηoξίδεηαη ζε δεδoκέvα επηθαvεηαθψv εκθαvίζεσv θαη γεσηξήζεσv. Οη πεξηβαιιovηηθέο ζπvζήθεο ζηo ρξφvo ηεο απφζεζεο κπoξεί vα επεξεάδoπv ηεv χπαξμε θαη ηεv πηζαvφηεηα ηεο δηαηήξεζεο ησv επαίζζεησv oκάδσv απoιηζσκάησv θαη ε δηαγέvεζε-κεηακoξθηζκφο κπoξεί vα θαηαζηξέςoπv ζεκαvηηθέο βηoζηξσκαηoγξαθηθέο πιεξoθoξίεο. Οκσο κφvo ε ζεηζκηθή ζηξσκαηoγξαθία είvαη εθείvε πoπ δίvεη ηηο ππεδαθηθέο πιεξoθoξίεο (θάησ απφ ηηο γεσηξήζεηο θαη θάησ απφ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 32 Έηνο: 2014

33 ηηο επηθαvεηαθέο εκθαvίζεηο), γηα vα ζρεκαηηζηoχv ηα πξoθίι (fences) ηεο ζηξσκαηoγξαθηθήο εξκεvείαο. αv απoηέιεζκα, ε ζεηζκηθή ζηξσκαηoγξαθία λα απνηειεί βαζηθφ παξάγνληα γηα ηελ εξκεvεία ησv απoζεηηθψv αθoιoπζηψv. Ζ απψιεηα πιεξoθoξηψv ζπζρέηηζεο θαη εξκεvείαο ησv ηδεκαηoγεvψv θάζεσv, είvαη έvαο ζoβαξφο θίvδπvoο εθηφο θαη αv εvoπoηεζoχv oη ιηζoζηξσκαηoγξαθηθέο θαη ζεηζκoζηξσκαηoγξαθηθέο εξκεvείεο. Σν ρήκα 1.2 δείρvεη ηξεηο πηζαvέο εξκεvείεο (κovηέια) ζε θάπoηα ζεηζκηθά δεδoκέvα. Κάζε εξκεvεία έρεη δηαθoξεηηθή εξκεvεία γηα ηε γέvεζε πεηξειαίoπ. Κάζε γεσιoγηθφ κovηέιo κεηαθέξεη έvα ζρεηηθφ ξίζθo ηoπ vα κεv είvαη έγθπξo. Απηφ ovoκάδεηαη ξίζθo ηoπ κovηέιoπ.σo ρξovoζηξσκαηoγξαθηθφ δηάγξακκα είvαη έvαο ρξήζηκoο ηξφπoο γηα vα επηδεηρζεί ε ζρέζε αvάκεζα ζηηο ηδεκαηoγεvείο θάζεηο κηαο αθoιoπζίαο πvδηαδφκεvo κε έvαv ράξηε ηζoπαρψv ηεο αθoιoπζίαο, ηo ρξovoζηξσκαηoγξαθηθφ δηάγξακκα κπoξεί vα ρξεζηκoπνηεζεί γηα vα πξoθεηεπζoχv oη ηδεκαηoιoγηθέο θάζεηο γηα ηo ζχvoιo ηεο αθoιoπζίαο. Αθνχ ινηπφλ πξνζδηνξηζηνχλ νη ηδεκαηoιoγηθέο θάζεηο, ηo επφκεvo βήκα είvαη vα γίvoπv πξoθεηεχζεηο ησv εvδερoκέvσv κεηξηθψv, απoηακηεπηεξίσv θαη κovσηεξίσv πεηξσκάησv. Ζ ζεξκηθή σξηκφηεηα ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv θαη ε παξoπζία θαη ζπγρξovηζκφο ησv παγίδσv πξέπεη επίζεο vα πεξηγξαθoχv. Γηα ηo ιφγo απηφ πεξηγξάθovηαη oη παξάκεηξoη πoπ ειέγρoπv ηεv αvάπηπμε ηoπο. Τπάξρεη φκσο έvα ξίζθo φηη απηά ηα ζηoηρεία ηεο γέvεζεο πεηξειαίoπ δεv ππάξρoπv, αθφκε θαη αv ηo γεσιoγηθφ κovηέιo είvαη αμηφπηζηo. Απηφ ηo επηπξφζζεηo ζηoηρείo ηoπ ξίζθoπ κπoξεί vα ovoκαζηεί "ππoζεηηθφ ξίζθo γέvεζεο". Μπoξεί vα ζρεδηαζηεί ε πξoζαξκoγή ησv ραξηψv πoπ δείρvoπv ηεv θαηαvoκή ησv πηζαvψv απoηακηεπηεξίσv, κεηξηθψv θαη κovσηεξίσv πεηξσκάησv. Δίvαη ζεκαvηηθφ vα ζεκεησζεί φηη ηα κovσηήξηα θαη κεηξηθά πεηξψκαηα κπoξεί vα είvαη εμσηεξηθά ηεο αθoιoπζίαο πoπ πεξηέρεη ηoπο απoηακηεπηήξεο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 33 Έηνο: 2014

34 τήμα 1.2: ρεκαηηθφ ρξovoζηξσκαηoγξαθηθφ δηάγξακκα. Σo δηάγξακκα απηφ απνηειεί έλαλ απιφ ηξφπo vα θαλεί ε ζρέζε αvάκεζα ζηηο ηδεκαηoγεvείο θάζεηο κηαο αθoιoπζίαο θαη ηεο ζπvoιηθήο αvάπηπμεο ηεο ιεθάvεο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 34 Έηνο: 2014

35 Δvαο oξίδovηαο κεηξηθoχ πεηξψκαηoο κπoξεί vα θoξηίδεη έvαv αξηζκφ αvεμαξηήησv απoηακηεπηήξσv, θαζoξηζκέvεο γέvεζεο, θαη έvαο απoηακηεπηήξαο, θαζoξηζκέvεο γέvεζεο, κπoξεί vα θoξηίδεηαη απφ κηα πoηθηιία αvεμαξηήησv oξηδφvησv κεηξηθψv πεηξσκάησv. Ζ αvηηθεηκεvηθφηεηα ηoπ πξoζδηoξηζκoχ γέvεζεο είvαη vα πξoβιεθζoχv φιoη απ'ηoπο πηζαvoχο ζπvδηαζκoχο ησv εvδερoκέvσv απoηακηεπηεξίσv, κεηξηθψv θαη κovσηεξίσv πεηξσκάησv, πoπ κπoξoχv vα παξάγoπv πεηξέιαηo ζηε ιεθάvε. Γηα θάζε θαζoξηζκέvεο γέvεζεο απoηακηεπηήξα, κπoξεί vα θαηαζθεπαζηεί έvαο ράξηεο πoπ vα δείρvεη ηεv θαηαvoκή ησv εvδερoκέvσv απoηακηεπηεξίσv θάζεσv, ηα πηζαλά κεηξηθά πεηξψκαηα γηα ηεv θφξηηζε ησv απoηακηεπηήξσv, θαη ηηο εvδερφκεvεο κovσηήξηεο θάζεηο. Σo ηειηθφ ζηάδηo ζηεv πξφβιεςε γέvεζεο είvαη o ππoιoγηζκφο ησv αvεμαξηήησv παγίδσv ζηεv "πισηή δίoδo" (fairway). 1.3 ΣΟ ΠΔΣΡΔΛΑΗΚΟ ΤΣΖΜΑ ΦΟΡΣΗΖ ΜΖΣΡΗΚΑ ΠΔΣΡΧΜΑΣΑ ΓΔΝΗΚΑ Τπάξρνπλ βάζηκεο γεσρεκηθέο ελδείμεηο πσο ηo πεηξέιαηo πεγάδεη απφ βηoιoγηθά πξoεξρφκεvo oξγαvηθφ πιηθφ ζακκέvo ζε ηδεκαηoγεvή πεηξψκαηα. Πεηξψκαηα πoπ είvαη πιoχζηα ζε oξγαvηθφ πιηθφ θαη ηθαvά vα απoβάιιoπv ζπvζεηηθά πεηξειαίoπ ηα ιεγφκελα κεηξηθά πεηξψκαηα. Μεηξηθά πεηξψκαηα πδξoγovαvζξάθσv κπoξoχv vα θαζoξηζηoχv εθείvα ηα ιεπηφθoθθα ηδήκαηα ηα oπoία δεκηoπξγήζεθαv, δεκηoπξγoχvηαη ή πξφθεηηα λα δεκηoπξγεζoχv ζηo θπζηθφ ηoπο πεξηβάιιov θαη ζα απειεπζεξψζoπv αξθεηή πνζφηεηα πδξoγovαvζξάθσλ γηα vα ζρεκαηηζηεί κηα αμηoζεκείσηε ζπγθέvηξσζε απφ πεηξέιαηo ή αέξηo (Brooks et al.1987). Πνηα ρξνληθή ζηηγκή κηα ηέηoηα ζπγθέvηξσζε θξίλεηαη εκπoξηθή εμαξηάηαη θαηά κεγάιo κέξoο απφ ηηο oηθovoκηθέο κειέηεο. Δvα πηζαvφ απoηακηεπηήξηo πέηξσκα έρεη ηεv ηθαvφηεηα vα παξάμεη πδξoγovάvζξαθεο ζε ζεκαvηηθέο πoζφηεηεο, αιιά κπoξεί vα κεv έρεη θζάζεη αθφκε ζε επαξθή oξγαvηθή σξίκαvζε. Σα κεηξηθά πεηξψκαηα ζρεκαηίδovηαη φηαv κηα κηθξή αvαιoγία ηoπ oξγαvηθoχ άvζξαθα πoπ ζπκκεηέρεη ζηov θχθιo ηoπ άvζξαθα ζάθηεθε ζε ηδεκαηoγεvή πεξηβάιιovηα φπoπ αvαζηέιιεηαη ε oμείδσζε ηνπο. Οη πεηξειατθoί ζρηζηφιηζoη πεξηέρoπv ζεξκηθά απoζπvηηζεκέvo πιηθφ, ζπvήζσο πεξίπoπ 20% ηoπ ζπvoιηθoχ oξγαvηθoχ πιηθoχ (TOC), ελψ ηo ππφιoηπo απoηειείηαη απφ αδηάιπηα ζπvζεηηθά πιηθά Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 35 Έηνο: 2014

36 (π.ρ. θεξoγφvo). Οη πεηξειατθoί ζρηζηφιηζoη θαη ηo θάξβoπvo πξέπεη vα έρoπv έvα πςειφ πoζoζηφ oξγαvηθoχ άvζξαθα γηα vα έρνπλ εκπνξηθή αμία. Αvηίζεηα, πoιιά κεηξηθά πεηξψκαηα πδξoγovαvζξάθσv κπoξεί vα απειεπζεξψvoπv κφvo πoιχ κηθξέο αvαιoγηέο πεηξειαίoπ ή αεξίoπ αvά κovάδα φγθoπ πεηξψκαηoο γηα vα ζρεκαηίζoπv κηα ζεκαvηηθή ζπγθέvηξσζε ζηα απoηακηεπηήξηα πεηξψκαηα. Απηφ είvαη πηζαvφ εάv ηo κεηξηθφ πέηξσκα αvηηθαηoπηξίδεη κηα κεγάιε θαη επαξθή βπζηδφκεvε κάδα πεηξψκαηoο. Eικόvα 1.1: Οη θχξηoη ηχπoη θεξoγφvoπ θαη oη δπvαηφηεηεο γέvεζεο πδξoγovαvζξάθσv ησv πδξoβίσv πεηξειατθψv πεγψv πεηξσκάησv θαη ξπζκφο ηδεκαηoγέvεζεο (Demaison & Moore 1980; Brooks et al. 1987) Ζ δηαηήξεζε ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ είvαη, κεηαμχ άιισv παξαγφvησv, έvαο δείθηεο ηεο πεξηεθηηθφηεηαο oμπγφvoπ ζηα vεξά ηoπ ππζκέvα, ηoπ ξπζκoχ ηδεκαηoγέvεζεο, θαη ηεο έvηαζεο ηεο βεvζovηθήο δσήο. Ζ Δηθφλα 1.1 θαηά βάζε εζηηάδεη ζηα κεηξηθά πεηξψκαηα ησv πδξoγovαvζξάθσv, αιιά πεξηιακβάvεη επίζεο, ζε θάπoηα έθηαζε, θαη άιιoπο ηχπoπο ηδεκάησv πιoχζησv ζε oξγαvηθφ πιηθφ θαη ην πψο επεξεάδνληαη ηα πεηξψκαηα. Με ηεv oμπγφvσζε ηoπ vεξoχ θαη ηεv βεvζovηθή δξαζηεξηφηεηα vα ειαηηψλεηαη, ε δψvε κεζαvίoπ πoπ πξoθαιείηαη απφ ηε δχκσζε βαθηεξίσv απιψvεηαη πξoο ηα πάvσ, ππφ ηo βάξoο ηεο ζεηηθήο δψvεο ππoβηβαζκoχ. Με απoηέιεζκα, ιηγφηεξo ζηαζεξφ oξγαvηθφ πιηθφ λα κπoξεί vα δηαηεξεζεί κέζα ζηα ηδήκαηα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 36 Έηνο: 2014

37 ηoπο παγθφζκηoπο σθεαvoχο, ην θπηoπιαγθηφ είvαη o θχξηoο παξαγσγφο oξγαvηθoχ άvζξαθα. Ζ παξαγσγηθφηεηά ηoπο πξσηαξρηθά ειέγρεηαη απφ ηo θσο ηoπ ήιηoπ θαη ηεv παξερφκεvε ηξoθή. Οη δψvεο ηεο κέγηζηεο παξαγσγηθφηεηαο βξίζθνληαη ζηα επηθαvεηαθά vεξά (επθσηηθή δψvε) ησv επεηξσηηθψv πθαιoθξεπίδσv(πεξηζζφηεξo απ'φηη ζηoπο αvoηρηoχο σθεαvoχο), ζηνλ εζεκεξηvφ θαη γεληθά ζε κέζo γεσγξαθηθφ πιάηoο, θαη ζε πεξηoρέο κε σθέαvηα πξoο ηα πάvσ ξoή ή κεγάιoπ φγθoπ πoηάκηαο απφζεζεο. Ζ παξαγσγηθφηεηα ρεξζέσv θπηψv ειέγρεηαη πξσηαξρηθά απ'ηo θιίκα, ηδηαίηεξα απ'ηηο βξoρoπηψζεηο. Σα θάξβoπvα έρoπv ζρεκαηηζηεί ζε ςπρξέο θαη πγξέο εχθξαηεο δψvεο εζηηαζκέvεο πεξίπoπ ζηηο 55 o κνίξεο (βφξεηα θαη vφηηα). Οιo ηo δσvηαvφ oξγαvηθφ πιηθφ παξάρζεθε απφ ζπλδηαζκφ αvαιoγηψλ ησv ηεζζάξσv θπξίσv oκάδσv ησv ρεκηθψv ζπvζεηηθψv. Απηά είvαη oη έvπδξoη άvζξαθεο (carbohydrates), oη πξσηετvεο (proteins), ηα ιηπίδηα (lipids) θαη oη μπιίηεο (lignin). Μφvo ηα ιηπίδηα θαη oη μπιίηεο είvαη αξθεηά αvζεθηηθά γηα vα εvζσκαησζoχv κε επηηπρία κέζα ζηo ίδεκα θαη vα ηαθoχv. Σα ιηπίδηα ζπλαληψληαη ηφζo ζηoπο ζαιάζζηoπο oξγαvηζκoχο φζo θαη ζε oξηζκέvα ηκήκαηα ησv ρεξζαίσv θπηψv, θαη είvαη ρεκηθά θαη πoζoηηθά ηθαvά vα ιεηηoπξγήζoπv σο πεγέο ηνπ ζπvoιηθνχ φγθoπ ηoπ παγθoζκίoπ πεηξειαίoπ. Ο μπιίηεο βξέζεθε κφvo ζηα ρεξζαία θπηά θαη δεv κπoξεί vα δψζεη αμηoζεκείσηεο πoζφηεηεο πεηξειαίoπ, αιιά είvαη ζεκαvηηθή πεγή αέξησλ πδξoγovαλζξάθσλ. Οη γεσρεκηθέο κειέηεο ζε ρoπκηθά πεξηβάιινληα (coal macerals) έδεημαv έvα πoιχ κεγάιo εvδερφκεvo χπαξμεο πεηξειαίoπ κέζα ζηεv oκάδα ηoπ εμηvίηε, πoπ ζπvηίζεηαη απφ πιηθά πξoεξρφκεvα απφ θχθε, γχξε θαη ζπφξoπο, ξεηίvεο θαη επηδεξκηθoχο ηζηoχο. Σα oξγαvηθά ζπvζεηηθά πoπ ζρεκαηίζηεθαλ ζηα ηδήκαηα ηoπ ππζκέvα ησv ζαιαζζψv απφ πξσηφγovoπο πδξφβηoπο oξγαvηζκoχο πηζαvψο δελ έρνπλ αιιάμεη δξακαηηθά κε ηo πέξαζκα ηoπ γεσιoγηθoχ ρξφvoπ. Αvηίζεηα, ζεκαvηηθέο πεξηβαιιovηηθέο αιιαγέο έιαβαv ρψξα ζηε ρεξζαία θπηηθή παvίδα. Έηζη πιένλ κπoξεί vα γίvεη δηάθξηζε αvάκεζα ζηα Παιαηoδστθά θάξβoπvα κε αέξηα ηάζε, θαη ηα θάξβoπvα ηoπ Ioπξαζηθoχ, Κξεηηδηθoχ θαη Σξηηoγεvoχο, ηα oπoία κπoξoχv vα έρoπv έvα κφλν ζεκαvηηθφ ζπvζεηηθφ κε πεηξειατθή ηάζε. Γηα ηεv δηαηήξεζε ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ ζηα απoζεηηθά πεξηβάιιovηα απαηηoχvηαη αvαεξφβηεο ζπvζήθεο, γηαηί πεξηoξίδoπv ηεv δξαζηεξηφηεηα ησv αεξoβίσv βαθηεξίσv Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 37 Έηνο: 2014

38 θαη ησv παξαζπξκέvσv θαη βηoαvαθπθισκέλσλ oξγαvηζκψv, oη oπoίoη βoεζoχv ζηεv θαηαζηξoθή ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ. Αvoμηθέο ζπvζήθεο αvαπηχζζovηαη εθεί φπoπ ε απαίηεζε ζε oμπγφvo είvαη κεγαιχηεξε απφ ηo παξερφκεvo oμπγφvo. Σo oμπγφvo θαηά βάζε θαηαvαιψvεηαη απφ ηεv απoζχvζεζε ηoπ λεθξνχ oξγαvηθoχ πιηθoχ, θαη γηα απηφ ππάξρεη κεγάιε δήηεζε ζε νμπγφλν ζηηο πεξηoρέο πςειήο oξγαvηθήο παξαγσγηθφηεηαο. ε πδξφβηα πεξηβάιιovηα ε παξoρή oμπγφvoπ ειέγρεηαη θπξίσο απ'ηεv θπθιoθoξία ηoπ oμπγovσκέvoπ vεξoχ, θαη ειαρηζηoπoηείηαη εθεί φπoπ ππάξρoπv ζηάζηκα vεξά, θαζψο επίζεο θαη ζηoλ βπζφ (ζε βάζνο >200κέηξσv). Ο ρξφvoο κεηαθoξάο ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ ζηε ζηήιε ηoπ vεξoχ απφ ηεv επθσηηθή δψvε ζηov ππζκέvα ηεο ζάιαζζαο, ηo θoθθoκεηξηθφ κέγεζoο ησv ηδεκάησv, θαη o ξπζκφο ηδεκαηoγέvεζεο είvαη επίζεο παξάκεηξoη πoπ επεξεάδoπv ηεv απφζεζε ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv. Οη ηξείο θαίξηεο ζέζεηο απφζεζεο κεηξηθψv πεηξσκάησv είvαη oη ιηκvαίεο, νη δειηατθέο θαη νη ζαιάζζηεο ιεθάvεο. Οη ιηκvαίεο ιεθάvεο είvαη oη πηo ζπoπδαίεο ζέζεηο γηα ηεv απφζεζε ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv ζε επεηξσηηθέο αθoιoπζίεο. Δπvoτθέο ζπvζήθεο κπoξoχv vα ππάξρoπv ζε βαζηέο ιίκvεο φπoπ ηα vεξά ηoπ ππζκέvα δεv αvαθαηεχovηαη απφ ηεv επηθαvεηαθή έvηαζε ηoπ αvέκoπ, θαη ζε ρακειά γεσγξαθηθά πιάηε, φπoπ ππάξρεη κηθξή επoρηαθή αιιαγή ζηε ζηήιε ηoπ vεξoχ θαη ζηε ζεξκoθξαζία, θαη ζπλεπψο κπoξεί vα αvαπηπρζεί δηαζηξσκάησζε. ε μεξφ θιίκα, κπoξεί vα αvαπηπρζεί δηαζηξσκάησζε αικπξφηεηαο, σο απoηέιεζκα πςειήο απψιεηαο επηθαvεηαθήο εβαπoξηηoπoίεζεο. Σo πάρoο θαη ε πoηφηεηα ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv έίvαη βειηησκέvε ζε ιίκvεο κε κεγάιε γεσιoγηθή δηάξθεηα θαη ειάρηζηε θιαζηηθή απφζεζε. Σo oξγαvηθφ πιηθφ ζηo δάπεδo ηεο ιίκvεο κπoξεί vα είvαη απηφρζovo, πξoεξρφκεvo απφ θχθε θξέζθσv vεξψv θαη βαθηήξηα, ηα oπoία ηείvoπv vα έρoπv πεηξειατθή ηάζε θαη θεξηνχ (waxy), ή αιιφρζovo oξγαvηθφ πιηθφ, πξoεξρφκεvo απφ ρεξζαία θπηά πoπ παξαζχξζεθαv απ'ηo πδξoγξαθηθφ δίθηπo ηεο ιίκvεο θαη ηo oπoίo, oξγαvηθφ πιηθφ, κπoξεί vα είvαη είηε αέξηαο ηάζεο είηε πεηξειατθήο ηάζεο θαη θεξηνχ (waxy). Ο Ζσθαηvηθφο ζρεκαηηζκφο ηoπ πξάζηvoπ πoηακoχ (Green River Formation) ζηε δπηηθή Ακεξηθή, θαη oη αθoιoπζίεο ηoπ Παιαηoγεvoχο ζηε ιεθάλε δηαζηνιήο Πεκαηάγθ (Pematang rift) ηεο θεvηξηθήο oπκάηξαο ζηεv Ivδovεζία, είvαη εvδεηθηηθά παξαδείγκαηα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 38 Έηνο: 2014

39 απφ ιηκvαίεο αθoιoπζίεο πιoχζηεο ζε κεηξηθά πεηξψκαηα. Σα δέιηα κπoξoχv vα είvαη ζεκαvηηθέο ζέζεηο απφζεζεηο κεηξηθψv πεηξσκάησv. Σo oξγαvηθφ πιηθφ κπoξεί vα πξoέξρεηαη είηε απφ θχθε θξέζθσv vεξψv θαη βαθηήξηα ζε έιε θαη ιίκvεο πoπ δεκηoπξγoχvηαη ζηε δειηατθή πιαηθφξκα, είηε απφ ζαιάζζηo θπηoπιαγθηφv θαη βαθηήξηα ζηε δειηατθή θαησθέξεηα, θαζψο θαη απφ ζαιάζζηoπο ζρηζηoιίζoπο ζηεv πξoδειηατθή πεξηoρή θαη αθφκα πην πηζαvά, απφ ρεξζαία θπηά πoπ κεηαθέξζεθαλ θαη αvαπηχρζεθαλ ζηε δειηατθή πιαηθφξκα. ηα δέιηα, κεηά ηo Ioπξαζηθφ, ζε ηξoπηθά γεσγξαθηθά πιάηε, ηo ρεξζαίo θπηηθφ πιηθφ κπoξεί vα πεξηέρεη πςειή αvαιoγία καιαθoχ επηδεξκηθoχ ηζηoχ κε πεηξειατθή ηάζεο. Ζ αvάπηπμε ηoπ θπηηθoχ πιηθoχ κπoξεί vα είvαη έvα ζεκαvηηθφ ζπζηαηηθφ. Παξαδείγκαηα κεηξηθψv πεηξσκάησv ζε δέιηα είvαη ε ιεθάvε Gippsland ζηεv Απζηξαιία κε θάξβoπvα ηoπ Latrope Group, αvσ Κξεηηδηθήο έσο Ζσθαηvηθήο ειηθίαο. Σo πεηξέιαηo, απφ πoιιά ήδε γvσζηά πεηξειατθά πεδία, πεγάδεη απφ ζαιάζζηα κεηξηθά πεηξψκαηα. Σα κεηξηθά ζηξψκαηα κπoξoχv vα αvαπηπρζoχv ζε θιεηζηέο ιεθάvεο κε πεξηoξηζκέvε θπθιoθoξία παξερφκεvoπ oμπγφvoπ ή ζε αvoηρηέο πθαιoθξεπίδεο θαη θαησθέξεηεο σο απoηέιεζκα ηεο πξoο ηα πάvσ ξoήο ή θαηαπάηηζεο ηoπ ζηξψκαηoο κε ηo ειάρηζηo oμπγφvo ηoπ κέζoπ σθεάvηoπ vεξoχ (oceanic midwater oxygen-minimum layer). Παξαδείγκαηα κovηέξvσv θιεηζηψv ζαιάζζησv ιεθαvψv είvαη ε Μαχξε Θάιαζζα θαη ε ιίκvε Μαξαθάτvηo. Ζ απφζεζε ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv επvoείηαη απ'ηo ζεηηθφ ηζoδχγηo ηoπ vεξoχ, φπoπ ε θχξηα θίvεζε ηoπ vεξoχ είvαη κηα ηζρπξή εθξoή ζρεηηθά θξέζθoπ επηθαvεηαθoχ vεξoχ, αθήvovηαο αδηαηάξαρηα ηα ππθvφηεξα vεξά ηoπ ππζκέvα. Ο πειηηηθφο ζρεκαηηζκφο ηεο Βoξείoπ Θάιαζζαο ηoπ αvσηέξoπ Ioπξαζηθoχ (Κηκκεξίδηo), θαη o HRZ ζρεκαηηζκφο ηoπ Kingak θαη Aptian ηoπ Ioπξαζηθoχ ζηεv Αιάζθα (βφξεηα θαησθέξεηα) είvαη ραξαθηεξηζηηθά παξαδείγκαηα κεηξηθψv πεηξσκάησv πoπ απoηέζεθαv ζε πεξηoξηζκέvεο ιεθάvεο ζηηο ζαιάζζηεο πθαιoθξεπίδεο. Ζ πξoο ηα πάvσ ξoή (upwelling) ησv πιoπζίσv ζε ηξoθή, σθεαvίσv vεξψv, κπoξεί vα δψζεη εμαηξεηηθά πςειή oξγαvηθή παξαγσγηθφηεηα. Δμάvηιεζε ηoπ oμπγφvoπ κπoξεί vα εκθαvηζηεί ζηα ππoθείκεvα vεξά ηoπ ππζκέvα θαζψο ηo παξερφκεvo oμπγφvo ππεξθαιχθζεθε απ'ηo δεηoχκεvo πoπ δεκηoπξγείηαη κε ηεv απoηθoδφκεζε ηoπ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 39 Έηνο: 2014

40 πεζακέvoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ. Οη αθηoγξακκέο πξoο ηα πάvσ ηείvoπv vα γίvoπv μεξέο θαη ηo oξγαvηθφ πιηθφ πξoο ηα πάvσ είvαη ζρεδφv θαζνιηθά ζαιάζζηαο γέvεζεο θαη ηζρπξήο πεηξειατθήο ηάζεο. Ο ππζκέλαο ησλ αvoηρηψλ σθεαvψλ πνπ ζαξψζεθε απφ ςπρξά ππθvά ξεχκαηα πoπ γεvvεζεθαv ζηηο πoιηθέο πεξηθέξεηεο, δεκηνχξγεζε έvα ζηξψκα κε έιιεηςε oμπγφvoπ ζε βάζε απφ κέηξα. Γεσρεκηθέο κεηξήζεηο κπoξoχv vα ρξεζηκoπoηεζoχv γηα vα πξoζδηoξίζoπv ηεv παξoπζία, ηελ αθζνλία θαη ηo βαζκφ ηεο ζεξκηθήο σξηκφηεηαο εvφο πεηξειατθoχ κεηξηθoχ πεηξψκαηoο, θαζψο επίζεο ηo εχξoο ησv ζπvζεηηθψv πoπ ίζσο κπoξoχv vα γεvvεζoχv θαη vα απoβιεζoχv. Σν εvδερφκεvo γέvεζεο πεηξειαίoπ εvφο κεηξηθoχ πεηξψκαηoο κπoξεί vα πξoζδηoξηζηεί κε κεηξήζεηο ηoπ ζπvoιηθoχ oξγαvηθoχ πιηθoχ (TOC) θαη ηεv απφδoζε ηεο ππξφιηζεο. Πεηξψκαηα κε απoδφζεηο ζηεv ππξφιηζε κεγαιχηεξεο απφ ηα 5kgr/ηφvo έρoπv ηo εvδερφκεvo vα είvαη απoηειεζκαηηθά κεηξηθά πεηξψκαηα. Πηo εμεδεηεκέλεο γεσρεκηθέο ηερvηθέο, φπσο νη κειέηεο ρξσκαηoγξαθίαο αεξίσv θαη ησλ ηζoηφπσv, κπoξoχv vα ρξεζηκoπoηεζoχv γηα ηνλ πξoζδηoξηζκφ ησλ πηζαvψλ πεγψλ πεηξειαίoπ πεξηιακβάvovηαο ηεv ζχγθξηζε κεηξηθψv πεηξσκάησv κε πεηξέιαηo. Οπηηθέο πεξηγξαθέο ηoπ θεξoγφvoπ κπoξoχv επίζεο vα δψζoπv ρξήζηκε βoήζεηα ζηo πηζαvφ ηχπν πεηξειαίνπ πνπ ζα παξαρζεί. Απφ ηεv κηθξoζθoπηθή εμέηαζε, ζε αvαθιψκεvo θσο, ηo θεξoγφvo κπoξεί vα ηαμηvoκεζεί ζηηο oκάδεο εμηvίηε, βηηξηvίηε θαη ηvεηξηvίηε. Ζ oκάδα εμηvίηε ζπvηίζεηαη απφ ρoπκηθά (macerals) κε ζεκαvηηθφ εvδερφκεvo πεηξειαίoπ, εvψ ε oκάδα βηηξηvίηε είvαη αέξηαο ηάζεο. Ζ oκάδα ηvεηξηvίηε δεv έρεη θαvέvα εvδερφκεvo γέvεζεο πεηξειαίoπ Ζ ΠΡΟΔΛΔΤΖ ΣΟΤ ΜΔΘΑΝΗΟΤ Άθζνλα γεσρεκηθά γεγovφηα-ζηoηρεία δείρλoπv φηη ηo πεηξέιαηo πεγάδεη απφ βηoιoγηθά πξoεξρφκεvo oξγαvηθφ πιηθφ πoπ ζάθηεθε ζε ηδήκαηα. Γηα λα θαηαvνεζεί ε θαηαvoκή ζηoλ ρψξo θαη ηνλ ρξφvo ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv γηα πεηξέιαηo θαη αέξηo, είvαη απαξαίηεηo vα ιεθζoχv αξρηθά ππ'φςε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο βηoκάδαο απφ ηεv oπoία πξoήιζε πξσηαξρηθά ηo oξγαvηθφ πιηθφ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 40 Έηνο: 2014

41 Ο ΚΤΚΛΟ ΣΟΤ ΑΝΘΡΑΚΑ Σν ρήκα 1.3 αλαπαξηζηά ηα θχξηα ζηoηρεία ηoπ θχθιoπ ηoπ άvζξαθα ν νπνίνο έρεη ζρέζε κε ηελ απφζεζε ησλ κεηξηθψλ πεηξσκάησλ. Ο θχθιoο αξρίδεη κε ηεv θσηoζχvζεζε ρεξζαίσv θπηψv θαη ζαιαζζίσv θπθψv ηα oπoία κεηαηξέπoπv ηo δηoμείδηo ηoπ άvζξαθα πoπ ππάξρεη ζηεv αηκφζθαηξα θαη ζηo ζαιαζζηvφ vεξφ, ζε άvζξαθα θαη oμπγφvo,ρξεζηκoπoηφvηαο εvέξγεηα απ'ηo θσο ηoπ ήιηoπ. Οη ηξφπνη κε ηνπο νπνίνπο αλαθπθιψλεηαη ην δηνμείδην ηνπ άλζξαθα είvαη: κε αvαπvoή θαη εθπλνή ησv δψσv θαη θπηψv κε ηε βαθηεξηαθή απoζχvζεζε θαη θπζηθή oμείδσζε ηoπ πεζακέvoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ κε ηε θαχζε ησv θαχζηκσv απoιηζσκέvσv πιψv εκαληηθά ζηνηρεία ηνπ θχθιoπ ηoπ άvζξαθα είλαη ε κηθξή αvαιoγία δηαθπγήο άvζξαθα, πνπ πξoθχπηεη απφ απφζεζε ζε πεξηβάιιovηα κε κεησκέλν νμπγφλν κε κε εκθαλή oμείδσζε ζε δηoμείδηo ηoπ άvζξαθα. Ζ αvαιoγία ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ πoπ ζάθηεθε κ'απηφv ηo ηξφπo ζηα ηδήκαηα, ζε ζρέζε κ'απηφ πoπ παξήρζεη πξσηoγεvψο, είvαη πoιχ κηθξή (<1%), αιιά ζηo ζχvoιo ηoπ γεσιoγηθoχ ρξφvoπ είvαη ζεκαvηηθή. Δπεηδή είvαη πξovoκηαθή ε ζπγθέvηξσζε ζε ζπγθεθξηκέvα πεξηβάιιovηα, απηά ηα πεξηβάιινληα είλαη θχξηαο εκπoξηθήο ζεκαζία. Σo πεηξέιαηo έηζη πεγάδεη απφ oξγαvηθφ άvζξαθα o oπoίoο έρεη απoβιεζεί απφ ηov θχθιo ηoπ άvζξαθα, ηoπιάρηζηov πξoζσξηvά. Απηφο o άvζξαθαο μαvακπαίvεη ζηov θχθιo φηαv απoζπάηαη απ'ηov άvζξσπo θαη αvαθιέγεηαη. Ζ θχζε ηεο oξγαvηθήο παξαγσγήο είvαη αξθεηά δηαθoξεηηθή κεηαμχ ησv επεηξσηηθψv θαη ζαιαζζίσv oηθoζπζηεκάησv. ηα επεηξσηηθά oηθoζπζηήκαηα ππεξηζρχoπv ηα ρεξζαία θπηά, πνπ βξίζθνληαη ζε ρακεινχ πςνκέηξνπ πεξηβάιιovηα παξάθηηαο πεδηάδαο, θαη απφ θχθε θξέζθσv vεξψv ζε ιίκvεο. ηα ζαιάζζηα oηθoζπζηήκαηα ζπvηξηπηηθά ππεξηζρχεη ηo θπηoπιαγθηφv. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 41 Έηνο: 2014

42 τήμα 1.3: Σα θχξηα ζηoηρεία ηoπ θχθιoπ ηoπ άvζξαθα. Σα voχκεξα αvηηζηoηρoχv ζε ζηδεθαηoκκχξηα κεηξηθψv ηφvσv. Οη αξηζκoί ζηεv παξέvζεζε αvηηζηoηρoχv ζε εγθιoβηζκέvεο πoζφηεηεο, oη αξηζκoί ρσξίο παξέvζεζε ζε ξoέο αvά ρξφvo (Waples 1981) Ζ ΥΖΜΗΚΖ ΤΝΘΔΖ ΣΟΤ ΕΧΝΣΑΝΟΤ ΟΡΓΑΝΗΚΟΤ ΤΛΗΚΟΤ Τπάξρνπλ ηέζζεξεηο νκάδεο γηα ηα ρεκηθά ζπζηαηηθά πoπ θαιχπηoπv φιo ηo δσvηαvφ oξγαvηθφ πιηθφ. Απηέο είvαη: 1. Δvπδξoη άvζξαθεο (carbohydrates), 2. Πξσηετvεο (proteins), 3. Ληπίδηα (lipids), 4. Ξειψδε (lignin). Οη έvπδξoη άvζξαθεο είvαη ζπvζεηηθά, πoπ ιεηηoπξγoχv σο πεγέο ηεο απαηηνχκελεο εvέξγεηαο θαη σο ηζηφο ππoζηήξημεο ησλ θπηψλ, αιιά θαη κεξηθψλ δψσλ. Παξάδεηγκα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 42 Έηνο: 2014

43 απνηειεί ε δάραξε, πνπ ζπλαληηέηαη ζε κνξθέο φπσο ε γιπθφδε θαη ε θξoπθηφδε, ην άκπιo, ηελ θπηαξίvε θαη ηελ ρπηίvε. Ζ θπηαξίvε είvαη έvαο ζεκαvηηθφο ηζηφο ππoζηήξημεο ζηα ρεξζαία θπηά, εvψ ε ρπηίvε είvαη ηo πιηθφ πoπ παξάγεηαη απ'ηα oζηξαθφδεξκα γηα vα ζρεκαηίζoπv έvα ζθιεξφ πξoζηαηεπηηθφ εμσηεξηθφ ζθειεηφ. Οη πξσηετvεο είvαη oξγαvηθά ζπvζεηηθά πoπ παξαζθεπάδovηαη απφ ακηvoμέα, θαη κε κηα πoηθηιία βηoρεκηθψλ ιεηηoπξγηψλ, θαζίζηαληαη δσηηθέο γηα ηηο δηαδηθαζίεο ηεο δσήο. Παξαδείγκαηα είvαη ηα έvδπκα, ηα αηκoζθαίξηα θαη ηα αvηηζψκαηα. Οη πξσηετvεο επίζεο θαιχπηoπv ηo πεξηζζφηεξo απφ ηo oξγαvηθφ πιηθφ ζηα φζηξαθα θαη ζε ζηνηρεία άιια φπσο ηα καιηά θαη ηα vχρηα. Σα ιηπίδηα είvαη έvα εχξoο απφ oξγαvηθέο oπζίεο πoπ είvαη αδηάιπηεο ζηo vεξφ θαη πεξηιακβάvoπv ιίπε δψσv, θπηηθά πεηξέιαηα θαη θεξί (waxes). Απηά είvαη αvάιoγα ζε ρεκηθή ζχζηαζε κε ηo πεηξέιαηo. Σα ιηπίδηα είvαη άθζovα ζηo ζαιάζζηo πιαγθηφv θαη παξφvηα ζηα θoπθoχηζηα, ηα θξoχηα, ηoπο ζπφξoπο, ζηo επίζηξσκα ησv θχιισv θαη ηε θιoχδα ησv ρεξζαίσv θπηψv. Παξάδεηγκα εχξoπο ιηπηδηθψv oπζηψv είvαη oη ζηεξφιεο (sterols), πoπ είvαη ζεκαvηηθφο βηoιoγηθφο δείθηεο γηα ηo ζθιεξφ πεηξέιαηo. Σα μειψδε θαη oη ηαvίvεο είvαη ζπvζεηηθά πνπ απαληψληαη ζπλήζσο ζηα αvψηεξα θπηά. Σα μειψδε είvαη oπζίεο πoπ δίvoπv δχvακε ζηov ηζηφ ησv θπηψv, γηα παξάδεηγκα ζηα δέvηξα, παξάγovηαο κηα πηo ζηαζεξή ππoζηήξημε απ'φηη ε θπηαξίvε. Οη ηαvίvεο βξέζεθαv ζε κηθξέο θιoχδεο δέvηξσv, επηζηξψκαηα ζπφξσv, θχθε θαη κχθεηεο. Άιια ζεκαvηηθά oξγαvηθά ζπvζεηηθά είvαη oη ξεηίvεο (resins) θαη ηα oπζηψδε έιαηα (essential oils). Οη ξεηίvεο βξέζεθαv ζηo μχιo θαη ζηo επίζηξσκα ησv θχιισv ησλ δέvηξσv, θαη είvαη ηδηαίηεξα αvζεθηηθέο ζηε ρεκηθή θαη βηoιoγηθή πξoζβoιή. Οη ζρεηηθέο πoζφηεηεο απηψv ησv oκάδσv ησv oξγαvηθψv ζπvζεηηθψv ζηoπο δσvηαvoχο oξγαvηζκoχο πoηθίινπλ παξά πoιχ, φπσο θαίvεηαη ζηov Πίvαθα 1.1. Παξάγovηεο φπσο ε παξερφκεvε ηξoθή θαη ε ππεξθφξηηζε είvαη γλσζηνί πσο επεξεάδoπv επίζεο ηo πoζoζηφ ησv ιηπηδίσv. Οη πξσηετvεο θαη oη έvπδξoη άvζξαθεο είvαη πoιχ εππαζείο ζηε δηάζπαζε, θαη ηείvoπv vα δηαιπηoπoηoχvηαη, vα oμεηδψvovηαη ή vα απoηθoδoκoχvηαη βαθηεξηαθά, ρσξίο vα έρoπv εvζσκαησζεί ζηα ηδήκαηα, εθηφο απ'ηα επηθαvεηαθά ηoπο ζηξψκαηα. Αvηηζέησο, ηα ιηπίδηα θαη ηα μειψδε πoπ είvαη πηo αvζεθηηθά ζηε δηάζπαζε κε κεραvηθέο, ρεκηθέο θαη βηoιoγηθέο δηαδηθαζίεο, ζάβovηαη κε επηηπρία κέζα ζηα ηδήκαηα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 43 Έηνο: 2014

44 Πίvακας 1.1: χvζεζε ησv δψvησv πιηθψv (Hunt, 1980).Σα ιηπίδηα είvαη πoιχ θovηά ζηε ρεκηθή ζχζηαζε κε ηo πεηξέιαηo Σα ιηπίδηα είvαη πoιχ θovηά ζηε ρεκηθή ζχζηαζε κε ηo πεηξέιαηo. Απαηηνχληαη ζρεηηθά κηθξoχ αξηζκoχ ρεκηθέο αιιαγέο γηα ηov κεηαζρεκαηηζκφ ησv ιηπηδίσv ζε πεηξέιαηo, θαη γηα ην ιφγν απηφ πεξηζζφηεξo πεηξέιαηo κπoξεί vα παξαρζεί απ'ηα ιηπίδηα απ'φηη απφ oπoηovδήπoηε άιιε oπζία. Σo πεξηερφκεvo ησv ιηπηδίσv ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ πoπ ζάθηεθε ζηα ηδήκαηα είvαη πξoθαvψο αξθεηφ γηα vα είvαη ε πεγή φισv ησv αvά ηov θφζκo γvσζηψv πεηξειαίσv. Δάv κπoξέζνπλ vα πξoζδηoξηζηoχv κηθξoζθoπηθά oη βηoιoγηθoί πξoάγγειoη ηoπ πεηξειαίoπ, ηφηε ζα κπoξεί vα πξoθεηεπηεί πην απνηειεζκαηηθά ηo είδoο ησv πδξoγovαvζξάθσv πνπ κπoξoχv πηζαvά vα γεvvεζoχv. Σo ζαιάζζηo oξγαvηθφ πιηθφ ησv ηδεκάησv ηείλεη λα είvαη άκoξθo, ε ζπλήζεο φκσο γέλεζε κεηξηθψv πεηξσκάησv απφ ρεξζαία θπηά πξoέξρεηαη απφ ηεv πεηξoγξαθία ηoπ θάξβoπvoπ. Δρεη πξoζδηoξηζηεί έvαο κεγάιoο αξηζκφο απφ ρoπκηθά (macerals) ηoπ θάξβoπvoπ. Οη Kelley θ.α. ηo 1985 αvέιπζαv γεσρεκηθά ηo εvδερφκεvo γέvεζεο απφ κεξηθά ρoπκηθά. Γίλνληαη νη ηξεηο νκάδεο ρνπκηθψλ ηνπ θάξβνπλνπ: 1. Ο βηηξηvίηεο πξoέξρεηαη απ'ηα μειψδε θαη ηεv θπηαξίvε, ζπvζεηηθά ησv θπηηθψv ηζηψv. Θεσξείηαη πσο θαηαιακβάλεη ην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο ζχλζεζεο ηνπ ρνπκηθνχ θάξβνπλνπ θαη παξάγεη θχξηα αέξηα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 44 Έηνο: 2014

45 2. Ο ηvεηξηvίηεο, ν νπνίνο επίζεο πξφεξρεηαη απφ ηα μειψδε θαη ηεv θπηαξίvε ησv θπηψv έρεη ακειεηέα δπvαηφηεηα γέvεζεο πδξoγovαvζξάθσv, αθνχ πξψηα έρεη oμεηδσζεί, θαη θαεί. Έηζη ππάξρεη πηζαvφηεηα-δπvαηφηεηα γηα αέξηo. Παξάιιεια φκσο ν δηαζθoξπηζκέvoο ηvεηξηvίηεο πξoηάζεθε, πηζαλψο, σο κηα απφ ηηο βαζηθέο πεγέο ηoπ πγξoχ πδξoγovάvζξαθα απφ ηελ εξεπλεηηθή oκάδα Gidjeapla ηoπ Πεξκίoπ ζηε ιεθάvε Cooper ηεο Απζηξαιίαο. 3. Ο εμηvίηεο είvαη κηα ζχvζεηε oκάδα ρoπκηθψv πoπ πεξηιακβάvεη: α) Αιγηvίηε (alginite), πoπ πξoέξρεηαη απφ ηα θχθηα θαη φηαv είvαη ζε αθζovία ζρεκαηίδεη βαιηψδεο ή παρχ θάξβoπvo. Δίvαη ηo θχξηo ζπvζεηηθφ ησv torbanites ηεο θoηίαο. Απηφο o ηχπoο ηoπ θάξβoπvoπ είvαη αξθεηά ζπάvηoο, εvψ παξάγεηαη ζπvήζσο ζηo Πεξκo- Ληζαvζξαθoθφξo. Σα θχθηα πoπ είvαη ππεχζπvα γηα απηoχο ηoπο αιγηvίηεο είvαη ηα ίδηα κε ηα vέα θχθηα θξέζθσv vεξψv Botryococcus. Ο αιγηvίηεο έρεη ηζρπξή πεηξειατθή ηάζε. β) πoξηvίηε (sporinite), πνπ πξoέξρεηαη απφ ζπφξoπο θαη γχξε θπηψv, θαη κπoξεί vα είvαη ζε αθζovία ζηα θάξβoπvα απφ ηo Γεβφvηo κέρξη θαη ζήκεξα. Ο ζπoξηvίηεο ζηα θάξβoπvα ηoπ Παιαηoδστθoχ πξoέξρεηαη απφ ζπφξoπο, εvψ ζ'απηoχο ηoπ Μεζoδστθoχ θαη Σξηηoγεvoχο επηθξαηεί ε γχξε. Οη ζπφξoη θαη ε γχξε είvαη ππεξβoιηθά πιoχζηoη ζε ιηπίδηα (50%) θαη κπoξoχv vα δψζoπv άξηζηα κεηξηθά πεηξψκαηα κε πεηξειατθή ηάζε. Απφ ηεv ζηηγκή πoπ oη ζπφξoη θαη ε γχξε κεηαθέξovηαη ζε κεγάιεο απoζηάζεηο κε ηov αέξα θαη ηo vεξφ, ζπρvά εκθαvίδεηαη oμείδσζε πξηv ηεv ηαθή ηoπο ζηα ηδήκαηα. Δηζη, ηα θαιχηεξα κεηξηθά πεηξψκαηα είvαη απηά ζηα oπoία oη ζπφξoη θαη ε γχξε είvαη απηφρζovα ζηo πεξηβάιιov απφζεζεο, φπσο γηα παξάδεηγκα ηo θάξβoπvo ησv ειψv. γ) Ρεηηvίηε, πξoέξρεηαη απ'ηεv ξεηίvε θαη ηα oπζηψδε έιαηα ησv ρεξζαίσv θπηψv. Απηφο είvαη κηα ζεκαληηθή παξαγσγηθή πεγή vαθζεvηθψv (napthenic) θαη αξσκαηηθψv πδξoγovαvζξάθσv. δ) Φιoηψδεο παξέγρπκα, πξoέξρεηαη απ'ηo πξoζηαηεπηηθφ επηθαvεηαθφ επίζηξσκα ή ηo vεθξφ δέξκα ησv αvσηέξσv θπηψv. Σo θιoηψδεο παξέγρπκα εκθαvίδεηαη ζηo εμσηεξηθφ κέξoο ηoπ επηδεξκηθoχ ηζηoχ. Απηφ είvαη πιoχζηo ζε πδξoγovάvζξαθεο κε θεξί θαη επoκέvσο κηα ζεκαvηηθή πεγή πεηξειαίoπ. Δίλαη πηζαλή κηα θησρή δηαηήξεζε ζε θιoηψδεο παξέγρπκα αέξηαο ηάζεο, κε πoιχ κηθξφ ππφιεηκα γηα εvδερφκεvo πεηξέιαηo. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 45 Έηνο: 2014

46 ιεο oη παξαπάvσ θαηεγoξίεο εμηvίηε έρoπv δπvαηφηεηεο γέvεζεο πεηξειαίoπ. Δίλαη ζεκαληηθφ λα δηαηεξείηαη κε ζρεηηθή αθξίβεηα ε ζπλνρή ηεο δηαδξoκήο κεηαθoξάο, ηεο απφζηαζεο, θαη ηoπ πεξηβάιιovηoο απφζεζεο ψζηε ην εvδερφκεvo γέvεζεο πεηξειαίoπ ηoπ ζπoξηvίηε θαη ηoπ θιoηψδoπο παξεγρχκαηoο λα κελ επεξεάδεηαη ηζρπξά απφ ηηο θησρέο ζπvζήθεο δηαηήξεζεο. Δηζη, απφ ηηο ηέζζεξεηο oκάδεο ζπvζεηηθψv, πoπ βξέζεθαv ζε δσvηαvφ oξγαvηθφ πιηθφ, κφvo ηα ιηπίδηα θαη ηα μειψδε θαίvεηαη vα εvζσκαηψvovηαη ζεκαvηηθά κέζα ζηα ηδήκαηα θαη πέξα απφ ηα επηθαvεηαθά ζηξψκαηα. Σα ιηπίδηα είvαη παξφvηα ηφζo ζηoπο ζαιάζζηoπο oξγαvηζκoχο φζo θαη ζε ηκήκαηα φισv αvά ηov θφζκo πεηξειαίσv. Σα μειψδε βξέζεθαv κφvo ζε ρεξζαία θπηά, πνπ είvαη απίζαvo vα δψζoπv πεηξέιαηo, αιιά είvαη ζεκαvηηθέο πεγέο αεξίσv ΔΞΔΛΗΞΖ ΣΖ ΤΝΘΔΖ ΣΖ ΒΗΟΜΑΕΑ Οη πξφγovoη ησv πξσηoγφvσv πδξoβίσv oξγαvηζκψv πoπ ζπvζέηoπv ηo θπηoπιαγθηφv, ην δσσoπιαγθηφv θαη ηα βαθηήξηα αvαθαιχθζεθαv πίζσ ζηε Πξoθάκβξηo πεξίνδν, κε κηθξέο θαvεξέο εμειηθηηθέο αιιαγέο. Δπoκέvσο, ηo είδoο ηoπ πδξφβηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ πoπ ζάθηεθε ζε ζαιάζζηα ηδήκαηα πξoθαvψο άιιαμε πoιχ ιίγo ζηo γεσιoγηθφ ρξφvo. Οκσο, γηα ηα ρεξζαία θπηά έρoπv ιάβεη ρψξα ζεκαvηηθέο ρισξηδηθέο αιιαγέο απ'ηεv ζηηγκή ηεο εκθάvηζεο ηoπο ζηo αvψηεξo ηιoχξηo-γεβφvηo, θαη oη oπoίεο είραv θχξηα επίδξαζε ζηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο γέvεζεο ησv πδξoγovαvζξάθσv ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv ζηα oπoία είραv ζαθηεί (Δηθφvα 1.2). Σα θάξβoπvα ηoπ Ληζαvζξαθoθφξoπ ζηo βφξεηo εκηζθαίξηo, θαη ηoπ Πεξκίoπ ζηo vφηηo, πεξηέρoπv ρισξίδα φπoπ ππεξηζρχoπv παιηέο oκάδεο θπηψv. Οη θαηεγoξίεο ρoπκηθψv πνπ πξνθχπηνπλ είvαη βηηξηvίηεο κε αέξηα ηάζε θαη ηα oμεηδσκέvα παξάγσγα ηoπ ηvεηξηvίηε, κε κηθξέο πoζφηεηεο, ή ηoπηθέο ζπγθεvηξψζεηο ζπoξηvίηε, ξεηηvίηε, θιoηψδoπο παξεγρχκαηoο θαη αιγηvίηε. Σα Παιαηoδστθά θάξβoπvα επoκέvσο ηείvoπv ζηo ζχvoιo ηoπο vα είvαη αέξηαο ηάζεο. ηεv πεξίoδo ηoπ Ioπξαζηθoχ θαη Κξεηηδηθoχ έιαβαv ρψξα ζεκαvηηθέο εμειηθηηθέο αιιαγέο ζηε ρισξίδα. ηo Ioπξαζηθφ ππεξηζρχoπv ηα θσvoθφξα, ελψ ηα αγγεηφζπεξκα εκθαvίζηεθαv ζηo Κξεηηδηθφ. Καη oη δχo απηέο oκάδεο θπηψv είvαη πιoχζηεο ζε καιαθφ επηδεξκηθφ ηζηφ θαη ξεηίvε, θαη έρoπv ζεκαvηηθφ εvδερφκεvo παξαγσγήο πεηξειαίoπ. Μεγάιεο πoζφηεηεο αεξίσv επίζεο γεvήζεθαv απφ θάξβoπvα ηoπ ηχπoπ απηoχ, απφ ηε Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 46 Έηνο: 2014

47 ζηηγκή πoπ o βηηξηvίηεο παξακέvεη ζε αθζovία. Σα πεξηζζφηεξα απ'ηα καιαθά πεηξέιαηα ηεο Απζηξαιίαο έρoπv πξoέιζεη απφ θάξβoπvα ηoπ ηχπoπ απηoχ. Απφ ηα πηo αμηφιoγα ηέηoηoπ είδoπο πεηξέιαηα αvαθέξovηαη ηα πεηξέιαηα ηεο ιεθάvεο Gippsland, ηεο oκάδαο ηoπ θαησηέξoπ Σξηηoγεvoχο Latrobe, θαη απηά ησv ιεθαvψv Δromanga & Surat ηoπ Ioπξαζηθoχ (Thomas, 1982). Δικόvα 1.2: Ζ εμέιημε ησv θπηψv ηα ηειεπηαία 600 εθαηoκκχξηα ρξφvηα Απηέο oη εμειηθηηθέο αιιαγέο ζηε ρισξίδα ησv ρεξζαίσv θπηψv δηακέζoπ ηoπ γεσιoγηθoχ ρξφvoπ είvαη νη αηηίεο γηα ηεv πεηξειατθή ηάζε ησv ζπvζεηηθψv ηoπ θάξβoπvoπ Μεζoδστθήο θαη Σξηηoγεvoχο ειηθίαο, εvψ ηα ηδήκαηα ηoπ Παιαηoδστθoχ είvαη πηo ηππηθέο πεγέο απoθιεηζηηθά γηα αέξηα ΠΡΟΦΖΣΔΤΖ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ ΓΔΧΛΟΓΗΚΟ ΠΑΡΔΛΘΟΝ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ Οη αvoμηθέο ζπvζήθεο είvαη θξίζηκεο γηα ηε δηαηήξεζε ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ ζηα ηδήκαηα. Δπoκέvσο ε πξoθήηεπζε κεηξηθψv πεηξσκάησv ζρεηίδεηαη θπξίσο κε ηεv πξoθήηεπζε ηνπ πoπ θαη ηνπ πφηε ππήξμαλ αvoμηθέο ζπvζήθεο ζηo γεσιoγηθφ παξειζφv (Δηθφλα 1.3). Αvoμηθφο ζεκαίvεη ρσξίο oμπγφvo, αιιά o φξoο ρξεζηκoπoηείηαη ζπvήζσο κε ηε ιoγηθή ηoπ εμαvηιεκέvoπ oμπγφvoπ - κε αεξφβηoο. Αvαεξφβηoο ζεκαίvεη φηη δελ ππάξρεη επαξθέο oμπγφvo δηαζέζηκo γηα αεξφβηεο βηoιoγηθέο δηαδηθαζίεο. Απηή ε θξίζηκε ζπγθέvηξσζε oμπγφvoπ δηαθέξεη αλάκεζα ζηνπο νξγαληζκνχο. Δλψ ν φξνο νμηθφο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 47 Έηνο: 2014

48 ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηηο αεξφβηεο δηαδηθαζίεο νπνπ δειαδή ππάξρεη επαξθέο δηαζέζηκν νμπγφλν γηα λα γίλνπλ. ηαλ ππάξρεη ζπγθέληξσζε νμπγφλνπ θάησ απφ ηo έλα (1) ρηιηoζηφ ζε θάζε ιίηξo vεξoχ, ηφηε επέξρεηαη ζoβαξή κείσζε ηεο βηoκάδα;. κσο, επεηδή oη oξγαvηζκoί ηξoθoδoηoχvηαη απφ ηηο απoζέζεηο (απηoί πoπ είvαη ππεχζπvoη γηα ηε βηoαvακφριεπζε ησv ηδεκάησv) κπoξoχv vα δνπλ κέρξη ηηο ζπγθεvηξψζεηο ηoπ 0.3ml/l. Έηζη, γεληθά κπνξεί λα ζεσξεζεί πσο ε ζπγθέληξσζε νμπγφλνπ 0.5ml/l είλαη ην φξην oμηθνχ/αvoμηθνχ επηπέδνπ. Οη αvoμηθέο ζπvζήθεο είvαη θξίζηκεο γηα ηεv απφζεζε ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv, επεηδή απηέο εκπoδίδoπv ηνλ ζρεκαηηζκφ βεvζovηθήο παvίδαο θαη ηελ απoηθoδφκεζε ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ απφ βαθηήξηα ζηo ζηξψκα ηoπ πεζακέvoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ θαζψο θαη ηεv βηoαvακφριεπζε ησv ηδεκάησv επηθαvείαο, ζηνηρεία ηα oπoία ζα κπoξoχζαv vα θαηαζηξέςoπv ηo oξγαvηθφ πιηθφ πξηv ηεv ηαθή ηoπ. Αvoμηθέο ζπvζήθεο αvαπηχζζovηαη εθεί φπoπ ηo απαηηoχκεvo oμπγφvo είvαη πεξηζζφηεξo απφ ηo παξερφκεvo. Μεγάιεο πoζφηεηεο απφ oξγαvηθφ πιηθφ παξέρνληαη ζηo δάπεδo ησv ζαιαζζψv ζε πεξηoρέο πςειήο επηθαvεηαθήο oξγαvηθήο παξαγσγηθφηεηαο (θσηoζπvηηζέκεvα θχθηα ζηεv επθσηηθή δψvε ησv ζαιαζζψv θαη ιηκvψv), θαη/ή φπoπ ππάξρεη κεγάιε θιαζηηθή παξoρή απφ oξγαvηθφ πιηθφ. Σo oμπγφvo θαηαλαιψλεηαη θαζψο απoηθoδoκείηαη ηo άςπρν oξγαvηθφ πιηθφ θαη ειέγρεηαη απφ ηεv θπθιoθoξία ηoπ oμπγovσκέvoπ vεξoχ. Σα θχκαηα, ή ε θίvεζε ησv ςπρξψv σθεάvησv ξεπκάησv ηoπ ππζκέvα πoπ ιεηηoπξγoχv σο κεηαθoξείο oμπγφvoπ. Σα ςπρξά vεξά κπoξoχv vα δηαιχζoπv πεξηζζφηεξo oμπγφvo απ'φηη ηα δεζηά vεξά. ήκεξα ζηoπο παγθφζκηoπο σθεαvoχο ςπρξά ππθvά vεξά κεηαθέξoπv κεγάιεο πoζφηεηεο απφ oμπγφvo απφ ηηο πoιηθέο πεξηθέξεηεο πάvσ ζηoπο σθεάvηoπο ππζκέvεο ηoπ ηζεκεξηvoχ, δεκηoπξγψvηαο ζπvζήθεο oμπγφvσζεο ζε φια ζρεδφv ηα ηκήκαηα ηoπ σθεαvoχ. Απηφ έρεη ζεκαvηηθέο εθαξκoγέο γηα ηεv απφζεζε ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv. Σέηoηεο ζπvζήθεο θπθιoθoξίαο θαίvεηαη πσο δελ αvαπηχρζεθαv πoιχ ζηo παξειζφv. Δπoκέvσο, δάπεδo ηεο ζάιαζζαο ή ηεο ιίκvεο κε ηάζε αvoμηθψv ζπvζεθψv πθίζηαηαη: Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 48 Έηνο: 2014

49 1) φηαλ ε oξγαvηθή παξαγσγηθφηεηα ζηεv ππεξθείκεvε ζηήιε vεξoχ είvαη πoιχ πςειή θαη ηo ζχζηεκα ππεξθoξηίδεηαη κε oξγαvηθφ πιηθφ, θαη 2) φηαv ππάξρoπv ζπvζήθεο κε ζηάζηκα vεξά ζηov ππζκέvα, πνπ δηθαηνινγνχλ ηo πεξηoξηζκέλν παξερφκεvo oμπγφvo. Έηζη πξνζδηνξίδνληαη νη γεσιoγηθέο ζέζεηο ζηηο oπoίεο έρoπv απoηεζεί ηα κεηξηθά πεηξψκαηα. Δικόνα 1.3: Απoηθoδφκηζε ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ θάησ απφ αvoμηθέο θαη oμηθέο ζπvζήθεο (Demaison & Moore, 1980) Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 49 Έηνο: 2014

50 Σα κεηξηθά πεηξψκαηα θάησ απφ εμαηξεηηθέο πεξηζηάζεηο κπoξεί vα απoηέζεθαv θάησ απφ oμηθέο ζπvζήθεο. Απηφ εκθαvίδεηαη κεξηθέο θoξέο θαη κφλν φηαv o ξπζκφο ηδεκαηoγέvεζεο είvαη πoιχ πςειφο. Μηα ηδηαίηεξε πεξίπησζε ηπραίλεη φηαv ζρεδφv αθαξηαία απoηίζεvηαη αvoμηθά ηδήκαηα κε βαξπηηθέο ξoέο καδψv κέζα ζε oμηθά vεξά. κσο, θαηά θαλφλα, έvα κεηξηθφ πέηξσκα δεv αvακέvεηαη vα έρεη αvαπηπρζεί θάησ απφ oμηθέο ζπvζήθεο ΑΠΟΘΔΣΗΚΔ ΘΔΔΗ ΣΧΝ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ Οη θχξηεο ζέζεηο απφζεζεο ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv είvαη: Λίκvεο, Γέιηα θαη Θαιάζζηεο ιεθάvεο. Άιιεο ζέζεηο κηθξφηεξεο ζεκαζίαο φπσο έιε θξέζθσv vεξψv, κε δειηατθέο αθηoγξακκέο, επεηξσηηθέο θαησθέξεηεο θαη πβψκαηα. Απηέο oη ζέζεηο θαίvεηαη vα είvαη ε πεγή κηαο ζρεηηθά κηθξήο αvαιoγίαο ηoπ παγθoζκίoπ πεηξειαίoπ, θαη πξνζθέξνπλ κηα ζρεηηθά κηθξή πηζαvφηεηα γηα ηελ παξoπζία κεηξηθψv πεηξσκάησv, ρσξίο φκσο vα απoθιείνvηαη θαη oη εμαηξέζεηο ΛΗΜΝΔ Οη ιίκvεο είvαη oη πηφ ζεκαvηηθέο ζέζεηο απφζεζεο κεηξηθψv πεηξσκάησv ζε επεηξσηηθέο αθoιoπζίεο. Με ζθoπφ vα ζρεκαηηζηoχv ζεκαvηηθά ζε φγθν κεηξηθά πεηξψκαηα, oη ιίκvεο πξέπεη vα δoπv γηα κεγάιν γεσιoγηθφ ρξφvo. Οη αvoμηθέο ζπvζήθεο αvαπηχζζovηαη ζε ζηαζεξέο ιίκvεο, φηαv ε ζηήιε ηoπ vεξoχ δηαζηξσκαηψvεηαη. Απηφ ηo θαηvφκεvo, ζχκθσvα κε ηoπο Αllen & Collinson (1986) είvαη πηζαvφ vα εκθαvίδεηαη ζηηο αθφιoπζεο πεξηπηψζεηο: 1. ε βαζηέο ιίκvεο. Ζ ηάζε ηoπ αέξα δηαθαηoιoγεί ηo αvαθάηεκα φιεο ηεο ζηήιεο ηoπ vεξoχ ζε αβαζείο ιίκvεο, δηαθαηoιoγψvηαο ηεv oμπγφvσζε ηoπ vεξoχ ηoπ ππζκέvα, θαη ησv ηδεκάησv. Οη βαζηέο ιίκvεο ζπvήζσο ειέγρovηαη ηεθηovηθά. Απηέο ζπvήζσο αvαπηχζζovηαη ζε γξήγoξα βπζηδφκεvα ζπζηήκαηα επεηξσηηθψv ιεθαλψλ δηαζηoιήο, αιιά κπoξoχv επίζεο vα εκθαvίδovηαη ζε πεξηoρέο κε ηεθηνληθφ θαζεζηψο πίεζεο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 50 Έηνο: 2014

51 ηε βαζηά ιίκvε ηεο Σαγθαvίθαο ζηεv Αvαηoιηθή Αθξηθή, κε βάζoο 1500κ, πoπ αvήθεη ζε ζχζηεκα δηαζηoιήο (rift system), επηθξαηoχv αvoμηθέο ζπvζήθεο θάησ απ'ηo βάζoο ησv 150κ. Σo ζπvoιηθφ oξγαvηθφ πιηθφ πoπ έρεη θαηαγξαθεί απ'ηα ηδήκαηα ηoπ ππζκέvα ζηo αvoμηθφ ηκήκα ηεο ιίκvεο είvαη κεηαμχ 7-11%. Ζ πηo αβαζήο ιίκvε Μoκπovηoχ θαη ε ιίκvε Βηθηψξηα είvαη oμηθέο. 2. ε ρακειά γεσγξαθηθά πιάηε. Μεγάιoπ εχξoπο επoρηαθέο αιιαγέο δηθαηνινγνχλ αvηηζηξoθέο ζηε ζηήιε ηoπ vεξoχ. Φπρξά θαη ππθvά vεξά πoηακψv κεηαθέξovηαο κεγάιεο πoζφηεηεο αδηάιπηoπ oμπγφvoπ βπζίδovηαη ζηov ππζκέvα εχθξαησv ιηκvψv, πξoθαιψvηαο oμπγφvσζε. Οιεο oη εχθξαηεο ιίκvεο ζήκεξα, αθφκε θαη ε βαζηά ιίκvε Βατθάιε, κε 1620 κέηξα βάζoο, oμπγovψvεηαη ηoπιάρηζηov γηα έvα κεγάιν δηάζηεκα ηνπ ρξφvoπ. ε δεζηά, ηξoπηθά, oκoηφκoξθα θιίκαηα, ηo vεξφ ησv πoηακψv είvαη ιηγφηεξo ππθvφ, θαη δεv έρεη ηε δπvαηφηεηα vα ζρεκαηίζεη πςειήο ππθvφηεηαο ξoέο κε ζπλέπεηα λα κεηαθέξεη ιηγφηεξo oμπγφvo. Απηέο oη ζπvζήθεο επvooχv ηεv αvάπηπμε αvoμηθψv ζπvζεθψv. Αvηίζεηα, ε ζπκπεξηθoξά ηoπ ζεξκηθά ππθvoχ vεξoχ, ζχκθσvα κε ηov Ragotzkie (1978), ζεκαίvεη φηη απαηηείηαη πεξηζζφηεξε δoπιεηά γηα vα αvαθαηεπηoχv δχo ζηξσκαησκέvεο πδάηηvεο κάδεο, ζε απμεκέvεο ζεξκoθξαζίεο (π.ρ o C), απ'φηη ζε ρακειέο ζεξκoθξαζίεο (π.ρ. 4-5 o C). Έηζη, oη ηξoπηθέο ιίκvεο ηείvoπv vα ζηξσκαηψvνvηαη εχθoια. Απφ ηεv άιιε κεξηά ηo αζζεvέο θξχσκα ζε κηά ηξoπηθή ιίκvε κπoξεί vα δεκηνπξγήζεη ξεχκαηα ηέηνηαο ππθvφηεηαο ηα oπoία κπoξνχλ vα επεξεάζoπv ηo ζχvoιo ηoπ πδάηηvoπ ζψκαηoο, πξoθαιψvηαο αvαθάηεκα θαη oμπγφvσζε ηoπ vεξoχ ηoπ ππζκέvα. Δπίζεο, ε άθζovε παξoρή vεξoχ ζε πγξά θιίκαηα εμαζθαιίδεη φηη ε ιίκvε δηαηεξείηαη γεκάηε. ε μεξά θιίκαηα, oη ιίκvεο κπoξνχλ θαηά δηαζηήκαηα vα ζηεγvψvoπv, κε απoηέιεζκα ηεv oμπγφvσζε ησv επηθαvεηαθψv ηoπο ηδεκάησv. Οη κεγάιεο απψιεηεο απφ ηελ εμάηκηζε κπoξνχλ vα βoεζήζoπv ζηηο αvoμηθέο ζπvζήθεο, κε ηεv παξαγσγή κηαο αικπξήο ζηξσκάησζεο. Οη ιίκvεο κε αικπξέο δηαζηξσκαηψζεηο κπoξoχv vα ζρεκαηίζoπv ζεκαvηηθά πεξηβάιιovηα κεηξηθψv πεηξσκάησv, ζε ρακειά γεσγξαθηθά πιάηε. Τδξoζεξκηθά δηαιχκαηα ζε πεξηoρή κε εθαηζηεηαθή δξαζηεξηφηεηα θαη εθθφξηηζε πάvσ ζε πεξηαιθαιηθά εθαηζηεηαθά παξάγσγα, κπoξoχv vα παξάμoπv αιθαιηθέο ιίκvεο, θαη Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 51 Έηνο: 2014

52 έηζη λα αλαπηπρζνχλ ηζρπξά κεησκέvεο ζπvζήθεο νμπγφλσζεο ζηo δάπεδo ησv ιηκvψv. Δπδηάθξηηεο αθoιoπζίεο oξπθηψv είvαη ραξαθηεξηζηηθφ γvψξηζκα ησv αιθαιηθψv ιηκvψv. Σα ηδήκαηα ησv ιηκvψv κπoξoχv vα είvαη πεγέο πεηξειαίoπ, αεξίσv ζπκππθvσκάησv ή αεξίσv, ηα νπνία εμαξηψληαη απν: ηελ θιαζηηθή παξoρή ζηηο ιίκvεο, θαζψο θαη ηελ oξγαvηθή εηζαγσγή ζηα ηδήκαηα ησv ιηκvψv (απηφρζovε ή αιιφρζovε). Σα ιηκvαία πεηξέιαηα ηείvoπv vα είvαη πoιχ πoηθηιφκoξθα ζε ππθvφηεηα, ρακειoχ ζείoπ, θαη έρoπv κεγάιε πoηθηιφηεηα ζε πoζoζηφ θεξηoχ (wax), θπκαηvφκεvo κέρξη 40%. Σo θεξί πξoέξρεηαη απφ ηo vεθξφ δέξκα ησv ρεξζαίσv θπηψv θαη απφ ηηο εθξίζεηο θεξηoχ ησv θπθψv ηoπ θξέζθoπ vεξoχ ΓΗΔΡΔΤΝΖΖ ΠΑΛΗΧΝ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΛΖΜΝΑΗΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ Οη ιηκvαίoη πεηξειατθoί ζρηζηφιηζoη ηoπ Ζσθαηvηθoχ ζρεκαηηζκoχ "Πξάζηvoπ Πoηακoχ" (ζην Κνινξάλην, Γνπηλφκηλγθ θαη Γηνχηα) πoπ ζπγθεvηξψζεθαv ζηηο παιαηo-ιίκvεο Uinta θαη Gosiuta, ηψξα δηαηεξoχvηαη ζηηο ππoιεθάvεο Uinta θαη Piceance Creek (ιίκvε Uinta- Βνξεηναλαηνιηθή Γηνχηα θαη δπηηθφ Κνινξάλην λφηηα ηεο Γηνχηα) θαη ζηηο ππoιεθάvεο Green River θαη Washakie (ιίκvε Gosiute- λνηηνδπηηθή γσλία ηνπ Γνπηλφκηλγθ κφιηο βφξεηα ηεο Γηνχηα). Έvα εχξoο ιηκvαίσv πεξηβαιιφvησv αvηηθαηoπηξίδovηαη απ'ηα κέιε ηoπ ζρεκαηηζκoχ Green River. Μεξηθέο απφ ηηο πηo ζεκαvηηθέο κovάδεο κεηξηθψv πεηξσκάησv πεηξειαίoπ (π.ρ. ζρηζηφιηζoη ηoπ Laney, πεηξειατθoί ζρηζηφιηζoη ηoπ Mahogany) απoηέζεθαv ζε γεvηθά αικπξέο ιίκvεο, βαζηέο αvoμηθέο, ζηξσκαησκέvσv εμ'αηηίαο ηεο ππθvφηεηαο, εvψ θαη oη ππεξάικπξεο ιίκvεο θαη ηα πεξηζψξηα ηoπο απνηεινχλ επίζεο ζέζεηο ζεκαvηηθήο ζπγθέvηξσζεο oξγαvηθoχ πιηθoχ. Ζ ππεξαικπξφηεηα θαη ε απoπζία ζεητθψv αιάησv εκπφδηζαv ηεv βαθηεξηαθή oμείδσζε ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ. Οη μεξέο ζπvζήθεο απέθιεηζαv ηεv ζεκαvηηθή εηζαγσγή ρεξζαίσv θπηψv ζηα ιηκvαία ζπζηήκαηα, έηζη ηo oξγαvηθφ πιηθφ είvαη σο απoηέιεζκα απηφρζovo θαη κε πεηξειατθή ηάζε. ε αvηίζεζε κε ηηο αικπξέο θαη ππεξάικπξεο κovάδεο ηoπ ζρεκαηηζκoχ Green River ηα ηδήκαηα ηεο ιίκvεο Pematang ησv Παιαηoγεvψv ιεθαvψv δηαζηoιήο (Paleogene rifted basins) ηεο Κεvηξηθήο oπκάηξαο ζηεv Ivδovεζία είvαη απoζέζεηο ιηκvψv ρακειήο αικπξφηεηαο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 52 Έηνο: 2014

53 Οη Williams θ.α. ηo 1985 έδσζαv κηα θαιή πεξηγξαθή απηψv ησv αθoιoπζηψv, πεξηιακβάvovηαο ηηο απoζεηηθέο θάζεηο ηoπο, θαη ηηο ζέζεηο ησλ ραξαθηεξηζηηθψv πεγψv. Ζ αθoιoπζία Pematang θζάvεη κέρξη ηα 1800 κέηξα πάρoο θαη απoηέζεθε ζε δoκηθά ειεγρφκεvεο ηάθξoπο, θάησ απφ πγξέο ηξoπηθέο ζπvζήθεο. Σo πηo ζεκαvηηθφ κεηξηθφ πέηξσκα πεηξειαίoπ είvαη o ζρεκαηηζκφο θαθέ ζρηζηφιηζoο (Brown Shale), πoπ αvηηθαηoπηξίδεη ηηο απoζέζεηο βαζηψv ιηκvψv, πoπ ζρεκαηίζηεθαv απφ γξήγoξε ηδεκαηoγέvεζε ζχvγρξovε κε ηε βχζηζε ηεο ιεθάvεο. Απηέο oη απoζέζεηο είvαη θαιά ειαζκαησκέvεο, κε κε αvζξαθηθoχο πειίηεο ζε ρξψκα θoθθηvo-θαθέ κέρξη καχξo. Οη γεσρεκηθέο ζπγθξίζεηο έδεημαλ νκνηφηεηεο αvάκεζα ζηα κεηξηθά πεηξψκαηα κε θχθηα ησv θαθέ ζρηζηoιίζσv θαη ηoπ βαξηoχ πεηξειαίoπ, πεξηιακβαλνκέλσλ θαη εθείvσv ησv γηγαvηηαίσv πεδίσv Minas θαη Duri. ε αvηίζεηε πεξίπησζε, κε ηov θαθέ ζρηζηφιηζo βαζηάο ιίκvεο σο ζρεκαηηζκφ πεηξειατθήο ηάζεο, ζηηο αβαζείο ιηκvαίεο αθoιoπζίεο ηoπ ζρεκαηηζκoχ Coal Zone, θπξηαξρoχv κεηξηθά πεηξψκαηα κε ρεξζαία θπηά θαη κε ηάζε αεξίσv ζπκππθvσκάησv. Σα ιηκvαία κεηξηθά πεηξψκαηα ηoπ Αιβίoπ θαη Σoπξσvίoπ έρoπv πεξηγξαθεί απφ ηε ιεθάvε Songlao ηεο αvαηoιηθήο Κίvαο. Απηά αvηηθαηoπηξίδoπv απoζέζεηο βαζηψv, ζεξκηθά ζηξσκαηoκέvσv, θξέζθσv vεξψv, ιηκvψv. Παξαδείγκαηα κηθξήο θιίκαθαο απφ πιoχζηα κεηξηθά πεηξψκαηα κε πεηξειατθή ηάζε έρoπv πεξηγξαθεί απ'ηηο ιεθάvεο ηoπ Σξηηoγεvoχο Mae Sot θαη Mae Tip ηεο βoξεηoδπηηθήο Σαυιάvδεο (Gibling 1985 a,b). Απηά έρoπv απoηεζεί ζε αβαζείο θξέζθσv-γιπθψv έσο πθάικπξσv vεξψv ιίκvεο ΓΔΛΣΑ Σα δέιηα κπoξεί vα είvαη ζεκαvηηθέο ζέζεηο γηα απφζεζε κεηξηθψv πεηξσκάησv. ηε voηηoαvαηoιηθή Αζία θαη Απζηξαιία, ηα δέιηα εκθαvίδovηαη vα είvαη oη πην κεγάιεο πεγέο πεηξέιαησλ. Οη δηαθoξεηηθoί ηχπoη δέιηα έρoπv θαη δηαθoξεηηθή ζπκπεξηθoξά. Σα δέιηα επνηθoδφκηζεο (πoηάκηαο ή θπκαηηθήο ππεξίζρπζεο) ραξαθηεξίδovηαη απφ εμαθoιoπζεηηθά πεξηβάιιovηα ρακειήο εvέξγεηαο ζηε δειηατθή πιαηθφξκα ηα oπoία επvooχv ηηο απoζέζεηο κεηξηθψv ζηξσκάησv. Σα ζηαηηθά ή θαηαζηξεπηηθά δέιηα (θπκαηηθήο ππεξίζρπζεο) γεvηθά παξάγoπv ιηγφηεξo επvoτθά πεξηβάιιovηα γηα απφζεζε κεηξηθψv πεηξσκάησv. Ζ κεηαvάζηεπζε ησv Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 53 Έηνο: 2014

54 παξαθηίσv θξαγκψv ηείvεη vα επαvαεπεμεξγάδεηαη ηα ηδήκαηα ζηεv θαηψηεξε δειηατθή πιαηθφξκα θαη ηo oξγαvηθφ πιηθφ ζπvήζσο λα απoηθoδoκείηαη ζε έvα αδξαvέο ζηάδηo. Ο Shanmugam ηo 1985 πεξηέγξαςε ηα θάξβoπvα κέζα ζηεv oκάδα Latrobe ηoπ αvσηέξoπ Κξεηηδηθoχ-Ζσθαίvoπ ηεο ιεθάvεο Gippsland ηεο voηηoαvαηoιηθήο Απζηξαιίαο. Απηέο oη κovάδεο είvαη πεγέο γηα πεξίπoπ 300 εθαηoκχξηα βαξέιηα πεηξειαίoπ. Σα θάξβoπvα είvαη θχξηα βηηξηvηηηθήο ππεξίζρπζεο, αιιά πεξηέρoπv κέρξη θαη 15% ζπζηαηηθά εμηvίηε, πoπ ζπvηίζεηαη απφ μειψδε, ζπoξηvίηε θαη ξεηίvε. Απηά ηα ζπvζεηηθά πξoήιζαv απφ θσvνθφξα, θιoηoχο, θoπθoχηζηα, θχιια, ζψκαηα ξεηίvεο, θ.α πoπ παξήρζεζαλ ζηα θνληηλά θσvνθφξα δάζε. Σo θιίκα ήηαv εχθξαηo θαη πγξφ. Σα πεηξέιαηα ηαηξηάδoπv γεσρεκηθψο κε απηά ηα θάξβoπvα, θαη έρoπv ραξαθηεξηζηηθά ηππηθψv πεγψv θάξβoπvoπ, φπσο γηα παξάδεηγκα πςειφ πoζoζηφ θεξηoχ, κέρξη θαη 27% ΘΑΛΑΗΔ ΛΔΚΑΝΔ Σα κεηξηθά ζαιάζζηα πεηξψκαηα κπoξoχv vα ζρεκαηηζηoχv ζε θιεηζηέο, θξεπηδηθέο ιεθάvεο, ηέηoηεο φπσο ε Μαχξε ζάιαζζα, ε Βαιηηθή ζάιαζζα θαη ε ιίκvε Μαξαθάτvηo, ή ζε αvoηρηέο ζαιάζζηεο πθαιoθξεπίδεο θαη επεηξσηηθέο θαησθέξεηεο. Οη κεραvηζκoί γηα ηεv αvάπηπμε κεηξηθψv πεηξσκάησv ζε θαζέvα απ'ηα πεξηβάιιovηα απηά είvαη αξθεηά δηαθoξεηηθoί: α) ζε θιεηζηέο ιεθάvεο ε πδάηηvε ζηξσκάησζε κεηψvεη ηεv παξoρή oμπγφvoπ, β) ζε αvoηρηέο πθαιoθξεπίδεο/θαησθέξεηεο ε πξoο ηα πάvσ σθεάvηα ξoή δηθαηoιoγεί: ηεv πςειή oξγαvηθή παξαγσγηθφηεηα θαη γηα ηo ιφγo απηφ ηεv πςειή απαίηεζε ζε oμπγφvo, θαη ηεv θαηαπάηεζε ηoπ ειάρηζηoπ ζηξψκαηoο oμπγφvoπ ηoπ κέζoπ vεξoχ ησv σθεαvψv. Έλα βαζηθφ παξάδεηγκα κεηξηθνχ πεηξψκαηνο πoπ απoηέζεθε ζε πεξηoξηζκέvεο ζαιάζζηεο ιεθάvεο είλαη o αξγηιηθφο ζρεκαηηζκφο ηoπ αvσηέξoπ Ioπξαζηθoχ- Κηκκεξηδίoπ, ηεο Βφξεηαο Θάιαζζαο. ηα παξαδείγκαηα κεηξηθψv πεηξσκάησv πoπ έρoπv απoηεζεί σο απoηέιεζκα ηεο πξoο ηα πάvσ ξoήο πεξηιακβάvovηαη o ρεκαηηζκφο Phosphoria ηoπ Πεξκίoπ ηεο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 54 Έηνο: 2014

55 δπηηθήο Ακεξηθήο, o ρεκαηηζκφο Shublick ηoπ Σξηαδηθoχ ζηε Βφξεηα Καησθέξεηα ζηεv Αιάζθα, o ρεκαηηζκφο Monterey ηoπ Μεηoθαίvoπ ηεο Καιηθφξvηα θ.α. ηα παξαδείγκαηα κεηξηθψv πεηξσκάησv πoπ έρoπv απoηεζεί σο ηo απoηέιεζκα ηεο θαηαπάηηζεο ηεο ειάρηζηεο δψvεο oμπγφvoπ ηoπ κέζoπ vεξoχ ζηεv επεηξσηηθή πθαιoθξεπίδα πεξηιακβάvovηαη ηα κεηξηθά πεηξψκαηα ηoπ Σoαξζίoπ ηεο δπηηθήο Δπξψπεο ΣΑΖ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ Ζ αέξηα ή πεηξειατθή ηάζε ησv ζαιαζζίσv κεηξηθψv πεηξσκάησv εμαξηάηαη θχξηα απν ηεv παξoπζία ή απoπζία ησv εδαθηθψv θπηηθψv πιηθψv κε αέξηα ηάζε. Οη θιεηζηέο ζαιάζζηεο ιεθάvεο πoπ είvαη θovηά ζε θχξηεο θιαζηηθέο πεγέο κπoξεί vα είvαη αέξηα ηάζεο. Οξγαvηθφ πιηθφ κε πεηξειατθή ηάζε, απφ πξαγκαηηθά ζαιάζζηα γέvεζε, εκθαvίδεηαη ζε δψvεο κε πξoο ηα πάvσ ξoή, ζε κηθξή απφζηαζε απν ηεv αθηή απφ άvπδξεο ρεξζαίεο πεξηoρέο ΜΔΣΡΖΔΗ ΜΖΣΡΗΚΧΝ ΠΔΣΡΧΜΑΣΧΝ Μηα ζεηξά γεσρεκηθψλ ηερvηθψλ έρoπv αvαπηπρζεί γηα ηελ αvαγvσξίζε θαη ηε θαηακέηξεζε ησλ κεηξηθψλ πεηξσκάησλ θαη ησλ πεηξειατθψλ ξεπζηψλ. Απηέο oη ηερvηθέο κπoξoχv vα ρξεζηκoπoηεζoχv αξρηθά γηα vα απoδείμoπv πφηε ππάξρεη κεηξηθφ πέηξσκα ζηo ίδεκα πoπ έγηvε δεηγκαηoιεςία, αιιά επίζεο θαη γηα λα απαληεζνχλ ζεκαληηθά εξσηήκαηα πνπ αθνξνχλ ην πεηξειατθφ ζχζηεκα θφξηηζεο πoπ ιεηηoπξγεί ζε κηα πεξηoρή. Πξέπεη vα πξoζδηoξηζηνχλ ην πφζν πινχζην είλαη ην κεηξηθφ πέηξσκα, o ηχπoο ηoπ πεηξειαίoπ, ε ζχλζεζή ηνπ θαη λα κεηξεζεί ε ζεξκηθή σξίκαvζε. ηα κεηξηθά πεηξψκαηα θαη ηα ξεπζηά πξέπεη vα εθαξκνζηεί γεσινγηθή ζχγθξηζε, έηζη ψζηε vα κπoξoχv vα εξκελεπηνχλ oη δξφκoη κεηαvάζηεπζεο. Απηέο νη παξακέηξνη είλαη ζεκαληηθέο γηα ηεv απoηειεζκαηηθή εθκεηάιεπζε ησv πεξηζζoηέξσv γvσζηψv πεδίσv, θαη γηα ηεv αvαγvψξηζε vέσv πηζαvψv πεδίσv. Ζ αvίρvεπζε γεvηθά εμαξηάηαη: α) απ'ηεv χπαξμε κε αγσγίκσv πεηξειαίσv, ζηα δηάθεvα ησv πφξσv εvφο ψξηκoπ κεηξηθoχ πεηξψκαηoο, ηo oπoίo ηo θάvεη vα αvηηζηέθεηαη αvψκαια, Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 55 Έηνο: 2014

56 β) απ'ηεv ππεξπίεζε ε oπoία ηείvεη vα δεκηoπξγείηαη απφ κεηξηθά πεηξψκαηα πνπ έρνπλ παξάμεη πδξνγνλάλζξαθεο, θαη ηα oπoία δηαθαηoιoγoχv ηηο αvψκαιεο ρξovηθέο κεηαθoξέο ησv ερεηηθψv θαηαγξαθψv. Μηα ιεπηνκέξεηα είλαη φηη ηα κεηξηθά πεηξψκαηα ζπκπεξηθέξovηαη αvψκαια ζηε ξαδηεvεξγή ζρέζε ηoπο, πεξηβάιιovηαο κε κεηξηθoχο ζρηζηoιίζoπο, θαη κπoξoχv επoκέvσο vα αvηρvεχovηαη κε θαηαγξαθέο αθηίvσv γάκκα. Δvα ηέηoηo παξάδεηγκα είvαη oη "δεζηoί" ζρηζηφιηζoη Κηκκεξηδηθήο θιίκαθαο ηεο Βφξεηαο Θάιαζζαο. Τπάξρoπv σζηφζo πoηθίιεο παγίδεο ζηεv αvαγvψξηζε ηεο ηαπηφηεηαο ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv κε ηηο ειεθηξηθέο θαηαγξαθέο, θαη ηo εvδερφκεvo κεηξηθψv oξηδφvησv ζα κπoξoχζε κνλάρα κε ζχγθξηζε γεσρεκηθψλ δεηθηψλ ηειηθά λα επηβεβαηψλεηαη. Μέρξη ηψξα έρεη δεηρζεί φηη ηo πεηξέιαηo πξoέξρεηαη θχξηα απφ oξγαvηθφ πιηθφ πιoχζηo ζε ιηπίδηα πoπ έρεη ζαθηεί ζηα ηδήκαηα. Σo πεξηζζφηεξo απ'απηφ ηo oξγαvηθφ πιηθφ είvαη ζε κoξθή γvσζηή ζαv θεξoγφvo (kerogen). Σo θεξoγφvo είvαη ηo ηκήκα ηoπ oξγαvηθoχ πιηθoχ ζ'έvα πέηξσκα ηo oπoίo είvαη αδηάιπηo ζε θoηvoχο oξγαvηθoχο δηαιχηεο. Απηφ oθείιεη ηεv αδηαιπηφηεηα ηoπ ζηo κεγάιo κoξηαθφ ηoπ βάξoο. Μπoξoχv vα αvαγvσξηζηoχv δηαθoξεηηθoί ηχπoη θεξoγφvoπ, θαζέvαο κε δηαθoξεηηθή ζπγθέvηξσζε ησv πέvηε θχξησv ζηoηρείσv άvζξαθα, πδξoγφvoπ, oμπγφvoπ, αδψηoπ θαη ζείoπ, θαη θαζέvα κε δηαθoξεηηθφ εvδερφκεvo γέvεζεο πεηξειαίoπ. Ο φξνο βηηoπκέvηo αθνξά πξαθηηθά θάζε νξγαληθή χιε ζηα πεηξψκαηα θαη γηα ηελ αθξίβεηα αλαθέξεηαη ζηα κίγκαηα πγξψλ ή ζηεξεψλ πδξνγνλαλζξαθσλ πνπ είλαη δηαιπηά ζε δηζνπιθηδηθέο ελψζεηο. Σν βηηνπκέλην ζρεκαηίδεηαη θπξίσο σο ηo απoηέιεζκα ηεο δηάζπαζεο ηoπ ρεκηθoχ δεζκoχ ηoπ θεξoγφvoπ κε αχμεζε ηεο ζεξκoθξαζίαο. Σo πεηξέιαηo είvαη ε oξγαvηθή oπζία πoπ αvαθαιχθζεθε απφ γεσηξήζεηο θαη βξέζεθε ζε θπζηθέο εθρχζεηο. Σo βηηoπκέvηo γίvεηαη πεηξέιαηo ζε θάπoηo ζεκείo θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηαvάζηεπζεο ηoπ. πρvά ππάξρoπv ζεκαvηηθέο ρεκηθέο δηαθoξέο αvάκεζα ζηηο απoβoιέο ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv (βηηoπκέvηo) θαη ηoπ βαξηoχ πεηξειαίoπ-ειαίoπ. Ο φξoο καχξo πεηξέιαηo ρξεζηκoπoηείηαη κεξηθέο θoξέο γηα vα ππoδειψζεη ηo πεηξέιαηo ηo oπoίo είvαη πγξφ-ξεπζηφ ηφζo ζηov απoηακηεπηήξα φζo θαη ζηεv επηθαvεηαθή ζεξκoθξαζία θαη πίεζε. Σo θπζηθφ αέξηo είvαη πδξνγνλάλζξαθαο εκθαvηδφκεvoο ζηεv αεξηψδε θάζε. Σo πγξφ αέξηo δηαθέξεη απν ηo μεξφ αέξηo ζηo φηη Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 56 Έηνο: 2014

57 ην πγξφ απoδίδεη ζεκαvηηθέο πoζφηεηεο ζπκππθvσκάησλ ζηεv ελαιιαγή απν ηov απoηακηεπηήξα ζηηο ζπvζήθεο επηθάvεηαο. Οηαv ε απφδoζε ησλ ζπκππθλσκάησv είvαη πςειή, ηφηε ηo ξεπζηφ ovoκάδεηαη αέξηo ζπκπχθvσκα. Κάησ απφ ζπvζήθεο πoιχ ρακειήο ζεξκoθξαζίαο θαη πςειήο πίεζεο κπoξoχv vα ζρεκαηηζηoχv έvπδξα αέξηα. Απηά είvαη ζηεξεέο θξπζηαιιηθέο δoκέο, πoπ ζπvήζσο πεξηέρoπv κεζάvηo. Σα έvπδξα ηoπ κεζαvίoπ κπoξoχv vα βξεζoχv ζηηο αξθηηθέο παγεηψδεηο πεξηθέξεηεο αιιά επίζεο θαη θάησ απν ηo δάπεδo βαζηψv ζαιαζζψv αθφκε θαη ζε ηξoπηθά γεσγξαθηθά πιάηε. Σo θπζηθφ αέξηo πoπ πξoθχπηεη απν ηε ζεξκηθή δηάζπαζε ηoπ θεξoγφvoπ είvαη γvσζηφ ζαv ζεξκoγεvέο. Οκσο, ηo βηoγεvηθφ αέξηo είvαη έvα θπζηθφ αέξηo πoπ ζρεκαηίζηεθε απoθιεηζηηθά απν ηεv βαθηεξηαθή δξαζηεξηφηεηα ζηα πξψτκα ζηάδηα ηεο δηαγέvλεζεο (κέρξη 60 ή 70 o C), εκθαvίδεηαη ζε κηθξά βάζε, θαη είvαη ζπvήζσο πoιχ μεξφ. 1.4 Ζ ΠΔΣΡΔΛΑΗΚΖ ΦΟΡΣΗΖ ΓΔΝΗΚΑ Ζ πεηξειατθή θφξηηζε εκθαvίδεηαη φηαv ζρεκαηίδεηαη πεηξέιαηo ζ'έvα κεηξηθφ πέηξσκα, ζηε ζπλέρεηα απoβάιιεηαη απφ ην κεηξηθφ πέηξσκα, θαη ηέινο κεηαvαζηεχεη δηακέζoπ εvφο ζηξψκαηoο κεηαθoξάο ζε κηα παγίδα. Σo πεηξέιαηo ρεκηθά είvαη κηα αvάκεημε απφ θoξεζκέvoπο θαη αξσκαηηθoχο πδξoγovάvζξαθεο θαη ζπvζεηηθά NSO (άδσηo-ζείo-oμπγφvo). Δvα κεγάιo εχξoο ρεκηθψv αvαιχζεσv κπoξoχv vα πξαγκαηoπoηεζoχv ζηo πεηξέιαηo θαη ζε θνκκάηηα κεηξηθψv πεηξσκάησv κε ζθoπφ vα βoεζήζoπv ζηε ζπζρέηηζε ηoπ πεηξειαίoπ κε ηα πξσηoγεvή κεηξηθά πεηξψκαηα θαη ηα πεξηβάιιovηα απφζεζεο. εκαvηηθέο θπζηθέο ηδηφηεηεο ηoπ πεηξειαίoπ είvαη ε ππθvφηεηα ηoπ, ε έvηαζε ησv παξαγφvησv κεηαζρεκαηηζκoχ θαη ηα ζεκεία βξαζκoχ, πoπ επεξεάδoπv ηηο δηαδηθαζίεο δεπηεξoγεvoχο κεηαvάζηεπζεο, ηεv έvηαζε ησv ππoεπηθαvεηαθψv αιιαγψv θαη ηεv ζπκπεξηθoξά ηεο θάζεο. Ζ γέvεζε ηoπ πεηξειαίoπ πξαγκαηoπoηείηαη εμαηηίαο ηεο ρεκηθήο δηάζπαζεο ηoπ θεξoγφvoπ κε ηεv αχμεζε ηεο ζεξκoθξαζίαο. Καζψο απειεπζεξψvovηαη oη Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 57 Έηνο: 2014

58 πδξoγovάvζξαθεο, ηo ππoιεηπφκεvo θεξoγφvo αvαπηχζζεηαη ζηεv θαηεχζπvζε αvζξαθηθoχ ππoιείκκαηoο. Οη πηo ζεκαvηηθoί παξάγovηεο γηα ηε δηάζπαζε ηoπ θεξoγφvoπ είvαη ε ζεξκoθξαζία θαη o ρξφvoο. Ο ξπζκφο δηάζπαζεο κπoξεί vα ππoιoγηζηεί απ'ηεv εμίζσζε ηoπ Arrhenius. Σo αζηαζέο θεξoγφvo δηαζπάηαη πάvσ απ'ηoπο o C, αθoιoπζoχκεvo απ'ηo δχζηεθηo θεξoγφvo απφ o C. Πάvσ απ'ηoπο o C ηo πεηξέιαηo δηαζπάηαη ζε αέξηo. Δηζη, ηo ζηάδηo γέvεζεο πεηξειαίoπ δηαδέρεηαη ε γέvεζε πγξoχ αεξίoπ/ αέξηα ζπκππθvψκαηα, θαη ηειηθά ηo ζηάδηo γέvεζεο μεξoχ αεξίoπ. Ζ απoβoιή πεηξειαίoπ πξoθαvψο αηηηoιoγείηαη απφ ηεv χπαξμε κηθξoδoκψv ζηα κεηξηθά πεηξψκαηα πoπ δεκηoπξγoχvηαη κεηά ηεv εθαξκoγή ππεξπίεζεο έσο φηνπ λα ππάξμεη γέvεζε πδξoγovαvζξάθσv. Iζρvά κεηξηθά πεηξψκαηα κπoξεί λα κε γεvvoχv επαξθέο πεηξέιαηo ψζηε λα δηθαηoιoγείηαη απoβoιή. Δαv θζάζoπv ζε πςειφηεξε σξηκφηεηα, ηo παξαγψκεvo πεηξέιαηo κπoξεί vα δηαζπάηαη ζε αέξηo ηo oπoίo κπoξεί vα είvαη ηθαvήο απφδoζεο. Γηα πιoχζηα κεηξηθά πεηξψκαηα (>5kg/t) ε απoδoηηθφηεηα ηεο απoβoιήο πεηξειαίoπ κπoξεί vα είvαη πoιχ πςειή (60-90%). Σα κεηξηθά πεηξψκαηα κπoξoχv vα ηαμηvoκεζoχv ζε ηξεηο ηχπoπο, κε βάζε ην πφζν πινχζηα είαλη θαζψο θαη κε βάζε ησv απoβαιινκέvσv παξαγψγσv. Ζ δεπηεξoγεvήο κεηαvάζηεπζε κεηαθέξεη πεηξέιαηo, απν ηεv ζέζε απoβoιήο, δηακέζoπ ησv πφξσv θαη ηoπ πoξψδoπο ησv ζηξσκάησv κεηαθoξάο, ζε ζέζεηο ζπγθέvηξσζεο (παγίδεο) ή εθξoήο. Ζ θχξηα νδεγήηξηα δχλακε πίζσ απν ηεv δεπηεξoγεvή κεηαvάζηεπζε είvαη ε πιεπζηφηεηα, εμαηηίαο ηεο δηαθoξάο ππθvφηεηαο κεηαμχ πεηξειαίoπ ή αεξίoπ θαη ηoπ vεξoχ ησv πφξσv ηoπ ζρεκαηηζκoχ. Δλψ ε θχξηα δχvακε αληίζηαζεο ζηε ξνή, είvαη ε ηξηρoεηδήο πίεζε, ε oπoία απμάvεη θαζψο ηo κέγεζoο ησv πφξσv κηθξαίvεη. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο δεπηεξoγεvoχο κεηαvάζηεπζεο ηo πεηξέιαηo ξέεη ζαv ζθαίξα δηακέζoπ ηoπ εζσηεξηθά δηαζηαπξσκέλνπ δηθηχoπ ησv κεγαιπηέξσv πφξσv ζηo ζηξψκα κεηαθoξάο. Ζ θίvεζε ζηακαηάεη φηαv ζχζηεκα κηθξoηέξσv πφξσv ζπvαvηάηαη απξoζδφθεηα, κε ηελ ηξηρoεηδήο πίεζε ησλ πφξσλ λα ππεξηζρχεη ζηελ πξoο ηα πάvσ θαηεπζπvφκεvε πιεπζηφηεηα ηεο πεηξειατθήο ζηήιεο. Απηφ ηo ζχζηεκα πφξσv ζπvζέηεη έvαv κovσηήξα. Σo κέγηζηo χςoο ζηήιεο πεηξειαίoπ ε oπoία κπoξεί vα ππoζηεξηρζεί απφ έvα κovσηήξα κπoξεί vα κεηξεζεί.σo πεηξέιαηo Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 58 Έηνο: 2014

59 ζα ηείvεη vα θηvεζεί ζηεv πξαγκαηηθή δηεχζπvζε θιίζεο ηεο oξoθήο ηoπ ζηξψκαηoο κεηαθoξάο. πvεπψο, oη ράξηεο δoκηθψv γξακκψv κπoξoχv vα ρξεζηκoπoηεζoχv γηα ηεv κovηειoπoίεζε ησv δξφκσv κεηαvάζηεπζεο. Καηά ηε δηάξθεηα κεηαvάζηεπζεο κεγάισv δηαδξoκψv, π.ρ. ζε κεξηθέο ιεθάvεο πξoρψξαο, ε ξoή πεηξειαίoπ εζηηάδεηαη βαζηθά θαηά κήθoο ησv πεξηθεξεηαθψv πβσκάησv. Οη απψιεηεο πεηξειαίoπ θαηά ηε δηάξθεηα δεπηεξoγεvoχο κεηαvάζηεπζεο είvαη δχζθoιo vα ππoιoγηζηoχv πoζoηηθά. Σειηθά, ηo πεηξέιαηo κπoξεί vα κεηαβάιιεηαη θπζηθά θαη ρεκηθά εvψ είvαη κέζα ζε παγίδεο απφ ηηο δηαδηθαζίεο ηεο βηoαvακφριεπζεο, ηoπ μεπιχκαηoο κε vεξφ, απφ απαζθαιηoπoίεζε θαη απφ ζεξκηθέο κεηαβoιέο ΦΤΗΚΔ ΚΑΗ ΥΖΜΗΚΔ ΗΓΗΟΣΖΣΔ ΣΟΤ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ Οη πδξoγovάvζξαθεο είvαη ζπvζεηηθά πoπ θαηαζθεπάζηεθαλ απoθιεηζηηθά απφ πδξoγφvo θαη άvζξαθα. Σo πεηξέιαηo είvαη ζπvήζσο κηα αvάκεημε απφ ζπζηαηηθά πδξoγovάvζξαθα θαη άιια ζπvζεηηθά πoπ πεξηέρoπv επηπξφζζεηεο ζεκαvηηθέο πoζφηεηεο αδψηoπ, ζείoπ θαη oμπγφvoπ θαη άιια ζηoηρεία κε κηθξφηεξε ζπκεηoρή. Τπάξρoπv ηξεηο θχξηεο oκάδεο ζπvζεηηθψv πoπ βξέζεθαv ζηo πεηξέιαηo: 1. θoξεζκέvoη πδξoγovάvζξαθεο, 2. αξσκαηηθoί πδξoγovάvζξαθεο θαη 3. NSO (άδσηo-ζείo-oμπγφvo) ζπvζεηηθά (ξεηίvεο θαη αζθαιηέvαηα). Οη θoξεζκέvoη πδξoγovάvζξαθεο είvαη ζπvζεηηθά ζηα oπoία θάζε άηoκo ηoπ άvζξαθα είvαη εvηειψο θoξεζκέvo κε αvαθoξά ζηo πδξoγφvo. Οη δoκέο πεξηιακβάvoπv απιoχο ίζoπο δεζκoχο ηoπ αηφκoπ ηoπ άvζξαθα (oη θαvovηθέο παξαθίvεο ή ηα θαvovηθά αιθάvηα), δηαθιαδηδφκεvoπο δεζκoχο (ηα ηζoαιθάvηα), θαη δαθηπιίoπο (θπθιηθoί πδξoγovάvζξαθεο). Σo κεζάvηo θαη ηo αηζάvηo είvαη παξαδείγκαηα απιψv αιθαvίσv, θαη θoηvψο αvαθέξovηαη ζαv C 1 θαη C 2. Γηα φια ηα θαvovηθά αιθάvηα, o δείθηεο θάησ απ'ηo C αvαθέξεηαη ζηov αξηζκφ ησv αηφκσv ηoπ άvζξαθα ζηo κφξηo. Οη αξσκαηηθoί πδξoγovάvζξαθεο είvαη oκάδεο αθoξέζησv πδξoγovαvζξάθσv κε θπθιηθή δoκή, θαη πεξηιακβάvoπv δηάθoξα ζεκαvηηθά ζπvζεηηθά βηoδεηθηψv πoπ επηηξέπoπv ηε ζχγθξηζε κεηαμχ ησλ πεηξειαίσλ θαη ησλ κεηξηθψλ πεηξσκάησλ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 59 Έηνο: 2014

60 Σα ζπvζεηηθά NSO πεξηέρoπv άηoκα, εθηφο απ'ηov άvζξαθα θαη ηo πδξoγφvo, θχξηα άδσηo, ζείo θαη oμπγφvo. Απηά είvαη γvσζηά ζαv εηεξoζπvζεηηθά θαη ππoδηαηξoχvηαη ζηηο ξεηίvεο θαη ηα αζθαιηέvαηα. Ζ Δηθφvα 1.4 δείρvεη ηεv ρovηξηθή ζχvζεζε απφ 636 βαξηά πεηξέιαηα ζε φξoπο ησv πεξηερoκέvσv ηoπο ζε θoξεζκέvα, αξσκαηηθά θαη NSO. Ζ ζχvζεζε ησv βηηoπκεvίσv ησv κεηξηθψv πεηξσκάησv ηείvεη vα είvαη δηαθoξεηηθή απ'ηα βαξηά πεηξέιαηα, ηα νπνία πεξηέρoπv πoιχ ιηγφηεξoπο αξσκαηηθoχο θαη θoξεζκέvoπο πδξoγovάvζξαθεο, θαη πεξηζζφηεξo ξεηίvεο θαη αζθαιηέvαηα. Δικόvα 1.4: Υovηξηθή ζχvζεζε απφ 636 βαξηά πεηξέιαηα ζε φξoπο ησv ηξηψv θχξησv ζπvζεηηθψv πoπ βξέζεθαv ζηo πεηξέιαηo (Tissot & Welte, 1978). Απηέο oη δηαθoξέο πξoθαvψο oθείιovηαη ζηηο ζεκαvηηθέο ρεκηθέο αιιαγέο πoπ εκθαvίδovηαη vα ιακβάvoπv ρψξα θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηαvάζηεπζεο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 60 Έηνο: 2014

61 1.5 Ο ΑΠΟΣΑΜΗΔΤΣΖΡΑ ΓΔΝΗΚΑ Γηα ηελ εθηίκεζε εvφο εvδερφκεvoπ απoηακηεπηήξα πξέπεη λα είλαη γλσζηφ ην πoξψδεο θαη ε δηαπεξαηφηεηα ηoπ απoηακηεπηήξα. Σo πoξψδεο θαη ε δηαπεξαηφηεηα επεξεάδovηαη απν ηεv απoζεηηθή γεσκεηξία ησv πφξσv ησv ηδεκάησv ηoπ απoηακηεπηήξα θαζψο θαη απν ηηο δηαγεvεηηθέο αιιαγέο πoπ ιακβάvoπv ρψξα κεηά ηεv απφζεζε. Οη ηχπoη ηoπ πoξψδoπο ησv αvζξαθηθψv πεηξσκάησv πεξηιακβάvoπv πφξoπο κεγαιχηεξoπο απ'ηoπο θφθθoπο (vuggy), πφξνπο κεηαμχ ησv θφθθσv (intergranular), θαη πφξνπο εζσηεξηθά ησv θφθθσv (intragranular) θαη ηεο θηκσιίαο (chalky). Οη δηαγεvεηηθέο αιιαγέο είvαη πάξα πoιχ ζεκαvηηθέο, ηέηoηεο φπσο ε δoιoκηηoπoίεζε, ηα ζπαζίκαηα, ε δηαιπηoπoίεζε, ε επαvαθξπζηάιισζε θαη ε πεηξoπoίεζε. Οη ακκoχρoη απoηακηεπηήξεο έρoπv έvα απoζεηηθφ πoξψδεο θαη δηαπεξαηφηεηα πoπ ειέγρεηαη απν ηo κέγεζoο ησv θφθθσv, ηεv δηαβάζκηζε θαη ηεv ηαμηζέηηζε ηoπ θάζε ηδήκαηoο. Οη δηαγεvεηηθέο αιιαγέο πεξηιακβάvoπv ηεv απζηγέvεζε ησv αξγηιηθψv oξπθηψv ζηα δηάθεvα ησv πφξσv. Οη απoηακηεπηήξεο ζε αξηζκνχο θιίκαθαο, είvαη αvoκoηoγεvείο, απφ θιίκαθεο ρηιηoκέηξσv πξψηoπ βαζκoχ αvoκoηoγέvεηαο ησv ζηξσκαηoγξαθηθψv παθέησv, κέρξη θιίκαθεο κηθξoζθoπηθψv θφθθσv. Σo ηεθηovηθφ θαζεζηψο ηεο ιεθάvεο κπoξεί vα θαζoξίζεη ηεv ζχvζεζε ησv θιαζηηθψv απoηακηεπηήξσv θαη ζπvεπψο ηεv πoηφηεηα ηoπο. Ζ εθηίκεζε ηoπ ηεθηovηθoχ θαζεζηψηoο απν ηεv ζχvζεζε ησv άκκσv ovoκάζηεθε κειέηε πξoέιεπζεο (provenance study). Δάv ε αvάιπζε ιεθαvψv πξoηείvεη ηεv πηζαvή ηεθηovηθή πoπ ιεηηoπξγεί ζε κηά ιεθάvε, ε ζχvζεζε θαη ε γεσκεηξία ησv απoηακηεπηεξίσv κovάδσv κπoξεί vα εθηηκεζεί ζε πoιχ ρovηξηθoχο φξoπο. Σo πεηξειατθφ πεδίo θαζoξίδεηαη αξρηθά απ'ηα απoζεηηθά ή δηαβξσζηγεvή φξηα θάζε κηαο απoηακηεπηεξίαο κovάδνο. (γηα παξάδεηγκα Δηθφλα 1.5) Ζ θχξηα ζεψξεζε ζηεv εθηίκεζε πηζαvoχ απoηακηεπηήξα είvαη ηo πηζαvφ πoξψδεο θαη δηαπεξαηφηεηα ηoπ απoηακηεπηήξα. Σo πoξψδεο ηoπ απoηακηεπηήξα επεξεάδεη ηα απoζέκαηα εvφο πηζαvoχ ή ππαξθηoχ πεηξειατθoχ πεδίoπ. Ζ δηαπεξαηφηεηα επεξεάδεη ηov ξπζκφ κε ηov oπoίo ηα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 61 Έηνο: 2014

62 πεηξειατθά ξεπζηά κπoξoχv vα θηvεζoχv έμσ απ'ηov απoηακηεπηήξα θαηά ηε δηάξθεηα ηεο παξαγσγήο. Καη oη δχo απηoί παξάκεηξoη έρoπv κεγάιε επίδξαζε ζηεv εκπoξηθή αvάπηπμε θαη δπvαηφηεηα αμηoπoίεζεο εvφο πεδίoπ. Δικόνα 1.5: Χθεάληνη Τδξίηεο ζην Barkley Canyon ζηα αλνηθηά ησλ αθηψλ ηνπ Vancouver, ζηνλ Καλαδά. Σα απoηακηεπηήξηα πεηξψκαηα κπoξoχv vα πξoθχςoπv ζ'έvα κεγάιo εχξoο δηαθoξεηηθψv πεξηβαιιφvησv. Σα απoηακηεπηήξηα πεηξψκαηα πεξηιακβάvoπv απφ πειαγηθoχο αζβεζηoιίζoπο κε ζπαζίκαηα (fractures) κέρξη αηoιηθoχο άκκoπο κε κεγάιo πoξψδεο ΠΟΡΧΓΔ ΚΑΗ ΓΗΑΠΔΡΑΣΟΣΖΣΑ (POROSITY& PERMEABILITY) Ζ ηηκή ησv πφξσv εvφο ηδήκαηoο εθθξάδεηαη είηε ζαv απφιπηo πoξψδεο θαη δίvεηαη απφ ηoλ ηχπo Φα=ζπvoιηθφο φγθoο-φγθo ζηεξεoχ / ζπvoιηθφ φγθo Υ 100, είηε ζαv εvεξγφ πoξψδεο Φε=φγθoο ζπvδεδεκέvσv πφξσv / ζπvoιηθφ φγθo Υ 100. Σo εvεξγφ πoξψδεο κεηξηέηαη ζε κειέηεο απoηακηεπηήξσv. Γηαθoξεηηθoί ηχπoη πεηξσκάησv έρoπv δηαθoξεηηθή γεσκεηξία πφξσv. Απ'ηεv άπoςε απηή ηα αvζξαθηθά πεηξψκαηα είvαη πoιχ δηαθoξεηηθά ησv ππξηηηθψv πεηξσκάησv.ζ δηαπεξαηφηεηα ή πδξαπιηθή αγσγηκφηεηα κεηξάεη ηεv ηθαvφηεηα εvφο κέζoπ vα κεηαδψζεη ξεπζηά θαη απηή θαζoξίδεηαη απ'ηεv εμίζσζε ηoπ Darcy πoπ είvαη: Q=KA (dp/dl), φπoπ Q είvαη o Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 62 Έηνο: 2014

63 φγθoο ηoπ κεηαδηδφκεvoπ ξεπζηoχ αvά κovάδα ρξφvoπ (ξπζκφο ξoήο), Α είvαη ε εγθάξζηα πεξηoρή θαη dp/dl είvαη ε βαζκίδα ηεο πίεζεο γηα δηάζηεκα l, ή ε πδξαπιηθή βαζκίδα. Ζ ηηκή ηεο δηαπεξαηφηεηαο εμαξηάηαη φρη κφvo απ'ηηο ηδηφηεηεο ηoπ πεηξψκαηoο αιιά επίζεο θαη απ'ηo κέζo πoπ κεηαδίδεηαη. Ο δείθηεο δηαπεξαηφηεηαο Κ θαζoξίδεηαη ζαv Q=KAγ/κ(dP/dl) φπoπ γ είvαη ηo εηδηθφ βάξoο ηoπ ξεπζηoχ θαη κ είvαη ε απφιπηε ππθvφηεηα ηoπ, ηo Κ κεηξηέηαη ζε Darcys). Σo πoξψδεο θαη ε δηαπεξαηφηεηα δεv είvαη απιά ή άκεζα ζπvδεδεκέvα. Γηα παξάδεηγκα κπoξεί ζχvζεηεο γεσκεηξίεο πφξσv vα παξoπζηάδoπv παθέηα πςειήο ειίθσζεο γηα κεηάδoζε ξεπζηψv κε πoιιά φκσο vεθξά άθξα. Σφηε ζα έρoπκε ρακειή δηαπεξαηφηεηα, εvψ ηo πoξψδεο κπoξεί vα είvαη πoιχ αvαπoηειεζκαηηθφ. Αvάιoγα, ζπγθεθξηκέvε πιήξσζε ησv θεvψv κε oξπθηά κπoξεί vα έρεη δηαθoξεηηθή επίδξαζε ζηo πoξψδεο θαη ζηε δηαπεξαηφηεηα. Σα ςεπδoεμαγσvηθά ζηoηβαγκέvα θχιια ηoπ θαoιηvίηε κεηψvoπv ηζρπξά ηo πoξψδεο αιιά έρoπv αvηίζηoηρα κηθξφηεξε επίδξαζε ζηε δηαπεξαηφηεηα. 1.6 ΑΝΑΦΟΡΔ Δ ΦΤΗΚΑ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝΣΑ ΣΧΝ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ ΘΑΛΑΗΑ ΓΔΛΣΑ Μεγάια, vέα δέιηα θαζίζηαληαη επvoτθά πεξηβάιιovηα γηα ηo ζρεκαηηζκφ κεηξηθψv πεηξσκάησv πδξoγovαvζξάθσv, γηα ζρεκαηηζκφ θιεβψλ θάξβoπvoπ, θαη γηα ηεv ζπγθέvηξσζε ησv πεηξειαίσv θαη αεξίσv. Δvψ ηo θάξβoπvo πξoεξρφκεvo απφ ηχξθε έρεη γεvηθά αvαπηπρζεί ζε έιε θαη ηoπoζεηείηαη ζηo δειηατθφ πεδίo, oη πεγέο πεηξσκάησv πδξoγovαvζξάθσv γεvηθά ζπγθεvηξψvovηαη ζηε δειηατθή θαησθέξεηα ζε ζάιαζζηα πεξηβάιιovηα. Παξφιν πνπ απηέο νη ζέζεηο δέρovηαη κεγάιεο πoζφηεηεο απφ ρεξζoγεvή πιηθά, ηα ηδήκαηα ηεο δειηατθήο θαησθέξεηαο κπoξoχv vα γίvoπv πoιχ πιoχζηα (0.5-1%) ζε oξγαvηθφ πιηθφ πξoεξρφκεvo απφ ηε ρέξζo θαη ηε ζάιαζζα γηα vα ιεηηoπξγήζoπv ζαv κεηξηθά πεηξψκαηα πδξoγovαvζξάθσv. Σo κεηovέθηεκα γηα ηo κηθξφ ζρεηηθά πoζoζηφ ησv ηδεκάησv απηψv ζε άλζξαθα (C) αvηηζηαζκίδεηαη απφ ηεv κεγάιε πoζφηεηα ηδεκάησv πoπ ζπγθεvηξψvεηαη ζε ζχvηoκo ρξovηθφ δηάζηεκα. Ζ δειηατθή θαησθέξεηα θαη oη άκκoη ησv πoηακίσv εθβoιψv παξάγoπv απoηακηεπηήξεο oη oπoίoη απoκovψvνvηαη απφ ηηο ππεξθείκεvεο ιεπηφθoθθεο απoζέζεηο ηoπ δειηατθoχ πεδίoπ. αv απoηέιεζκα ηεο πξoέιαζεο ηεο δειηατθήο θαησθέξεηαο θαη ηεο γξήγoξεο ζπγθέvηξσζεο ησv ηδεκάησv έρoπκε ηεv αμηoζεκείσηε βχζηζε ηoπ δειηατθoχ ζπζηήκαηoο. Γηα ηo ιφγo απηφ, ηα κεηξηθά πεηξψκαηα θζάvoπv Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 63 Έηνο: 2014

64 ζηε ζεξκηθή σξηκφηεηα κεηά απφ έvα ζρεηηθά κηθξφ ρξovηθφ δηάζηεκα θαη κπoξoχv έηζη vα γεvvήζoπv πδξoγovάvζξαθεο. Σo θαιά εμεξεπvεκέvo, Σξηηoγεvoχο ειηθίαο, δέιηα ηoπ Niger (Δηθφλα 1.6) είvαη έvα απφ ηα θαιχηεξα γvσζηά παξαδείγκαηα γη'απηφ ηov ηχπo θπζηθψv πεξηβαιιφvησv πεηξειαίσv (Evamy et al.,1978). Δικόvα 1.6: α. Κχξηα πεηξειατθά πεδία ηoπ Σξηηoγεvoχο ειηθίαο δέιηα ηoπ Niger ζηεv oξoθή ηoπ πξoο ηα θάησ παξακoξθoχκεvoπ σθεάvηoπ ππζκέvα, πξoο ηε ζάιαζζα ηoπ επεηξσηηθoχ ρείιoπο. b) Δγθάξζηα ηoκή πoπ θαηαδεηθvχεη ηεv πξoέιαζε ηoπ δειηατθoχ ζπζηήκαηoο, ηεv θάησ ξεγκάησζε ηoπ επεηξσηηθoχ θαη σθεάvηoπ θιoηoχ, θαη ηεv βχζηζε θαη ηαθή ησv αvαπηπζζoκέvσv ξεγκάησv πoπ γεvvήζεθαv θαηά κήθoο ηεο ζρεκαηηδφκεvεο δειηατθήο θαησθέξεηαο (Evamy et al.,1978; Tissot & Welte, 1984) ΑΒΑΘΔΗ ΔΠΗΖΠΔΗΡΧΣΗΚΔ ΘΑΛΑΔ ΚΑΗ ΡΖΞΗΓΔΝΔΗ ΛΔΚΑΝΔ H θαιά εμεξεπvεκέvε ιεθάvε ηoπ Παξηζίoπ ( Δηθφλα 1.7) αvηηθαηoπηξίδεη έvα θιαζζηθφ παξάδεηγκα κηαο ρακειoχ ξπζκoχ βπζηδφκεvεο, πιαηηάο ιεθάvεο, ζηov επεηξσηηθφ θιoηφ, ε oπoία πιεξψζεθε απφ εvαιιαζζφκεvα επεηξσηηθά θαη αβαζή ζαιάζζηα ηδήκαηα Σξηαδηθήο θαη Σξηηoγεvoχο ειηθίαο (Schonenberg & Neugebauer, 1987). Σo Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 64 Έηνο: 2014

65 θέvηξo ηεο ιεθάvεο εκθαvίδεηαη vα έρεη ειερζεί απφ θαηαθεξκαηηζκφ θαηά ηε δηάξθεηα ηoπ Πεξκίoπ/Σξηαδηθoχ ρξφvoπ. Σo γέκηζκα ηεο vεψηεξεο ιεθάvεο θζάvεη ηα κέηξα. Ζ κέηξηα παξαγσγή πεηξειαίoπ ηεο ιεθάvεο εμαζθαιίδεηαη απν ηoπο αζβεζηoιίζoπο ηoπ Μέζoπ Ioπξαζηθoχ, ησv oπoίσv ηα κεηξηθά πεηξψκαηα είvαη ζρίζηεο Ληαζζίoπ ειηθίαο, επηθαvεηαθά εκθαvηδφκεvνη ζαv βηηoπκεvηoχρεο κάξγεο θαηά κήθoο ηoπ ρείιoπο ηεο ιεθάvεο. Απηά ηα κεηξηθά πεηξψκαηα είvαη επίζεο γvσζηά θαη απφ άιια κέξε ηεο Γπηηθήο Δπξψπεο θαη αvηηθαηoπηξίδoπv έvα είδoο απφ κε oμεηδσηηθφ γεγovφο κε ηov ηχπo θεξoγφvoπ II. Αv θαη oη πεγέο πεηξσκάησv θαη oη απoηακηεπηήξεο ρσξίδovηαη κε κηα παρηά αθoιoπζία ζρηζηψv, ηo παξαγσγηθφ πεδίo εληνπίδεηαη κέζα ή πoιχ θovηά ζηo θεvηξηθφ ηκήκα ηεο ιεθάvεο φπoπ oη Ληάζζηεο πεγέο πεηξσκάησv έρoπv ηαθεί πάξα πoιχ βαζηά (2.000 έσο κέηξα) θαη σξηκάδoπv γηα ηεv γέvεζε ηoπ πεηξειαίoπ. Δικόvα 1.7: α) Ζ πεηξειατθή δψvε ηεο ιεθάvεο ηoπ Παξηζίoπ πεξηoξηζκέvε ζηo θέvηξo ηεο ιεθάvεο φπoπ oη Ληάζζηαο ειηθίαο ζρίζηεο έθζαζαv ζηεv σξηκφηεηα γηα ηε γέvεζε ηoπ πεηξειαίoπ. b) Αvάπηπμε ηχπoπ II θεξoγφvoπ ησv Ληαζζίσv ζρηζηψv κε αχμεζε ηoπ βάζoπο ηαθήο ζε δείγκαηα απφ ηεv ιεθάvε ηoπ Παξηζίoπ θαη βαζχηεξα ζακκέvα δείγκαηα απφ ηε βφξεηα Γεξκαvία (Tissot & Welte,1984; Demaison, 1985) Δμσηεξηθά απηoχ ηoπ θεvηξηθoχ βπζίζκαηoο δεv κπoξεί vα βξεζεί oχηε πεηξέιαηo oχηε αέξηo. Αθoιoπζψvηαο ηεv γεσρεκηθή κovηειoπoίεζε, ηo θιάζκα ηoπ θεξoγφvoπ ηo oπoίo έρεη κεηαηξαπεί ζε πεηξέιαηo κεηψvεηαη απ'ηo θέvηξo ηεο ιεθάvεο πξoο ηα έμσ (απφ πεξίπoπ 150 ζε ιηγφηεξo ησλ 50 g πεηξειαίoπ αvά Kg oξγαvηθoχ άvζξαθα). Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 65 Έηνο: 2014

66 Ζ αvεπαξθήο ξεμηγεvήο δψvε ηεο Βφξεηαο Θάιαζζαο ( Δηθφλα 1.8), ε oπoία δεv έρεη αvαπηπρζεί ζε κηα πιαηηά, βαζηά σθεάvηα ιεθάvε, έγηvε κηα απν ηηο θχξηεο επαξρίεο πεηξειαίσv θαη αεξίσv ηoπ θφζκoπ. Σα βαζηθά κεηξηθά πεηξψκαηα γηα πεηξέιαηo είvαη ζαιάζζηoη ζρίζηεο (πεξηζζφηεξo κε ηχπo II θεξoγφvoπ), ειηθίαο αvψηεξoπ Ioπξαζηθoχ. Eικόvα 1.8: α) Πεδία πεηξειαίσv θαη αεξίσv ζηε ξεμηγεvή δψvε ηεο Βφξεηαο Θάιαζζαο κε ψξηκεο πεγέο πεηξσκάησv ηoπ Κηκκεξηδίoπ (Demaison, 1985). b) εγθάξζηα ηoκή ηεο θεvηξηθήο Βφξεηαο Θάιαζζαο δείρvovηαο ξεγκαησκέvα κπιoθ θαη πεηξειατθά πεδία ζε δoκηθά πβψκαηα ή ζε πιαγηέο αιαηoχρσv δφκσv (Ziegler, 1982) ηo θέvηξo ηεο ξεμηγεvoχο δψvεο, απηέο oη πεγέο πεηξσκάησv βξέζεθαv ζε βάζε πoπ μεπεξvoχv ηα κέηξα. ε ππoεπηθαvεηαθέο ζεξκoθξαζίεο ηoπιάρηζηov 90 o C, oη πεγέο πεηξσκάησv έρoπv σξηκάζεη νινθιεξσηηθά θαη πιέov, εvεξγά, παξάγoπv θαη απoβάιιoπv πεηξέιαηo. ε πεξηoρέο κηθξoηέξoπ βάζoπο ηαθήο, φπoπ oη ζεξκoθξαζίεο είvαη κηθξφηεξεο ησv 90 o C, θακηά ζεκαvηηθή πεηξειατθή γέvεζε δεv έρεη ιάβεη ρψξα. Σo πεηξέιαηo θηvείηαη ζηoπο πιεζηέζηεξoπο δηαζέζηκoπο απoηακηεπηήξεο ζε ζηξακκέvα ξεμηγεvή κπιoθ. ηεv πξαγκαηηθφηεηα φια ηα πεδία πεηξειαίoπ θαη αεξίσv εληνπίδνληαη Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 66 Έηνο: 2014

67 κέζα ή πoιχ θovηά ζηo βχζηζκα παξαγσγήο πεηξειαίoπ. Σα πεδία κε ηα κεγαιχηεξα απoζέκαηα ηείvoπv vα είvαη πoιχ θovηά ζηo θέvηξo ηoπ παξαγσγηθoχ βπζίζκαηoο. Βηηoπκεvηoχρoη ζρηζηφιηζoη ηoπ αvσηέξoπ Ioπξαζηθoχ κηαο κεγάιεο εvαέξηαο έθηαζεο έρoπv επίζεο απoηεζεί ζηεv Γπηηθή ηβηξηθή Λεθάvε, πoπ είvαη κηα εvδoθξαηovηθή πξoο ηα θάησ παξακoξθoχκεvε ιεθάvε. Οπoπ απηoί είvαη ζεξκηθά ψξηκoη, εvεξγoχv ζαv πεγέο πεηξσκάησv ησv γηγαvηηαίσv πεδίσv ζ'απηήv ηεv πoιχ ζεκαvηηθή πεηξειατθή επαξρία. Οια ηα πεηξειατθά πεδία ηoπoζεηoχvηαη θovηά ζηo θέvηξo απηήο ηεο κεγάιεο παξαγσγηθήο ιεθάvεο πδξoγovαvζξάθσv ΑΝΘΡΑΚΗΚΔ ΤΦΑΛΟΚΡΤΠΗΓΔ ΜΔ ΔΒΑΠΟΡΗΣΔ Ζ πινπζηφηεξε επαξρία πδξνγνλαλζξάθσλ ζηνλ θφζκν είλαη ε πεηξειατθή επαξρία γχξσ απν ηov Μέζo Αvαηoιηθφ Αξαβηθφ/Πεξζηθφ Κφιπo (Δηθφλα 1.9). Καηά ηε δηάξθεηα ηoπ Μεζoδστθoχ απηή ε πεξηoρή ραξαθηεξηδφηαv απφ κηα πιαηηά ζηαζεξή πιαηθφξκα ζηε voηηoδπηηθή πιεπξά ηoπ σθεαvoχ ηεο Σεζχoο (Murris, 1985; Stoneley,1987; Watts & Blome, 1990). Πάvσ ζηε ρεξζαία πιεπξά ηεο πιαηθφξκαο, ηχπoο ξάρεο, απoηέζεθαv αvαθαηεκέvεο αvζξαθηθέο θαη θιαζηηθέο κovάδεο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο θάζεο απφζπξζεο. Σo θεvηξηθφ θαη βoξεηovαηoιηθφ ηκήκα ηεο πθαινθξεπίδαο πξoο ηε ζάιαζζα δηαθoξoπoηήζεθε κέζα ζε πιαηηά πεξηθεξεηαθά πβψκαηα, θέξαηα, ζηξακέvα ξεγκαησκέvα κπιoθ, θαη αιαηoχρεο πξoεμoρέο. ε απηέο ηηο πεξηoρέο ππεξίζρπζαv άιιoηε ηα αvζξαθηθά ηδήκαηα, πoπ ζπγθεvηξψζεθαv θάησ απφ επμηvηθέο ζπvζήθεο ζε εvδo-πθαιoθξεπηδηθέο ιεθάvεο, ή αvζξαθηθά ηδήκαηα θαη εβαπoξίηεο αβαζψv vεξψv ζηα ςειφηεξα ηκήκαηα ηεο πιαηθφξκαο. Καηά ηε δηάξθεηα ηoπ αvσηέξoπ Κξεηηδηθoχ ε πεξηθέξεηα ηεο εμσηεξηθήο πθαιoθξεπίδαο επεξεάζηεθε απ'ηεv επίζεζε ησv oξoγεvεηηθψv θηvήζεσv δεκηoπξγψvηαο ιεθάvε πξoρψξαο (foredeep) θαηά κήθoο ησv πεξηζσξίσv ηεο Σεζχoο. Ζ απφζεζε ησv ηδεκάησv ηεο πιαηθφξκαο ζπvερίζηεθε κέρξη ηo vεψηεξo ζηάδηo ηεο Αιπηθήο oξoγέvεζεο ζηo Μεηφθαηvo, φηαv ηo βoξεηoαvαηoιηθφ ηκήκα απηήο ηεο πεξηoρήο επηπηπρψζεθε απ'ηεv oξoζεηξά Εάγξoο θαη ζρεκαηίζηεθαv αvηηθιηvηθέο παγίδεο κέζα ζηε ιεθάλε πξνρψξαο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 67 Έηνο: 2014

68 Σα κεηξηθά πεηξψκαηα πδξoγovαvζξάθσv ζπζζσξεχηεθαv απν ηo κέζo Ioπξαζηθφ κέρξη ηo αvψηεξo Κξεηηδηθφ ζηηο ιεθάvεο ηεο πθαιoθξεπίδαο, εηδηθφηεξα ζηηο πεξηφδoπο επίθιπζεο. Σα πoιχ πιoχζηα κεηξηθά πεηξψκαηα ηoπ εζσηεξηθoχ ηεο ιεθάvεο (ιεπηά ειαζκαησκέvoη αζβεζηo-πειίηεο, ηχπoο θεξoγφvoπ II) είvαη ειηθίαο Ομθoξδίoπ κέρξη Κηκκεξηδίoπ. Απηά ζπvήζσο πεξηέρoπv oξγαvηθφ άvζξαθα αvάκεζα ζηo 3-5%, θαη ε απφδoζε ηoπο ζε πεηξέιαηoκπoξεί vα θζάζεη κέρξη ηo 2% ηεο ζπvoιηθήο ηηκήο ηoπ πεηξψκαηoο. Σα γεηηvηάδovηα πεξηζσξηαθά φξε πθάισv, σσεηδή πξαζηvoπεηξψκαηα θαη άιιoη άκκoη αβαζψv vεξψv, ρξεζηκoπoηήζεθαv ζαv απoηακηεπηήξεο. Σo πoξψδεο απηψv ησv πεηξσκάησv ζε oξηζκέvεο ζέζεηο βειηηψζεθε απφ ηεv ππαεξηψδε δηχιηζε θαηά ηε δηάξθεηα ησv ρξovηθψv πεξηφδσv πoπ είρακε ρακειφ επίπεδo ηεο ζηάζκεο ηεο ζάιαζζαο. Οη απoηακηεπηήξεο κovψζεθαv απφ ζρηζηoιίζoπο θαη επηπαιηξoτθoχο εβαπoξίηεο. Ζ ζεξκoθξαζηαθή βαζκίδα απφ ηo Ioπξαζηθφ κέρξη ζήκεξα δηαθoξoπoηήζεθε κφvoειάρηζηα πεξίπoπ 3.5 o C/100m. ε γεσηξήζεηο έθζαζε, ζηα 2000 κέηξα βάζoο, ηoπο 90 o C/100m, θαη ζηα 2700 κέηξα βάζoπο, ζρεδφv ηoπο 110 o C/100m. Σα πεηξψκαηα ηoπ αvσηέξoπ Κξεηηδηθoχ θαη Σξηηoγεvoχο παξακέvoπv αvψξηκα. Πoιιά γηγαvηηαία πεηξειατθά πεδία ζηε vφηηα πιεπξά ηoπ θφιπoπ ζπvδέovηαη κε ζρεηηθά κηθξoχ βάζoπο ηαθήο ησv παιαηoηέξσv κεηξηθψv πεηξσκάησv. Σo πεηξέιαηo έρεη έvα ζρεηηθά πςειφ πoζoζηφ ζείoπ πξoηείvovηαο έvα ζαιάζζηo επμεvηθφ απoζεηηθφ πεξηβάιιov θαη πηζαvά ηov επεξεαζκφ ησv παξεκβαιoκέvσv ζεηoχρσv πεηξσκάησv. Ζ κεηαvάζηεπζε ηoπ πεηξειαίoπ εγθάξζηα ησv ζηξσκάησv απφ βαζχηεξεο πεγέο πεηξσκάησv ζε αvψηεξoπο απoηακηεπηήξεο θαίλεηαη vα έρεη δηεπθoιπvζεί απφ κηθξoδoκέο. Σα πεδία αεξίσv ζπκπίπηoπv κε εθείvεο ηηο πεξηoρέο φπoπ oη πεγέο πεηξσκάησv είvαη ζακκέvεο θάησ απν ηα 5000 κέηξα θαη έρoπv θζάζεη ηε δψvε ηεο κεηαγέvεζεο. Σo εμαηξεηηθά παξαγσγηθφ θπζηθφ πεξηβάιιov γηα πεηξέιαηo θαη αέξηα ηεο πεξηθέξεηαο ηoπ θφιπoπ δεv είvαη απoηέιεζκα ηεο ππεξβoιηθήο πιoχζηαο θαη/ή παρηάο αθoιoπζίαο ησv κεηξηθψvπεηξσκάησv, αιιά πεξηζζφηεξo πξoέξρεηαη απν ηηο ηεξαζηίσv Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 68 Έηνο: 2014

69 oξηδovηίσv δηαζηάζεσv απoζεηηθήο πιαηθφξκαο ηεο πεξηoρήο (2000 έσο 3000 ρηιηφκεηξα πιάηoο θαη 5000 ρηιηφκεηξα κήθoο). Πoιχ θovηά ζηα κεηξηθά πεηξψκαηα ππάξρνπλ άθζovoη απoηακηεπηήξεο, κε πςειφ πoξψδεο θαη δηαπεξαηφηεηα, θαζψο επίζεο θαη απoηειεζκαηηθoχο κovσηήξεο. Οη ηεθηovηθέο δoκέο είvαη απιέο θαη πoιχ κεγάιεο θιίκαθαο, επηηξέπovηαο κεηαvάζηεπζε ζρεηηθά κεγάιoπ δηαζηήκαηoο θαη κηα πςειoχ βαζκoχ πιήξσζε ηoπ απoηακηεπηήξα. Δικόνα 1.9: Γεινηνγξαθία πνπ αθνξά ηηο ειπίδεο γηα κηα επηθεξδή γεσηξεηηθή ππνζαιάζζηα πιαηθφξκα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 69 Έηνο: 2014

70 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ΤΓΡΗΣΔ ΜΔΘΑΝΗΟΤ- ΑΝΑΛΤΣΗΚΖ ΓΗΑΚΟΠΖΖ 2.1 ΣΗ ΔΗΝΑΗ ΟΗ ΚΛΑΘΡΗΚΟΗ ΤΓΡΗΣΔ Κιαζξηθνί πδξίηεο (ή αέξηνη θιαζξίηεο, πδξίηεο αεξίνπ, πδξίηεο κεζαλίνπ, ελπδαησκέλνη πδξνγνλάλζξαθεο, θιαζξίηεο, θιεηζξίηεο, πδξίηεο, έλπδξν κεζάλην, θιπ.) είλαη παγσκέλα θξπζηαιιηθά ζηεξεά ζχκπινθα κνξίσλ κε βάζε ην λεξφ πνπ ην ζψκα ηνπο κνηάδεη κε πάγν, ζην νπνίν κηθξά κε-πνιηθά κφξηα (ζπλήζσο αέξηα) ή πνιηθά κφξηα κε κεγάιεο πδξφθνβεο νκάδεο παγηδεχνληαη κέζα ζε "θινπβηά" απφ κφξηα ηνπ λεξνχ ζπλδεδεκέλα κε πδξνγφλν. Σα κφξηα ηνπ λεξνχ (host), θαηφπηλ ηνπ δεζκνχ ηνπο κε πδξνγφλν, δεκηνπξγνχλ δνκέο κνξθήο πιεγκάησλ κε αξθεηέο δηάκεζεο θνηιφηεηεο. Σα θηινμελνχκελα κφξηα αεξίνπ κπνξεί λα θαηαιακβάλνπλ ηηο θνηιφηεηεο πιέγκαηνο, θαη φηαλ έλαο ειάρηζηνο αξηζκφο ησλ θνηινηήησλ γεκίζεη, ε θξπζηαιιηθή δνκή ζα θαηαζηεί ζηαζεξή θαη ζηεξενί πδξίηεο αεξίνπ ζα ζρεκαηηζηνχλ, αθφκε θαη ζε ζεξκνθξαζίεο αξθεηά πάλσ απφ ην ζεκείν ηήμεο ηνπ παγσκέλνπ λεξνχ. ηαλ νη πδξίηεο αεξίνπ ηήθνληαη, ην θξπζηαιιηθφ πιέγκα δηαζπάηαη ζε πγξφ λεξφ (ή κεηαηξέπεηαη ζε πάγν εαλ νη ζπλζήθεο είλαη θάησ απφ ην ζεκείν πήμεο ηνπ λεξνχ) θαη ην αέξην απειεπζεξψλεηαη. Οη ελψζεηο έγθιεηζεο κεζαλίνπ είλαη θνηλά ζπζηαηηθά ζηνηρεία ηεο ξερήο ζαιάζζηαο γεψζθαηξαο θαη εκθαλίδνληαη θαη ζε βαζηέο ηδεκαηνγελείο δνκέο, θαη ζε γεσινγηθνχο ζρεκαηηζκνχο ζην βπζφ ηνπ σθεαλνχ. Οη ελψζεηο έγθιεηζεο κεζαλίνπ εκθαλίδνληαη επίζεο ζε βαζείο ππξήλεο πάγνπ ηεο Αληαξθηηθήο θαη θαηαγξάθνπλ ηζηνξία αηκνζθαηξηθψλ ζπγθεληξψζεσλ κεζαλίνπ, πνπ ρξνλνινγνχληαη κέρξη θαη ρξφληα πξηλ. Ζ θαηαγξαθή ελψζεσλ έγθιεηζεο κεζαλίνπ ησλ ππξήλσλ πάγνπ είλαη πξσηαξρηθή πεγή δεδνκέλσλ γηα ηελ έξεπλα γηα ηελ παγθφζκηα ζέξκαλζε, παξάιιεια κε ην νμπγφλν θαη ην δηνμείδην ηνπ άλζξαθα. Ζ θιαζηθή εηθφλα ησλ πδξίησλ αεξίσλ είλαη ην «θάςηκν ρηνλνζηηβάδαο» ή αιιηψο «θσηηά ζηνλ πάγν», φπσο θαίλεηαη ζηελ Δηθφλα 2.1. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 70 Έηνο: 2014

71 Δικόνα 2.1: «Φσηηά ζηνλ πάγν» Με άιια ιφγηα, νη θιαζξηθνί πδξίηεο είλαη ελψζεηο εγθιεηζκνχ ζηηο νπνίεο ην κφξην μεληζηήο είλαη ην λεξφ θαη ην θηινμελνχκελν κφξην είλαη ζπλήζσο αέξην ή πγξφ. Υσξίο ηε ζηήξημε ησλ παγηδεπκέλσλ κνξίσλ, ε δνκή πιέγκαηνο ησλ θιαζξηθψλ πδξηηψλ ζα θαηέξξεε ζε ζπκβαηηθή δνκή πάγνπ ή πγξνχ λεξνχ. Πην ρακεινχ κνξηαθνχ βάξνπο αέξηα (ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ Ο2, Ζ2, Ν2, CO2, CH4, H2S, Ar, Kr, θαη Xe), θαζψο θαη κεξηθνί αλψηεξνη πδξνγνλάλζξαθεο θαζψο θαη θξένλ ζα ζρεκαηίζνπλ πδξίηεο ζε θαηάιιειεο ζεξκνθξαζίεο θαη πηέζεηο. Οη θιαζξηθνί πδξίηεο δελ είλαη ρεκηθέο ελψζεηο, φπσο ηα απνξξνθνχκελα κφξηα πνπ πνηέ δελ ζπλδένληαη ζην πιέγκα. Ο ζρεκαηηζκφο θαη ε απνζχλζεζε ησλ θιαζξηθψλ πδξηηψλ είλαη νη κεηαπηψζεηο πξψηεο θάζεο θαη φρη ρεκηθέο αληηδξάζεηο. Ο ιεπηνκεξήο ζρεκαηηζκφο ηνπο θαη νη κεραληζκνί απνζχλζεζεο ζε κνξηαθφ επίπεδν δελ είλαη αθφκε πιήξσο θαηαλνεηνί. Απηά κε δνκέο φπσο ν πάγνο ζρεκαηίδνληαη φηαλ πςειή πίεζε θαη ρακειή ζεξκνθξαζία (ρήκα 2.1) παγηδεχεη ειαθξά θπζηθά αέξηα εληφο άθακπησλ θινπβηψλ ησλ κνξίσλ ηνπ λεξνχ. Σν παγηδεπκέλν αέξην κπνξεί λα είλαη ην κεζάλην (επνκέλσο "έλπδξν κεζάλην- methane hydrate"), ην βνπηάλην, πξνπάλην, αηζάλην ή έλαλ αξηζκφ άιισλ ειαθξψλ θπζηθψλ αεξίσλ.οη πδξίηεο πνπ πεξηέρνπλ πδξνγνλάλζξαθεο, φπσο κεζάλην, είλαη πξαγκαηηθά Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 71 Έηνο: 2014

72 "θσηηά ζηνλ πάγν." Αλ αλάςεη έλα θνίηαζκα έλπδξνπ κεζαλίνπ, ζα θαεί ζαλ έλα θπηίιη ιάκπαο πεηξειαίνπ. τήμα 2.1: Γηάγξακκα ζεξκνθξαζίαο πίεζεο γηα απινχο πδξίηεο κεζαλίνπ ΟΗ ΓΟΜΔ ΣΧΝ ΑΔΡΗΧΝ ΤΓΡΗΣΧΝ Οη πδξίηεο αεξίνπ είλαη κε-ζηνηρεηνκεηξηθέο ελψζεηο, απηφ ζεκαίλεη φηη ηα κφξηα χδαηνο (ηα απνθαινχκελα δνκηθά κφξηα) ζρεκαηίδνπλ δνκέο ζαλ θειηά, ζηηο νπνίεο εγθισβίδνληαη ηα κφξηα αεξίνπ σο «θηινμελνχκελα» κφξηα (Δηθφλα2.2 ). Γηα ην ιφγν απηφ, νλνκάδνληαη επίζεο ελψζεηο θισβνί ή θιεηζξίηεο (απφ ην ιαηηληθφ «clatratus» δειαδή θινπβί). Γεληθά κηιψληαο, έλαο πδξίηεο αεξίνπ κπνξεί λα πεξηέρεη δηάθνξνπο ηχπνπο κνξίσλ αεξίνπ ζε μερσξηζηνχο θισβνχο, αλάινγα κε ην κίγκα κνξίσλ αεξίσλ ζην άκεζν πεξηβάιινλ. Δθηφο απφ ην CH 4 ζηνπο θπζηθνχο πδξίηεο αεξίνπ, ηα αέξηα απηά ζα είλαη θπξίσο H 2 S, CO 2 θαη, ιηγφηεξν ζπρλά, άιινη πδξνγνλάλζξαθεο. Οη δηαθνξεηηθέο δνκέο ησλ αέξησλ πδξηηψλ έρνπλ δφκεζε θπςειίδσλ (Δηθφλα 2.3). Οη αέξηνη πδξίηεο ζπλήζσο απνηεινχληαη απφ δχν θξπζηαιινγξαθηθέο θπβηθέο δνκέο - δνκή (Σχπνο) I θαη δνκή (Σχπνο) ΗΗ ησλ νκάδσλ δηαζηήκαηνο & αληίζηνηρα. πάληα, κηα Σξίηε εμαγσληθή δνκή ηεο νκάδαο ρψξνπ κπνξεί λα παξαηεξεζεί (Σχπνο Ζ). Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 72 Έηνο: 2014

73 Δικόνα 2.2: Πξνζσκνίσζε ησλ κνλαδηαίσλ θπςειίδσλ(α) Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 73 Έηνο: 2014

74 Δικόνα 2.3 : Πξνζσκνίσζε ησλ κνλαδηαίσλ θπςειίδσλ(β) Ζ κνλαδηαία θπςειίδα ηνπ ηχπνπ Η απνηειείηαη απφ 46 κφξηα λεξνχ, ζρεκαηίδνληαο δχν ηχπνπο ησλ θειηψλ - κηθξά θαη κεγάια. Σα κηθξά θειηά ζηε κνλαδηαία θπςειίδα είλαη δχν ελαληίνλ έμη κεγάισλ. Σν κηθξφ θειί έρεη ην ζρήκα ελφο πεληαγσληθνχ δσδεθάεδξνπ (5 12 ) (pentagonal dodecahedron) θαη ην κεγάιν θειί απφ έλα ηεηξαδεθάεδξν (tetradecahedron), ζπγθεθξηκέλα έλα εμαγσληθφ πεξηθνκκέλν ηξαπεδφεδξν ( ) (hexagonal truncated trapezohedron), ζρεκαηίδνληαο καδί κηα Weaire-Phelan δνκή (ηξηζδηάζηαηε δνκή). Σππηθά νη θνξείο πνπ ζρεκαηίδνπλ ηνλ Σχπνο I πδξηηψλ είλαη ην CO 2 ζε πδξίηε δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα θαη CH 4 ζε πδξίηε κεζαλίνπ. Ζ κνλαδηαία θπςειίδα ηνπ ηχπνπ II απνηειείηαη απφ 136 κφξηα λεξνχ, ζρεκαηίδνληαο επίζεο δχν ηχπνπο θειηψλ - κηθξά θαη κεγάια. ε απηή ηελ πεξίπησζε ηα κηθξά θινπβηά ζηε κνλαδηαία θπςειίδα είλαη δεθαέμη έλαληη νθηψ κεγάισλ. Σν κηθξφ θινπβί έρεη πάιη ην ζρήκα ελφο πεληαγσληθνχ δσδεθάεδξνπ (5 12 ), αιιά ε κεγάιε είλαη έλα εμαδεθάεδξνhexadecahedron ( ). Οη πδξίηεο ηχπνπ ΗΗ απνηεινχληαη απφ αέξηα φπσο ην O 2 θαη Ν 2. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 74 Έηνο: 2014

75 Ζ κνλαδηαία θπςειίδα ηνπ Σχπνπ H απνηειείηαη απφ 34 κφξηα λεξνχ, ζρεκαηίδνληαο ηξεηο ηχπνπο θισβψλ- θνηινηήησλ- δχν κηθξέο δηαθνξεηηθνχ ηχπνπ θαη κία ηεξάζηηα. ηελ πεξίπησζε απηή, ην κνλαδηαίν ζηνηρείν απνηειείηαη απφ ηξία κηθξά θειηά ηνπ ηχπνπ 5 12 πνπ είλαη θνηλά ζε φιεο ηηο γλσζηέο δνκέο πδξηηψλ, δχν κηθξά ηνπ ηχπνπ δσδεθάεδξα, Ζ, θαη έλα ηεξάζηην ηχπνπ Ζ θνηιφηεηα έρεη ηξεηο ηεηξάγσλεο έδξεο, έμη πεληαγσληθέο θαη ηξεηο εμαγσληθέο έδξεο, ελψ θνηιφηεηα έρεη δψδεθα πεληαγσληθέο έδξεο θαη νρηψ εμαγσληθέο έδξεο. Ο ζρεκαηηζκφο ηνπ ηχπνπ H απαηηεί ηελ ζπλεξγαζία ησλ δχν γεηηνληθψλ αεξίσλ (κηθξά θαη κεγάια) ψζηε λα ππάξρεη ζηαζεξφηεηα. Δίλαη ε κεγάιε θνηιφηεηα πνπ επηηξέπεη ζηε δνκή H πδξηηψλ λα ρσξέζεη ζε κεγάια κφξηα (π.ρ. βνπηάλην, πδξνγνλάλζξαθεο), δεδνκέλεο ηεο παξνπζίαο άιισλ κηθξφηεξσλ βνεζεηηθψλ αεξίσλ γηα λα γεκίζνπλ θαη λα ππνζηεξίμνπλ ηηο ππφινηπεο θνηιφηεηεο. Ζ δνκή Ζ πδξηηψλ θαίλεηαη λα ππάξρεη ζηνλ Κφιπν ηνπ Μεμηθνχ κηαο θαη εθεί απαληψληαη ζπλήζσο ζεξκνγελεηηθψο παξαγφκελα απνζέκαηα βαξέσλ πδξνγνλαλζξάθσλ. Ο Ripmeester & νη ζπλεξγάηεο ηνπ (1987) πνπ αλαθέξνληαη ζε απηή ηε λέα εμαγσληθή δνκή πδξηηψλ πνπ πξναπαηηεί θαη κεγάια αιιά θαη κηθξά κφξηα ψζηε λα ζηαζεξνπνηεί ηε δνκή, πξφηεηλαλ ε ζπγθεθξηκέλε δνκή λα είλαη γλσζηή σο δνκή- Ζ (sh). Έηζη, ε κνλαδηαία θπςειίδα κε ηα 34 κφξηα λεξνχ ζρεκαηίδεη έλαλ εμαγσληθφ πιέγκα κε παξακέηξνπο a = Å θαη c = Å. Ζ. Οη πξψηεο δπν θνηιφηεηεο, δηεπθνιχλνπλ ηα κηθξά κφξηα ηα νπνία ελεξγνχλ σο βνεζεηηθά αέξηα. Ζ κεγάιε θνηιφηεηα ζε απηή ηελ δνκή εμππεξεηεί αθφκα θαη κεγαιχηεξα κφξηα, έηζη ψζηε ηα κφξηα ζην κέγεζνο βειελεθνχο 7.5 εσο 8.6 Å λα κπνξνχλ ελδερνκέλσο λα ζρεκαηίζνπλ αέξηνπο πδξίηεο. Οη δνκέο Η θαη ΗΗ θξπζηαιινπνηνχληαη βάζεη θπβηθνχ (ηζνκεηξηθνχ) ζπζηήκαηνο, ελψ ε ηξίηε δνκή (νλνκαδφκελε Ζ) θξπζηαιινπνηείηαη βάζεη εμαγσληθνχ ζπζηήκαηνο, φπσο ν πάγνο (von Stackelberg & Müller 1954, Sloan 1998). Ζ δνκή ησλ πδξηηψλ αεξίσλ κπνξεί λα ζεσξεζεί σο ζηνίβαγκα πνιπεδξηθψλ θειηψλ. Καη νη ηξεηο δνκέο πξνθχπηνπλ ζηε θχζε. Ζ δνκή Η είλαη ε πην ζπρλή. Σα θειηά δνκήο Η πεξηθιείνπλ κφξηα αεξίσλ κηθξφηεξεο δηακέηξνπ απφ ηα κφξηα πξνπαλίνπ, φπσο CH 4, CO 2 ή H 2 S. Έηζη, ε θπζηθή εκθάληζε ηεο θξπζηαιιηθήο απηήο δνκήο εμαξηάηαη θπξίσο απφ ηελ παξνπζία βηνγελνχο αεξίνπ, ηα νπνία βξίζθνληαη ζπρλά ζην ίδεκα ζηνλ σθεαληθφ ππζκέλα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 75 Έηνο: 2014

76 Δθφζνλ νη κεγάινη θισβνί είλαη κεγαιχηεξνη απφ απηνχο ζηε δνκή Η πξνθχπηεη πσο ε δνκή ΗΗ πεξηέρεη θπζηθά κίγκαηα αεξίσλ κε κφξηα κεγαιχηεξα απφ ην αηζάλην θαη κηθξφηεξα απφ ην πεληάλην. πρλά πεξηνξίδεηαη ζε πεξηνρέο φπνπ ζπκβαίλεη ζεξκνγεληθφο ζρεκαηηζκφο αεξίσλ ζην ίδεκα. Σν H ζεσξείηαη ε πην πεξίπινθε δνκή (Sloan 1998). Μηαο θαη εθηφο ησλ κηθξφηεξσλ θισβψλ, πεξηέρεη έλαλ ηχπν ν νπνίνο απαηηεί πνιχ κεγάια κφξηα αεξίσλ, φπσο ην κεζπιηθφ θπθινεμαλίν ΠΟΗΑ ΔΗΝΑΗ Ζ ΠΡΟΔΛΔΤΖ ΣΟΤ ΜΔΘΑΝΗΟΤ ΣΟΤ ΤΓΡΗΣΔ; Σν κεζάλην ζηνπο πδξίηεο αεξίνπ δεκηνπξγείηαη θπξίσο απφ βαθηεξηαθή απνδφκεζε νξγαληθήο χιεο ζε πεξηβάιινληα κε ρακειφ νμπγφλν. Ζ νξγαληθή χιε ζηα αλψηαηα εθαηνζηά ηνπ ηδήκαηνο δέρεηαη επίζεζε απφ αεξφβηα βαθηήξηα, ηα νπνία δεκηνπξγνχλ CO 2, ην νπνίν δηαθεχγεη απφ ην ίδεκα ζηε ζηήιε χδαηνο. ηελ πεξηνρή απηή αεξνβηθήο βαθηεξηαθήο δξαζηεξηφηεηαο, νη ζεητθέο ελψζεηο αλάγνληαη ζε ζνπιθίδηα. Δάλ ν ξπζκφο ηδεκαηνπνίεζεο είλαη ρακειφο (<1 cm/kyr), ην πεξηερφκελν νξγαληθνχ άλζξαθα είλαη ρακειφ (<1% ), θαη ην νμπγφλν είλαη άθζνλν, ηα αεξνβηθά βαθηήξηα ρξεζηκνπνηνχλ φιε ηελ νξγαληθή χιε ζην ίδεκα. Αιιά φπνπ ν ξπζκφο ηδεκαηνπνίεζεο θαη ην πεξηερφκελν νξγαληθνχ άλζξαθα είλαη πςειφ, ηα χδαηα πφξνπ ζην ίδεκα είλαη αλνμηθά ζε βάζε κφιηο κεξηθψλ εθαηνζηψλ, θαη ην κεζάλην παξάγεηαη απφ αλαεξνβηθά βαθηήξηα. Απηή ε παξαγσγή κεζαλίνπ είλαη ζρεηηθά πεξίπινθε δηαδηθαζία, απαηηεί ηε δξαζηεξηφηεηα αξθεηψλ πνηθηιηψλ βαθηεξίσλ, έλα αλαγσγηθφ πεξηβάιινλ (Eh < 400 mv), θαη έλα ph κεηαμχ 6 θαη 8. ε θάπνηεο πεξηνρέο (π.ρ. Κφιπνο ηνπ Μεμηθνχ) ην κεζάλην ζηνπο θιεηζξίηεο κπνξεί λα πξνέξρεηαη κεξηθά απφ ηε ζεξκηθή απνδφκεζε ηεο νξγαληθήο χιεο, θπξίσο ζην πεηξέιαην (π.ρ. Kvenvolden, 1998). Σν κεζάλην ζηνπο θιεηζξίηεο ηππηθά έρεη βαθηεξηαθή ηζνηνπηθή ππνγξαθή θαη ηδηαίηεξα κεηαβαιιφκελε ζεξκνθξαζία ζε βαζκνχο Κειζίνπ (-40 έσο -100 ), κε έλα κέζν πεξίπνπ -65 (Kvenvolden, 1993, Dickens et al., 1995, Matsumoto, 1995). Κάησ απφ ηε δψλε ζηεξεψλ θιεηζξηηψλ, κεγάιεο πνζφηεηεο κεζαλίνπ ίζσο πξνθχπηνπλ σο θπζαιίδεο ειεχζεξνπ αεξίνπ ζην ίδεκα (Dickens et al., 1997, Matsumoto et al., 1996). Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 76 Έηνο: 2014

77 2.1.3 ΠΔΡΗΟΥΔ ΠΑΡΟΤΗΑ ΚΑΗ ΥΖΜΑΣΗΜΟ ΤΓΡΗΣΧΝ ΑΔΡΗΟΤ ΠΟΤ ΔΜΦΑΝΗΕΟΝΣΑΗ ΦΤΗΚΑ ΟΗ ΚΛΑΘΡΗΣΔ Οη θιαζξίηεο απαληψληαη θπζηθά φπνηε νη ζπλζήθεο εληφο ηνπ ηδήκαηνο είλαη ζην πεδίν ζηαζεξφηεηαο κεζαλίνπ - θιεηζξηηψλ, θαη φπνπ είλαη δηαζέζηκν κεζάλην θαη λεξφ (ρήκα 2.2). Ζ ζηαζεξφηεηα πεξηνξίδεηαη απφ ηε ζεξκνθξαζία θαη ηελ πίεζε: νη πδξηηψλ αεξίσλ ζε ρακειέο ζεξκνθξαζίεο ή / θαη πςειέο πηέζεηο. Λφγσ ησλ απαηηήζεσλ πίεζεο θαη ζεξκνθξαζίαο, θαη επεηδή απαηηνχληαη ζρεηηθά κεγάιεο πνζφηεηεο νξγαληθήο χιεο γηα βαθηεξηαθή κεζαληνγέλεζε, νη θιεηζξίηεο πεξηνξίδνληαη θπξίσο ζε δχν πεξηνρέο: 1. πςειά γεσγξαθηθά πιάηε θαη 2. θαηά ησλ επεηξσηηθψλ πθαινπξαλψλ ζηνπο σθεαλνχο. ηηο αξθηηθέο πεξηνρέο, νη πδξίηεο αεξίσλ ζπλδένληαη ζπρλά κε ηελ εκθάληζε κνλίκσο παγσκέλνπ εδάθνπο ζηελ μεξά θαη ζηελ επεηξσηηθή πθαινθξεπίδα. ηνπο σθεαλνχο, νη πδξίηεο αεξίνπ βξίζθνληαη ζηα εμψηεξα επεηξσηηθά πθαινπιαίζηα, φπνπ ε παξνρή νξγαληθήο χιεο είλαη αξθεηά πςειή γηα λα δεκηνπξγήζεη αξθεηφ κεζάλην, θαη νη ζεξκνθξαζίεο χδαηνο θνληά ζην ζεκείν πήμεο. Σν κέζν πάρνο ηεο δψλεο ζηαζεξφηεηαο θιεηζξηηψλ θαηά κήθνο ησλ επεηξσηηθψλ πθαινπιαίζησλ είλαη πεξίπνπ 500 m. Σν βάζνο ζην θαηψηεξν φξην θαζνξίδεηαη απφ ηε γεσζεξκηθή θακπχιε: ζε κεγαιχηεξα βάζε ζην ίδεκα, ε ζεξκνθξαζία γίλεηαη πνιχ πςειή γηα θιεηζξίηεο αεξίνπ. Ζ παρχηεξε δψλε θιεηζξίηψλ εκθαλίδεηαη ζε πεξηνρέο ρακειψλ γεσζεξκηθψλ θακππιψλ, κε ηνπο πεξηζζφηεξνπο θιεηζξίηεο λα εκθαλίδνληαη εληφο 2000 m απφ ηελ επηθάλεηα ηεο γεο. Παξαηεξείηαη φηη ην απνηέιεζκα ηεο ζέξκαλζεο θαηά πεξίπνπ 4 o C, απφ κία αξρηθή ζεξκνθξαζία χδαηνο πεξίπνπ 11 o C, νδεγεί ζε απνδφκεζε πδξηηψλ ζε κία δψλε σθεάληνπ εχξνπο πάρνπο αξθεηψλ εθαηνληάδσλ κέηξσλ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 77 Έηνο: 2014

78 τήμα 2.2: Πεδίν ζηαζεξφηεηαο (ζεξκνθξαζία θαη πίεζε) πδξηηψλ κεζαλίνπ (Dickens et al., 1995) ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΟΤ ΣΟ ΦΤΗΚΟ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝ Απφ ηελ δεθαηία ηνπ 1960 ήηαλ γλσζηφ πσο ππνινγίζηκεο πνζφηεηεο πδξηηψλ αεξίνπ, δειαδή πδξίηεο κεζαλίνπ, απαληηφληαλ εθ θχζεσο ζε ηδήκαηα (Δηθφλα 2.4) ηνπ ππφγεηνπ επεηξσηηθνχ ππζκέλα θαη ζηνλ ππφγεην ππζκέλα ησλ Αξθηηθψλ παγσκέλσλ πεξηνρψλ. Ζ δψλε ζηαζεξφηεηνο αέξησλ πδξηηψλ [hydrate stability zone (HSZ) ή GHSZ] ζηα ηδήκαηα κπνξεί λα απεηθνληζηεί κε έλα ηξηζδηάζηαην δηάγξακκα ζεξκνθξαζίαο θαη πίεζεο ηνπ βάζνπο, αλαθνξηθά κε ηελ πδξνζεξκηθή θιίζε (γηα αέξηνπο πδξίηεο ηνπ ππζκέλα), ηε γεσζεξκηθή θιίζε θαη ην φξην ηεο θιαζξηθήο θάζεο( γηα ππφγεηα ηδήκαηα). Ζ ζέζε ηνπ νξίνπ ηεο θάζεο πδξίηε είλαη θπξίσο κηα ιεηηνπξγία πνπ θαζνξίδεηαη απφ ηε ζχζηαζε ηνπ αεξίνπ, αιιά κπνξεί επίζεο λα ειεγρζεί είηε απφ ηε ζχλζεζε πγξψλ πφξσλ (πρ ε παξνπζία άιαηνο), είηε ην κέγεζνο ηνπ πφξνπ, θαη πηζαλφηαηα απφ ηελ νξπθηνινγία ηνπ ηδήκαηνο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 78 Έηνο: 2014

79 Τδξνζεξκηθέο θαη γεσζεξκηθέο θιίζεηο είλαη αλεμάξηεηεο ηεο ηνπνζεζίαο, θαη κπνξεί λα δηαθέξνπλ θαηαθαλψο κε ηε γεσγξαθηθή ζέζε θαη ην ηεθηνληθφ πεξηβάιινλ. Δικόνα 2.4: ηξψκαηα απφ πδξίηεο κεζαλίνπ πνπ έρνπλ ζπγθξαηεζεί ζε έλα δείγκα ηδήκαηνο ηνπ ππφγεηνπ ππζκέλα Ζ επηθξαηέζηεξε κνξθή αέξηνπ πδξίηε είλαη ην κεζάλην, κε κεησκέλν δηνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO 2 ) θαζψο θαη πδξφζεην( ζνπιθίδην ηνπ πδξνγφλνπ H 2 S), εθ ησλ νπνίσλ φια παξάγνληαη γεληθψο ζε in-situ απφ κηθξνβηαθή θαηάξξεπζε ηδεκαηψδνπο νξγαληθήο χιεο. ε ππφγεηα δηακεξίζκαηα πινχζηα ζε πδξνγνλάλζξαθεο, νη θιαζξίηεο κπνξεί λα πεξηέρνπλ έλα πην βαζηά απνζεκέλν, ζεξκνγελέο αέξην ζπζηαηηθφ, γεληθψο κε ηε κνξθή αηζαλίνπ θαη πξνπαλίνπ, φπνπ ιφγσ ηεο απμεκέλεο ζεξκνδπλακηθήο ζηαζεξφηεηαο, νη θιαζξίηεο απηνί κπνξνχλ λα δηακνξθψζνπλ ηε δψλε ζηαζεξφηεηνο αέξησλ πδξηηψλ [hydrate stability zone (HSZ)] ζε αξθεηά ξερφηεξα, ζεκεία. Λφγσ απνπζίαο δεηγκαηνιεςίαο ππξήλσλ(core sampling), νη ζπζζσξεχζεηο αέξησλ πδξηηψλ ζηα ππνζαιάζζηα ηδήκαηα ζπλήζσο ζπκπεξαίλνληαη απφ ηελ εκθάληζε ζηηο λαπηηιηαθέο ζεηζκηθέο θαηαηνκέο κηαο ηζρπξά αλψκαιεο πξνζνκείσζεο αληαλάθιαζεο ηνπ ππζκέλα (anomalous bottom simulating reflection) πξνζνκνηψλνληαο αληαλαθιάζεηο ή BSR (Βottom-Simulating Reflectors Αλαθιαζηήξεο εμνκνίσζεο ππζκέλα). Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 79 Έηνο: 2014

80 Δικόνα 2.5: Ζ δψλε ζηαζεξφηεηαο πδξίηε ζε ππνζαιάζζηα ηδήκαηα Σα BSR γεληθά κηκνχληαη ηελ ηνπνγξαθία ηνπ ππζκέλα ζηα βάζε(δηθφλα 2.5), δηαζηαπξψλνληαο ηελ ήδε ππάξρνπζα ζηξσκαηνγξαθία (stratigraphy), θαη είλαη επξέσο απνδεθηά σο δηαθξηηηθά ηεο βάζεο δψλεο ζηαζεξφηεηαο αέξησλ πδξηηψλ [hydrate stability zone (HSZ)]. κσο, ε παξνπζία ησλ θιαζξηηψλ αλάκεζα ζηα ηδήκαηα δελ ζεκαίλεη απαξαίηεηα πσο έλα BSR ζα είλαη παξφλ ζηε βάζε ηνπ HSZ θαη ε αιεζηλή θχζε απηνχ ηνπ ζηνηρείνπ θαη ηεο αλάπηπμήο ηνπ ζε ζρέζε κε ηελ παξαγσγή ηνπ θιαζξίηε, παξακέλεη αθφκα έλα ζέκα πξνο ζπδήηεζε. Αξρηθά είρε πξνηαζεί φηη ηα BSR ζεκείσλαλ ηα φξηα κεηαμχ ηδεκάησλ κε παγησκέλνπο ζην εζσηεξηθφ ηνπο πδξίηεο ηνπ HSZ πςειφηεξεο ερεηηθήο ηαρχηεηαο, θαη ηδήκαηα ειεχζεξα πδξηηψλ ρακειφηεξεο ερεηηθήο ηαρχηεηαο. κσο, ζηνηρεία λέα πνπ φιν θαη βγαίλνπλ ζηελ επηθάλεηα ζηνρεχνπλ ζηελ αληίζεζε ηεο ζεηζκηθήο ηαρχηεηαο φπσο εκθαλίδεηαη απφ κηα πεξηνρή ηεο ειεχζεξεο ζπζζψξεπζεο αεξίνπ θάησ απφ ηελ βάζε ηεο δψλεο ζηαζεξφηεηαο ησλ θιαζξηηψλ (ρήκα 2.3). Δπηπιένλ, αέξηα πνπ πξνέξρνληαη απφ αέξηνπο θιαζξίηεο ζε ζηξψκαηα πάγνπ, εάλ ζπκππθλσζνχλ, κπνξνχλ ελδερνκέλσο λα ππνζηεξίμνπλ απιέο βηνγελείο κνξθέο δσήο ζε ππφγεηεο παγσκέλεο ιίκλεο, φπσο ε ιίκλε Vostok, ζηελ Αληαξθηηθή. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 80 Έηνο: 2014

81 τήμα 2.3: εηζκηθή δξάζε ζηνλ ζαιάζζην ππζκέλα παξνπζηάδνληαο έλα BSR ζηε βάζε ηεο δψλεο ζηαζεξφηεηαο πδξηηψλ Ζ ΠΑΡΟΤΗΑ ΣΧΝ ΤΓΡΗΣΧΝ ΣΖ ΓΖ ηε Γε πδξίηεο αεξίσλ κπνξoχλ λα βξεζνχλ ζην βπζφ, ζηα ηδήκαηα ησλ σθεαλψλ, ζε βαζηά ηδήκαηα ιηκλψλ (π.ρ. Λίκλε Βατθάιε), θαζψο θαη ζηηο πεξηνρέο κε κφληκν πάγν. Ζ πνζφηεηα ηνπ κεζαλίνπ ε νπνία ελδερνκέλσο λα παγηδεχεηαη ζε θπζηθά θνηηάζκαηα πδξηηψλ κπνξεί λα είλαη κεγάιεο ζεκαζίαο ( θπβηθά κέηξα), θαη πξνθαινχλ κεγάιν ελδηαθέξνλ σο πηζαλή πεγή ελέξγεηαο. Μηα θαηαζηξνθηθή απειεπζέξσζε κεζαλίνπ απφ ηελ απνζχλζεζε ησλ θνηηαζκάησλ απηψλ κπνξεί λα νδεγήζεη ζε κηα παγθφζκηα αιιαγή ηνπ θιίκαηνο, δηφηη ην κεζάλην- CH 4 ζεσξείηαη απνδνηηθφηεξν αεξίν ηνπ ζεξκνθεπίνπ απφ ην δηνμείδην ηνπ άλζξαθα- CO 2. Ζ γξήγνξε απνζχλζεζε ησλ θνηηαζκάησλ απηψλ ζεσξείηαη γεσινγηθφο θίλδπλνο, ιφγσ ηεο δπλαηφηεηάο ηνπο λα πξνθαιέζνπλ θαηνιηζζήζεηο, ζεηζκνχο θαη ηζνπλάκη. Χζηφζν, νη πδξίηεο θπζηθνχ αεξίνπ δελ πεξηέρνπλ κφλν κεζαλίν αιιά επίζεο θαη άιια αέξηα πδξνγνλαλζξάθσλ, θαζψο θαη πδξφζεην- H 2 S θαη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα- CO 2. Οη πδξίηεο αεξίνπ παξαηεξνχληαη ζπρλά ζε δείγκαηα πνιηθνχ πάγνπ (Δηθφλα 2.6). Σα Pingos είλαη θνηλέο δνκέο ζηηο κφληκα παγσκέλεο πεξηνρέο. ( Παξφκνηεο δνκέο πνπ βξέζεθαλ ζε βαζηά λεξά πνπ ζρεηίδνληαη κε δηαξξνέο κεζαλίνπ) Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 81 Έηνο: 2014

82 Δικόνα 2.6: Έλα pingo πνπ ηίθεηαη θαη πνιπγσληθέο πάγνπ θνληά ζηελ πεξηνρή Σuktoyaktuk, ζηε βνξεηνδπηηθή Δπηθξάηεηα ζηνλ Καλαδά Δίλαη ζεκαληηθφ λα ππνγξακκηζηεί πσο νη πδξίηεο αεξίνπ κπνξνχλ λα ζρεκαηίδνληαη αθφκα θαη κε ηελ απνπζία κηαο πγξήο θάζεο. ηελ θαηάζηαζε απηή, ην λεξφ δηαιχεηαη ζε αέξηα ή ζε πγξή θάζε πδξνγνλαλζξάθσλ ΤΓΡΗΣΔ ΣΟΝ ΠΤΘΜΔΝΑ ΣΖ ΘΑΛΑΑ Οη πδξίηεο ζρεκαηίδνληαη ζε βάζε ζάιαζζαο πνπ θπκαίλνληαη απφ 200 έσο κέηξα (Δηθφλα 2.7), θπξίσο ζε ζηξψκαηα θάησ ή επί ηνπ ππζκέλα, εκθαλίδνληαη ζε πεξηνρέο κε κφληκν παγεηφ θαζψο επίζεο θαη αθξηβψο πάλσ απφ ην ζαιάζζην βπζφ ζηηο πιαγηέο πιεπξίδνληαο θάζε ήπεηξν φπνπ επηθξαηνχλ ζπλζήθεο πςειήο πίεζεο θαη ρακειήο ζεξκνθξαζίαο (ρήκα 2.4). ηαλ βξεζνχλ ζε δηαθνξεηηθέο ζπλζήθεο πίεζεο θαη ζεξκνθξαζίαο απνζπληίζεληαη θαη ν πάγνο γίλεηαη λεξφ, κεησκέλνπ ηνπ φγθνπ ηνπ, ελψ ην κεζάλην σο αέξην απνθηά φγθν 164 θνξέο κεγαιχηεξν. Ζ παξνπζία ησλ πδξηηψλ ζηνλ Δπξσπατθφ ρψξν έρεη δηαπηζησζεί κέρξη ζηηγκήο ζηελ Καζπία Θάιαζζα, ζηα ζηελά ηνπ Μπάξεληο θαη ζηελ Αλαηνιηθή Μεζφγεην, ζπγθεθξηκέλα ζηα ππνζαιάζζηα πβψκαηα ηνπ Αλαμίκαλδξνπ, αλαηνιηθά ηεο Ρφδνπ θαη λφηηα ηνπ θφιπνπ ηεο Αηηάιεηαο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 82 Έηνο: 2014

83 ήκεξα, ην πνζνζηφ ηνπ άλζξαθα πνπ εκπεξηέρεηαη ζηα γλσζηά ζηξψκαηα πδξηηψλ εθηηκάηαη φηη απνηειεί ην 5-12% ηνπ ζπλνιηθνχ πνζνχ ηνπ άλζξαθα πνπ ππάξρεη ζε φινπο ηνπο πδξνγνλάλζξαθεο ηεο Γεο. Δηδηθφηεξα, ην 1996 ππνινγίζηεθε φηη ηα απνζέκαηα πδξηηψλ πνπ ππάξρνπλ ζηηο ζαιάζζηεο ιεθάλεο ζην Γπηηθφ Αηιαληηθφ, ζηελ πεξηνρή ηνπ θφιπνπ ηνπ Μεμηθνχ, κπνξνχλ λα εμππεξεηήζνπλ ηηο αλάγθεο ησλ Ζ.Π.Α. ζε κεζάλην γηα ηα επφκελα 100 έηε Δικόνα 2.7: Γείγκα πδξίηε ζηνλ ππζκέλα ηεο ζάιαζζαο Παξαθάησ παξαηείζεηαη έλαο ράξηεο (Δηθφλα-Υάξηεο 2.8) ησλ ησξηλψλ δεκνζηεπκέλσλ πηζαλψλ ηνπνζεζηψλ πδξηηψλ αεξίσλ βάζεη ησλ αξρηθψλ δεδνκέλσλ ησλ Kvenvolden & Lorenson (2001), Ginsburg & Soloviev (1998) θαη Lorenson & Kvenvolden (2007). Οη ηνπνζεζίεο πδξηηψλ αεξίσλ βαζίδνληαη ζε απηά δείγκαηα θαη ζεηζκηθά δεδνκέλα απφ ηα ηειεπηαία 20 ρξφληα. Γείγκαηα πδξηηψλ αεξίσλ έρνπλ ιεθζεί απφ πεξίπνπ 20 δηαθνξεηηθά ζεκεία, ελψ ζε αθφκα 80 ζεκεία πηζαλνινγείηαη ε χπαξμε πδξηηψλ αεξίσλ βάζεη ζεηζκηθψλ δεδνκέλσλ κε ηε κνξθή αλαθιαζηήξσλ εμνκνίσζεο ππζκέλα. Οη BSR είλαη ζεηζκηθνί αλαθιαζηήξεο κε αξλεηηθή ζπληζηψζα αλάθιαζεο. Πξνθχπηεη φηη ζην ζεκείν επαθήο κεηαμχ ηδήκαηνο πνπ πεξηέρεη πδξίηεο κεζαλίνπ θαη ηνπ ηδήκαηνο πνπ πεξηέρεη ειεχζεξν αέξην- κεζάλην, βξίζθεηαη θαη ην αέξην πνπ παξάγεη ηνλ αξλεηηθφ αλαθιαζηήξα. Απηφ ζπκβαίλεη επεηδή απφ έλα βάζνο θαη θάησ, ζην σθεάλην ίδεκα, ε γεσζεξκηθή θακπχιε θαζηζηά ην ίδεκα ππεξβνιηθά ζεξκφ γηα ηελ ππνζηήξημε ηεο χπαξμεο ζηεξεψλ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 83 Έηνο: 2014

84 πδξηηψλ αεξίσλ, έηζη ηπρφλ κεζάλην πνπ παξάγεηαη θάησ απφ απηφ ην βάζνο παγηδεχεηαη σο ζηξψζε αεξίνπ θάησ απφ ηε ζηεξεή ζηξψζε πδξηηψλ αεξίσλ. Δικόνα(Υάρτης) 2.8: Απεηθφληζε ελφο παγθφζκηνπ ράξηε φπνπ βξέζεθαλ θνηηάζκαηα αέξησλ πδξηηψλ ν νπνίνο θαηαξηίζηεθε κε ζηνηρεία απφ ηνπο Kvenvolden&Lorenson (2001), Ginsburg & Soloviev (1998) θαη Lorenson & Kvenvolden (2007). Οη ιεπθέο θνπθθίδεο αθνξνχλ πεξηνρέο φπνπ ε παξνπζία πδξηηψλ έρεη ζπλαρζεί, πρ κε ηελ παξνπζία ελφο BSR, ελψ νη θίηξηλεο θνπθθίδεο αθνξνχλ ζέζεηο φπνπ έρνπλ αλαθηεζεί πξαγκαηηθά θνηηάζκαηα αέξησλ πδξηηψλ. Οη δνκέο BSR εκθαλίδνληαη ρνλδξηθά παξάιιεια κε ηε κνξθνινγία ηνπ ππζκέλα, θαηά κήθνο ησλ ηζνζεξκηθψλ, εμ νπ θαη ε νλνκαζία ηνπο. Γελ αθνινπζνχλ απαξαηηήησο ηηο ηάζεηο ησλ ζηξσκαηνγξαθηθψλ νξηδφλησλ, αιιά κπνξεί λα ηηο ηέκλνπλ. Οη Haacke et al. (2008) παξέρνπλ έλα εμαηξεηηθφ κνληέιν γηα ην ζρεκαηηζκφ ησλ BSR. Οη BSR κπνξεί λα απαληψληαη ζε βάζνο αξθεηψλ εθαηνληάδσλ ππφ ηνλ ππζκέλα, ην νπνίν ππνδεηθλχεη ην θαηψηαην φξην ζηαζεξφηεηαο ησλ πδξηηψλ αεξίσλ. Καηά ζπλέπεηα, νη πδξίηεο αεξίνπ ζεσξείηαη φηη βξίζθνληαη πάλσ απφ ηνπο BSR, αιιηψο ην ειεχζεξν αέξην θάησ απφ ηνπο BSR ζα είρε κεηαθεξζεί πξνο ηα πάλσ. κσο, έρνπλ βξεζεί θακηλάδεο αεξίσλ ζηηο νπνίεο κεγάιεο πνζφηεηεο αεξίσλ κπνξνχλ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 84 Έηνο: 2014

85 λα ππάξρνπλ πεξηβαιιφκελεο απφ πδξίηεο αεξίνπ ρσξίο ελδείμεηο BSR (Wood et al. 2002). Δικόνα 2.9: Δδψ απεηθνλίδνληαη νη δπν έιεγρνη γηα ηελ ζέζε ηνπ ζηξψκαηνο έλπδξνπ αέξηνπ, ζεξκνθξαζίαο θαη πίεζεο. Ζ ζεξκνθξαζία ειέγρεηαη απφ ηελ ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνχ ηνπ σθεάληνπ ππζκέλα θαη ε γεσζεξκηθή βαζκίδα ζε νπνηαδήπνηε δεδνκέλε ζέζε. Ζ πίεζε ειέγρεηαη απφ ην επίπεδν ηεο ζάιαζζαο θαη ηηο απνζέζεηο ησλ ηδεκάησλ. Πνιιά απνζέκαηα πδξηηψλ αεξίνπ έρνπλ πξνζδηνξηζηεί βάζε ηεο BSR ηνπο. Απηφ είλαη ην ειεχζεξν αέξην ην νπνίν παγηδεχεηαη θάησ απφ ην ζηξψκα ζηεξενχ αέξηνπ πδξίηε πνπ εκθαλίδεηαη ζαθψο ζηελ ζεηζκηθέο θαηαγξαθέο θαη αθνινπζεί ε επηθάλεηα ηνπ ηδήκαηνο φρη νη δνκέο, φπσο ην ζηξψκα αέξηνπ πδξίηε ειέγρεηαη απφ ηελ πίεζε θαη ηελ ζεξκνθξαζία θαη φρη απφ ηελ ιηζνινγία (M. Maslin) Ζ Δηθφλα-Υάξηεο 2.8 παξηζηά πσο νη πδξίηεο αεξίνπ απαληψληαη παξάιιεια κε ηηο πεξηζζφηεξεο πθαινθξεπίδεο θαη πθαινπξαλή θαζψο θαη ζε πνιιέο κνλίκσο παγσκέλεο πεξηνρέο. Σα δείγκαηα ππζκέλα έρνπλ επηβεβαηψζεη ηελ χπαξμε πδξηηψλ αεξίσλ ζε ηδήκαηα πάλσ απφ BSR (Abegg et al. 2007, 2008). Σα πεξηζζφηεξα δείγκαηα πδξηηψλ αεξίσλ έρνπλ αλαθηεζεί είηε απφ ζθάθε γεσηξήζεσλ (π.ρ. DSDP, ODP, θαη IODP) ή απφ εξεπλεηηθά ζθάθε, απφ ηδήκαηα ζηα ξερά (Kvenvolden 1995, 1998). ηαλ εθηίζεληαη ζε ζπλζήθεο αηκνζθαηξηθήο ζεξκνθξαζίαο θαη πίεζεο, νη πδξίηεο αεξίνπ είλαη αζηαζείο θαη δηίζηαληαη. Γηα ην ιφγν απηφ, είλαη πηζαλφ λα κελ παξαηεξήζεθε ε Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 85 Έηνο: 2014

86 παξνπζία πδξηηψλ αεξίσλ ζε δείγκαηα πνπ ιήθζεθαλ ζην παξειζφλ. Ο κφλνο ηξφπνο λα κειεηεζνχλ δείγκαηα πδξηηψλ αεξίσλ ζην εξγαζηήξην είλαη είηε λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζπζθεπέο δεηγκαηνιεςίαο ππφ πίεζε, ή λα εμαζθαιηζηεί ηαρεία δεηγκαηνιεςία θαη επεμεξγαζία ελ πισ, κε δηαηήξεζε ησλ πδξηηψλ αεξίσλ ζε πγξφ άδσην. τήμα 2.4: Γηάγξακκα θάζεο γηα ηδήκαηα κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο, δείρλεη φηη νη βαζκίδεο ζεξκνθξαζίαο είλαη ζεκαληηθά ρακειφηεξεο απφ φ, ηη ζηνλ σθεαλφ. Γηα παξάδεηγκα, κπνξεί λα αλακέλεηαη ε ζεξκνθξαζία λα κεηαβάιιεηαη θαηά 1,3 C αλά 100 m εληφο ηεο δψλεο κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο-permafrost, ζε ζχγθξηζε κε ηνπο 2 C αλά 100 m ζε ζηξψκαηα θάησ απφ ηε δψλε permafrost. Ζ ζεξκνθξαζία ηνπ πεξηβάιινληνο θαη ην πάρνο ηνπ παγσκέλνπ ζηξψκαηνο είλαη πςίζηεο ζεκαζίαο γηα ηε ζηαζεξφηεηα αέξηνπ πδξίηε. Δαλ ε βάζε ηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο βξίζθεηαη ζε βάζνο 100 m ή κηθξφηεξε (πεξίπησζε 1), νη θπζηθέο ζπλζήθεο δελ ζα είλαη επαξθείο γηα ζρεκαηηζκφ πδξηηψλ αεξίσλ. Ζ θαηάζηαζε είλαη δηαθνξεηηθή ζηελ πεξίπησζε 2, φπνπ ε βάζε permafrost βξίζθεηαη ζε κεγαιχηεξν βάζνο. ηηο πνιηθέο πεξηνρέο, νη πδξίηεο κεζαλίνπ κπνξεί λα ζπκβεί λα ζρεκαηηζηνχλ ζε βάζε πνπ θπκαίλνληαη κεηαμχ m. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 86 Έηνο: 2014

87 Οη πδξίηεο αεξίνπ πξνθχπηνπλ ζε δηάθνξεο κνξθέο, απφ δηαζθνξπηζκέλνπο φγθνπο έσο ηεξάζηηεο, αηφθηεο ζηξψζεηο, νη νπνίεο είλαη αξθεηά εθαηνζηά ζε πάρνο (Kvenvolden 1998). Άιιεο δνκέο ίζσο απνηεινχληαη απφ ζηξψζεηο κε ζρήκα ζθήλαο, δηαζηξψζεηο κε πάρνο 1 10 s mm ή αθαλφληζηεο δηαθιαδψζεηο πδξηηψλ αεξίσλ νη νπνίεο δηαιχνπλ πιήξσο ηελ αξρηθή ηδεκαηψδε δνκή θαη νδεγνχλ ζην ζρεκαηηζκφ θιαζηηθνχ ηδήκαηνο (Kvenvolden 1995, 1998). Οη θπζαιίδεο αεξίσλ πνπ θηλνχληαη πξνο ηα επάλσ απφ ηνλ ππζκέλα έρνπλ παξαηεξεζεί απφ ππνβξχρηα (Sauter et al. 2006) θαη έρνπλ ερνγξαθεζεί επίζεο ζηε ζηήιε χδαηνο ερνβνιηζηηθψλ ζπζηεκάησλ (Westbrook et al. 2009), θαη απηά έρνπλ ιεθζεί σο ελδείμεηο ελαπνζέζεσλ πδξηηψλ αεξίσλ θνληά ζηνλ σθεάλην ππζκέλα ΤΓΡΗΣΔ ΣΟ ΓΗΑΣΖΜΑ Γηάθνξνη επηζηήκνλεο πξνζπαζψληαο λα εξκελεχζνπλ ηελ αλεπάξθεηα αδψηνπ ζηνπο θνκήηεο, δήισζαλ πεξηζζφηεξεο απφ ηηο πξνυπνζέζεηο γηα ηνλ ζρεκαηηζκφ πδξηηψλ ζην πξσηνπιαλεηηθφ λεθέισκα, πεξηβάιινληαο ηηο πξν-θχξηεο θαη θχξηεο αθνινπζίεο αζηεξηψλ πνπ είραλ πξαγκαηνπνηεζεί, παξά ηελ ηαρεία αλάπηπμε ησλ θφθθσλ ζηελ θιίκαθα ηνπ κέηξνπ, Σν θιεηδί ήηαλ λα παξέρνπλ αξθεηά κηθξνζθνπηθά ζσκαηίδηα πάγνπ εθηηζέκελα ζε έλα αεξηψδεο πεξηβάιινλ. Οη παξαηεξήζεηο ηεο ξαδηνκεηξηθήο ζπλέρεηαο ησλ πεξηθεξφκελσλ δίζθσλ γχξσ απφ ηα αζηέξηα -Tauri θαη Herbig Ae / Be δείρλνπλ ηεξάζηηνπο δίζθνπο ζθφλεο πνπ απνηεινχληαη απφ θφθθνπο ζε κέγεζνο ρηιηνζηψλ, νη νπνίνη εμαθαλίδνληαη κεηά απφ κεξηθά εθαηνκκχξηα ρξφληα. Πνιιή δνπιεηά γηα ηνλ εληνπηζκφ ελπδαησκέλσλ πδξνγνλαλζξάθσλ (water ices) ζην χκπαλ έγηλε κε Τπέξπζξν Γηαζηεκηθφ Παξαηεξεηήξην (Infrared Space Observatory ) ISO. Γηα παξάδεηγκα, βξέζεθαλ επξείεο δψλεο εθπνκπήο ησλ «πάγσλ λεξνχ» πάρνπο 43 θαη 60 κm ζην δίζθν ηνπ απνκνλσκέλνπ αζηέξα Herbig Ae / Be HD ζηνλ αζηεξηζκφ Μπία(Musca). Σν πξψην εχξεκα ζηα 43 κm είλαη πνιχ αζζελέζηεξν απφ φ, ηη ζηα 60 κm, ην νπνίν ζεκαίλεη φηη ν πάγνο λεξνχ, βξίζθεηαη ζηα εμσηεξηθά ηκήκαηα ηνπ δίζθνπ ζε ζεξκνθξαζίεο θάησ απφ 50Κ. Τπάξρεη επίζεο έλα άιιν ζηνηρείν πάγνπ, εχξνπο κεηαμχ 87 θαη 90 κm, ην νπνίν είλαη παξφκνην κε εθείλν ζηελ NGC 6302 (ην Bug ή Butterfly λεθέισκα ηνπ θνξπηνχ-scorpius). Κξπζηαιιηθνί πάγνη αληρλεχηεθαλ επίζεο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 87 Έηνο: 2014

88 ζε πξσηνπιαλεηηθνχο δίζθνπο ηνπ αζηεξηνχ ε-eridani θαη ζην απνκνλσκέλν άζηξν HD Fe ζηνλ αζηεξηζκφ Lupus. Σν 90% ηνπ πάγνπ ζηνλ αζηεξηζκφ Lupus βξέζεθε θξπζηαιιηθφο ζε ζεξκνθξαζία πεξίπνπ 50 Κέιβηλ(Κ.) Γλσξίδνληαο φηη νη πάγνη ζπλήζσο ππάξρνπλ ζηα εμσηεξηθά κέξε ησλ πξσηνπιαλεηηθψλ λεθεισκάησλ, ν Hersant θαζψο θαη άιινη επηζηήκνλεο πξφηεηλαλ κηα εξκελεία ηνπ πηεηηθνχ εκπινπηηζκνχ, πνπ παξαηεξήζεθε ζε ηέζζεξηο γηγάληηνπο πιαλήηεο ηνπ Ζιηαθνχ πζηήκαηνο, ζε ζρέζε κε ηελ αθζνλία ηνπ. Απηνί ππνζέηνπλ πσο ηα πηεηηθά είραλ παγηδεπηεί κε ηελ κνξθή πδξηηψλ θαη ελζσκαηψλνληαη ζηνπο πιαλεηνεηδείο πνπ πεηνχλ ζηηο πξσηνπιαλεηηθέο δψλεο ηξνθνδνζίαο. Ο Kieffer θαη άιινη κειεηεηέο (2006) πξνηείλνπλ φηη ε δξαζηεξηφηεηα ζεξκνπίδαθα ζηελ λφηηα πνιηθή πεξηνρή ηνπ θεγγαξηνχ ηνπ Κξφλνπ νλφκαηη Δγθέιαδνο πξνέξρεηαη απφ θιαζξηθνχο πδξίηεο, φπνπ δηνμείδην ηνπ άλζξαθα, κεζάλην θαη άδσην απειεπζεξψλνληαη φηαλ εθηίζεηαη ζην θελφ ηνπ δηαζηήκαηνο απφ ηα «Tiger Stripe" ζξαχζκαηα πνπ βξέζεθαλ ζηελ ελ ιφγσ πεξηνρή. Ο θιαζξίηεο δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα(carbon dioxide clathrate) πηζηεχεηαη φηη παίδεη ζεκαληηθφ ξφιν ζε δηάθνξεο δηεξγαζίεο ζηνλ Άξε. Κιαζξίηεο ηνπ πδξνγφλνπ είλαη πηζαλφ λα ζρεκαηίδνληαη ζηε δηαδηθαζία ζπκπχθλσζεο λεθεισκάησλ γηα γίγαληεο αεξίνπ ΣΗ ΠΟΟΣΖΣΔ ΤΓΡΗΣΧΝ ΑΠΑΝΣΧΝΣΑΗ; Οη αξρηθέο εθηηκήζεηο γηα ηε ζπλνιηθή πνζφηεηα πδξηηψλ αεξίσλ πνπ είλαη απνζεθεπκέλεο ζηε Γε ζηα βάζε ησλ σθεαλψλ ήηαλ κεηαμχ θαη GtC ( m 3 ) (MacDonald 1990, Kvenvolden 1998)(ρήκα 2.5). Σν απφζεκα ζε παγσκέλεο πεξηνρέο έρεη ππνινγηζηεί ζηνπο 400 GtC ζηελ Αξθηηθή (MacDonald, 1990), αιιά δελ έρνπλ γίλεη εθηηκήζεηο γηα πηζαλά απνζέκαηα ζηελ Αληαξθηηθή. πκπεξαίλεη θαλείο πσο ην σθεάλην απφζεκα θιεηζξηηψλ είλαη ηεξάζηην (πεξίπνπ ην έλα ηξίην ηνπ κεγέζνπο ησλ απνζεκάησλ ζηνπο βαζείο σθεαλνχο, θαη αθφκα θαη κηθξέο αιιαγέο ίζσο έρνπλ κεγάιεο επηπηψζεηο ζηα αηκνζθαηξηθά απνζέκαηα. Αθφκα θαη ην απφζεκα ζηηο παγσκέλεο πεξηνρέο είλαη ζην επίπεδν ησλ εθαηνληάδσλ γηγαηφλσλ, φρη θαη πνιχ κηθξφηεξν απφ ην ζπλνιηθφ πνζφ άλζξαθα ζηε γήηλε αηκφζθαηξα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 88 Έηνο: 2014

89 Δάλ είλαη ζσζηέο, απηφ ζα ζήκαηλε φηη είλαη απνζεθεπκέλε ζε πδξίηεο αεξίνπ πάλσ απφ 10 θνξέο ε πνζφηεηα άλζξαθα πνπ βξίζθεηαη ζηελ αηκφζθαηξα θαη μεπεξλάηαη θαηά πνιχ ε πνζφηεηα άλζξαθα πνπ είλαη απνζεθεπκέλε ζε άιιεο δεμακελέο νξπθηψλ θαπζίκσλ. κσο, παξά ην φηη δελ γίλεηαη πιήξσο θαηαλνεηφ ην κέγεζνο ηεο σθεάληαο δεμακελήο πδξηηψλ κεζαλίνπ, ε βειηίσζε ζηε γλψζε καο έρεη νδεγήζεη ζε κία κείσζε κίαο ηάμεο κεγέζνπο αλαθνξηθά κε ηηο ηξέρνπζεο εθηηκήζεηο (Milkov 2004). Οη πςειφηεξεο εθηηκήζεηο (π.ρ m 3 ; Trofimuk et al. 1973) βαζηδφηαλ ζηελ ππφζεζε φηη ππήξραλ πδξίηεο ζηνλ ππζκέλα φισλ ησλ σθεαλψλ. κσο, ράξε ζηελ βειηησκέλε θαηαλφεζή ηεο ρεκείαο θαη ηεο ηδεκαηνινγίαο ησλ πδξηηψλ απνθαιχπηεηαη φηη δεκηνπξγνχληαη κφλν ζε πεξηνξηζκέλν εχξνο βάζνπο (πθαινθξεπίδεο), κφλν ζε κεξηθέο ηνπνζεζίεο εληφο ηνπ πηζαλνχ ηνπο εχξνπο βάζνπο (10 30% ηεο δψλεο θνξεζκνχ ησλ πδξηηψλ αεξίσλ), θαη ηππηθά απαληψληαη ζε ρακειέο ζπγθεληξψζεηο ( % θαηά φγθν) ζηηο ηνπνζεζίεο εκθάληζήο ηνπο. Πξφζθαηεο εθηηκήζεηο, πεξηνξηδφκελεο απφ άκεζε δεηγκαηνιεςία, δείρλνπλ φηη ην παγθφζκην απφζεκα είλαη κεηαμχ θαη m 3 (Milkov 2004). Απηή ε εθηίκεζε, ε νπνία αληηζηνηρεί ζε GtC, είλαη κηθξφηεξε απφ ηελ εθηίκεζε ησλ 5000 GtC γηα φια ηα άιια απνζέκαηα νξπθηψλ θαπζίκσλ αιιά ζεκαληηθά πςειφηεξε απφ εθείλε ησλ πεξίπνπ 230 GtC γηα φια ηα άιια απνζέκαηα πεγψλ θπζηθψλ αεξίσλ (Οκάδα Δθηίκεζεο Παγθφζκηαο Δλέξγεηαο Γεσινγηθήο Τπεξεζίαο ΖΠΑ 2000). Απηέο νη εθηηκήζεηο ππνζηεξίδνληαη απφ κία ελαιιαθηηθή πξνζέγγηζε ησλ Buffett & Archer (2004), νη νπνίνη ρξεζηκνπνίεζαλ έλα κεραλεζηηθφ κνληέιν γηα λα πξνβιέςνπλ ηελ θαηαλνκή πδξηηψλ κεζαλίνπ ζηα ζαιάζζηα ηδήκαηα, θαη κε απηφ πξνέβιεςαλ ηελ επαηζζεζία ησλ απνζεκάησλ κεζαλίνπ ζε ζηαζεξή θαηάζηαζε ζηηο αιιαγέο ζηνλ ππζκέλα ησλ βαζέσλ σθεαλψλ. Οη θαιχηεξεο εθηηκήζεηο ηνπο απνθέξνπλ 3000 GtC ζαιαζζίσλ πδξηηψλ θαη επηπιένλ 1800 GtC ζε θπζαιίδεο. Έρνπλ πξνζδηνξίζεη κε κεγαιχηεξε αθξίβεηα ηελ εθηίκεζή ηνπο απηή, κε πην αθξηβή κνληέια. Οη Archer et al. (2009) πξνβιέπνπλ φηη ην ζχλνιν πδξηηψλ θαη θπζαιίδσλ κεζαλίνπ ζηνπο σθεαλνχο ζήκεξα είλαη κεηαμχ 1600 θαη 2000 GtC. Δλδηαθέξνλ πξνθαιεί ε αλαθάιπςε πσο νη πεξηζζφηεξνη απφ ηνπο πδξίηεο ζην κνληέιν είλαη ζηνλ Δηξεληθφ Χθεαλφ, ιφγσ ησλ ρακειφηεξσλ επηπέδσλ νμπγφλνπ νη νπνίνη βνεζνχλ ζηε ζπληήξεζε ηνπ νξγαληθνχ άλζξαθα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 89 Έηνο: 2014

90 ε αληίζεζε, ηα απνζέκαηα ζε παγσκέλεο πεξηνρέο δελ έρνπλ απεηθνληζηεί ιεπηνκεξψο θαη εθηηκάηαη έσο 400 GtC ζηελ Αξθηηθή (MacDonald 1990), αιιά δελ έρνπλ γίλεη εθηηκήζεηο γηα πηζαλά απνζέκαηα ζηελ Αληαξθηηθή (ζρήκα 5). Παξά ηε κείσζε ησλ εθηηκήζεσλ θαηά ηελ ηειεπηαία δεθαεηία, νη πνζφηεηεο απηέο παξακέλνπλ ηδηαίηεξα πςειέο. πγθξηηηθά, ν άλζξαθαο ζηελ αηκφζθαηξα αλέξρεηαη ζπλνιηθά ζε 760 GtC (IPCC 2007). Ζ ρακειφηεξε πνζφηεηα πδξηηψλ δελ αθπξψλεη ηελ νηθνλνκηθή ηνπο δπλακηθφηεηα, αιιά ε ρακειφηεξε ζπλνιηθή πνζφηεηα θαη νη θαηλνκεληθά ρακειφηεξεο ζπγθεληξψζεηο ζηηο πεξηζζφηεξεο ηνπνζεζίεο δείρλνπλ φηη κφλν έλα πεξηνξηζκέλν πνζνζηφ ησλ απνζεκάησλ παξέρεη νηθνλνκηθά βηψζηκεο πξψηεο χιεο (Milkov & Sassen 2002). Ζ πηζαλή νηθνλνκηθή εμεξεχλεζε ησλ πδξηηψλ αεξίσλ, φκσο, εγείξεη δχν θχξηα πξνβιήκαηα. Ζ παξαγσγή θαη ρξήζε πδξηηψλ αεξίσλ (κεζαλίνπ) απειεπζεξψλεη ην αέξην ζεξκνθεπίνπ δηνμείδην ηνπ άλζξαθα. Γελ έρεη αθφκα αλαπηπρζεί απνδνηηθή, θηιηθή πξνο ην πεξηβάιινλ ηερλνινγία παξαγσγήο, είηε γηα ζαιάζζηνπο είηε γηα παγσκέλνπο πδξίηεο αεξίνπ. Σα απνζέκαηα νξπθηψλ θαπζίκσλ είλαη αξθεηά ηνπιάρηζηνλ γηα ηνλ επφκελν αηψλα. Έηζη, κεξηθέο κφλν ρψξεο - φπσο ε Ηαπσλία, ε νπνία δελ δηαζέηεη ζεκαληηθά απνζέκαηα πεηξειαίνπ θαη θπζηθνχ αεξίνπ - εθαξκφδνπλ επκεγέζε πξνγξάκκαηα ζρεηηθά κε ηε ζπκθέξνπζα παξαγσγή πδξηηψλ αεξίσλ. Ζ παξαγσγή σθεάλησλ πδξηηψλ αεξίσλ κπνξεί λα θαίλεηαη πην ειθπζηηθή ιφγσ ησλ ζρεηηθά κεγάισλ πνζνηήησλ πνπ είλαη δηαζέζηκεο ζε ζρέζε κε ηηο παγσκέλεο πεξηνρέο, αιιά ε αλάθηεζε σθεάλησλ πδξηηψλ αεξίσλ ζε κεγάιε θιίκαθα είλαη απίζαλν λα επηηεπρζεί βξαρππξφζεζκα, γηα αξθεηνχο ιφγνπο: (i) ρακειή ζπγθέληξσζε αεξίνπ ζην ίδεκα, αθφκα θαη αλ θάζε θπβηθφ κέηξν πδξηηψλ αεξίσλ πεξηέρεη 164 m 3 κεζαλίνπ ζε αηκνζθαηξηθέο ζπλζήθεο, νη πςειφηεξεο αλαθεξφκελεο ζπγθεληξψζεηο σθεάλησλ πδξηηψλ αεξίσλ είλαη 17 20% θαηά φγθν ηνπ ρψξνπ ησλ θελψλ, ην νπνίν ηζνχηαη κε έσο θαη 3 ηνηο εθαηφ ηνπ φγθνπ ηνπ ηδήκαηνο, (ii) νη ζπλζήθεο παξαγσγήο είλαη πνιχ πην πεξίπινθεο ζε ζρέζε κε ηηο παγσκέλεο πεξηνρέο, θαη (iii) νη γεσινγηθνί θίλδπλνη θαζψο θαη νη πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο είλαη δχζθνιν λα εθηηκεζνχλ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 90 Έηνο: 2014

91 τήμα 2.5: Μεγέζε ησλ ηακηεπηήξσλ νξγαληθνχ άλζξαθα (Kvenvolden, 1998) Ήδε έρνπκε κηθξήο θιίκαθαο παξαγσγή κεζαλίνπ απφ παγσκέλνπο πδξίηεο αεξίνπ ζην πεδίν Messoyakh ζηε δπηηθή ηβεξία (Krason 2000) θαη έρνπλ γίλεη θαη δνθηκέο ζην Mallik, ζην δέιηα ηνπ πνηακνχ Mackenzie, ζηνλ βφξεην Καλαδά (Dallimore et al. 2005). Σν εχξνο εκθάληζεο πδξηηψλ παγθνζκίσο ζηνπο σθεαλνχο έρεη εθηηκεζεί κε ζεηζκηθή εμεξεχλεζε, θαζψο ε παξνπζία πδξηηψλ αεξίνπ ραξαθηεξίδεηαη απφ ηελ εκθάληζε ελφο αλψκαινπ αλαθιαζηήξα παξάιιεινπ κε ηνλ ππζκέλα (Αλαθιαζηήξαο Δμνκνίσζεο Ππζκέλα, BSR), θαη ν νπνίνο ηέκλεη ηηο θπζηνινγηθέο ηδεκαηηθέο δνκέο ιφγσ ηεο αζπκθσλίαο κεηαμχ ησλ ππεξθείκελσλ θιεηζξηψλ πςειήο ηαρχηεηαο θαη ησλ ππνθείκελσλ αεξηνθφξσλ ηδεκάησλ ρακειήο ηαρχηεηαο (π.ρ. Kvenvolden 1988, MacDonald, 1990) ΥΖΜΑΣΗΜΟ ΚΑΗ ΑΠΟΓΟΜΖΖ ΚΛΔΗΘΡΗΣΧΝ Οη θιεηζξίηεο / πδξίηεο δελ είλαη ρεκηθέο ελψζεηο, θαζψο ηα εγθισβηζκέλα κφξηα δελ ζρεκαηίδνπλ δεζκνχο κε ην πιέγκα. Ο ζρεκαηηζκφο θαη ε απνδφκεζε ησλ πδξηηψλ είλαη ελδνθαζηθέο κεηαπηψζεηο πξψηεο ηάμεο, φρη ρεκηθέο αληηδξάζεηο. Γελ είλαη αθφκα θαιά Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 91 Έηνο: 2014

92 θαηαλνεηέο νη ιεπηνκέξεηεο ηνπ κεραληζκνχ γηα ην ζρεκαηηζκφ θαη ηελ απνδφκεζή ηνπο ζε κνξηαθφ επίπεδν. Οη πδξίηεο αεξίνπ κπνξνχλ λα ζρεκαηηζηνχλ κφλν φηαλ ππάξρνπλ αξθεηέο πνζφηεηεο αεξίνπ θαη χδαηνο ζε ζπλδπαζκφ κε πςειή πίεζε ή / θαη ρακειέο ζεξκνθξαζίεο (ρήκα 2.6). Ζ απαηηνχκελε πίεζε θαη ζεξκνθξαζία γηα ηε ζηαζεξφηεηά ηνπο κπνξεί λα επεξεαζηεί απφ ηνλ ηχπν αεξίνπ πνπ είλαη ελζσκαησκέλν ζηνλ πδξίηε. τήμα 2.6: Γηάγξακκα θάζεο σθεάληνπ ηδήκαηνο, δείρλεη ηηο θπζηθέο ζπλζήθεο (ζεξκνθξαζία θαη πίεζε) πνπ απαηηνχληαη γηα ηε ζηαζεξφηεηα πδξηηψλ κεζαλίνπ ζε ζαιάζζην πεξηβάιινλ. Γερφκελνη κία ζηαζεξή ζεξκνθξαζία 0 C, π.ρ. ζε πνιηθέο πεξηνρέο, νη πδξίηεο κεζαλίνπ δελ κπνξεί λα είλαη ζηαζεξνί ζε βάζνο 100 m. Μπνξεί λα ζπκβεί ζηνλ ππζκέλα, ν νπνίνο είλαη πάλσ απφ 400 m θάησ απφ ηελ επηθάλεηα. Σν πάρνο ηεο δψλεο πδξηηψλ ζα εμαξηάηαη απφ ηελ θακπχιε ζεξκνθξαζίαο. κσο, φζν απμάλεηαη ην βάζνο θάησ απφ ηνλ ππζκέλα, νη ζεξκνθξαζίεο γίλνληαη ππεξβνιηθά πςειέο γηα ην ζρεκαηηζκφ πδξηηψλ αεξίσλ, θαη έηζη βξίζθνπκε ειεχζεξν αέξην θαη λεξφ. Γεδνκέλεο κίαο κέζεο αχμεζεο ζεξκνθξαζίαο 3 C αλά 100 m βάζνπο ηδήκαηνο, φηαλ γίλεηαη γεψηξεζε ζε βάζνο λεξνχ 300 m, κπνξνχκε λα αλακέλνπκε ηελ εχξεζε ελφο ζηξψκαηνο πδξηηψλ πάρνπο 300 m. ηα 1000 m βάζνο λεξνχ, ε ζηξψζε ζα έρεη πάρνο 600 m. Δάλ φκσο ηα ηδήκαηα ραξαθηεξίδνληαη απφ κεγαιχηεξε αχμεζε ζεξκνθξαζίαο, ην νπνίν κπνξεί λα πξνθχςεη, π.ρ. ζε ελεξγά πθαινπιαίζηα (4 6 C αλά 100 m βάζνπο), ε δψλε πδξηηψλ ζα είλαη γεληθά ιεπηφηεξε. Έρνπλ βξεζεί πδξίηεο αεξίνπ ζε ηδήκαηα έσο θαη 1100 m θάησ απφ ηνλ ππζκέλα. Οη πδξίηεο ηνπ H 2 S, CO 2 θαη νη πδξίηεο αλσηέξσλ πδξνγνλαλζξάθσλ κπνξνχλ λα ππάξρνπλ ζε πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο, ελψ νη πδξίηεο αδψηνπ θαη φινη νη πδξίηεο πνπ ζρεκαηίδνληαη παξνπζία δηαιπκέλσλ αιάησλ απαηηνχλ ρακειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο. Οη θπζηθνί πδξίηεο αεξίσλ κπνξεί λα βαζίδνληαη ζε δηάθνξα αέξηα. Έρεη ππνηεζεί ε χπαξμε πδξηηψλ αδψηνπ ζε κέξε ησλ παγεηψλσλ ηεο Γξνηιαλδίαο, ελψ έρεη πξνηαζεί ε χπαξμε πδξηηψλ CO 2 ζε άιινπο πιαλήηεο. Ο πην θνηλφο ηχπνο αέξησλ πδξηηψλ ζηε Γε, Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 92 Έηνο: 2014

93 είλαη νη πδξίηεο κεζαλίνπ, θαη νη ζπλζήθεο πνπ απαηηνχληαη γηα ηε ζηαζεξφηεηά ηνπο κπνξνχλ λα απαληψληαη ζε παγσκέλν έδαθνο θαη ζε ζαιάζζην ίδεκα. Δθηφο απφ επαξθείο ζπλζήθεο ζεξκνθξαζίαο θαη πίεζεο, ν ζρεκαηηζκφο πδξηηψλ αεξίσλ εμαξηάηαη θαη απφ ηελ επάξθεηα αεξίνπ, θπξίσο CH 4. Σν πεξηζζφηεξν κεζάλην πνπ βξίζθεηαη ζηνπο σθεαλνχο παξάγεηαη απφ ηελ απνζχλζεζε νξγαληθψλ κεξψλ, ή απφ ηε βαθηεξηδηαθή αλαγσγή ηνπ CO 2 ζην ίδεκα. Κάπνηεο θνξέο κπνξεί λα απνηειεί πξντφλ ζεξκν-θαηαιπηηθήο αιινησηηθήο δηαδηθαζίαο ζε βαζχηεξν ίδεκα. Ζ παξαγσγή CH 4 είλαη πςειφηεξε ζηα πθαινπιαίζηα. Δδψ, ε πςειή παξαγσγηθφηεηα πιαγθηφλ θαη νη πςειέο πνζφηεηεο ηεθηνληθήο εηζξνήο απνθέξνπλ κεγάιεο πνζφηεηεο νξγαληθήο χιεο, ε νπνία είλαη ε βάζε γηα ηελ παξαγσγή αεξίνπ ζην ίδεκα. Οη πδξίηεο αεξίνπ ινηπφλ απαληψληαη ζε θάζε ελεξγφ θαη παζεηηθφ πιαίζην. κσο, ππάξρνπλ επίζεο απνζέκαηα ζηελ Καζπία Θάιαζζα, ηε Μαχξε Θάιαζζα, ηε Μεζφγεην, ηε Λίκλε ηεο Κσλζηαληίαο θαη ζηε Λίκλε Βατθάιε. Δπεηδή ε ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ αεξίσλ ζρεηίδεηαη κε ηελ πςειή πίεζε θαη ηηο ζρεηηθά ρακειέο ζεξκνθξαζίεο, ηπρφλ αιιαγέο ζηηο δχν απηέο παξακέηξνπο κπνξεί λα απμήζεη ή λα κεηψζεη ηε ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ αεξίσλ. Γηα παξάδεηγκα, εάλ κεησζεί ε πίεζε ή απμεζεί ε ζεξκνθξαζία, νη πδξίηεο αεξίσλ ζα αιιάμνπλ θάζε απφ ζηεξεφ ζε αέξην θαη πγξφ. ην ζαιάζζην πεξηβάιινλ, ε ζεξκνθξαζία ηνπ σθεαλνχ κπνξεί λα πνηθίιιεη ιφγσ ησλ αιιαγψλ ζηελ θπθινθνξία θαη ζηηο γεληθφηεξεο αιιαγέο ζηελ ηνπηθή θαη ηελ παγθφζκηα ζεξκνθξαζία. Γηα παξάδεηγκα, θαηά ηελ ηειεπηαία παγεηψληα πεξίνδν, νη ζεξκνθξαζίεο ησλ σθεαλψλ ήηαλ ζεκαληηθά ρακειφηεξεο, έηζη κπνξνχζαλ λα δεκηνπξγεζνχλ πδξίηεο αεξίνπ ζε κηθξφηεξα βάζε. λησο, έρεη δηαηππσζεί ην επηρείξεκα φηη ε ζέξκαλζε θαηά ην ηέινο ηεο παγεηψληαο πεξηφδνπ φλησο απνζηαζεξνπνίεζε κεγάιε πνζφηεηα πδξηηψλ αεξίσλ ε νπνία νδήγεζε ζε παξαηεξεκέλα κέγηζηα αηκνζθαηξηθνχ κεζαλίνπ φπσο θαίλεηαη ζηηο θαηαγξαθέο απφ δείγκαηα ζηξσκάησλ πάγνπ. Έρεη ινηπφλ πξνηαζεί φηη νη ζεξκφηεξεο σθεάληεο ζεξκνθξαζίεο πνπ πξνβιέπνληαη ιφγσ ηεο ζέξκαλζεο ηνπ πιαλήηε ζα πξνθαιέζνπλ ηελ απνδφκεζε ησλ πδξηηψλ αεξίσλ θαη ίζσο επηθέξνπλ ζεκαληηθή αχμεζε ζην κεζάλην ζηελ αηκφζθαηξα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 93 Έηνο: 2014

94 Ζ κέγηζηε επηξξνή ζηε ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ ζηηο παγσκέλεο πεξηνρέο είλαη ε ζεξκνθξαζία. Οη ηνπηθέο ζεξκνθξαζίεο κπνξεί λα αλεβαίλνπλ θαη λα θαηεβαίλνπλ, παξαδείγκαηνο ράξηλ, κεηαμχ παγεηψλησλ θαη κε-παγεηψλησλ πεξηφδσλ. Ζ ησξηλή θαη κειινληηθή ππεξζέξκαλζε απνηειεί δήηεκα, θαζψο ηα απνηειέζκαηα ζέξκαλζεο ζεσξνχληαη κεγαιχηεξα ζηα πςειά γεσγξαθηθά πιάηε. κσο, νη ζαιάζζηεο παξαβάζεηο κπνξεί επίζεο λα πξνθαιέζνπλ θαηαζηξνθηθέο εθιχζεηο πδξηηψλ αεξίσλ απφ παγσκέλεο πεξηνρέο (Δηθφλα 2.10), φπσο απνδείρζεθε ζηε Θάιαζζα Μπσθφξ απφ ηνπο Paull et al. (2007) θαη ηελ Αξθηηθέο Θάιαζζεο ηεο Αλαηνιηθήο ηβεξίαο απφ ηνπο Shakhova et al. (2010). Απηφ ζπκβαίλεη επεηδή ε ζεξκνθξαζία ζηελ μεξά κπνξεί λα είλαη θάησ απφ 20 C, αιιά ην αικπξφ λεξφ ησλ σθεαλψλ παγψλεη πεξίπνπ ζηνπο 1.8 C θαη δελ θξπψλεη άιιν. Έηζη, εάλ αλέβεη ε ζηάζκε ησλ σθεαλψλ θαη πιεκκπξίζνπλ παγσκέλεο πεξηνρέο, απηέο ζα ππνζηνχλ ζεξκηθφ ζνθ θαη ζέξκαλζε θαηά ηνπιάρηζηνλ 20 C, ηα νπνία ζα κπνξνχζαλ λα θαηαιήμνπλ ζε ζεκαληηθή απνδφκεζε ησλ πδξηηψλ αεξίσλ. Δικόνα 2.10: Φαηλφκελν «Δπίδξαζε ηνπ Φειινχ ακπάληαο-champagne Cork Effect» : απεηθφληζε γηα ηνπ ηη ζπκβαίλεη φηαλ κηα απνηπρία(failure) θιίζεο εκθαλίδεηαη πάλσ απφ έλα ζηξψκα αέξηνπ πδξίηε θαη ην πσο κεγάιεο πνζφηεηεο αεξίνπ κπνξνχλ λα απειεπζεξσζνχλ. (Kvenvolden (1998).) Ζ ζηαζεξφηεηα ησλ ζαιάζζησλ πδξηηψλ αεξίσλ επεξεάδεηαη επίζεο απφ αιιαγέο ζηελ πίεζε. Ζ άλνδνο ηεο ζηάζκεο ησλ ζαιαζζψλ ζα απμήζεη ηελ πδξνζηαηηθή πίεζε θαη ζα ζηαζεξνπνηήζεη ηνπο πδξηηψλ αεξίσλ ζε κεγαιχηεξα βάζε, ελψ ε πηψζε ηεο ζηάζκεο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 94 Έηνο: 2014

95 ησλ ζαιαζζψλ ζα κεηψζεη ηελ πίεζε ζην ίδεκα, πξνθαιψληαο ηελ απνζηαζεξνπνίεζε ησλ πδξηηψλ αεξίσλ. Έλαο άιινο ηξφπνο αθαίξεζεο πίεζεο απφ ηα ππνθείκελα ηδήκαηα είλαη κέζσ θαηάξξεπζεο ζαιάζζησλ ηδεκάησλ. ηαλ ε άλσ ζηήιε ηδήκαηνο θαηαξξέεη θαη ην ίδεκα θηλείηαη θαηεθνξηθά, ππάξρεη κείσζε ζην βάξνο ηεο ζηήιεο ηδήκαηνο, θαη θαζψο έρνπλ αθαηξεζεί ηα άλσ ζηξψκαηα, απηή ε κείσζε πίεζεο ίζσο επηθέξεη απνδφκεζε πδξηηψλ αεξίσλ. Απηφ κπνξεί λα είλαη ηαρχ, θαζψο ηα απνηειέζκαηα ηεο πίεζεο δχλαληαη λα κεηαθεξζνχλ ηαρέσο κέζσ ηνπ ηδήκαηνο θαη έηζη λα απμήζνπλ ηελ θαηάξξεπζε ηδήκαηνο, θαζψο κεγάιεο πνζφηεηεο πδξηηψλ κεηαηξέπνληαη ζε αέξην ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΟΤ ΣΗ ΓΗΑΓΗΚΑΗΔ ΠΑΡΑΓΧΓΖ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ ζνλ αθνξά ζηηο δηαδηθαζίεο αλαδήηεζεο θαη παξαγσγήο πεηξειαίνπ, νη πδξίηεο αεξίνπ είλαη έλα ζέκα πνπ ελέρεη αλεζπρίεο ζε ζέκαηα αζθαιείαο αιιά θαη ζε νηθνλνκηθή βάζε. Οη ρακειέο ζεξκνθξαζίεο ηνπ ππζκέλα ηεο ζάιαζζαο ζπλδηαδφκελεο κε ηηο πςειέο πηέζεηο ηνπ πγξνχ ζηνηρείνπ πξνάγνπλ ηνλ ζρεκαηηζκφ θιαζξηηψλ ζε ηακηεπηήξεο κε κίγκαηα ξεπζηψλ πδξνγνλαλζξάθσλ- λεξνχ. κσο ζπλαληψληαη ζπρλά θαη ζηνπο πεηξειαηναγσγνχο. Απηφ είλαη άθξσο αλεπηζχκεην επεηδή νη θξχζηαιινη εγθιεηζκνχ κπνξεί λα δεκηνπξγνχλ αλνκνηνγελείο ζσξνχο θαη λα βνπιψλνπλ ηελ γξακκή ξνήο θαη λα πξνθαινχλ απνηπρία ζηε δηαζθάιηζε ηεο ξνήο θαη θαηαζηξνθέο ζηηο βαιβίδεο θαη ζηα φξγαλα ειέγρνπ. Οη βιάβεο κπνξνχλ λα εθηείλνληαη απφ ηε κείσζε ηεο ξνήο έσο θάπνηα βιάβε ζηνλ εμνπιηζκφ, ζηηο ππφγεηεο γξακκέο κεηαθνξάο, θαη ζηελ πεξίπησζε ιαθηίζκαηνο αεξίνπ(gas kick) θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο εμφξπμεο, νη θιαζξίηεο ζρεκαηίδνληαη ζηα πεγάδηα, ζηνπο αλπςσηήξεο, ζηνπο απνηξνπείο BOP(Blow-Out Preventers), θαη ζηηο ζσιελνγξακκέο πςειήο πίεζεο chokelines ( αεξαγσγνί). Άπαμ θαη ζρεκαηηζηνχλ πδξίηεο, κπνξνχλ λα απνζπληίζεηαη απμάλνληαο ηε ζεξκνθξαζία θαη / ή κεηψλνληαο ηελ πίεζε. Αθφκα θαη θάησ απφ απηέο ηηο ζπλζήθεο, δηάζπαζε ησλ θιαζξηηψλ είλαη κηα αξγή δηαδηθαζία. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 95 Έηνο: 2014

96 Δικόνα 2.11: Γεινηνγξαθία έθδνζεο κεληαίνπ πεξηνδηθνχ αλάιαθξεο κε επηζηεκνληθήο χιεο γηα ηνπο εξγαδφκελνπο ζηνλ ηνκέα ηεο εμφξπμεο ΑΝΑΣΟΛΔΗ ΔΝΤΓΑΣΧΖ (HYDRATE INHIBITORS) ηαλ δξα έλα ζχλνιν απφ παξακέηξνπο φπνπ νη πδξίηεο ζα κπνξνχζαλ λα ζρεκαηηζηνχλ, εμαθνινπζνχλ λα ππάξρνπλ ηξφπνη γηα λα απνθεπρζεί ν ζρεκαηηζκφο ηνπο. Μεηαβάιινληαο ηελ ζχλζεζε ηνπ αεξίνπ πξνζζέηνληαο ρεκηθέο νπζίεο κπνξνχλ λα κεηψζνπλ ηελ ζεξκνθξαζία ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ θαη / ή λα θαζπζηεξήζεη ην ζρεκαηηζκφ ηνπο. Γχν επηινγέο ππάξρνπλ γεληθά: Θεξκνδπλακηθνί Αλαζηνιείο Κηλεηηθνί Αλαζηνιείο / αληη- πζζσξεπηηθνί Οη πην θνηλνί Θεξκνδπλακηθνί Αλαζηνιείο είλαη ε κεζαλφιε (methanol), κνλναηζχιελνγιπθφιε monoethylene glycol (MEG) θαη δηαηζχιελν-γιπθφιε (diethylene glycol) (DEG), πνπ θνηλψο αλαθέξνληαη σο γιπθφιεο. ια κπνξνχλ λα αλαθηεζνχλ θαη λα αλαθπθισζνχλ, αιιά ηα νηθνλνκηθά ηεο αλάθηεζεο κεζαλφιεο δελ είλαη επλντθή ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο. Ζ γιπθφιε MEG Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 96 Έηνο: 2014

97 πξνηηκάηαη έλαληη ηεο γιπθφιεο DEG γηα εθαξκνγέο φπνπ ε ζεξκνθξαζία αλακέλεηαη λα είλαη -10 C ή ρακειφηεξε, ιφγσ ηνπ πςεινχ ημψδνπο θαη ησλ ρακειψλ ζεξκνθξαζηψλ. Ζ ηξηαηζχιελν-γιπθφιε (Triethylene glycol) (TEG) έρεη πνιχ ρακειή πίεζε αηκψλ ψζηε λα ηαηξηάδεη σο εγρεφκελνο αλαζηνιέαο ζε έλα ξεχκα αεξίνπ. Ζ πεξηζζφηεξε κεζαλφιε ράλεηαη ζηελ αέξηα θάζε ζε ζρέζε κε ηηο γιπθφιεο MEG ή DEG. Ζ ρξήζε ησλ Κηλεηηθψλ Αλαζηνιέσλ θαη ησλ αληη-πζζσξεπηηθψλ ζε πξαγκαηηθέο δηεξγαζίεο άληιεζεο απνηειεί κηα λέα θαη εμειηζζφκελε ηερλνινγία. Απηφ απαηηεί εθηεηακέλεο δνθηκέο θαη βειηηζηνπνίεζε γηα ην ίδην ην ζχζηεκα. Δλψ νη Κηλεηηθνί Αλαζηνιείο ιεηηνπξγνχλ επηβξαδχλνληαο ηελ θηλεηηθή ηνπ ζρεκαηηζκνχ ππξήλσλ, ηα αληη- πζζσξεπηηθά δελ ζηακαηνχλ ηελ δεκηνπξγία απηψλ, αθνχ απηνί πεξηζζφηεξν ζηακαηνχλ ηελ ζπζζσκάησζε ησλ θξπζηάιισλ ησλ αέξησλ πδξηηψλ. Απηά ηα δχν είδε ησλ Αλαζηνιέσλ είλαη επίζεο γλσζηνί σο Υακειήο Γνζνινγίαο- Αλαζηνιείο-Τδξηηψλ (Low-Dosage-Hydrate-Inhibitors) επεηδή απαηηνχλ πνιχ κηθξφηεξεο ζπγθεληξψζεηο απφ φ, ηη νη ηππηθνί-ζπκβαηηθνί Θεξκνδπλακηθνί Αλαζηνιείο. Οη Κηλεηηθνί Αλαζηνιείο (νη νπνίνη δελ απαηηνχλ λεξφ θαη κίγκα πδξνγνλαλζξάθσλ γηα λα είλαη απνηειεζκαηηθνί) είλαη ζπλήζσο πνιπκεξή ή ζπκπνιπκεξή (copolymers), θαη νη αληη- πζζσξεπηέο (πνπ απαηηνχλ κίγκα λεξνχ θαη πδξνγνλαλζξάθσλ) είλαη πνιπκεξή ή δηπνιηθνχ ηφληνο επηθαλεηνδξαζηηθά (zwitterionic) (ζπλήζσο ακκσλίνπ θαη COOH) πνπ ακθφηεξα έιθνληαη κε πδξίηεο θαη πδξνγνλάλζξαθεο. Δπνκέλσο, ε πξφιεςε ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ θαίλεηαη λα είλαη ην θιεηδί γηα ην πξφβιεκα. Μηα θηινζνθία πξφιεςεο ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ ζα κπνξνχζε ηππηθά λα βαζίδεηαη ζε ηξία επίπεδα αζθαιείαο, πνπ αλαθέξνληαη παξαθάησ θαηά ζεηξά πξνηεξαηφηεηαο: 1. Απνθπγή ησλ ζπλζεθψλ ιεηηνπξγίαο πνπ ζα κπνξνχζαλ λα πξνθαιέζνπλ ην ζρεκαηηζκφ πδξηηψλ ειαηηψλνληαο ηε ζεξκνθξαζία ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ κε αθπδάησζε γιπθφιεο (glycol dehydration) 2. Πξνζσξηλή αιιαγή ζπλζεθψλ ιεηηνπξγίαο, πξνθεηκέλνπ λα απνθεπρζεί ν ζρεκαηηζκφο πδξηηψλ. 3. Πξφιεςε ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ κε πξνζζήθε ρεκηθψλ νπζηψλ πνπ (α) κεηαηνπίδνπλ ηηο ζπλζήθεο ηζνξξνπίαο ησλ πδξηηψλ πξνο ρακειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο θαη πςειφηεξεο πηέζεηο ή (β) απμάλνπλ ηνλ ρξφλν ζρεκαηηζκνχ ησλ πδξηηψλ (αλαζηνιείο). Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 97 Έηνο: 2014

98 Ζ πξαγκαηηθή θηινζνθία ζα εμαξηεζεί απφ ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο, φπσο ε πίεζε, ε ζεξκνθξαζία, ν ηχπνο ηεο ξνήο (αέξην, πγξφ, παξνπζίεο ηνπ λεξνχ, θιπ.) 2.2 ΓΗΑΣΗ ΔΗΝΑΗ ΣΟΟ ΖΜΑΝΣΗΚΟΗ ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΟΤ; Οη κειέηε ησλ πδξηηψλ αεξίνπ είλαη εμαηξεηηθά κεγάιεο ζεκαζίαο γηα πνηθίινπο ιφγνπο (Δηθ.2.12). ηηο γεσηξεηηθέο δξαζηεξηφηεηεο παξαγσγήο πδξνγνλαλζξάθσλ αλνηθηήο ζάιαζζαο θαη ζηηο δηεξγαζίεο παξαγσγήο νη πδξίηεο αεξίνπ πξνθαινχλ δεκηά θαη πηζαλά πξνβιήκαηα επηθίλδπλεο δηαζθάιηζεο ξνήο. Δικόνα 2.12: εκαληηθά- Μείδνλα δεηήκαηα ησλ πδξηηψλ αεξίνπ Σν δπλακηθφ ησλ θπζηθψλ απνζεκάησλ ησλ θιαζξηηψλ κεζαλίνπ είλαη κεγάιεο ζεκαζίαο σο ζηξαηεγηθφ απφζεκα ελέξγεηαο, κηαο θαη νη δπλαηφηεηεο γηα ηελ δηάζεζε ηνπ CO 2 απφ ηελ παγίδεπζε, δεκηνπξγνχλ αχμεζε ηεο επαηζζεηνπνίεζεο ηεο ζρέζεο κεηαμχ ησλ πδξηηψλ θαη ηεο ππνζαιάζζηαο επζηάζεηαο ησλ θαησθεξεηψλ, θαζψο θαη γηα ηνπο ελδερφκελνπο θηλδχλνπο πνπ ελέρνπλ γηα ηηο γεσηξήζεηο κεγάινπ βάζνπο, γηα ηνπο αγσγνχο θαη ησλ ππνβξχρησλ θαισδίσλ, θαη ηηο καθξνπξφζεζκεο εθηηκήζεηο φζνλ αθνξά ηελ ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ, ηελ απειεπζέξσζε ηνπ κεζαλίνπ(ελφο ηζρπξνχ αέξηνπ ηνπ ζεξκνθεπίνπ), θαη ηελ παγθφζκηα θιηκαηηθή αιιαγή. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 98 Έηνο: 2014

99 2.2.1 ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ Δ ΑΝΟΗΚΣΖ ΘΑΛΑΑ ΓΔΧΣΡΖΣΗΚΔ ΓΡΑΣΖΡΗΟΣΖΣΔ ΠΑΡΑΓΧΓΖ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ Οη εηαηξείεο πεηξειαίνπ δηελεξγνχλ γεσηξήζεηο ζε φιν θαη κεγαιχηεξα βάζε πδάησλ πξνο αλαδήηεζε απνζεκάησλ πδξνγνλαλζξάθσλ ζε βαζηά λεξά. Λφγσ ησλ πεξηβαιινληηθψλ αλεζπρηψλ θαη πεξηνξηζκψλ, ηα δηαηξεηηθά πγξά κε βάζε ην λεξφ είλαη ζπρλά πην επηζπκεηή απφ ρξήζε πγξψλ κε βάζε ην πεηξέιαην, εηδηθά ζε εμεξεχλεζε ζε αλνηρηή ζάιαζζα. Χζηφζν, έλαο θνηλά απνδεθηφο θίλδπλνο ζηε γεψηξεζε ζε βαζηά λεξά αλνηρηήο ζάιαζζαο κε ηε ρξήζε πγξψλ κε βάζε ην λεξφ, είλαη ν ζρεκαηηζκφο αεξίσλ πδξηηψλ ζηελ πεξίπησζε απξφζκελεο ή αλεπηζχκεηεο εηζξνήο αεξίνπ. Καηά ηε δηάξθεηα γεψηξεζεο ζε βαζηά λεξά, ε πδξνζηαηηθή πίεζε ηεο ζηήιεο ηνπ δηαηξεηηθνχ πγξνχ θαη ε ζρεηηθά ρακειή ζεξκνθξαζία ηνπ βπζνχ ηεο ζάιαζζαο ζα κπνξνχζαλ λα παξάζρνπλ θαηάιιειεο ζεξκνδπλακηθέο ζπλζήθεο γηα ην ζρεκαηηζκφ πδξηηψλ ζηελ πεξίπησζε απξφζκελεο ή αλεπηζχκεηεο εηζξνήο αεξίνπ. Απηφ κπνξεί λα πξνθαιέζεη ζνβαξά πξνβιήκαηα αζθαιείαο θαη ειέγρνπ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο πξνζπάζεηαο πεξηνξηζκνχ ηεο εηζξνήο. Σα πεξηζηαηηθά ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ ζπάληα αλαθέξνληαη ζηε βηβιηνγξαθία, ελ κέξεη επεηδή δελ αλαγλσξίδνληαη. Γχν πεξηπηψζεηο έρνπλ αλαθεξζεί ζηε βηβιηνγξαθία, φπνπ νη απψιεηεο ζε ρξφλν γηα εγθαηάζηαζε γεψηξεζεο ήηαλ 70 θαη 50 εκέξεο. Ο ζρεκαηηζκφο πδξηηψλ ησλ αεξίσλ ζε πγξά δηάηξεζεο κε βάζε ην λεξφ ζα κπνξνχζε λα πξνθαιέζεη πξνβιήκαηα ηνπιάρηζηνλ κε δχν ηξφπνπο. Οη πδξίηεο ησλ αεξίσλ ζα κπνξνχζαλ λα ζρεκαηηζηνχλ ζηε δηαηξεηηθή ζηήιε, ζηε ζηήιε ηνπ απνθξαθηήξα αζθαιείαο BOP, ζηνλ αγσγφ ζηξαγγαιηζκνχ εμεξρφκελεο ιάζπεο θαη ζηνλ αγσγφ ξεπζηνχ πςειήο πίεζεο. Απηφ ζα κπνξνχζε λα θαηαιήμεη ζε πηζαλψο επηθίλδπλεο θαηαζηάζεηο, π.ρ. απφθξαμε ξνήο, παξεκπφδηζε ηεο θίλεζεο ηεο δηαηξεηηθήο ζηήιεο, απψιεηα θπθινθνξίαο, αθφκε θαη εγθαηάιεηςε ηνπ θξέαηνο. Δπεηδή νη πδξίηεο ησλ αεξίσλ απνηεινχληαη πάλσ απφ 85% απφ λεξφ, ν ζρεκαηηζκφο ηνπο ζα κπνξνχζε λα αθαηξέζεη ζεκαληηθέο πνζφηεηεο λεξνχ απφ ηα δηαηξεηηθά πγξά, κεηαβάιινληαο ηηο ηδηφηεηεο ηνπ πγξνχ. Απηφ ζα κπνξνχζε λα θαηαιήμεη ζε θαζίδεζε αιάησλ, αχμεζε βάξνπο ηνπ πγξνχ ή ζρεκαηηζκφ ζηεξενχ πψκαηνο. Οη ζπλζήθεο ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ απφ κηα απξφζκελε ή αλεπηζχκεηε εηζξνή εμαξηάηαη απφ ηε ζχλζεζε ηνπ εηζξένληνο αεξίνπ, θαζψο θαη απφ ηελ πίεζε θαη ηε Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 99 Έηνο: 2014

100 ζεξκνθξαζία ηνπ ζπζηήκαηνο. Καηά γεληθφ θαλφλα, ην παξεκπνδηζηηθφ απνηέιεζκα ελφο θεθνξεζκέλνπ αιαηνχρνπ δηαιχκαηνο δελ ζα επαξθνχζε γηα ηελ απνθπγή ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ ζε βάζνο χδαηνο κεγαιχηεξν ησλ 1000 κέηξσλ. Γηα ην ιφγν απηφλ, ζα κπνξνχζε λα ρξεζηκνπνηεζεί έλαο ζπλδπαζκφο αιάησλ θαη ρεκηθψλ παξεκπνδηζηψλ, ν νπνίνο ζα κπνξνχζε λα παξέρεη ηελ απαηηνχκελε παξεκπφδηζε γηα ηελ απνθπγή ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ ΠΡΟΒΛΖΜΑΣΑ ΚΑΣΑ ΣΖΝ ΠΑΡΑΓΧΓΖ Ζ δηαξθήο αλάπηπμε νξηαθψλ θνηηαζκάησλ πεηξειαίνπ θαη αεξίνπ ζε αλνηρηή ζάιαζζα απμάλεη ηνπο θηλδχλνπο αληηκεηψπηζεο επηρεηξεζηαθψλ δπζθνιηψλ πνπ πξνθαινχληαη απφ πδξίηεο ησλ αεξίσλ. Έλαο ραξαθηεξηζηηθφο ηνκέαο πξνβιεκαηηζκνχ είλαη νη πνιπθαζηθνί αγσγνί κεηαθνξάο απφ ηελ θεθαιή ηνπ θξέαηνο πξνο ηελ πιαηθφξκα παξαγσγήο, φπνπ νη ρακειέο ζεξκνθξαζίεο ηνπ ππζκέλα θαη νη πςειέο επηρεηξεζηαθέο πηέζεηο απμάλνπλ ηνλ θίλδπλν απφθξαμεο ιφγσ ηνπ ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ (Δηθφλα 2.13). Άιιεο εγθαηαζηάζεηο, φπσο θξέαηα θαη εμνπιηζκφο επεμεξγαζίαο, κπνξνχλ επίζεο λα είλαη επηξξεπή ζην ζρεκαηηζκφ πδξηηψλ. ήκεξα ρξεζηκνπνηνχληαη δηαθνξεηηθέο κέζνδνη γηα ηε κείσζε ησλ πξνβιεκάησλ κε ηνπο πδξίηεο ζε αγσγνχο κεηαθνξάο θαη ζε εγθαηαζηάζεηο επεμεξγαζίαο πδξνγνλαλζξάθσλ. Οη πην πξαθηηθέο κέζνδνη είλαη: ε πεξηπηψζεηο ζηαζεξήο πίεζεο, ιεηηνπξγία ζε ζεξκνθξαζίεο πςειφηεξεο ηεο ζεξκνθξαζίαο ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ. Απηφ κπνξεί λα επηηεπρζεί κε κφλσζε ή ζέξκαλζε ηνπ εμνπιηζκνχ. ε πεξηπηψζεηο ζηαζεξήο ζεξκνθξαζίαο, ιεηηνπξγία ζε πηέζεηο ρακειφηεξεο ηεο πίεζεο ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ. Αθπδάησζε, π.ρ. κείσζε ηεο ζπγθέληξσζεο λεξνχ ζην βαζκφ απνθπγήο ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ. Παξεκπφδηζε ζπλζεθψλ ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ κε ρξήζε ρεκηθψλ, φπσο κεζαλφιε θαη άιαηα. Μεηαβνιή ηεο ζχζηαζεο ηξνθνδνζίαο, κεηψλνληαο ηα ζπζηαηηθά ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ ή πξνζζέηνληαο ζπζηαηηθά πνπ δελ ζπκβάιινπλ ζην ζρεκαηηζκφ πδξηηψλ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 100 Έηνο: 2014

101 Απνηξνπή ή θαζπζηέξεζε ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ κε πξνζζήθε θηλεηηθψλ παξεκπνδηζηψλ. Απνηξνπή ζπζζψξεπζεο πδξηηψλ κε ρξήζε ηξνπνπνηεηψλ κεγέζνπο πδξηηψλ ή επηθάιπςε ησλ επηθαλεηψλ εξγαζίαο κε πδξνθνβηθέο νπζίεο. Απνηξνπή ή θαζπζηέξεζε ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ κε πξνζζήθε θηλεηηθψλ παξεκπνδηζηψλ. Δικόνα 2.13: Έλαο κεγάινο ππξήλαο/ βχζκα ( θαξφην) αέξηνπ πδξίηε πνπ ζρεκαηίζηεθε ζε έλαλ ππνζαιάζζην αγσγφ πδξνγνλαλζξάθσλ. Δηθφλα απφ ηελ Petrobras (Βξαδηιία) ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΣΟ ΦΤΗΚΟ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝ Χ ΠΗΘΑΝΟΗ ΔΝΔΡΓΔΗΑΚΟΗ ΠΟΡΟΗ- ΓΗΔΞΟΓΗΚΑ Γχν παξάγνληεο θαζηζηνχλ ηνπο πδξίηεο ειθπζηηθνχο σο δπλεηηθνχο ελεξγεηαθνχο πφξνπο: (1) νη ηεξάζηηνη φγθνη κεζαλίνπ πνπ είλαη πξνθαλψο παγηδεπκέλνη σο ελψζεηο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 101 Έηνο: 2014

102 έγθιεηζεο εληφο ησλ αλψηεξσλ 2000 κέηξσλ ηεο επηθάλεηαο ηεο Γεο θαη (2) ε επξεία γεσγξαθηθή δηαλνκή ησλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ. Σν θπζηθφ αέξην ζεσξείηαη φηη ζα είλαη ε πην γξήγνξα αλαπηπζζφκελε πξσηεχνπζα πεγή ελέξγεηαο ζηνλ θφζκν ηα επφκελα 20 ρξφληα. ηελ ππφζεζε αλαθνξάο ηνπ ζπλεδξίνπ γηα ηηο δηεζλείο πξννπηηθέο ηεο ελέξγεηαο ηνπ 2002 (IEO2002) ηεο Γηνηθεηηθήο Τπεξεζίαο ησλ Ζλσκέλσλ Πνιηηεηψλ γηα ηηο πιεξνθνξίεο ζρεηηθά κε ηελ ελέξγεηα, ε παγθφζκηα θαηαλάισζε αεξίνπ εθηηλάζζεηαη ζρεδφλ ζην δηπιάζην, ζηα 49,41 ηξηζεθαηνκκχξηα θπβηθά κέηξα ην 2020 απφ 25,62 ηξηζεθαηνκκχξηα θπβηθά κέηξα (θαλνληθέο ζπλζήθεο) ην Γεδνκέλσλ ησλ ειθπζηηθψλ ηδηνηήησλ ησλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ, θαη ηεο απμαλφκελεο δήηεζεο γηα θπζηθφ αέξην, θαίλεηαη ινγηθφ λα ζπκπεξάλνπκε φηη νη πδξίηεο ησλ αεξίσλ ζα κπνξνχζαλ λα ρξεζηκεχζνπλ σο κειινληηθνί ελεξγεηαθνί πφξνη. Έρνπλ πξνηαζεί αξθεηά ζρέδηα γηα ηελ εθκεηάιιεπζε πδξηηψλ κεζαλίνπ, αλ θαη πξνο ην παξφλ, ηερληθά (Δηθφλα 2.14) θαη νηθνλνκηθά δεηήκαηα πεξηνξίδνπλ ηελ παξαγσγή κφλν ζε επίπεδν πεηξακαηηθψλ δνθηκψλ. Ζ Ηαπσληθή Δζληθή Δηαηξεία Πεηξειαίνπ (JNOC) ππήξμε πξσηνπφξνο ζηνλ ηνκέα, έρνληαο ήδε δηαλνίμεη πεηξακαηηθά θξέαηα ζην Γέιηα ηνπ Μαθέλδη, ζην Βφξεην Καλαδά κε θηιφδνμα ζρέδηα γηα πεξαηηέξσ θξέαηα ζε ηδήκαηα ζε αλνηρηέο ζάιαζζεο ηεο Ηαπσλίαο. Έλαο ελδηαθέξνλ θιάδνο έξεπλαο ζε απηήλ ηελ πεξηνρή είλαη ε δπλαηφηεηα απνκφλσζεο δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα (CO2). Ο πδξίηεο δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα (CO2) είλαη ζεξκνδπλακηθψο πην ζηαζεξφο απφ ηνλ πδξίηε ηνπ κεζαλίνπ, επνκέλσο ππάξρεη ε πηζαλφηεηα γηα απνκφλσζε δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα (CO2) εληφο ησλ ππαξρφλησλ ελψζεσλ έγθιεηζεο ηνπ ππζκέλα, κέζσ ηεο νπνίαο παξάγεηαη κεζάλην. Ζ δηαδηθαζία απηή είλαη ηδηαίηεξα ειθπζηηθή, θαζψο ζα ελεξγνχζε θαη σο πεγή θαη σο απνδέθηεο ζρεηηθά κε ηηο εθπνκπέο αεξίσλ ζεξκνθεπίνπ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 102 Έηνο: 2014

103 Δικόνα 2.14: Γεινηνγξαθία γηα ηελ εηνηκφηεηα ηεο πιαηθφξκαο ζηελ πεξίπησζε πνπ ππάξμεη πνιχ κεγάιε πνζφηεηα αληινχκελνπ πεηξειαίνπ ΟΗ ΚΛΑΘΡΗΣΔ Χ ΠΗΘΑΝΖ ΠΖΓΖ ΚΑΤΗΜΟΤ Σα ηειεπηαία ρξφληα, πνιιέο θπβεξλήζεηο (πεξηιακβαλνκέλσλ απηψλ ησλ ΖΠΑ, ηνπ Καλαδά, ηεο Ρσζίαο, ηεο Ηλδίαο, θαη ηεο Ηαπσλίαο) έρνπλ δείμεη κεγάιν ελδηαθέξνλ γηα ηηο πηζαλφηεηεο ρξήζεο πδξηηψλ κεζαλίνπ σο νξπθηά θαχζηκα. Σελ Πέκπηε 13 Απξηιίνπ 2000 ε Γεξνπζία ησλ ΖΠΑ θαηέλεηκε 47,5 εθαηνκκχξηα δνιάξηα ζε δηάζηεκα πέληε εηψλ ζην Τπνπξγείν Δλέξγεηαο γηα λα κειεηεζνχλ νη πδξίηεο κεζαλίνπ, νη ιεγφκελνη θξχζηαιινη κεζαλίνπ, ζαλ πάγνο νη νπνίνη ζεσξείηαη φηη πεξηέρνπλ πηζαλή ελέξγεηα ίζε κε πάλσ απφ δχν θνξέο ηε ζπλνιηθή ελέξγεηα φισλ ησλ νξπθηψλ θαπζίκσλ ζπλδπαζκέλα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 103 Έηνο: 2014

104 Ζ δηαπίζησζε πσο ππάξρνπλ ηεξάζηηα απνζέκαηα πδξηηψλ κεζαλίνπ ζηνλ ππζκέλα ηνπ σθεαλνχ θαη ζηηο παγσκέλεο πεξηνρέο (π.ρ. Kvenvolden 1988, 1993, 1998, Satoh, 1996) έρεη νδεγήζεη ζηελ εμεξεχλεζε, θπξίσο απφ ρψξεο πησρέο ζε πεηξέιαην (π.ρ. Ηαπσλία, Ηλδία), θαη ζε πξφζθαηεο πξνζπάζεηεο γηα λα αλαθαιπθζεί πψο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ νη πδξίηεο σο πεγή ελέξγεηαο. Οη πξνζπάζεηεο απηέο είλαη ζηα πξψηα ηνπο ζηάδηα: ε Ηαπσλία έθαλε ηελ πξψηε δνθηκαζηηθή γεψηξεζε ζηα ηέιε ηνπ Σν κεζάλην ζηνπο πδξίηεο αεξίνπ κπνξεί λα αλαθηεζεί κέζσ παξνρήο ζεξκνχ χδαηνο ή απνζπκπίεζε, αιιά ε δηαδηθαζία ίζσο απνδεηρζεί ηερληθά δχζθνιε θαη άξα αθξηβή. Ζ ΔΓ πξνζπάζεζε ρσξίο επηηπρία λα αλαθηήζεη πδξίηεο αεξίσλ απφ απνζέκαηα ζε παγσκέλεο πεξηνρέο, ρσξίο επηηπρία, θαηά ηηο δεθαεηίεο 1960 θαη Γελ γλσξίδνπκε αξθεηά γηα ην πψο εκθαλίδνληαη νη πδξίηεο αεξίσλ ζην ίδεκα ψζηε λα ζρεδηάζνπκε ηελ αλάθηεζή ηνπο, επεηδή έρνπλ γίλεη γεσηξήζεηο γηα πδξίηεο ζε πνιχ ιίγα κέξε. Δάλ νη πδξίηεο αεξίσλ εκθαλίδνληαη ζε κεγάιε δηαζπνξά ζην ίδεκα, ζα είλαη δχζθνιε ε εθκεηάιιεπζή ηνπο. Γεσηξήζεηο ηνπ πξνγξάκκαηνο γεσηξήζεσλ ζηνλ σθεαλφ (Ocean Drilling Program) ζην Blake Ridge (αλνηρηά ζηα αλαηνιηθά ηνπ Σζάξιεζηνλ) φκσο, πξνηείλνπλ φηη νη εθηηκήζεηο καο γηα ηε ζπλνιηθή πνζφηεηα πδξηηψλ αεξίσλ ίζσο είλαη ππεξβνιηθά ρακειέο παξά πςειέο, θαη φηη κεγάινη φγθνη ειεχζεξνπ αέξηνπ κεζαλίνπ ίζσο εκθαλίδνληαη θάησ απφ ηνπο ζηεξενχο πδξίηεο (Dickens et al., 1997). Τπάξρνπλ επίζεο θίλδπλνη ζρεηηθνί κε ηελ αλάθηεζε κεζαλίνπ ΤΓΡΗΣΔ ΚΑΗ ΣΑΘΔΡΟΣΖΣΑ ΘΑΛΑΗΟΤ ΠΤΘΜΔΝΑ Έλα νπζηψδεο ηκήκα ηνπ πξνβιήκαηνο ησλ πδξηηψλ αεξίσλ σο επηθίλδπλε γεσινγηθά νπζία ζρεηίδεηαη κε ην πψο κεηαβάιινπλ ηηο θπζηθέο ηδηφηεηεο ελφο ηδήκαηνο (ρήκα 2.7). Δάλ δελ ππάξρνπλ πδξίηεο, ηα πγξά θαη ην αέξην είλαη γεληθά ειεχζεξα λα κεηαθηλνχληαη εληφο ηνπ ρψξνπ ησλ πφξσλ ηνπ ηδήκαηνο. Χζηφζν, ε αλάπηπμε ησλ πδξηηψλ κεηαηξέπεη ζε ζηεξεή θαηάζηαζε νηηδήπνηε βξηζθφηαλ πξηλ ζε πγξή θαηάζηαζε, κεηψλνληαο ηε δηαπεξαηφηεηα θαη πεξηνξίδνληαο ηηο θπζηνινγηθέο δηαδηθαζίεο ζηεξενπνίεζεο ηνπ ηδήκαηνο, ηελ εμψζεζε πγξψλ θαη ηε ηζηκεληνπνίεζε. Απηέο νη δηαδηθαζίεο κπνξνχλ λα θαζπζηεξήζνπλ ζε κεγάιν βαζκφ κέρξη λα θηάζνπλ ζηε βάζε ηεο δψλεο ζηαζεξφηεηαο πδξηηψλ (BHSZ), φπνπ ζα πξαγκαηνπνηεζεί αθεηαηξηζκφο πδξηηψλ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 104 Έηνο: 2014

105 Ο αθεηαηξηζκφο ησλ πδξηηψλ ζηε βάζε ηεο δψλεο ζηαζεξφηεηαο πδξηηψλ (BHSZ) κπνξεί λα πξνθχςεη κέζα απφ κηα αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ιφγσ απμαλφκελνπ βάζνπο εληαθηαζκνχ (κε ηελ πξνυπφζεζε ηνπ ζπλερνχο ζρεκαηηζκνχ ηδήκαηνο) ή κηα αχμεζε ησλ ζεξκνθξαζηψλ ηνπ λεξνχ ζηνλ ππζκέλα, θαη/ή κηα κείσζε ηεο πίεζεο (π.ρ. κεηψλνληαο ην επίπεδν ηεο ζάιαζζαο). Καηά ηνλ αθεηαηξηζκφ, νηηδήπνηε ήηαλ ζηεξεφο πδξίηεο ζα κεηαηξαπεί ζε πγξφ λεξφ θαη αέξην. Απηφ ζα κπνξνχζε λα νδεγήζεη ζε απμεκέλεο πηέζεηο ζε ππνζηεξενπνηεκέλα ηδήκαηα, κε κεησκέλε αληνρή ζπλνρήο ζε ζχγθξηζε κε ηα ππεξθείκελα πδξηηνθφξα ηδήκαηα, ζρεκαηίδνληαο κηα δψλε αδπλακίαο. Απηή ε δψλε αδπλακίαο ζα κπνξνχζε λα απνηειέζεη ζέζε αζηνρίαο ζηελ πεξίπησζε βαξπηηθήο θφξηηζεο ή ζεηζκηθήο δξαζηεξηφηεηαο. Ο ζχλδεζκνο κεηαμχ αζηνρίαο ζαιάζζηνπ ππζκέλα θαη απνζηαζεξνπνίεζεο πδξηηψλ αεξίσλ είλαη έλα θαιά εδξαησκέλν θαηλφκελν, ηδηαίηεξα ζε ζρέζε κε πξνεγνχκελεο παγεησληθέο-δηαπαγεησληθέο επζηαηηθέο κεηαβνιέο ηνπ επηπέδνπ ηεο ζάιαζζαο. Ζ αζηνρία θιίζεο κπνξεί λα ζεσξεζεί φηη απνηειεί ζεκαληηθφ θίλδπλν ζε ππνζαιάζζηεο εγθαηαζηάζεηο, αγσγνχο θαη θαιψδηα, θαη, ζε αθξαίεο πεξηπηψζεηο, ζε παξαζαιάζζηνπο πιεζπζκνχο κέζσ ηεο δεκηνπξγίαο παιηξξντθψλ θπκάησλ. τήμα 2.7: Γπλεηηθφ ζελάξην φπνπ ν αθεηαηξηζκφο πδξηηψλ αεξίσλ κπνξεί λα απμήζεη ηελ ππνζαιάζζηα αζηνρία θιίζεο θαη ηε καδηθή απειεπζέξσζε κεζαλίνπ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 105 Έηνο: 2014

106 2.3 ΤΓΡΗΣΔ ΜΔΘΑΝΗΟΤ: ΔΠΗΚΗΝΓΤΝΖ ΓΔΧΛΟΓΗΚΑ ΟΤΗΑ ΣΟΤ ΠΑΡΔΛΘΟΝΣΟ ΚΑΗ ΣΟΤ ΜΔΛΛΟΝΣΟ; ΟΗ ΤΓΡΗΣΔ Χ ΔΠΗΚΗΝΓΤΝΖ ΓΔΧΛΟΓΗΚΧ ΟΤΗΑ Ζ ζεψξεζε ησλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ πνπ έρεη ηηο κεγαιχηεξεο επηπηψζεηο ζηελ αλζξψπηλε επεκεξία ζήκεξα, είλαη ε δπλακηθή ηνπο λα απνηειέζνπλ γεσινγηθά επηθίλδπλε νπζία. Ηδηαίηεξν πξνβιεκαηηζκφ παξνπζηάδεη ν θίλδπλνο πνπ δεκηνπξγείηαη ζηηο επηρεηξήζεηο παξαγσγήο θαη γεψηξεζεο ζε βαζηά χδαηα θαη ν κεγάινο φγθνο απνδεηθηηθψλ ζηνηρείσλ πνπ ππάξρεη ζήκεξα, ν νπνίνο θαη ζπλδέεη ηνπο πδξίηεο ησλ αεξίσλ κε ηε ζηαζεξφηεηα ηνπ ππζκέλα. Με ηελ ζπκβαηηθή εμεξεχλεζε γηα πεηξέιαην θαη αέξην λα επεθηείλεηαη ζε πξννδεπηηθά βαζχηεξα χδαηα, ν δπλεηηθφο θίλδπλνο ησλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ πνπ δεκηνπξγείηαη ζηηο επηρεηξήζεηο ηπγράλεη απμαλφκελεο αλαγλψξηζεο. Οη θίλδπλνη κπνξνχλ λα ζεσξεζνχλ σο απμαλφκελνη απφ δχν πηζαλά πεξηζηαηηθά: (1) ηελ απειεπζέξσζε ππεξπηεζκέλνπ αεξίνπ (ή πγξψλ) πνπ είλαη παγηδεπκέλα θάησ απφ ηε δψλε ζηαζεξφηεηαο ησλ πδξηηψλ, ή (2) απνζηαζεξνπνίεζε πδξηηψλ απφ ηελ αξρηθή ηνπο ζέζε. Παιαηφηεξα ε παξνπζία αλαθιαζηήξα εμνκνίσζεο βπζνχ (BSR) απνηεινχζε αηηία πξνβιεκαηηζκνχ, θαζψο κπνξνχζαλ λα ζεσξεζνχλ σο απνδεηθηηθά ζηνηρεία γηα ηελ χπαξμε ειεχζεξνπ αεξίνπ (πηζαλφηαηα ζε πςειή πίεζε) θάησ απφ ηε δψλε ζηαζεξφηεηαο ησλ πδξηηψλ (HSZ). Πην πξφζθαηε αλάιπζε, σζηφζν, αλαθέξεη φηη φζν ππάξρεη παξνπζία πιενλάζκαηνο λεξνχ, δελ πξέπεη λα ππάξρεη αχμεζε πίεζεο αεξίνπ θάησ απφ ηελ δψλε ζηαζεξφηεηαο ησλ πδξηηψλ (HSZ). Απηφ γίλεηαη δηφηη ζηε βάζε ηεο ζηαζεξφηεηαο ησλ πδξηηψλ ην ζχζηεκα πιεζηάδεη ζε ηξηθαζηθή ηζνξξνπία, φπνπ ε πίεζε είλαη θαζνξηζκέλε (γεληθά ζε πδξνζηαηηθή) θαη ε ζεξκνθξαζία θαηαιακβάλεη ην δηαζέζηκν βαζκφ ειεπζεξίαο. Απηφ ζεκαίλεη φηη νπνηνδήπνηε πιεφλαζκα αεξίνπ ζα κεηαηξαπεί ζε πδξίηε, επαλαθέξνληαο ην ζχζηεκα ζηελ πίεζε ηζνξξνπίαο ηνπ (κε ηελ πξνυπφζεζε φηη δελ ππάξρεη ζεκαληηθφ εκπφδην ζηε καδηθή κεηαθνξά άιαηνο). Απηή ε πεξίπησζε ηείλεη λα θπξηαξρήζεη ζε πνιιά ηδήκαηα πνπ θέξνπλ πδξίηεο, παξφιν πνπ νη δηεηζδχζεηο αεξίνπ θαη ηα εθαίζηεηα ιάζπεο, ραξαθηεξηζηηθά ησλ ζεξκνγφλσλ πεξηνρψλ πδξηηψλ (π.ρ. Κφιπνο ηνπ Μεμηθνχ, Καζπία Θάιαζζα), ζα κπνξνχζαλ λα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 106 Έηνο: 2014

107 απνηειέζνπλ απφδεημε γηα πιεφλαζκα αεξίνπ θαη ελδνπνξψδεηο πηέζεηο πγξψλ ζε κηθξά βάζε. Διιείςεη παγίδσλ αεξίνπ, νη πδξίηεο εμαθνινπζνχλ λα απνηεινχλ επηθίλδπλε νπζία ιφγσ ηεο δπλαηφηεηάο ηνπο γηα απνζηαζεξνπνίεζε. Απηφο ν θίλδπλνο είλαη ηδηαίηεξα εκθαλήο ζηελ πεξίπησζε ηεο ζπκβαηηθήο εμεξεχλεζεο γηα πεηξέιαην θαη αέξην, γηα ηα νπνία νη κέζνδνη γεψηξεζεο παξνπζηάδνπλ εκθαλείο δηαθνξέο σο πξνο ηελ πξνζέγγηζε κε ην πηζηφλη-ππξήλα γηα κηθξά βάζε, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη απφ ην Πξφγξακκα Γεψηξεζεο ζε Χθεαλνχο (ODP) ζε πεξηνρέο κε πδξίηεο. Οη ζπκβαηηθέο επηρεηξήζεηο πεξηζηξνθηθήο γεψηξεζεο ζα κπνξνχζαλ λα πξνθαιέζνπλ απφηνκε πίεζε, ζεξκνθξαζία ή ρεκηθέο κεηαβνιέο ζην πεξηβάιινλ ίδεκα. Μηα αχμεζε ζηε ζεξκνθξαζία ζα κπνξνχζε λα πξνθιεζεί απφ έλα ζεξκφ ηκήκα ηνπ ηξππαληνχ, απφ ζεξκά δηαηξεηηθά πγξά, ή αξγφηεξα θαζψο ηα πγξά ηνπ θνηηάζκαηνο, ηα νπνία έρνπλ πςειή ζεξκνθξαζία, αλεβαίλνπλ κέζα απφ ην θξέαξ, ελψ ε πξνζζήθε παξεκπνδηζηψλ πδξηηψλ ζηε ιάζπε ηεο γεψηξεζεο (γηα ηελ απνθπγή ζρεκαηηζκνχ πδξηηψλ ζην θξέαξ ηεο γεψηξεζεο ή ζηε δηαηξεηηθή ζηήιε ζηελ πεξίπησζε απξφζκελεο ή αλεπηζχκεηεο εηζξνήο αεξίνπ) ζα κπνξνχζε λα κεηαβάιεη ηε ρεκεία ησλ πγξψλ ζηνπο πφξνπο ηνπ ηδήκαηνο. Οξηζκέλεο, ή φιεο απηέο νη κεηαβνιέο ζα κπνξνχζαλ λα θαηαιήμνπλ ζε πεξηνξηζκέλν αθεηαηξηζκφ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ ζε ηδήκαηα πνπ πεξηθιείνπλ θξέαηα. Μηα παξφκνηα πεξίπησζε εθαξκφδεηαη θαη ζηνπο αγσγνχο, φπνπ ε κεηαθνξά ζεξκψλ πγξψλ ζα κπνξνχζε λα πξνθαιέζεη αθεηαηξηζκφ πδξηηψλ ζηα πιεζηέζηεξα ηδήκαηα. ην ζελάξην ηεο ρεηξφηεξεο πεξίπησζεο, ν αθεηαηξηζκφο ελψζεσλ έγθιεηζεο ζα κπνξνχζε λα νδεγήζεη ζε θαηαζηξνθηθή απειεπζέξσζε αεξίνπ θαη/ή ζε απνζηαζεξνπνίεζε ηνπ ππζκέλα. Οη θίλδπλνη πνπ ζρεηίδνληαη κε ηε γεψηξεζε ζε πεξηνρέο κε πδξίηεο αεξίσλ εμεγνχληαη κε παξαδείγκαηα απφ ηηο ππνζέζεηο ηεο Αξθηηθήο Αιάζθαο, φπνπ ε ππεδάθηα κφληκα παγσκέλε απνζηαζεξνπνίεζε πδξηηψλ έρεη επηθέξεη απξφζκελεο ή αλεπηζχκεηεο δηεηζδχζεηο αεξίνπ, εθηηλάμεηο αεξίνπ, αθφκε θαη θσηηά ΠΑΓΚΟΜΗΟΗ ΜΔΛΛΟΝΣΗΚΟΗ ΚΗΝΓΤΝΟΗ ΤΓΡΗΣΧΝ ΑΔΡΗΟΤ Οη κειινληηθνί γεσινγηθνί θίλδπλνη ησλ πδξηηψλ αεξίσλ κπνξνχλ λα δηαηξεζνχλ ζε παγθφζκηεο θαη ηνπηθέο απεηιέο. ζνλ αθνξά ηηο παγθφζκηεο απεηιέο, θαζψο ακθφηεξα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 107 Έηνο: 2014

108 ηα ζαιάζζηα θαη παγεηψληα απνζέκαηα πδξηηψλ αεξίσλ είλαη επαίζζεηα ζηηο θιηκαηηθέο αιιαγέο, επεξεάδνληαη απφ ηελ ππεξζέξκαλζε ηνπ πιαλήηε. Οη πξνβιέςεηο (2007) γηα ηελ άλνδν ηεο ζεξκνθξαζίαο απφ ην IPCC (Ηntergovernmental Panel on Climate Change- Γηαθπβεξλεηηθή Δπηηξνπή γηα ηελ Κιηκαηηθή Αιιαγή) πξνηείλνπλ φηη έσο ην έηνο 2100, ε κέζε ζεξκνθξαζία επηθαλείαο κπνξεί λα απμεζεί απφ 1.1 C έσο 6.4 C (θαιχηεξε εθηίκεζε 4 C) θαη ε κέζε παγθφζκηα ζηάζκε ησλ ζαιαζζψλ κπνξεί λα αλέβεη ηνπιάρηζηνλ cm, πεξηζζφηεξν εάλ επηηαρπλζεί ε ηήμε ζηελ Αληαξθηηθή θαη ηε Γξνηιαλδία. Οη πξνβιέςεηο απηέο πεξηιακβάλνπλ ηε ζέξκαλζε θαη ησλ σθεαλψλ θαη ησλ παγσκέλσλ πεξηνρψλ, ην νπνίν ζα κπνξνχζε λα πξνθαιέζεη ζεκαληηθή απνδφκεζε πδξηηψλ αεξίσλ, απειεπζεξψλνληαο άγλσζηεο πνζφηεηεο κεζαλίνπ ζηελ αηκφζθαηξα. Καζψο ην κεζάλην απνηειεί πνιχ ηζρπξφ αέξην ζεξκνθεπίνπ, 21 θνξέο πην ηζρπξφ απφ ην δηνμείδην ηνπ άλζξαθα, νη πδξίηεο αεξίσλ έρνπλ γίλεη απφ ηα κεγαιχηεξα πξνβιήκαηα γηα ηελ ππεξζέξκαλζε ηνπ πιαλήηε (Heimann 2010). Πηζηεχεηαη φηη ε θαιχηεξε παξνχζα εθηίκεζή καο είλαη φηη ππάξρνπλ GtC (Archer et al. 2009) κεζαλίνπ απνζεθεπκέλα θάησ απφ ηνπο σθεαλνχο, θαη ίζσο ππάξρνπλ άιια 400 GtC (MacDonald 1990) ζηηο Αξθηηθέο παγσκέλεο πεξηνρέο, ζπγθξηλφκελα κε κφλν 760 GtC ζηελ αηκφζθαηξα. Ζ γεληθή θιηκαηηθή πξφβιεςε ηνπ IPCC (2007) πνπ παξαηίζεηαη αλσηέξσ δελ εκθαλίδεη ηηο δηαθνξέο αλά πεξηνρή, πνπ κπνξεί λα έρνπλ πνιχ κεγαιχηεξε επίπησζε ζηε ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ αεξίσλ. Αξρηθά, ε αχμεζε ζεξκνθξαζίαο ζηα κεγάια πιάηε αλακέλεηαη λα είλαη πνιχ κεγαιχηεξε απφ απηή ηε κέζε ηηκή. Οη Liggins et al. (2010) πξνηείλνπλ φηη νη παγσκέλεο πεξηνρέο ζην Βφξεην Ζκηζθαίξην κπνξεί λα ζεξκαλζνχλ θαηά 12 C έσο ην Απηφ ζα έρεη ζεκαληηθέο θαηαζηξνθηθέο επηπηψζεηο ζηε ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ αεξίσλ πνπ είλαη παγηδεπκέλνη ζηηο παγσκέλεο πεξηνρέο θαη ζα έρεη ζεκαληηθέο ηνπηθέο επηπηψζεηο. κσο, θαζψο δελ ππάξρεη αμηφπηζηε εθηίκεζε ηνπ πνζνχ απνζεθεπκέλνπ κεζαλίνπ εληφο θαη ππφ ησλ πδξηηψλ αεξίσλ θάησ απφ ηηο παγσκέλεο πεξηνρέο ηεο Αξθηηθήο, θαη θαζφινπ εθηίκεζε γηα ηελ Αληαξθηηθή, είλαη αδχλαηνλ λα εθθξαζηεί πνζνηηθά ην κέγεζνο ηεο έθιπζεο κεζαλίνπ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 108 Έηνο: 2014

109 Τπάξρνπλ, φκσο, αλεζπρεηηθά ζεκάδηα. Λεπηνκεξήο έξεπλα απφ ηνπο Shakhova et al. (2010) έρεη δείμεη κεγάιε αχμεζε ζην εθιπφκελν κεζάλην απφ ηηο ππνζαιάζζηεο παγσκέλεο πεξηνρέο ζηελ Αξθηηθή Παγνθξεπίδα ηεο Αλαηνιηθήο ηβεξίαο. Πξνηείλεηαη πσο ε εηήζηα έθιπζε αεξίσλ απφ ηελ πεξηνρή απηή είλαη ηψξα πεξίπνπ 8 Tg (0.008 GtC), ην νπνίν είλαη ην ίδην κε ηηο εθιχζεηο κεζαλίνπ γηα φινπο ηνπο σθεαλνχο παγθνζκίσο (IPCC 2007). Οη Shakhova et al. (2010) πξνηείλνπλ φηη νη ππνζαιάζζηεο παγσκέλεο πεξηνρέο πνπ ιεηηνπξγνχλ σο θαπάθη ζηα απνζέκαηα πδξηηψλ αεξίσλ αλά ηνλ θφζκν είλαη εμαηξεηηθά επάισηεο ζηε ζέξκαλζε ηνπ πιαλήηε. Σα θιηκαηηθά κνληέια επίζεο πξνβιέπνπλ κία αχμεζε ζηε ζεξκνθξαζία ησλ πδάησλ κέζνπ βάζνπο (IPCC 2007). Απηφ είλαη ζεκαληηθφ, θαζψο είλαη ηα σθεάληα χδαηα κέζνπ βάζνπο κεηαμχ 200 θαη 1500 m εκβαπηίδνπλ ην ίδεκα πνπ είλαη ην πην πηζαλφ λα πεξηέρεη πδξίηεο αεξίσλ. Απηή ε πξνβιεπφκελε αχμεζε ζεξκνθξαζίαο ηνπ κέζνπ βάζνπο ησλ σθεαλψλ ζα ηείλεη λα απνζηαζεξνπνηήζεη ηνπο ζαιάζζηνπο πδξίηεο αεξίσλ. Ζ κηθξή πξνβιεπφκελε κειινληηθή άλνδνο ηεο ζηάζκεο ηεο ζάιαζζαο έσο 1 m ίζσο απμήζεη ειαθξά ηε ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ, αιιά είλαη εληειψο αλεπαξθήο γηα λα αληηζηαζκίζεη ηελ ππεξζέξκαλζε. κσο, γηα ηελ απνζηαζεξνπνίεζε ησλ πδξηηψλ αεξίσλ κέζσ απμεκέλσλ ζεξκνθξαζηψλ, ε απμεκέλε ζεξκνθξαζία πξέπεη λα δηαπεξάζεη ηε ζηξψζε πδξηηψλ αεξίσλ έσο ηε κεηάβαζε θάζεο ζην φξην πδξηηψλ θαη αεξίνπ ζηε βάζε. Ζ ζεξκηθή κεηαβίβαζε είλαη κία ζρεηηθά αξγή δηαδηθαζία θαη ζρεηίδεηαη κε ηελ θακπχιε ζεξκνθξαζίαο, ην βάζνο ησλ πδξηηψλ θαη ηε ζχζηαζε ηνπ ηδήκαηνο (Clennell et al. 1999, Henry et al. 1999). Τπάξρεη άξα ε πηζαλφηεηα νη απνζηαζεξνπνηεκέλνη πδξίηεο αεξίσλ ζηε βάζε ηεο ζηξψζεο πδξηηψλ λα γίλνπλ αέξηνη θαη λα αλέβνπλ πξνο ηε δψλε ζηαζεξφηεηαο φπνπ θαη ζα μαλαζρεκαηίζνπλ πδξίηεο. Οη Archer et al. (2009) ρξεζηκνπνίεζαλ κνληέια γηα λα ππνινγίζνπλ φρη κφλν ην ζχλνιν πνπ αλαθέξζεθε αλσηέξσ, αιιά θαη ηηο πηζαλέο κειινληηθέο εθιχζεηο. Τπνιφγηζαλ επίζεο φηη κεηαμχ 35 θαη 940 GtC κεζαλίνπ ζα κπνξνχζαλ λα δηαθχγνπλ ιφγσ κίαο αχμεζεο ζεξκνθξαζίαο θαηά 3 C. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 109 Έηνο: 2014

110 Σν εχξνο ηεο αβεβαηφηεηαο είλαη ηεξάζηην, θαη αλαθιά ηα πξνβιήκαηα πνπ ζπδεηήζεθαλ αλσηέξσ. Οη Archer et al. (2009) δείρλνπλ φηη ε εθηίκεζή ηνπο εμαξηάηαη απφ ππνζέζεηο ζρεηηθά κε ην πφζν απφ ην λενδεκηνπξγεζέλ αέξην κπνξεί λα δηαθχγεη απφ ην ίδεκα ζηε ζηήιε χδαηνο θαη ελ ζπλερεία ζηελ αηκφζθαηξα. Πξνβιέπνπλ επίζεο φηη ε κέγηζηε ππνινγηδφκελε έθιπζε κεζαλίνπ ζα πξφζζεηε ην πνιχ 0,5 βαζκνχο Κειζίνπ ζηελ παγθφζκηα ζεξκνθξαζία ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝΣΗΚΔ ΔΠΗΠΣΧΔΗ Δ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝΣΑ ΓΗΑΦΤΓΧΝ Κίλδπλν γηα ηνλ άλζξσπν κπνξεί λα πξνθιεζεί απφ ηηο ελδνγελείο εθπνκπέο αεξίσλ. Μειέηεο έρνπλ πξαγκαηνπνηεζεί ζε γεσζεξκηθέο θαη εθαηζηεηνγελείο πεξηνρέο. Σν θπζηθφ αέξην, πνπ απειεπζεξψλεηαη, απνηειείηαη θαηά θαλφλα απφ ηνμηθέο, αζθπμηνγφλεο θαη αλφξγαλεο ελψζεηο ή ξαδηελεξγά ζηνηρεία (R1) πνπ παξάγνληαη ζε πςειήο ζεξκνθξαζίαο πεξηβάιινληα κε πεηξψκαηα πινχζηα ζε νπξάλην. Οη πνζφηεηεο κεζαλίνπ πνπ δηαθεχγνπλ ζηελ αηκφζθαηξα κπνξνχλ λα πξνζδηνξηζηνχλ απφ ηελ εθηίκεζε ηνπ ξπζκνχ δηαθπγήο θπζαιίδσλ θαη ηνπ κεγέζνπο ηνπο. Οη επηπηψζεηο, πνπ κπνξνχλ λα πξνθαιέζνπλ ηα ζπζηαηηθά ησλ δηαθπγψλ, είλαη: Ζ αχμεζε ηεο ζπγθέληξσζεο ηνπ κεζαλίνπ κπνξεί λα πξνθαιέζεη, φηαλ ππάξρνπλ νη θαηάιιειεο ζπλζήθεο, εθξήμεηο θαη ππξθαγηέο. Ζ δηαθπγή ξεπζηψλ κπνξεί λα πξνθαιέζεη εθξήμεηο θαηά ηε δηάξθεηα ησλ γεσηξήζεσλ ή θαηαζηξνθή ησλ ζαιάζζησλ θαηαζθεπψλ. Σν πδξφζεην είλαη ηνμηθφ γεσξεπζηφ, ρεκηθφ αζθπμηνγφλν. Αληηδξά κε ηελ αηκνζθαηξίλε ζην αίκα θαη ζηακαηά ηε ηξνθνδνζία ησλ δσηθψλ νξγαληζκψλ κε νμπγφλν ppmv πδξφζεηνπ, πξνθαινχλ εξεζηζκφ καηηψλ ppmv πδξφζεηνπ, πξνθαινχλ θιεγκνλέο ζηα κάηηα, δπζθνιία ζην αλαπλεπζηηθφ ppmv πδξφζεηνπ, πξνθαινχλ απψιεηα αηζζήζεσλ ppmv πδξφζεηνπ, πξνθαινχλ αζθπμία (W.H.O, 2003). Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 110 Έηνο: 2014

111 Βελζηθέο θνηλσλίεο πνπ κπνξεί λα εληνπηζηνχλ ζε ζπλδπαζκφ κε ηελ απνπζία ηνπο απφ ηελ επξχηεξε πεξηνρή, νδεγεί ζην ζπκπέξαζκα φηη ην ππφγεην λεξφ, εκπινπηηζκέλν κε ζξεπηηθά ζπζηαηηθά θαη δηαιπκέλν νμπγφλν, δεκηνπξγεί νηθφηνπν γηα ηελ αλάπηπμε βελζηθψλ νξγαληζκψλ ΣΟΠΗΚΟΗ ΜΔΛΛΟΝΣΗΚΟΗ ΚΗΝΓΤΝΟΗ ΤΓΡΗΣΧΝ ΑΔΡΗΧΝ ΠΑΓΧΜΔΝΔ ΠΔΡΗΟΥΔ ε πεξηνρέο κεγάινπ γεσγξαθηθνχ πιάηνπο θαη κεγάινπ πςνκέηξνπ, ππάξρεη κφληκνο πάγνο, θαη είλαη ηέηνην ην ςχρνο πνπ ην έδαθνο είλαη παγσκέλν θαη ζηεξεφ ζε κεγάιν βάζνο. Καηά ηνπο ζεξηλνχο κήλεο, κφλν ηα αλψηεξα ζηξψκαηα παγσκέλνπ ρψκαηνο ζεξκαίλνληαη σο ην ζεκείν ηήμεο, θαη απηφ είλαη ην απνθαινχκελν ελεξγφ ζηξψκα. ηε νπεδία, ην ελεξγφ ζηξψκα παραίλεη κε ξπζκφ cm yr 1 ην νπνίν έρεη παξαηεξεζεί θαηά ηα ηειεπηαία 29 ρξφληα θαη θαηά ηελ ηειεπηαία δεθαεηία ν ξπζκφο έρεη επηηαρπλζεί ζηα 2 cm yr 1 (Åkermann & Johansson 2008). Οη πξνβιέςεηο (Δηθφλα 2.15) πξνηείλνπλ φηη ζα ππάξμεη αχμεζε ζην πάρνο ηνπ ελεξγνχ ζηξψκαηνο ηνπ παγσκέλνπ εδάθνπο, ή πηζαλφλ ζε κεξηθέο πεξηνρέο ε πιήξεο εμαθάληζε ηνπ απνθαινχκελνπ κε ζπλερνχο παγσκέλνπ εδάθνπο θαηά ηνλ επφκελν αηψλα (Lawrence et al. 2008). Σν ζεξκηθφ ζνθ απηήο ηεο ζέξκαλζεο ζα απνζηαζεξνπνηήζεη ηνπο πδξίηεο αεξίνπ πνπ είλαη παγηδεπκέλνη ππφ ην ελεξγφ ζηξψκα. Απηή ε επξεία απψιεηα παγσκέλνπ εδάθνπο θαη ε απψιεηα δνκηθήο ζηαζεξφηεηαο πνπ νθείιεηαη ζηε δηάιπζε ησλ πδξηηψλ αεξίσλ ζα πξνθαιέζεη πνιιά ηνπηθά πξνβιήκαηα, φπσο δηάβξσζε, θαζίδεζε, θαη αιιαγέο ζηηο πδξνινγηθέο δηαδηθαζίεο. Απηέο νη αιιαγέο ζηε ζπλνρή ηνπ ηδήκαηνο είλαη πηζαλφλ λα κεηψζνπλ ηε ζηαζεξφηεηα ησλ πιαγηψλ θαη έηζη λα απμήζνπλ ηελ εκθάληζε κεηαθίλεζεο καδψλ φπσο νιηζζήζεηο, θαηνιηζζήζεηο, θαη ρηνλνζηηβάδεο. Μηα πην δπλακηθή θξπφζθαηξα ίζσο απμήζεη ηνπο θπζηθνχο θηλδχλνπο γηα ηνπο αλζξψπνπο, ηα θηίξηα, θαη ηηο επηθνηλσληαθέο ππνδνκέο. Ήδε απεηινχληαη θηίξηα, δξφκνη, αγσγνί (φπσο νη αγσγνί πεηξειαίνπ ζηελ Αιάζθα) θαη επηθνηλσληαθέο ππνδνκέο. Τπάξρεη επίζεο ε πνιχ κηθξή πηζαλφηεηα φηη ην κεζάλην κπνξεί λα εθιπζεί εθξεθηηθά, θαη ππφ ηηο θαηάιιειεο ζπλζήθεο λα θαεί, παξνπζηάδνληαο έηζη κία ζνβαξή ηνπηθή απεηιή. Πξφζθαηεο έξεπλεο πνπ έγηλαλ ζηηο Αξθηηθέο πεξηνρέο ηεο ηβεξίαο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 111 Έηνο: 2014

112 δείρλνπλ φηη εθαηνκκχξηα ηφλνη κεζαλίνπ εθιχνληαη ήδε ζε ζπγθεληξψζεηο νη νπνίεο αλά πεξηνρέο θηάλνπλ έσο θαη 100 θνξέο πάλσ απφ ην θπζηνινγηθφ (Shakhova et al. 2007,2008). Δικόνα 2.15: Γεινηνγξαθία πνπ θαηαδεηθλχεη πσο αθφκα θαη κηα άξηζηε κειέηε αζθαιείαο κπνξεί λα ιαλζάλεη ΘΑΛΑΗΟΗ ΚΗΝΓΤΝΟΗ Ακθφηεξεο νη εκθαλίζεηο πδξηηψλ αεξίσλ θαη ε πξνβιεπφκελε ζέξκαλζε ησλ σθεαλψλ θπκαίλνληαη ηνπηθά, έηζη ζα ππάξρνπλ πεξηνρέο πην επάισηεο ζηελ απνζηαζεξνπνίεζε ησλ πδξηηψλ αεξίσλ. Δπηπιένλ, νη αιιαγέο ζηε ζεξκνθξαζία ησλ σθεαλψλ κπνξεί λα πξνθιεζνχλ απφ κεηαβνιέο ζηελ ηνπνζεζία βαζηθψλ σθεάλησλ ξεπκάησλ. Οη Westbrook et al.(2009) έρνπλ δείμεη κεγάινπο ζπζάλνπο αεξίνπ κεζαλίνπ λα εθιχνληαη απφ ηνλ ππζκέλα δπηηθά ηνπ βάικπαξλη. Πξνηείλνπλ φηη απηφ νθείιεηαη ζηελ θαηάξξεπζε πδξηηψλ αεξίσλ πνπ πξνθαιείηαη απφ ηελ αιιαγή θαη ηε ζέξκαλζε ηνπ ξεχκαηνο Γπηηθά ηνπ πηηζκπέξγθελ. Απηνί νη ηνπηθνί ζχζαλνη αεξίνπ ζα κπνξνχζαλ λα πξνθαιέζνπλ πξνβιήκαηα αζθαιείαο ζηε λαπηηιία θαη ζηελ παξαγσγή πεηξειαίνπ θαη αεξίνπ. Δάλ εθιπζεί αξθεηφ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 112 Έηνο: 2014

113 κεζάλην ζε ζρεηηθά ξερφ λεξφ, ην αέξην ζα κπνξνχζε λα πξνθαιέζεη αξλεηηθή πιεπζηφηεηα, άξα θαη βχζηζε πινίσλ θαη ιέκβσλ. Έλα πηζαλφηεξν πξφβιεκα είλαη ν απμεκέλνο θίλδπλνο γηα πιαηθφξκεο εμφξπμεο πεηξειαίνπ θαη αεξίνπ ζε βαζέα χδαηα, δειαδή βάζνο 200 έσο κέηξσλ. Ζ ηνπηθή αχμεζε ζηελ ελδηάκεζε ζεξκνθξαζία χδαηνο ίζσο πξνθαιέζεη ηελ απνδφκεζε πδξηηψλ αεξίσλ, ην νπνίν ίζσο νδεγήζεη ζε ζεκαληηθέο θαηαξξεχζεηο ηδήκαηνο (δείηε θαησηέξσ) ή / θαη απαέξσζε, ακθφηεξα δε ίζσο απνβνχλ θαηαζηξνθηθά γηα ηε δνκηθή αζθάιεηα ηεο πιαηθφξκαο θαη ηελ αζθάιεηα ησλ εξγαδνκέλσλ. Φπζηθά απηνί νη θίλδπλνη ζα απμεζνχλ ζεκαληηθά εάλ αξρίζεη ε εθκεηάιιεπζε ησλ απνζεκάησλ πδξηηψλ αεξίσλ ΚΑΣΑΣΡΟΦΗΚΔ ΚΑΣΑΡΡΔΤΔΗ ΤΠΟΒΡΤΥΗΧΝ- ΤΠΟΘΑΛΑΗΧΝ ΠΛΑΓΗΧΝ ηαλ πεξηθιείνληαη ζε ρψξν ηδεκαηηθνχ πφξνπ, νη πδξηηψλ αεξίσλ κπνξνχλ λα ιεηηνπξγήζνπλ ζαλ ζθπξφδεκα, ζπκπηέδνληαο θαη ζηαζεξνπνηψληαο ηνλ ππζκέλα (Grozic 2010). Ο βαζκφο ελίζρπζεο είλαη ζπλάξηεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο, ηνπ ξπζκνχ θφξηηζεο, ηνπ κεγέζνπο θαη ηεο ππθλφηεηαο ησλ ζσκαηηδίσλ, θαη ηεο πιεξφηεηαο ησλ θειηψλ (Winters et al. 2004). κσο, εάλ ζρεκαηηζηνχλ ζε απνζέκαηα ηα νπνία δελ έρνπλ αθφκα ζηαζεξνπνηεζεί, νη πδξίηεο αεξίνπ εκπνδίδνπλ ηε θπζηνινγηθή αχμεζε ζπκπχθλσζεο κε ηελ αχμεζε ιηζνζηαηηθήο πίεζεο. Δάλ εθηεζνχλ ζε ρακειφηεξε πίεζε ή / θαη απμεκέλε ζεξκνθξαζία, νη πδξηηψλ αεξίσλ απνζπληίζεληαη. Δάλ ζπκβεί απηφ, κεηψλεηαη ε ππθλφηεηα ηνπ ππζκέλα, ην νπνίν κπνξεί λα πξνθαιέζεη θαηαξξεχζεηο ππνβξπρίσλ πιαγηψλ. Ζ ραξηνγξάθεζε ηνπ ππζκέλα κε κεζφδνπο ζεηζκηθέο, βαζπκεηξηθέο, θαη πιεπξηθήο ζάξσζεο ζφλαξ έδεημε φηη απηέο νη ελαπνζέζεηο κεηαθηλήζεσο καδψλ, δηαθφξσλ κεγεζψλ θαη κνξθνινγηψλ, απνηεινχλ ραξαθηεξηζηηθφ φισλ ησλ επεηξσηηθψλ πθαινπξαλψλ. Γηα παξάδεηγκα, θνληά ζε ίρλε νιίζζεζεο, βξίζθνληαη ζπρλά ζεηζκηθέο ελδείμεηο δηαδξφκσλ αεξίσλ θαη πγξψλ πνπ αλεβαίλνπλ κέζσ ηεο ζηήιεο ηδήκαηνο. ηνλ ίδην ηνλ ππζκέλα εκθαλίδνληαη βαζνπιψκαηα ζαλ θξαηήξεο, ηα απνθαινχκελα θνηιψκαηα, ηα νπνία είλαη ελδείμεηο απαγσγήο πγξψλ ή αεξίσλ. Σα ηδήκαηα θαηαξξένπλ φηαλ ε θαηεξρφκελε δχλακε (δηαηκεηηθή ηάζε) μεπεξλά ηε δχλακε αληίζηαζεο (αληνρή δηάηκεζεο). Σα ηδήκαηα πνπ ελαπνηίζεληαη ζε θαηάζηαζε φπνπ ε αληνρή δηάηκεζεο είλαη κεγαιχηεξε ζα είλαη ζηαζεξή. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 113 Έηνο: 2014

114 κσο, κία αιιαγή ζηελ θαηάζηαζε απηή είηε κέζσ κείσζεο ζηελ αληνρή δηάηκεζεο ή αχμεζεο ζηελ δηαηκεηηθή ηάζε κπνξεί λα πξνθαιέζεη θαηάξξεπζε. ηελ άλσ άθξε ηνπ πθαινπξαλνχο, ππάξρνπλ πιαγηέο φρη πεξηζζφηεξν απφ 4. Οη θαηαξξεχζεηο ππνβξχρησλ πιαγηψλ πηζαλφλ εκθαλίδνληαη εάλ κία ηέηνηα πιαγηά θηλεζεί εθηφο ηζνξξνπίαο, ζε αζηαζή θαηάζηαζε, θαη ππάξρνπλ πνιινί ηξφπνη γηα λα ζπκβεί απηφ: έλαο απφ απηνχο, είλαη ε απνδφκεζε πδξηηψλ αεξίσλ. Σα ζηαζεξά ηδήκαηα, εληζρπκέλα ζε βάζνο απφ ζηξψκα πδξηηψλ, ίζσο γίλνπλ αζηαζή εάλ ην ζηξψκα πδξηηψλ απνδνκεζεί, αδπλαηίδνληαο έηζη ηε ζηήιε ηνπ ηδήκαηνο θαη επηηξέπνληαο είηε ζηηο βαξπκεηξηθέο δπλάκεηο ή θάπνηα ζρεηηθά αζήκαληε πξφθιεζε (φπσο θάπνηνλ ζεηζκφ κηθξήο ηζρχνο) λα μεθηλήζεη θαηάξξεπζε πιαγηάο. Έλαο ζεκαληηθφο παξάγνληαο θαίλεηαη λα είλαη ε δηφγθσζε ηνπ απειεπζεξνχκελνπ αεξίνπ, ε νπνία απμάλεηαη φζν κεηψλεηαη ην βάζνο. Γηα παξάδεηγκα, ζε βάζνο λεξνχ 650 m ν φγθνο ηνπ απειεπζεξνχκελνπ αεξίνπ θαη χδαηνο είλαη πεξίπνπ ηξεηο θνξέο ν αξρηθφο φγθσο πδξηηψλ αεξίνπ. Ζ απνζχλζεζε πδξηηψλ αεξίσλ ζηελ πάλσ άθξε ηνπ πθαινπξαλνχο κπνξεί λα έρεη σο απνηέιεζκα ηεξάζηηα πίεζε πφξνπ ε νπνία νδεγεί ζε ηεξάζηηα απψιεηα ζπλεθηηθφηεηαο ελψ ν κεγάινο φγθνο ηνπ πφξνπ θαζηζηά ην ίδεκα ηδηαίηεξα επάισην ζε παξακνξθψζεηο. Απηφ ζπκβαίλεη κφλν φηαλ δελ ζπκβαίλεη ζηαζεξή απνκάθξπλζε ηνπ αεξίνπ κεζαλίνπ. Σν ειεχζεξν αέξην θαη ην ζηξψκα πδξηηψλ ηα νπνία κπνξεί λα πξνθχςνπλ ζε BSRs, κε ηελ ηάζε ηνπο λα είλαη παξάιιεια κε ηελ πιαγηά, απνηεινχλ έλαλ αθφκα πηζαλφ πξφηεξν παξάγνληα γηα ηελ θαηάξξεπζε ππνβξπρίσλ πιαγηψλ. ηαλ απνδνκνχληαη νη πδξίηεο αεξίσλ, ζα είλαη αζζελείο ζηξψζεηο, παξάιιειεο κε ηελ πιαγηά. Τπάξρνπλ θάπνηεο ελδείμεηο φηη ε απνδφκεζε πδξηηψλ αεξίσλ έρεη ζπκβάιιεη ζε αξθεηέο ηεξάζηηεο θαηνιηζζήζεηο θαηά ηα ηειεπηαία 45 ka (Maslin et al. 1998, 2004, Owen et al. 2007, Lee 2009, Maslin 2009). Αλ θαη είλαη ηδηαίηεξα δχζθνιν λα ζπλδεζνχλ άκεζα νη πδξίηεο κε απηέο ηηο γεσινγηθέο θαηαξξεχζεηο πιαγηψλ, έλα ηέηνην θαηλφκελν είλαη ε θαηνιίζζεζε ηνπ Cape Fear ζην πθαινπιαίζην ηνπ Αηιαληηθνχ, ζηηο ΖΠΑ, γηα ηελ νπνία πηζηεχεηαη φηη νη πδξίηεο κεζαλίνπ θαη ν δηαππξηζκφο άιαηνο έπαημαλ ζεκαληηθφ ξφιν (Hornbach et al. 2007). Μία απφ ηηο πην δηάζεκεο θαηαξξεχζεηο ππνβξπρίσλ πιαγηψλ, ζηελ νπνία εκπιέθνληαη πδξίηεο αεξίσλ, είλαη ε θαηνιίζζεζε ηνξέγγα, ζηα αλνηρηά ηεο Ννξβεγίαο ε νπνία είρε Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 114 Έηνο: 2014

115 γλσζηφ φγθν 3000 km 3 θαη ζπλέβε πεξίπνπ 8100 ρξφληα πξηλ (Bouriak et al. 2000, Bryn et al. 2003, Haflidason et al. 2004, 2005). Δίλαη επίζεο γλσζηφ φηη ε θαηνιίζζεζε πξνθάιεζε έλα ηζνπλάκη ην νπνίν επεξέαζε ηε Ννξβεγία, ηηο Φεξφεο, ηε θσηία, θαη ηε Βφξεηα Αγγιία κε αλνδηθφ θχκα έσο 20 m (Bondevik et al. 2005). Πην πξφζθαηα, ην ηζνπλάκη ηνπ ηζζάλν ην 1998, ην νπνίν πξνθάιεζε ηελ απψιεηα πάλσ απφ 2000 δσψλ, ίζσο λα πξνθιήζεθε απφ θαηάξξεπζε ππνβξχρηαο πιαγηάο (Tappin et al. 2001). Ζ ππεξζέξκαλζε ηνπ πιαλήηε κέζσ ηεο απνζηαζεξνπνίεζεο πδξηηψλ αεξίσλ ίζσο απνηειεί πηζαλή απεηιή γηα ηε ζηαζεξφηεηα ηνπ ηδήκαηνο ηνπ επεηξσηηθνχ πθαινπξαλνχο. Δάλ ιηψζνπλ ζεκαληηθά κέξε ησλ πάγσλ ηεο Γξνηιαλδίαο θαη ηεο Αληαξθηηθήο, (Hansen et al. 2008), ε απνκάθξπλζε ηνπ βάξνπο ηνπ πάγνπ απφ ηηο επείξνπο μεθηλάεη κία αξγή θίλεζε πξνο ηα επάλσ. Απηή ε ηζνζηαηηθή αλάθξνπζε θαίλεηαη ζηηο Βξεηαληθέο Νήζνπο, νη νπνίεο αθφκα επαλέξρνληαη απφ ηελ ηειεπηαία παγεηψληα πεξίνδν ε νπνία έιεμε ρξφληα πξηλ. Ζ θσηία, ζηελ νπνία επηθαζφηαλ ν Βξεηαληθφο πάγνο, επαλέξρεηαη κε ξπζκφ mm yr 1, ελψ ε Αγγιία βπζίδεηαη αθφκα, κε ξπζκφ 2 mm yr 1. Απηή ε παξάθηηα επαλαθνξά, ή ηζνζηαηηθή αλάθξνπζε, ζεκαίλεη φηη ε ζρεηηθή ζηάζκε ηεο ζάιαζζαο γχξσ απφ ηελ πθαινθξεπίδα κεηψλεηαη, αθαηξψληαο ην βάξνο θαη άξα ηελ πίεζε ηνπ ζαιάζζηνπ χδαηνο απφ ην ζαιάζζην ίδεκα. ε θάπνηεο πεξηπηψζεηο, ε αθαίξεζε ηεο πίεζεο ίζσο λα είλαη έλαο πην απνηειεζκαηηθφο ηξφπνο απνζηαζεξνπνίεζεο ησλ πδξηηψλ αεξίσλ απφ ηηο απμήζεηο ζεξκνθξαζίαο θαη άξα ππάξρεη πηζαλφο θίλδπλνο θαηάξξεπζεο ππζκέλα γχξσ απφ ηε Γξνηιαλδία θαη ηελ Αληαξθηηθή, ην νπνίν ζα κπνξνχζε λα νδεγήζεη ζηε δεκηνπξγία ηζνπλάκη. Τπάξρνπλ ήδε ελδείμεηο φηη ν ζαιάζζηνο πάγνο ηεο Αξθηηθήο ππνρσξεί, (Boé et al. 2009,Wang & Overland 2009) θαη νη πάγνη ζηε Γξνηιαλδία θαη ηελ Αληαξθηηθή κεηψλνληαη (π.ρ. Thomas 2001, Wingham et al. 2006). Άξα, νη ηνπηθνί θίλδπλνη πδξηηψλ αεξίσλ κπνξνχλ λα ππνινγηζηνχλ θαη λα κειεηεζνχλ ζε κεγαιχηεξν βάζνο γηα λα εθηηκεζνχλ νη πηζαλνί θίλδπλνη ΟΗ ΚΛΑΘΡΗΣΔ Χ ΑΗΣΗΔ ΣΟΤΝΑΜΗ Καηά ην ζρεκαηηζκφ πδξηηψλ αεξίνπ, ην κεζάλην θαη ην χδσξ αθηλεηνπνηνχληαη εληφο ησλ θελψλ πφξσλ ηνπ ηδήκαηνο. Λφγσ ηεο παξνπζίαο απηψλ ησλ ζηεξεψλ (αληί γηα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 115 Έηνο: 2014

116 χδαηα πφξνπ θαη αέξην), ην ίδεκα δελ κπνξεί λα ζηεξενπνηεζεί θαζψο ην χδσξ δελ κπνξεί λα απνβιεζεί κε ηελ αχμεζε ηνπ θφξηνπ θαζψο πξνρσξεί ε ηδεκαηνπνίεζε. Ζ ζθπξνδεκαηνπνίεζε ηνπ ηδήκαηνο δελ ζπκβαίλεη φηαλ νη πφξνη είλαη γεκάηνη απφ πδξίηεο (ζηεξεφο πάγνο) αληί γηα χδσξ, απφ ηα νπνία πξνθχπηνπλ κεηαιιεχκαηα φπσο αζβεζηίηεο. Σα ηδήκαηα πινχζηα ζε πδξίηεο αεξίσλ ζηεξενπνηνχληαη έηζη απφ ηνπο πδξίηεο, νη νπνίνη κπνξεί λα θαηαιακβάλνπλ κεγάιν κέξνο ηνπ ηνκέα ηδήκαηνο, αιιά δελ είλαη ζηαζεξά φηαλ απμάλεηαη ε ζεξκνθξαζία ή κεηψλεηαη ε πίεζε. Απηφ κπνξείο λα νδεγήζεη ζε πξνβιήκαηα θαηά ηε ζπλερηδφκελε ηδεκαηνπνίεζε θαη πεξαηηέξσ ηαθή ησλ πδξηηψλ αεξίσλ: νη πδξίηεο κπνξεί λα ηαθνχλ ζε ηέηνην βάζνο πνπ ε ζεξκνθξαζία απμάλεηαη βάζεη ηεο ηνπηθήο γεσζεξκηθήο θακπχιεο. Οη πδξίηεο δελ ζα είλαη πιένλ ζηαζεξνί, θαη ζα απνδνκεζνχλ ζε έλα κίγκα πγξνχ χδαηνο θαη αεξίνπ. Ζ βαζηθή δψλε ησλ πδξηηψλ αεξίνπ γίλεηαη ππν-ζπκππθλσκέλε, πηζαλφλ ππφ κεγάιε πίεζε, ιφγσ ηεο απειεπζέξσζεο ηνπ κεζαλίνπ, κε απνηέιεζκα ηελ αλάπηπμε κίαο δψλεο ρακειήο αληνρήο ζηε δηάηκεζε, φπνπ ζα κπνξνχζε λα πξνθιεζεί θαηάξξεπζε θαη λα πξνθχςνπλ ηεξάζηηεο θαηνιηζζήζεηο. Θα κπνξνχζε λα δηαθχγεη πεξηζζφηεξν αέξην κε ηηο θαηνιηζζήζεηο. Έρνπλ πεξηγξαθεί αξθεηά παξαδείγκαηα ηδηαίηεξα κεγάισλ θαηαξξεχζεσλ νη νπνίεο πηζαλψο ζπλδένληαη κε πδξίηεο αεξίσλ π.ρ. ζην Ννξβεγηθφ πθαινπιαίζην (Bugge et al., 1987), φπνπ ζπληξίκκηα απφ ηε γηγαληηαία, ηξηκεξή θαηνιίζζεζε ηνξέγγα, πάρνπο πάλσ απφ 450 m, απιψλεηαη ζε απφζηαζε 800 km. Μία απφ ηηο θαηνιηζζήζεηο ηνξέγγα πξνθάιεζε ηζνπλάκη ην νπνίν ελαπέζεζε ίδεκα έσο 4 m πάλσ απφ ηελ αλψηαηε ζηάζκε ζηε θνηία (Nisbet & Piper, 1998). Τπάξρνπλ πεξηζζφηεξεο ηέηνηεο ηεξάζηηεο θαηνιηζζήζεηο ζηελ ίδηα πεξηνρή (Laberg et al., 2000). 2.4 ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΜΔΘΑΝΗΟΤ ΠΟΤ ΑΠΔΛΔΤΘΔΡΧΝΔΣΑΗ ΣΖΝ ΑΣΜΟΦΑΗΡΑ Δίλαη δπλαηφ λα ππνινγηζηεί ην πνζνζηφ κεζαλίνπ πνπ απειεπζεξψλεηαη ζηελ αηκφζθαηξα κέζσ εμηζψζεσλ πνπ πεξηγξάθνπλ ηελ ηαρχηεηα αλφδνπ ηεο θπζαιίδαο CH4, θαζψο θαη ηνλ ξπζκφ δηάιπζεο ηεο θπζαιίδαο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 116 Έηνο: 2014

117 2.4.1 ΣΑΥΤΣΖΣΑ ΑΝΟΓΟΤ ΦΤΑΛΗΓΑ ΜΔΘΑΝΗΟΤ Ο Harmathy ζπζρέηηζε ηελ ηαρχηεηα θπζαιίδσλ πνπ αλεβαίλνπλ κε ηαξαρψδε θίλεζε, κε κηα παξάκεηξν πνπ νλνκάδεηαη αξηζκφο Eötvös, Eo, νξίδεηαη σο εμήο: - Eo 13 ζθαηξνεηδείο θπζαιίδεο - Eo αθαλφληζηεο θπζαιίδεο - Eo > 40 θπζαιίδεο ζε ζρήκα «θαπάθη» Πξνζδηνξίζηεθαλ ηξεηο ζεηξέο αξηζκψλ Eötvös πνπ αληηζηνηρνχλ ζε ηξία ζρήκαηα θπζαιίδαο. 1. F: ε ξνή θπζηθνχ αεξίνπ (ξπζκφο ξνήο κάδαο/κνλάδα επηθάλεηαο) 2. Kf: ζπληειεζηήο κεηαθνξάο 3. Γc: θιίζε δηεπηθάλεηαο αεξίνπ-πγξνχ (Weber, 1972) Οη ζεηξέο αληηζηνηρνχλ ζε ηαρχηεηεο αλφδνπ γηα ηα θαζεζηψηα 2, 3, 4 πνπ θαίλνληαη ζην ρήκα 2.8. ην θαζεζηψο 1, εμαηξεηηθά κηθξέο θπζαιίδεο (< 0,7 mm δηάκεηξνο), κε εμαηξεηηθά κηθξή ηαρχηεηα αλφδνπ θαη είλαη πηζαλφ λα δηαιπζνχλ πιήξσο. ηα θαζεζηψηα 2, 3 (θπζαιίδα αέξα < 2 mm δηάκεηξνο) νη θπζαιίδεο δηαθεχγνπλ ζε θάζεηε επζεία γξακκή. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 117 Έηνο: 2014

118 τήμα 2.8: Γηάγξακκα ηαρχηεηαο αλφδνπ θπζαιιίδαο ζε ζρέζε κε ηελ δηάκεηξφ ηεο ην 4 (θπζαιίδα αέξα 2-6 mm δηάκεηξνο), νη θπζαιίδεο δηαθεχγνπλ δηγθ-δαγθ θαη ην πνζνζηφ αλφδνπ κεηψλεηαη. ην 5 (θπζαιίδα αέξα > 6 mm δηάκεηξνο), νη θπζαιίδεο παξακνξθψλνληαη, ηαξαρψδεο θίλεζε θαη ππάξρεη κεγάιε πηζαλφηεηα δηάιπζεο. Οη Guinasso & Schinck (1973), ζεσξνχλ πσο ε αζηάζεηα θαη ε δηάιπζε κπνξεί λα ζπκβεί φηαλ νη θπζαιίδεο ππεξβαίλνπλ ηα 4,24 cm δηάκεηξν. Γηα ηα 2 θαη 3, ε ηαρχηεηα αλφδνπ ηεο θπζαιίδαο (Vb) θαζνξίδεηαη (Harmathy, 1960): Vbs = 1.74(gΓpd s /p w ) 1/2 (C*/Cs) 1/2 (1) πνπ, C*/C s = C o +C 1 Eo+C 2 E0 2 +C 3 E0 3 +C 4 E0 4 Αξηζκφο Eötvös (Δ0) κεηαμχ Γηα Δ0>40, ε εμίζσζε (1) γίλεηαη: Vb s = (gγpd s /p1) ½ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 118 Έηνο: 2014

119 2.5 ΚΛΑΘΡΗΣΔ: ΟΗ ΛΗΓΟΣΔΡΟ ΓΝΧΣΔ ΤΝΗΣΧΔ ΣΟΤ ΠΑΓΚΟΜΗΟΤ ΚΤΚΛΟΤ ΣΟΤ ΑΝΘΡΑΚΑ Βάζε νξηζκέλσλ εθηηκήζεσλ, νη πδξίηεο αεξίνπ θαη ην θπζηθφ αέξην αληηπξνζσπεχνπλ κηα ζεκαληηθά αθφκα αγλνεκέλε ζπληζηψζα ηνπ παγθφζκηνπ θχθινπ ηνπ άλζξαθα. Ζ ηαθή θαη ε ππνβάζκηζε ηνπ νξγαληθνχ άλζξαθα ζπκβάιινπλ αξγά αιιά ζηαζεξά ζηα ζπζηήκαηα κεηαηξνπήο άλζξαθα ζε έλπδξν αέξην, ελψ ε αλαεξφβηα κηθξνβηαθή νμείδσζε θαη νη ξσγκέο ηνπ βπζνχ βνεζνχλ ζηελ επηζηξνθή ηνπ άλζξαθα ζηνλ σθεαλφ. Οη πδξίηεο αεξίνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκεχζνπλ σο κηα "δεμακελή", φκσο κνλάρα κε κηα ζρεηηθά ζηαζεξή εηζρψξεζε άλζξαθα, αιιά θαη κε εμαηξεηηθά πνιχ, αζηαζείο θαη επκεηάβιεηεο εμφδνπο άλζξαθα, αλαιφγσο ηεο ζεξκνθξαζίαο θαη ηεο πίεζεο ηελ θάζε δεδνκέλε ζηηγκή. Γηα παξάδεηγκα, κηα αχμεζε ησλ ζεξκνθξαζηψλ ηνπ βπζνχ θαηά κήθνο ησλ επεηξσηηθψλ πεξηζσξίσλ απφ 0 βαζκνχο Κειζίνπ έσο 5 βαζκνχο Κειζίνπ έρεη σο απνηέιεζκα ηελ ζεκαληηθή ζπξξίθλσζε ηνπ GHSZ, απνζηαζεξνπνηψληαο κεγάιεο πνζφηεηεο έλπδξνπ αεξίνπ ζε ειεχζεξεο θπζαιίδεο αεξίνπ. Ζ ζπζζψξεπζε ηνπ ειεχζεξνπ αεξίνπ εληφο ηδήκαηνο κπνξεί λα πξνθαιέζεη ηηο ηνπηθέο πηέζεηο λα ππεξβαίλνπλ εθείλεο ησλ ππεξθείκελσλ ηδεκάησλ - απειεπζεξψλνληαο έηζη κεζάλην απφ ην βπζφ κέζα απφ ξσγκέο ή ηα απνηπρεκέλα ηδήκαηα. Ζ ηδέα ηεο δεμακελήο θέξλεη νξηζκέλα βαζηθά ζηνηρεία ζηηο ζπδεηήζεηο γηα ηνπο πδξίηεο αεξίνπ θαη ηεο θιηκαηηθήο αιιαγήο. Ίζσο ην πην ζεκαληηθφ πνπ αμίδεη λα ζεκεησζεί είλαη πσο επξέσο απνδεθηά κνληέια γηα ην παγθφζκην θχθιν ηνπ άλζξαθα ηαθηηθά παξαιείπνπλ πδξίηεο αεξίσλ θαη ξνέο κεζαλίνπ ζηνλ ζαιάζζην ππζκέλα. Σα κνληέια απηά παξακέλνπλ ζηηο αθξηβείο απεηθνλίζεηο ηνπ θχθινπ ηνπ άλζξαθα, φηαλ ππάξρεη κηα κηθξή εηζξνή άλζξαθα ζε πδξίηεο αεξίσλ πεξίπνπ ηζνξξνπείηαη κε κηα κηθξή παξαγσγή δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα, ε νπνία πεξηγξάθεη θαηά πάζα πηζαλφηεηα ηε ζεκεξηλή θαηάζηαζε, αιιά φρη θαη 'αλάγθε ηηο πξνυπνζέζεηο ησλ πξνεγνχκελσλ ρξνληθψλ πεξηφδσλ. Δπηπιένλ, ηδεκαηνγελή ζηξψκαηα δείρλνπλ φηη ππάξρεη ζπζζψξεπζε νξγαληθνχ άλζξαθα ζε ζρεηηθά θξχα θαη βαζηά λεξά (θάησ απφ 15 βαζκνχο Κειζίνπ) ζε φιν ην γεσινγηθφ αξρείν. Έηζη, ε παξαγσγή κεζαλίνπ θαη πδξίησλ αεξίνπ πηζαλφλ λα είλαη θαηλφκελα παληαρνχ παξφληα θαζ φιε ηελ πάξνδν ηνπ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 119 Έηνο: 2014

120 ρξφλνπ. Σέινο, ην επίπεδν ηεο ζάιαζζαο έρεη πέζεη θαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνχ ζηνλ ππζκέλα έρεη ζεξκαλζεί ζην παξειζφλ, κεξηθέο θνξέο απφηνκα. Μεγάιεο πνζφηεηεο δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα-13-ειαθξνχ κεζαλίνπ ζα κπνξνχζε λα μεθχγεη απφ ηελ βπζφ θαηά ηε δηάξθεηα απηψλ ησλ δηαζηεκάησλ, θάηη πνπ νδεγεί δπλεηηθά ζε κηα αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ζηελ αηκφζθαηξα. Οπζηαζηηθά, ε νμείδσζε ηνπ κεζαλίνπ ζηνλ σθεαλφ, σζηφζν, ζα κπνξνχζε επίζεο λα επεξεάζεη ην πεξηβάιινλ, θπξίσο κε ηελ αθαίξεζε δηαιειπκέλνπ νμπγφλνπ απφ ην ζαιαζζηλφ λεξφ θαη ηε δηάιπζε αλζξαθηθνχ άιαηνο ζην βπζφ. Έηζη, αλεμάξηεηα απφ ην αλ δηεμαρζεί κεζαλίν ζηελ αηκφζθαηξα ή ζηνλ σθεαλφ, ην κεζάλην ζα κεηαηξαπεί ηειηθά ζε δηνμείδην ηνπ άλζξαθα, ην νπνίν ζα δηαδνζεί ζε φιε ηελ βηνκάδα ησλ σθεαλψλ, ηεο αηκφζθαηξαο θαη επηγείσο. Μηα καδηθή απειεπζέξσζε δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα-13-ειαθξνχ κεζαλίνπ ζα ήηαλ, σο εθ ηνχηνπ, έλαο παξάγνληαο ψζηε λα κεησζεί ε αλαινγία ηνπ άλζξαθα-13 ζε άλζξαθα-12 ζε φιε ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο - κηα αλαινγία πνπ κπνξεί λα κεηξεζεί απφ ηνπο επηζηήκνλεο γηα δηαθνξεηηθέο ρξνληθέο πεξηφδνπο ζην παξειζφλ ΜΟΝΑΓΗΚΔ ΥΑΡΑΚΣΖΡΗΣΗΚΔ ΗΓΗΟΣΖΣΔ ΣΧΝ ΚΛΔΗΘΡΗΣΧΝ Χ ΜΔΡΟ ΣΟΤ ΚΤΚΛΟΤ ΣΟΤ ΑΝΘΡΑΚΑ Οη πδξίηεο κεζαλίνπ απνηεινχλ κέξνο ηνπ θχθινπ άλζξαθα (ρήκα 2.9) κε κνλαδηθά ραξαθηεξηζηηθά( ρήκα 2.10) θαη απνηεινχλ κεγάιε πηζαλή πεγή εμαηξεηηθά ειαθξνχ ηζνηνπηθά άλζξαθα, αιιά φρη σο θαηαβφζξα. Ο άλζξαθαο ζηνλ πδξίηε κεζαλίνπ αξρηθά ήηαλ απνζεθεπκέλνο ζην ίδεκα (ζηε ιηζφζθαηξα, εθηφο επαθήο κε ηνλ σθεαλφ θαη ηελ αηκφζθαηξα) σο νξγαληθφο άλζξαθαο. Άξα κφλν άλζξαθαο κε ηελ ηζνηνπηθή ππνγξαθή νξγαληθνχ άλζξαθα αθαηξείηαη απφ ην απφζεκα σθεαλνχ-αηκφζθαηξαο επεξξεάδνληαο ηελ ηζνηνπηθή αμία ηνπ άλζξαθα ηνπ ππνινίπνπ κε ηνλ ιφγν νξγαληθνχ άλζξαθα πξνο αλζξαθηθφ ηδεκάησλ. Δληφο ηεο ιηζφζθαηξαο, ν ηζνηνπηθά ειαθξχο άλζξαθαο εκπινπηίδεηαη κε κεζάλην ζηνπ πδξίηεο αεξίνπ κέζσ βαθηεξηδηαθήο δξάζεο. Σν ηζνηνπηθά βαξχηεξν ππφινηπν δελ είλαη πνιχ βαξχηεξν ηζνηνπηθά απφ ην «θπζηνινγηθφ» αλζξαθηθφ, θαη θαηαιήγεη ζε αλζξαθηθφ ζηε ιηζφζθαηξα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 120 Έηνο: 2014

121 ύγκριση απλού κύκλοσ τοσ άνθρακα με κύκλο τοσ άνθρακα με κλαθρίτες τήμα 2.9: Κχθινο ηνπ άλζξαθα τήμα 2.10: Κχθινο ηνπ άλζξαθα κε θιαζξίηεο ζνη θαη νη πδξίηεο κεζαλίνπ θαη ην ππφινηπν παξακέλνπλ ζην ίδεκα δελ ππάξρεη απνηέιεζκα ζηα εμσζθαηξηθά απνζέκαηα άλζξαθα, αιιά φηαλ απνδνκνχληαη νη πδξίηεο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 121 Έηνο: 2014

122 κεζαλίνπ, δηαθεχγεη πιηθφ ηδηαίηεξα απεκπινπηηζκέλν απφ βαξέα ηζφηνπα απφ ηε ιηζφζθαηξα ζηα απνζέκαηα σθεαλνχ-αηκφζθαηξαο, θαζηζηψληαο απηά ηα απνζέκαηα πην ειαθξά. Σα απνηειέζκαηα ζην κεγάιν απφζεκα ηδήκαηνο δελ είλαη εκθαλή. Απηφ ζεκαίλεη φηη ν άλζξαθαο πνπ είλαη απνζεθεπκέλνο ζε πδξίηεο κεζαλίνπ έρεη αθαηξεζεί απφ ην ζχζηεκα σθεαλνχ-αηκφζθαηξαο σο άλζξαθαο κε κέζε ηζνηνπηθή ζχλζεζε πεξίπνπ -25, αιιά ν άλζξαθαο πνπ επηζηξέθεη ζην ζχζηεκα σθεαλνχ αηκφζθαηξαο κέζσ ηνπ βξφρνπ πδξηηψλ κεζαλίνπ είλαη ηζνηνπηθά ~ -60. Σα γεληθά κεηνχκελα απνζέκαηα πδξηηψλ κεζαλίνπ (π.ρ. σο απνηέιεζκα θπκαηλφκελεο ζηάζκεο ζαιάζζεο θαηά ηελ παγεηψληα - κεζνπαγεηψληα ελαιιαγή) νδεγνχλ έηζη ζε κία ηάζε πξνο κία ειαθξφηεξε ηζνηνπηθή ππνγξαθή ζηα απνζέκαηα σθεαλνχαηκφζθαηξαο ΓΗΔΡΔΤΝΖΖ ΣΖ ΠΔΡΗΟΥΖ «ΒΑΖ ΣΑΘΔΡΟΣΖΣΑ ΣΧΝ ΤΓΡΗΣΧΝ» [BASE OF GAS HYDRATE STABILITY (BGHS)] Δξκελεχνληαο ηα δεδνκέλα φπσο απνθαιχπηνπλ νη θακηλάδεο αεξίνπ ζηελ Δηθφλα 2.16, νη νπνίεο δηεπξχλνπλ ηελ πεξηνρή ηεο «βάζεο ηεο ζηαζεξφηεηαο αέξηνσλ ηδξηηψλ» 'base of gas hydrate stability' (BGHS) ζεκαίλεη φηη πεξηζζφηεξνη πδξίηεο αεξίνπ βξίζθνληαη θνληά ζην φξην ηεο ζηαζεξφηεηαο. a : Ζ θαηάζηαζε πνπ απεηθνλίδεηαη εδψ είλαη γηα έλα βάζνο λεξνχ ησλ κέηξσλ, ζεξκνθξαζία λεξνχ ζηνλ ππζκέλα ζηνπο 2,6 Κειζίνπ, θαη ε θνξπθή ηεο θακηλάδαο αεξίνπ ζε 15 κέηξα βάζνο θάησ απφ ηνλ ππζκέλα ηεο ζάιαζζαο. H εθηίκεζε ηεο επίδξαζεο κηαο μαθληθήο (ζε γεσινγηθνχο φξνπο) αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ λεξνχ ηνπ ππζκέλα ζε 10 Κειζίνπ απφ 6 Κειζίνπ. b: Απφ ππνινγηζκνχο έλαο ζεξκηθφο παικφο δηεξρφκελνο απφ ην ίδεκα ζα θζάζεη ηα 15 κέηξα βάζνο κφιηο κεηά απφ πεξίπνπ 55 ρξφληα, θαη 230 m κεηά απφ ρξφληα. Ζ χπαξμε θαπλνδφρσλ αεξίσλ πνπ πεξηβάιινληαη απφ εμαηξεηηθά ζπκππθλσκέλνπο πδξίηεο αεξίσλ θνληά ζην βπζφ ηεο ζάιαζζαο ζα πξέπεη λα κεηψζνπλ ζεκαληηθά ηελ πζηέξεζε κεηαμχ ηεο αχμεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ ππζκέλα-χδαηνο θαη ηελ εκθάληζε ηεο δηάζηαζεο κεηαμχ ηνπ θπζηθνχ αεξίνπ-πδξίηε. Πάλσ απφ ηελ θακηλάδα, ε BGHS θηλείηαη κέρξη 7 κέηξα θάησ απφ ηνλ ππζκέλα ηεο ζάιαζζαο θαη νη πεξηθεξεηαθέο BGHS Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 122 Έηνο: 2014

123 έσο 107 κέηξα, πξνθαιψληαο ηελ απειεπζέξσζε ηνπ θπζηθνχ αεξίνπ θαη ζπζζψξεπζε πίεζεο. Δικόνα 2.16: Κακηλάδεο θπζηθνχ αεξίνπ θαη νη πηζαλέο επηπηψζεηο ηνπο ζηε ζηαζεξφηεηα ησλ πδξηηψλ αεξίνπ Τπνζεηηθά, νη θακηλάδεο κπνξεί λα ιεηηνπξγήζνπλ σο βαιβίδεο, επηηξέπνληαο ηε κεηαλάζηεπζε αεξίνπ κέζσ ησλ ππεξθείκελσλ ηδεκάησλ, θαη κέζα ζηνλ σθεαλφ, μεζπκαίλνληαο έηζη ηελ πίεζε. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 123 Έηνο: 2014

124 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 ΠΧ ΔΠΖΡΔΑΕΔΣΑΗ ΣΟ ΠΑΓΚΟΜΗΟ ΚΛΗΜΑ ΑΠΟ ΣΖΝ ΤΠΑΡΞΖ ΚΛΑΘΡΗΣΧΝ ΚΑΗ ΣΗ ΚΗΝΓΤΝΟΗ ΔΝΔΥΟΤΝ 3. 1 ΤΓΡΗΣΔ ΚΑΗ ΚΛΗΜΑ ΤΓΡΗΣΔ ΚΑΗ ΚΛΗΜΑΣΗΚΔ ΑΛΛΑΓΔ ΣΟ ΠΑΡΔΛΘΟΝ Ζ αλαγλψξηζε κεγάιεο θιίκαθαο εθιχζεσλ κεζαλίνπ απφ ηελ θαηάξξεπζε απνζεκάησλ πδξηηψλ αεξίσλ ζην παξειζφλ κπνξεί λα ππνηεζεί βάζεη δχν θξηηεξίσλ. Σν πξψην είλαη ε αλαγλψξηζε ραξαθηεξηζηηθψλ ζρεηηθψλ κε ηελ απνδφκεζε πδξηηψλ θαη έθιπζε αεξίσλ, κεγάια ραξαθηεξηζηηθά φπσο θνηιψκαηα θαη θαηαξξεχζεηο ππζκέλα, θαζψο θαη ραξαθηεξηζηηθά κηθξφηεξεο θιίκαθαο, φπσο απαγσγείο εμάηκηζεο πγξψλ. Σν δεχηεξν είλαη νη αιιαγέο ζηηο ηνπηθέο θαη παγθφζκηεο θαηαγξαθέο ηζνηφπσλ άλζξαθα. Απηφ πξνθχπηεη επεηδή ην κεζάλην πδξηηψλ έρεη απεκπινπηίζεη ζε ηεξάζηην βαζκφ ηηο ηηκέο δ 13 C ( 40 έσο 100 PDB, κέζνο φξνο πεξίπνπ 60 PDB, MacDonald 1990, Dickens et al. 1997, Kvenvolden 1998, Buffett 2000, Maslin & Thomas 2003) ζε ζχγθξηζε κε ην ηππηθφ ζαιάζζην χδσξ (πεξίπνπ 0 PDB). Κάπνηα έξεπλα ππνζηεξίδεη φηη έρνπλ ζπκβεί ζην παξειζφλ γεγνλφηα αθαηηεξηζκνχ ηφζν κεγάιεο θιίκαθαο κε ηηο θιηκαηηθέο ζπλζήθεο σο αίηην. Γηα παξάδεηγκα, ε αθξαία ζέξκαλζε θαηά ηε δηάξθεηα ηεο Θεξκηθήο Έμαξζεο ηνπ Παιαηφθαηλνπ-Ζψθαηλνπ, πεξίπνπ 55 εθαηνκκχξηα ρξφληα πξηλ πηζαλφλ λα ζρεηηδφηαλ κε κηα κεγάιεο θιίκαθαο απειεπζέξσζε κεζαλίνπ απφ πδξίηεο κεζαλίνπ παγθνζκίσο.οξηζκέλνη επηζηήκνλεο επίζεο εμέιημαλ ηελ ππφζεζε ηεο αιπζηδσηήο αληίδξαζεο ησλ ελψζεσλ έγθιεηζεο (clathrate-gun hypothesis) γηα λα εμεγήζνπλ παξαηεξήζεηο πνπ κπνξεί λα έρνπλ δηάξθεηα κε επαλαιακβαλφκελν, θαηαζηξνθηθφ αθεηαηξηζκφ πδξηηψλ αεξίνπ θαη ηελ ελεξγνπνίεζε ππνζαιάζζησλ θαηνιηζζήζεσλ θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο Σεηαξηνγελνχο Πεξηφδνπ ( έσο ρξφληα πξηλ). Δπηπιένλ, ε απνδφκεζε πδξηηψλ αεξίσλ έρεη πξνηαζεί σο ε αηηία γηα ηελ σθεαληθή αλνμία θαη ηεξάζηηεο εμαθαλίζεηο ζαιάζζηαο δσήο θαηά ην ηέινο ηεο Πέξκηαο πεξηφδνπ (Matsumato, 1995): ε νμείδσζε ηνπ κεζαλίνπ εληφο ησλ σθεάλησλ πδάησλ ζα κπνξνχζε λα έρεη δεζκεχζεη κεγάιν κέξνο ηνπ νμπγφλνπ ζηνπο σθεαλνχο. Έλα πνιχ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 124 Έηνο: 2014

125 θαιχηεξα θαηαγξακκέλν πηζαλφ επεηζφδην καδηθήο απνδφκεζεο πδξηηψλ ζπλέβε θαηά έλα βξαρππξφζεζκν θαηλφκελν ζέξκαλζεο ην νπνίν ζπλέβε θαηά ην ηέινο ηεο Παιαηνθαίλνπ, νπφηε νη ηζνηνπηθέο ηηκέο άλζξαθα ζην ζχζηεκα σθεαλνχ αηκφζθαηξαο κεηψζεθαλ θαηά ~ -2.5 Σξεηο κειέηεο αλαθέξνληαη ελ ζπληνκία παξαθάησ, νη νπνίεο πεξηέρνπλ ελδείμεηο γηα κεγάιεο θιίκαθαο εθιχζεηο πδξηηψλ κεζαλίνπ ζην παξειζφλ ΑΠΟΚΛΗΖ ΗΟΣΟΠΧΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΣΟ ΟΡΗΟ ΚΡΖΣΗΓΗΚΖ- ΣΡΗΑΓΗΚΖ ΠΔΡΗΟΓΟΤ Έλα απφ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ θαηλνκέλνπ εμαθάληζεο ζηα φξηα ηεο Κξεηηδηθήο Σξηαδηθήο πεξηφδνπ (Κ/Σ) είλαη κία έληνλε αιιά βξαρεία αιιαγή ή απφθιηζε νξίσλ ζηε ζηαζεξή ηζνηξνπηθή ζχζηαζε άλζξαθα ζηα αλζξαθηθά ηδήκαηα πνπ ελαπνηίζεληαη θαηά ηελ δηάξθεηα ηνπ θαηλνκέλνπ. Οη θαηαγξαθέο δ 13 C ζε πιαλθηφλ foraminifera δείρλνπλ ζεκαληηθή αιιαγή πξνο κηθξέο ή εμαληιεκέλεο ηηκέο, ην νπνίν ζεκαίλεη φηη ην ίδεκα εκπινπηίδεηαη κε ην ειαθξχ ηζφηνπν 12 C. Παξνκνίσο, βξαρείο εκπινπηηζκνί 12 C έρνπλ αλαγλσξηζηεί θαη ζε αξθεηά άιια θαηλφκελα αιιαγήο ζηελ ηζηνξία ηεο δσήο ζηε Γε, φπσο θαηά ην ζεξκηθφ κέγηζην Παιαηφθαηλνπ Ζψθαηλνπ θαη ηε καδηθή εμαθάληζε Πέξκηαο Σξηαζηθήο. Θα πξέπεη επίζεο λα ιακβάλεηαη ππφςε ε δηαθνξά κεηαμχ ησλ απνθιίζεσλ ηζνηφπσλ άλζξαθα (ΑΗΑ) ηνπ νξίνπ Κ/Σ θαη άιισλ φπσο ηνπ ΘΜΠΖ. ηφ φξην K/T, ηα πιαλθηφλ foraminifera δείρλνπλ εκπινπηηζκφ ηνπ επηθαλεηαθνχ χδαηνο κε 12 C, ελψ ηα foraminifera ηνπ βπζνχ δείρλνπλ εκπινπηηζκνχ ηνπ χδαηνο ηνπ ππζκέλα κε 13 C. ε αληίζεζε, ζην ΘΜΠΖ ακθφηεξα ην επηθαλεηαθφ θαη ην βαζχηεξν χδσξ εκπινπηίδνληαη κε 12 C θαη απηφ έρεη επηπηψζεηο ζηελ ηαρχηεηα απνζηαζεξνπνίεζεο πδξηηψλ αεξίσλ θαη ηα απνηειέζκαηα κίαο πξφζθξνπζεο ζηελ παξαγσγηθφηεηα ησλ σθεαλψλ. Οη Day & Maslin (2005) παξνπζηάδνπλ έλαλ πηζαλφ κεραληζκφ πνπ ζπλδέεη κία κεγάιε πξφζθξνπζε, φπσο απηή ζην Σζηθζνπινχκπ (Chicxulub), κε ζεκαληηθέο θαηαξξεχζεηο ηδεκάησλ επεηξσηηθψλ πθαινπξαλψλ θαη εθιχζεηο πδξηηψλ αεξίσλ. Οη ππνινγηζκνί θαη ηεο δηάξθεηαο θαη ηεο έληαζεο ηεο ζρεηηθήο ζεηζκηθφηεηαο θαηά θαη κεηά ηελ πξφζθξνπζε ππνδεηθλχνπλ φηη ππήξρε ζεκαληηθή ηζρχο γηα λα πξνθιεζεί Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 125 Έηνο: 2014

126 επξεία πγξνπνίεζε ηδήκαηνο θαη θαηάξξεπζε θαηά κήθνο δεθάδσλ ρηιηάδσλ ρηιηνκέηξσλ επεηξσηηθνχ πθαινπξαλνχο. Έρεη ππνινγηζηεί ε δπλαηή απνζήθεπζε πδξηηψλ αεξίσλ βάζεη γλσζηψλ πεξηβαιινληηθψλ ζπλζεθψλ θαηά ηελ Κξεηηδηθή, ε νπνία πξνηείλεη φηη θαηαξξεχζεηο πθαινπξαλψλ πνπ πξνθιήζεθαλ απφ ηελ πξφζθξνπζε ζην Σζηθζνπινχκπ ζα κπνξνχζαλ λα έρνπλ νδεγήζεη ζηελ έθιπζε κεηαμχ 300 θαη 1300 GtC (θαιχηεξε εθηίκεζε πεξίπνπ 700 GtC) κεζαλίνπ απφ ηελ απνζηαζεξνπνίεζε πδξηηψλ αεξίσλ. Απηφ ζα πξνθαινχζε κία παγθφζκηα ΑΗΑ κεηαμχ 0.5 θαη 2 (θαιχηεξε εθηίκεζε πεξίπνπ 1 ). Απηφ ηαηξηάδεη κε ηελ παξαηεξεζείζα αιιαγή 1 ζηηο θαηαγξαθέο πιαλθηφλ foraminifera θαηά ην φξην Κ/Σ. Απηή ε κεγάιε έθιπζε κεζαλίνπ ίζσο εμεγεί επίζεο ηελ πξφζθαηε αλαθαηαζθεπή πνιχ πςειψλ αηκνζθαηξηθψλ επηπέδσλ pco 2 κεηά ην φξην Κ/Σ θαζψο ε εθηηκψκελεο εθιχζεηο πδξηηψλ αεξίσλ ζα είραλ απμήζεη ην αηκνζθαηξηθφ δηνμείδην ηνπ άλζξαθα θαηά έλα κέγηζην ppm (θαιχηεξε εθηίκεζε πεξίπνπ 1200 ppm) ΘΔΡΜΗΚΟ ΜΔΓΗΣΟ ΠΑΛΑΗΟΚΑΗΝΟΤ- ΖΧΚΑΗΝΟΤ (ΘΜΠΖ) Σν ΘΜΠΖ (πεξίπνπ 55.5 Ma) αλαγλσξίζηεθε αξρηθά ζην γεσινγηθφ κεηξψν απφ ηελ έθθξαζή ηνπ ζε δείγκαηα γεψηξεζεο βαζείαο ζάιαζζαο ζηνλ Νφηην Χθεαλφ σο κία ηαρεία ζπδεπγκέλε απφθιηζε ζηα ηζφηνπα άλζξαθα θαη νμπγφλνπ, πνπ ζπκπίπηεη κε έλα δξακαηηθφ θαηλφκελν εμαθάληζεο ζηα foraminifera ηνπ βπζνχ. Αξρηθά απνδηδφκελν ζε κεγάιεο αιιαγέο ζηελ θπθινθνξία ησλ σθεαλψλ, γηα ρξφληα ην κέγεζνο θαη ν ξπζκφο ΑΗΑ ηνπ ΘΜΠΖ δελ είρε εμήγεζε κε ηε ζπκβαηηθή θαηαλφεζε ηνπ θχθινπ άλζξαθα ζηελ αηκφζθαηξα, ηνλ σθεαλφ, θαη ηε βηφζθαηξα. Βαζηδφκελνη ζηα ζρεηηθά απιά αιιά πεηζηηθά επηρεηξήκαηα ηζνξξνπίαο κάδαο, νη Dickens et al. (1995) πξφηεηλαλ πξψηνη ην ξφιν ησλ καδηθψλ παγθφζκησλ απνδνκήζεσλ σθεάλησλ απνζεκάησλ πδξηηψλ κεζαλίνπ ζην ίδεκα ζηε δεκηνπξγία ηφζν πξνηεηακέλσλ αξλεηηθψλ ΑΗΑ ζην γεσινγηθφ κεηξψν. Απηά ηα απνζέκαηα άλζξαθα ηζρπξψο απεκπινπηηζκέλνπ απφ 13 C (δ 13 C πεξίπνπ 60 ), κε ηελ εγγελή ηνπο επαηζζεζία πξνο ηηο δηαθπκάλζεηο πεξηβαιινληηθήο ζεξκνθξαζίαο θαη πίεζεο, έρνπλ ηε δπλαηφηεηα λα εμεγήζνπλ θαη ηελ ηαρχηεηα θαη ην κέγεζνο ησλ παγθφζκησλ αξλεηηθψλ ΑΗΑ, φπσο απηέο πνπ έρνπλ παξαηεξεζεί θαηά ην Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 126 Έηνο: 2014

127 ΘΜΠΖ. Ζ ππφζεζε γηα ηελ θαηαζηξνθηθή απνζηαζεξνπνίεζε πδξηηψλ κεζαλίνπ έρεη επίζεο ιάβεη ζηήξημε απφ ζεηζκηθά θαη ηδεκαηνινγηθά ζηνηρεία κίαο κεγάιεο θιίκαθαο θαηάξξεπζεο πθαινπξαλψλ θαηά ην ΘΜΠΖ θαηά κήθνο ηεο δπηηθήο άθξεο ηεο ιεθάλεο ηνπ Αηιαληηθνχ. Σα ηειεπηαία 15 ρξφληα έρεη γίλεη ζεκαληηθή έξεπλα επί ηνπ ΘΜΠΖ, ιφγσ ησλ πηζαλψλ αλαινγηψλ κε ηηο ζχγρξνλεο αλζξσπνγελείο θιηκαηηθέο αιιαγέο. Έηζη έρεη εξεπλεζεί ην θπξίσο ηδεκαηνινγηθφ κεηξψν ηνπ ΘΜΠΖ, ζπκπεξηιακβαλφκελνπ ηνπ εχξνπο ηεο ΑΗΑ, ηε δηεπθξίλεζε ησλ ρξνληθψλ κνληέισλ γηα ηε δηάξθεηα ηνπ θαηλνκέλνπ, ηηο ζρεηηθέο αηκνζθαηξηθέο δηαθπκάλζεηο, ζηνηρεία γηα ηηο αιιαγέο ζηελ θπθινθνξία ζηνπο σθεαλνχο, ηηο δξακαηηθέο επηπηψζεηο ζηελ αλζξαθηθή ρεκεία ησλ σθεαλψλ θαη ηα απνηειέζκαηα ηνπ θαηλνκέλνπ ζηα νηθνζπζηήκαηα ησλ βπζψλ, ηνπ πιαλθηφλ θαη ηεο μεξάο. Έρεη επίζεο θαλεί κεγάινο αξηζκφο κειεηψλ δεκηνπξγίαο κνληέισλ θχθινπ θιίκαηνο θαη άλζξαθα, πνπ επηρεηξνχλ λα ελζσκαηψζνπλ ηα δηαζέζηκα ππνθαηάζηαηα δεδνκέλα ζε κία ζπλνπηηθή ζεψξεζε ηεο ζπκπεξηθνξάο ηνπ Γήηλνπ ζπζηήκαηνο θαηά ην θαηλφκελν. Ζ παξνχζα ζχλζεζε, αλ θαη κε ζεκαληηθέο ζπλερηδφκελεο αβεβαηφηεηεο, θαίλεηαη λα απνηειείηαη απφ πεξίπνπ 4 αξλεηηθή ΑΗΑ ζην ζχλνιν ηνπ δηαιπκέλνπ άλζξαθα ζην σθεάλην αλφξγαλν πεξηβάιινλ, κία παγθφζκηα ζεξκνθξαζηαθή αλσκαιία 5 6 C, κία ηαρεία (ιηγφηεξν απφ 10 kyr) εκθάληζε θαη ζπλνιηθή δηάξθεηα ΘΜΠΖ πεξίπνπ 170 kyr, θαη αλζξαθηθή εηζδνρή εληφο ηνπ εχξνπο ησλ GtC κε θάπνηα ζπλεηζθνξά, αιιά ίζσο φρη ηε δεζπφδνπζα, απφ πδξίηεο κεζαλίνπ Ο ΔΝΔΡΓΖΣΗΚΟ ΡΟΛΟ ΣΟΤ ΜΔΘΑΝΗΟΤ ΚΑΣΑ ΣΟΤ ΠΑΓΔΣΧΝΗΟΤ ΚΑΗ ΜΔΟΠΑΓΔΣΧΝΗΟΤ ΚΤΚΛΟΤ ΣΖ ΣΔΣΑΡΣΟΓΔΝΟΤ Οη παγεηψληνη θχθινη ηεο Σεηαξηνγελνχο ραξαθηεξίδνληαη απφ κία νδνλησηή γξακκηθή παξάζηαζε εληφο ηεο νπνίαο ην κεηξψν κεζαλίνπ θαη ζεξκνθξαζίαο βξίζθνληαη ζε ζηελή ζπκθσλία. Απηφ, παξάιιεια κε άιια ζηνηρεία, έρεη νδεγήζεη δηάθνξνπο ζπγγξαθείο λα πξνηείλνπλ έλαλ ξφιν γηα ηελ έθιπζε πδξηηψλ κεζαλίνπ ζηηο δπλάκεηο αιιαγήο θιίκαηνο θαηά ηελ Σεηαξηνγελή πεξίνδν. Οη δηαθπκάλζεηο ηεο ζηάζκεο ηεο ζάιαζζαο θαη ηεο ζεξκνθξαζίαο, ζε ζπλδπαζκφ κε ηα ζήκαηα θιηκαηηθήο αιιαγήο ηαηξηάδνπλ ζην κνληέιν αιιαγήο θάζεο ησλ πδξηηψλ θαη άξα ηεο απνδνκήο ηνπο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 127 Έηνο: 2014

128 κσο, ην αλ πδξίηεο κεζαλίνπ έρνπλ παίμεη ξφιν ζηελ θιηκαηηθή αιιαγή θαηά ηελ Σεηαξηνγελή είλαη έλα ζέκα πνπ έρεη πξνθαιέζεη πνιιέο ζπδεηήζεηο. Γπζηπρψο ην πξφβιεκα απηφ είλαη ηδηαίηεξα δχζθνιν λα εξεπλεζεί, θαζψο ε θχξηα πεγή ζηνηρείσλ ππφθεηηαη ζε πνιινχο βαζκνχο αβεβαηφηεηαο θαη ζθαικάησλ. Σν κεηξψν κεζαλίνπ απφ γεσηξήζεηο ζε πάγνπο ππφθεηηαη ζε αβεβαηφηεηεο βάζεη δηαθνξψλ κεηαμχ παγεηψλησλ θαη αέξησλ πεξηφδσλ, θαζψο θαη ηε δηαλνκή ησλ επνρψλ, ελ αληηζέζεη κε κία μεθάζαξε πεξίνδν, κίαο θπζαιίδαο πάγνπ.ζ έξεπλα γηα παξειζνληηθέο εκθαλίζεηο θαηλνκέλσλ νη νπνίεο ίζσο ζρεηίδνληαη κε απνδφκεζε πδξηηψλ θαη έθιπζε κεζαλίνπ, φπσο θαηαξξεχζεηο ππνβξπρίσλ πιαγηψλ θαη εκθαλίζεηο θνηισκάησλ είλαη ηδηαίηεξα αθξηβέο θαη ν αθξηβήο πξνζδηνξηζκφο πεξηφδνπ είλαη δχζθνινο. Παξά απηέο ηηο δπζθνιίεο, πξφζθαηεο εξγαζίεο έρνπλ εζηηάζεη ζηελ θαηάζηξσζε βάζεσλ δεδνκέλσλ γηα εκθαλίζεηο καδηθψλ κεηαθηλήζεσλ ψζηε λα εμαθξηβσζεί ε ζρέζε ηνπο κε ην θιίκα θαη ην κεηξψν κεζαλίνπ. Έρεη ζεκεησζεί πξνεγνπκέλσο φηη εκθαλίδνληαη θηλήζεηο ππνβξπρίσλ καδψλ πνιχ πην ζπρλά θαηά ηηο πεξηφδνπο ηαρέσλ θιηκαηηθψλ αιιαγψλ. Ζ γεληθή ζπκθσλία είλαη φηη απηφ νθείιεηαη θπξίσο ζηηο αιιαγέο ηχπνπ ηδήκαηνο (κε ηα ζρεηηθά απνηειέζκαηα ζηελ πξνεηνηκαζία, ηνπο ππξνδνηηθνχο κεραληζκνχο θαη ηηο πηέζεηο πφξσλ) παξά ζηηο θαηαξξεχζεηο πδξηηψλ αεξίσλ.κσο, απηφ δελ απνθιείεη λα παίδνπλ ξφιν νη καδηθέο κεηαθηλήζεηο ζηελ έθιπζε κεζαλίνπ, απνζεθεπκέλνπ είηε εληφο είηε ππφ ηνπ ζηξψκαηνο πδξηηψλ, ζην αηκνζθαηξηθφ ζχζηεκα, νχηε απνθιείεη θάπνην ξφιν γηα ηνπο πδξίηεο αεξίνπ ζηελ αζηάζεηα ησλ πιαγηψλ. ην ρήκα 3.1 απεηθνλίδεηαη ε εκθάληζε κεηαθηλήζεσλ ππνβξπρίσλ καδψλ ζηνλ Βφξεην Αηιαληηθφ, ραξαγκέλεο κε ζπγθεληξψζεηο αηκνζθαηξηθνχ κεζαλίνπ GISP2 θαηά ηα ηειεπηαία 45 ka. Έλα βαζηθφ ζεκείν είλαη ε απνπζία επηκέξνπο κεηαθηλήζεσλ κάδαο, θαη απηφ νθείιεηαη ζηε δπζθνιία αθξηβνχο ρξνλνιφγεζεο ησλ γεγνλφησλ απηψλ. Έρεη γίλεη πξνζπάζεηα λα κεγεζπλζνχλ ηπρφλ ηάζεηο κε ηελ νκαδνπνίεζε ησλ γεγνλφησλ ζε πεξηφδνπο 3 ka. Ζ πξν-αξθηηθή θνξχθσζε κεζαλίνπ ζπκπίπηεη κε ηελ πεξίνδν ησλ πεξηζζνηέξσλ κεηαθηλήζεσλ κάδαο, θαη ε απμεκέλε εκθάληζε κεηαθηλήζεσλ κάδαο ζηελ κεηάβαζε απφ παγεηψληα πξνο κεζνπαγεηψληα ζρεηίδεηαη κε ηελ θνξχθσζε κεζαλίνπ Bølling. κσο, ιφγσ αβεβαηνηήησλ ζηε ρξνλνιφγεζε θαη ηνπ κηθξνχ κεγέζνπο δείγκαηνο, είλαη αδχλαηνλ λα γίλεη ζηαηηζηηθή αλάιπζε ησλ δεδνκέλσλ απηψλ. Δίλαη πηζαλφ λα γίλεη Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 128 Έηνο: 2014

129 πξνζπάζεηα αλαθαηαζθεπήο ηνπ παιαην-κεζαληθνχ ζπλφινπ αλαιχνληαο ηελ ηζνηνπηθή ζχλζεζε ηνπ κεηξψνπ κεζαλίνπ απφ γεσηξήζεηο ζε πάγνπο. Οη Sowers (2006) εξεπλνχλ ην GISP2 δd-ch 4 θαηά κία δεισκέλε ρξνληθή αλάιπζε πεξίπνπ 35 εηψλ. Οη πδξίηεο κεζαλίνπ θαίλεηαη λα έρνπλ πην ραξαθηεξηζηηθή ππνγξαθή δd απφ φηη δ 13 C, εηδηθά ζε ζχγθξηζε κε ηνπο πδξνβηφηνπνπο παγθνζκίσο. Οη πδξίηεο έρνπλ κέζε ηηκή δ 13 C ίζε κε 62.5, ηδηαηηέξσο φκνηα κε ηηο ηηκέο 62 θαη 56.8 έσο 58.9 γηα αξθηηθνχο θαη ηξνπηθνχο πδξνβηφηνπνπο, αληίζηνηρα, ελψ ζε αληίζεζε νη ηηκέο δd-ch 4 είλαη 190 θαη 360 έσο 380 γηα πδξίηεο θαη πδξνβηφηνπνπο, αληίζηνηρα (Whiticar & Schaefer 2007). τήμα 3.1: GISP2 Οη ζπγθεληξψζεηο κεζαλίνπ παξνπζηάδνληαη κε καδηθή εκθάληζε θίλεζεο ηνπο απφ ππνβξχρην ζηνλ Βφξεην Αηιαληηθφ φπνπ θαηά ηε δηάξθεηα ησλ ηειεπηαίσλ 45 ka απεηθνλίδνληαη σο ηζηφγξακκα 3 ka πεξηφδσλ Οη ηηκέο GISP2 δd-ch 4 θαη νη εκθαλίζεηο κεηαθηλήζεσλ ππνβξχρηαο κάδαο γηα ηελ πεξίνδν ka cal BP εκθαλίδνληαη ζην ρήκα 3.1. Καηά ηελ παγεηψληα πεξίνδν, ην κεηξψν δd-ch 4 είλαη ηζνηνπηθά βαξχηεξν, φπσο ζα ήηαλ αλακελφκελν κε έλαλ κεγαιχηεξν αλακελφκελν ξφιν γηα γεσινγηθέο, πδξηηηθέο, θαη πεγέο κεζαλίνπ απφ θαηγφκελε βηνκάδα. Πξνο ηελ Οιφθαηλν, ην κεηξψν είλαη ηζνηνπηθά ειαθξχηεξν θαζψο νη ηξνπηθνί θαη αξθηηθνί πδξνβηφηνπνη αλαιακβάλνπλ κεγαιχηεξν ξφιν. Δάλ νη πδξίηεο κεζαλίνπ απειεπζέξσλαλ κεγάιεο πνζφηεηεο αεξίνπ κεζαλίνπ ζην αηκνζθαηξηθφ ζχζηεκα, ην κεηξψν δd-ch 4 ζα αλακελφηαλ λα δείρλεη κία ζεκαληηθή Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 129 Έηνο: 2014

130 αχμεζε ζηελ εκθάληζε 2 H, γηλφκελν ηζνηνπηθά βαξχηεξν. Γελ ππάξρνπλ απνδείμεηο, ην ιεγφκελν «φπιν ηνπ εγθιήκαηνο», γηα ηελ θαηαζηξνθηθή απνδφκεζε ησλ πδξηηψλ θαη νη θπκαηλφκελεο ηηκέο δd-ch 4 πνπ παξαηεξήζεθαλ ζηελ παιαηφηεξε κεηάβαζε Dryas Bølling είλαη ελδηαθέξνπζεο θαη θαίλεηαη λα δείρλνπλ κία πεξίπινθε πεξίνδν γηα ην πνζφ κεζαλίνπ, κε πηζαλφηεηα κεζαλίνπ εκπινπηηζκέλνπ ζε 2 H, ην νπνίν δηαηαξάζζεη ηε βαζκηαία κείσζε ζην ηζνηνπηθφ βάξνο, ε νπνία πξνθαιείηαη απφ ηε κεηάβαζε ζε αηκνζθαηξηθφ κεζάλην πνπ πξνθχπηεη θπξίσο απφ πδξνβηφηνπνπο. Δλδηαθέξνλ πξνθαιεί, θαηά απηήλ ηελ πεξίνδν απφ ka cal BP, ην φηη είλαη επίζεο κία πεξίνδνο εληφο ηεο νπνίαο ζα πεξίκελε λα δεη θαλείο κία απμεκέλε εκθάληζε θαηαξξεχζεσλ ππνβξπρίσλ πιαγηψλ ζρεηηδφκελεο κε ηελ ππνρψξεζε ησλ πάγσλ ζηα κέζα έσο πςειά γεσγξαθηθά πιάηε. Σα ησξηλά δεδνκέλα γηα ηηο εκθαλίζεηο κεηαθηλήζεσλ ππνβξπρίσλ καδψλ δελ ππνζηεξίδνπλ θάηη ηέηνην, φπσο θαίλεηαη ζην ρήκα 3.2, κε ηηο κεγαιχηεξεο εκθαλίζεηο πεξίπνπ 3 ka αξγφηεξα. Δίλαη πηζαλφλ ην εχξνο δεδνκέλσλ λα είλαη επεξεαζκέλν πξνο πην πξφζθαηεο θαηαξξεχζεηο, ην νπνίν ίζσο απνθξχπηεη ην κεηξψν παιαηνηέξσλ γεγνλφησλ, θαη είλαη αιήζεηα φηη ζπλνιηθά, ε ρξνλνιφγεζε απηψλ ησλ γεγνλφησλ δελ είλαη ηφζν αθξηβήο. τήμα 3.2: Απεηθνλίδεηαη ε θαηαγξαθή GISP2 δd-ch 4 (Sowers 2006) κε ηελ εκθάληζε ησλ θηλήζεσλ κάδαο ζε 1 πεξίνδν ka γηα ηελ πεξίνδν ka cal BP, απφ ππνβξχρην ζηνλ Βφξεην Αηιαληηθφ, κε ηελ ηειεπηαία κεηάβαζε ζε παγεηψδε απφ πξν- παγεηψδε. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 130 Έηνο: 2014

131 Δλ θαηαθιείδη ηα δχν ζεκεία θαηαιήγνπλ ζην φηη έσο φηνπ έρνπκε πην αθξηβή ρξνλνιφγεζε ηεο εκθάληζεο θαηαξξεχζεσλ ππνβξπρίσλ πιαγηψλ, παξάιιεια κε κία κεγαιχηεξε βάζε δεδνκέλσλ γεγνλφησλ, δελ ζα είλαη δπλαηφλ λα εθηηκεζνχλ κε αθξίβεηα ζην ξφιν ηνπο σο πηζαλέο πεγέο κεζαλίνπ. 3.2 ΟΗ ΚΛΔΗΘΡΗΣΔ Χ ΠΑΡΑΓΟΝΣΔ ΣΖ ΠΑΓΚΟΜΗΑ ΑΛΛΑΓΖ ΚΛΗΜΑΣΟ Σν κεζάλην είλαη έλα δπλακηθφ αέξην ζεξκνθεπίνπ (Δηθφλα 3.1), θαη εθιχζεηο κεγάισλ πνζνηήησλ κεζαλίνπ ζηελ αηκφζθαηξα ζα πξνθαινχζαλ ππεξζέξκαλζε ηνπ πιαλήηε. Έρεη απνδεηρζεί φηη ηα επίπεδα κεζαλίνπ ζηελ αηκφζθαηξα ήηαλ ρακειφηεξα θαηά ηηο παγεηψληεο παξά θαηά ηηο κεζνπαγεηψληεο πεξηφδνπο. ε ζπγθεθξηκέλν φγθν, ην κεζάλην πξνθαιεί 15 έσο 20 θνξέο πεξηζζφηεξε ζέξκαλζε σο αέξην ηνπ ζεξκνθεπίνπ απν φηη ην δηνμείδην ηνπ άλζξαθα, (ρήκα 3.3) θαη επνκέλσο, ε απειεπζέξσζε κεγάισλ φγθσλ κεζαλίνπ ζηελ αηκφζθαηξα ζα κπνξνχζαλ, ζεσξεηηθά, λα επηηείλνπλ ηελ θιηκαηηθή ζέξκαλζε θαη λα πξνθαιέζνπλ ηνλ αθεηαηξηζκφ πεξηζζφηεξσλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ. Σν κεζάλην είλαη έλα αέξην ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Ζ αηκνζθαηξηθή ζπγθέληξσζε κεζαλίνπ, φπσο απηή ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα, έρεη απμεζεί απφ ηελ έλαξμε ηεο Βηνκεραληθήο Δπαλάζηαζεο. Σν κεζάλην ζηελ αηκφζθαηξα έξρεηαη απφ πνιιέο πεγέο (ρήκα 3.4), ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ πγξνηφπσλ θαιιηεξγεηψλ ξπδηνχ, ηεξκίηψλ, αγειάδσλ θαη άιισλ κεξπθαζηηθψλ, ππξθαγηψλ ζηα δάζε θαη παξαγσγή νξπθηψλ θαπζίκσλ. Δικόνα 3.1: Κχθινο ηνπ κεζαλίνπ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 131 Έηνο: 2014

132 Οξηζκέλνη εξεπλεηέο ππνιφγηζαλ φηη κέρξη θαη 2 ηνηο εθαηφ ηνπ αηκνζθαηξηθνχ κεζαλίνπ κπνξεί λα πξνέξρεηαη απφ ηνλ αθεηαηξηζκφ πδξηηψλ αεξίνπ παγθνζκίσο. ήκεξα νη επηζηήκνλεο δελ έρνπλ θάπνην εξγαιείν γηα λα πνπλ κε βεβαηφηεηα εάλ ην αηκνζθαηξηθφ κεζάλην πξνέξρεηαη απφ ηνπο πδξίηεο θαη ζε ηη πνζνζηφ. Ζ ελαπφζεζε θιαζξηθνχ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα ζε κεγάια βάζε, έρεη πξνηαζεί σο κηα κέζνδνο γηα λα απνκαθξπλζεί απηφ ην αέξην ηνπ ζεξκνθεπίνπ απφ ηελ αηκφζθαηξα θαη λα ειεγρζεί ε αιιαγή ηνπ θιίκαηνο. τήμα 3.3: Αηκνζθαηξηθέο ζπγθεληξψζεηο δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα (ppm, ζε κέξε αλα εθαηνκκχξην in parts per million) θαη κεζαλίνπ (ppb, ζε κέξε αλα δηζεθαηνκκπξην in parts per billion) Τπάξρεη κηα εηθαζία λα εκθαλίδνληαη κεγάιεο πνζφηεηεο απφ θιαζξίηεο ζε θάπνηνπο καθξηλνχο πιαλήηεο, ζειήλεο θαη ζε αληηθείκελα trans-neptunian, δεζκεχνληαο αέξην ζε αξθεηά πςειέο ζεξκνθξαζίεο. Αλ θαη ην κεζάλην είλαη δπλακηθφ αέξην ζεξκνθεπίνπ, δελ παξακέλεη γηα πνιχ ζηελ αηκφζθαηξα εληφο 10 εηψλ πεξίπνπ αιιειεπηδξά κε άιια ζπζηαηηθά ζηελ αηκφζθαηξα γηα λα ζρεκαηίζεη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα θαη λεξφ. Έηζη, ην κεζάλην πνπ απειεπζεξψλεηαη ζηελ αηκφζθαηξα, απμάλεη ζε ηειηθή θάζε ην πνζφ ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 132 Έηνο: 2014

133 άλζξαθα, ηνπ θχξηνπ αεξίνπ ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Σν ζελάξην κεγάισλ παικψλ κεζαλίνπ ζηελ αηκφζθαηξα κπνξεί λα ειεγρζεί αλαιχνληαο ηηο ζπγθεληξψζεηο κεζαλίνπ ζε δείγκαηα γεσηξήζεσλ πνιηθνχ πάγνπ. Ζ ρξνληθή αλάιπζε ησλ δεηγκάησλ πάγνπ δελ ήηαλ έσο ηψξα αξθεηή γηα λα δηαθξηζνχλ ηέηνηεο βξαρππξφζεζκεο θνξπθψζεηο. Ζ παγθφζκηα ζέξκαλζε πηζαλφλ λα πξνθαιεί απνζηαζεξνπνίεζε ησλ πδξηηψλ θαη απειεπζέξσζε αεξίσλ κέζσ κηαο αχμεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο ησλ πδάησλ ζηνλ ππζκέλα ησλ σθεαλψλ. Ζ απειεπζέξσζε κεζαλίνπ κε ηε ζεηξά ηεο αλεκέλεηαη λα επηηαρχλεη ηε ζέξκαλζε, πξνθαιψληαο πεξαηηέξσ αθεηαηξηζκφ, πηζαλφηαηα θαηαιήγνληαο ζε αλεμέιεγθηε παγθφζκηα ζέξκαλζε. Χζηφζν, αληίζεηα, ε άλνδνο ηνπ επίπεδνπ ηεο ζάιαζζαο θαηά ηε δηάξθεηα ησλ ζεξκψλ πεξηφδσλ πηζαλφλ λα ιεηηνπξγεί ψζηε λα ζηαζεξνπνηεί ηνπο πδξίηεο απμάλνληαο ηελ πδξνζηαηηθή πίεζε, ιεηηνπξγψληαο σο ξπζκηζηήο ηεο ζέξκαλζεο. τήμα 3.4: Πηζαλέο πεγέο αηκνζθαηξηθνχ κεζαλίνπ. Απηή ηελ ζηηγκή, δελ ππάξρνπλ απνδείμεηο γηα ην εάλ νη πδξίηεο αεξίσλ ζπλεηζθέξνπλ ζην ζπλνιηθφ πξνυπνινγηζκφ ηνπ αηκνζθαηξηθνχ κεζαλίνπ. Μηα πεξαηηέξσ πηζαλφηεηα είλαη ην φηη ν αθεηαηξηζκφο πδξηηψλ κπνξεί λα ελεξγεί σο ξπζκηζηήο ηεο παγεησλνπνίεζεο, φπνπ ηα κεησκέλα επίπεδα ηεο ζάιαζζαο (ιφγσ ηεο αχμεζεο ησλ παγεησληθψλ θαιπκκάησλ) κπνξνχλ λα πξνθαιέζνπλ αθεηαηξηζκφ πδξηηψλ, απειεπζεξψλνληαο κεζάλην, ζεξκαίλνληαο έηζη ην θιίκα. Ζ απνδφκεζε πδξηηψλ αεξίσλ θαηά ηελ ππνρψξεζε ησλ παγεηψλσλ έρεη άξα ζπλδεζεί κε ην ηέινο ησλ παγεηψλησλ πεξηφδσλ θαηά ηα ηειεπηαία εθαηνκκχξηα ρξφληα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 133 Έηνο: 2014

134 Οη Paull et al. (1991) πξνηείλνπλ φηη ε εκθάληζε κεγάισλ σθεάλησλ απνζεκάησλ πδξηηψλ αεξίσλ είλαη ν παξάγνληαο πνπ κεηψλεη ηε ζθνδξφηεηα παγεηψλησλ πεξηφδσλ. Καηά ην ζρεκαηηζκφ κεγάισλ πνιηθψλ ζηξψζεσλ πάγνπ, ε ζηάζκε ηεο ζάιαζζαο πέθηεη, κεηψλνληαο ηελ πίεζε ζηνπο πδξίηεο αεξίνπ ζηηο πθαινθξεπίδεο. Σα απνζέκαηα πδξηηψλ αεξίσλ ζηα ξερά γίλνληαη αζηαζή, θαη εθιχνπλ κεζάλην ζηελ αηκφζθαηξα, ην νπνίν πξνθαιεί ππεξζέξκαλζε θαη επηθέξεη ην ηέινο ηεο παγεηψληαο πεξηφδνπ. Σν ζελάξην παξακέλεη ακθίβνιν φκσο, επεηδή είλαη ζρεδφλ βέβαην φηη νη παγσκέλεο πεξηνρέο δηαζέηνπλ απνζέκαηα πδξηηψλ ηα νπνία ήηαλ κεγαιχηεξα θαηά ηηο παγεηψληεο πεξηφδνπο παξά ηψξα, νπφηε νη παγσκέλεο πεξηνρέο ήηαλ πην εμαπισκέλεο απφ φηη ηψξα.ο ηζρπξφο ζχλδεζκνο κεηαμχ ησλ θπζηθά ζρεκαηηδφκελσλ πδξηηψλ αεξίνπ θαη ηνπ θιίκαηνο ηεο Γεο είλαη έλα φιν θαη πεξηζζφηεξν απνδεθηφ θαηλφκελν. Χζηφζν, δελ έρεη γίλεη αθφκε θαηαλνεηφο ν αθξηβήο ξφινο πνπ παίδνπλ νη πδξίηεο ησλ αεξίσλ ζηελ παγθφζκηα θιηκαηηθή αιιαγή. Δικόνα 3.2: Γεινηνγξαθία ηνπ πφζν εχθνια μεγειηνχληαη άλζξσπνη απινί ρσξίο γλψζε ηνπ αληηθεηκέλνπ ησλ γεσηξήζεσλ, θαη νλνκαηίδνπλ σο πεηξέιαην φηη κνηάδεη κε απηφ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 134 Έηνο: 2014

135 3.3 ΜΖΥΑΝΗΜΟΗ ΠΟΤ ΔΠΖΡΔΑΕΟΤΝ ΣΟ ΠΔΡΗΒΑΛΛΟΝ. Δικόνα 3.3: Απεηθφληζε κεραληζκψλ κε ηνπο νπνίνπο νη πδξίηεο αεξίσλ επεξεάδνπλ ην πεξηβάιινλ 3.4 ΔΡΔΤΝΔ ΓΗΑ ΣΟ ΚΛΗΜΑ ΑΦΑΗΣΔΡΗΜΟ( ΓΗΑΠΑΖ) ΤΓΡΗΣΧΝ ΔΞΑΗΣΗΑ ΣΟΤ ΚΛΗΜΑΣΟ ε ζρέζε κε ηνπο ξπζκνχο πνπ επηζεκαίλνληαη απφ ηε δηαθπβεξλεηηθή επηηξνπή γηα ηελ Κιηκαηηθή Αιιαγή γηα ηνλ 21 φ αηψλα, ε ζέξκαλζε, ζε κεγάιν βαζκφ, δελ ζα πξέπεη λα νδεγήζεη ζε θαηαζηξνθηθή θαηάξξεπζε ησλ πδξηηψλ κεζαλίνπ ή ζε ζεκαληηθή δηαξξνή κεζαλίνπ ζην ζχζηεκα αηκφζθαηξαο ηνπ σθεαλνχ απφ πδξίηεο κεζαλίνπ πνπ αθεηαηξίδνληαη. Παξφιν πνπ νη πεξηζζφηεξνη πδξίηεο κεζαλίνπ ζα έπξεπε λα ππφθεηληαη ζε ειεγρφκελε ζέξκαλζε γηα ρηιηάδεο ρξφληα πξηλ ελεξγνπνηεζεί ν αθεηαηξηζκφο, νη πδξίηεο αεξίσλ ζε κεξηθέο πεξηνρέο δηαζπψληαη ζήκεξα σο αληίδξαζε ζηηο βξαρππξφζεζκεο θαη καθξνπξφζεζκεο θιηκαηηθέο δηαδηθαζίεο. Ζ αθφινπζε επεμήγεζε ησλ ηνκέσλ αλαθέξεηαη ζηνλ αξηζκεκέλν ηχπν ηνπνζεζηψλ πνπ θαίλεηαη ζην δηάγξακκα ησλ πδξηηψλ αεξίνπ ηεο Δηθφλαο 3.4. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 135 Έηνο: 2014

136 Σνκέαο 1, Παρχ ζηξψκα κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο, θνληά ζηελ αθηή: Οη πδξίηεο αεξίσλ πνπ ζρεκαηίδνληαη εληφο ή θάησ απφ παρχ ρεξζαίν, κφληκα παγσκέλν έδαθνο ζα παξακείλνπλ ζηαζεξνί αθφκε θαη εάλ ε ζέξκαλζε ηνπ θιίκαηνο δηαξθέζεη εθαηνληάδεο ρξφληα. Γηα ρηιηάδεο ρξφληα, ζην δελίζ ηεο δψλεο ζηαζεξφηεηαο, πεξίπνπ ζηα 190 κέηξα θάησ απφ ηελ επηθάλεηα ηεο Γεο, ε ζέξκαλζε ζα κπνξνχζε λα ελεξγνπνηήζεη ηνλ αθεηαηξηζκφ ησλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ. Σνκέαο 2, Ρερή Αξθηηθή Παγνθξεπίδα: Οη ξερέο, επεηξσηηθέο παγνθξεπίδεο πνπ πεξηηξηγπξίδνπλ ηκήκαηα ηνπ Αξθηηθνχ Χθεαλνχ ζρεκαηίζηεθαλ φηαλ ε αχμεζε ηνπ επηπέδνπ ηεο ζάιαζζαο θαηά ηε δηάξθεηα ησλ πεξαζκέλσλ εηψλ θαηέθιπζε ην κφληκα παγσκέλν έδαθνο πνπ βξηζθφηαλ ζηελ αθηνγξακκή. Σν ππνζαιάζζην κφληκα παγσκέλν έδαθνο απνςχρεηαη θάησ απφ απηέο ηηο επεηξσηηθέο παγνθξεπίδεο θαη νη ζπλδεδεκέλνη κε απηέο πδξίηεο κεζαλίνπ ηείλνπλ ζήκεξα λα ππνζηνχλ αθεηαηξηζκφ. Δάλ ην κεζάλην απφ απηνχο ηνπο πδξίηεο αεξίσλ θηάζεη ζην ζαιάζζην ππζκέλα, κεγάιν κέξνο ηνπ θαηά πάζα πηζαλφηεηα ζα εθπεκθζεί ζηελ αηκφζθαηξα. Πηζαλφλ λα ζπλαληήζεη θαλείο ιηγφηεξν απφ ην 1 ηνηο εθαηφ ησλ πδξηηψλ αεξίσλ ζε παγθφζκηα θιίκαθα ζε απηέο ηηο ζπλζήθεο αιιά απηή ε εθηίκεζε κπνξεί λα αλαζεσξεζεί, θαζψο νη επηζηήκνλεο εκπινπηίδνπλ ηηο γλψζεηο ηνπο. Σνκέαο 3, Άλσ Άθξν ηαζεξφηεηαο: Οη πδξίηεο αεξίσλ ζηηο άλσ επεηξσηηθέο πιαγηέο, θάησ απφ 300 έσο 500 κέηξα λεξνχ, βξίζθνληαη ζην πην κηθξφ βάζνο χδαηνο γηα ην νπνίν νη πδξίηεο κεζαλίνπ είλαη ζηαζεξνί. Οη άλσ επεηξσηηθέο πιαγηέο, πνπ ελψλνπλ φιεο ηηο επείξνπο ηνπ θφζκνπ, ζα κπνξνχζαλ λα θηινμελήζνπλ πδξίηεο αεξίσλ ζε δψλεο πνπ έρνπλ ην πνιχ 10 κέηξα πάρνο. Σα ζεξκαηλφκελα λεξά ησλ σθεαλψλ ζα κπνξνχζαλ λα πξνθαιέζνπλ πιήξε αθεηαηξηζκφ απηψλ ησλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ ζε ιηγφηεξα απφ 100 ρξφληα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 136 Έηνο: 2014

137 Δικόνα 3.4: Σα απνζέκαηα αέξησλ πδξηηψλ αλά ηνκέα. ε απηή ηε θάζε είλαη πεξηζζφηεξν πηζαλέο νη δηαζπάζεηο ζηνπο ηνκείο 2 θαη 3. Μφλν ν ηνκέαο 2 είλαη πηζαλφο λα εθιχεη κεζάλην ην νπνίν ζα κπνξνχζε λα θηάζεη ζηελ αηκφζθαηξα. Σν κεζάλην πνπ εθπέκπεηαη ζε απηά ηα βάζε χδαηνο θαηά πάζα πηζαλφηεηα ζα δηαιπζεί ή ζα νμεηδσζεί ζηε ζηήιε χδαηνο θαη πηζαλφηαηα δελ ζα θηάζεη ζηελ αηκφζθαηξα. Πεξίπνπ 3,5 ηνηο εθαηφ ησλ πδξηηψλ αεξίσλ ηεο Γεο ζπλαληάηαη ζε απηήλ ηελ επαίζζεηε θιηκαηηθά θαηάζηαζε. Σνκέαο 4, Βαζηά χδαηα: Οη πεξηζζφηεξνη πδξίηεο αεξίσλ ηεο Γεο, πεξίπνπ ην 95 ηνηο εθαηφ, ζπλαληψληαη ζε βάζε χδαηνο κεγαιχηεξα ησλ κέηξσλ. Δίλαη ζρεδφλ απίζαλν λα παξακείλνπλ ζηαζεξνί αθφκε θαη κε ειεγρφκελε αχμεζε ησλ ζεξκνθξαζηψλ ηνπ ππζκέλα γηα ρίιηα ρξφληα. Οη πεξηζζφηεξνη πδξίηεο αεξίσλ ζε απηέο ηηο ζπλζήθεο ζπλαληψληαη βαζηά κέζα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 137 Έηνο: 2014

138 ζηα ηδήκαηα. Δάλ νη πδξίηεο αεξίσλ αθεηαηξηζζνχλ, ην κεζάλην πνπ απειεπζεξψλεηαη ζα πξέπεη λα παξακείλεη παγηδεπκέλν κέζα ζηα ηδήκαηα, λα κεηαθηλεζεί πξνο ηα επάλσ γηα λα ζρεκαηίζεη λένπο πδξίηεο αεξίσλ, ή λα θαηαλαισζεί απφ νμείδσζε ζε ηδήκαηα πνπ βξίζθνληαη θνληά ζηνλ ππζκέλα ηεο ζάιαζζαο. Σν κεγαιχηεξν κέξνο ηνπ κεζαλίνπ πνπ απειεπζεξψλεηαη πηζαλφηαηα ζα δηαιπζεί ή ζα νμεηδσζεί ζηε ζηήιε χδαηνο ΑΠΟΗΚΟΓΟΜΖΖ ΣΟΤ ΜΟΝΗΜΑ ΠΑΓΧΜΔΝΟΤ ΤΠΟΘΑΛΑΗΟΤ ΔΓΑΦΟΤ ΚΑΗ ΟΗ ΥΔΣΗΚΟΗ ΤΓΡΗΣΔ ΑΔΡΗΧΝ ΣΖ ΑΝΟΗΚΣΖ ΘΑΛΑΑ ΣΖΝ ΑΛΑΚΑ Χ ΑΝΣΗΓΡΑΖ ΣΖΝ ΚΛΗΜΑΣΗΚΖ ΑΛΛΑΓΖ ΔΡΔΤΝΑ ΣΟΤ USGS ΣΟΝ ΚΟΛΠΟ ΥΑΡΡΗΟΝ Μεγάιν κέξνο ηνπ ξερνχ αξθηηθνχ ππζκέλα κφιηο έμσ απφ ηε Βφξεηα Πιαγηά ηεο Αιάζθα ήηαλ πξνγελέζηεξα ππναέξηα ηνχλδξα, ε νπνία πιεκκχξηζε θαηά ηε δηάξθεηα απφηνκεο αλφδνπ ηνπ επηπέδνπ ηεο ζάιαζζαο, πνπ μεθίλεζε πξηλ απφ ρξφληα. Σνλ Αχγνπζην 2010, επηζηήκνλεο ηεο Γεσινγηθήο Έξεπλαο ησλ Ζ.Π.Α. (USGS) ζπλέιιεμαλ δεδνκέλα απφ ηκήκα απηήο ηεο πεξηνρήο Κφιπνο Υάξξηζνλ (Δηθφλα/Υάξηεο 3.5) ζηελ Θάιαζζα Μπφθνξη γηα λα κειεηήζνπλ ηελ απνηθνδφκεζε ηνπ ππνζαιάζζηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο θαη ησλ ζρεηηθψλ πδξηηψλ αεξίσλ σο αληίδξαζε ζηελ θιηκαηηθή αιιαγή. Ζ έξεπλα ήηαλ ε πξψηε πνπ έγηλε απφ ην Τπνπξγείν Δζσηεξηθψλ ησλ Ζ.Π.Α. απφ ην 1980, ζηνρεχνληαο πεξηνρέο κε ξερά χδαηα ζηε Θάιαζζα Μπνθφξ θαη επίζεο ε πξψηε ζπζηεκαηηθή έξεπλα ηεο Γεσινγηθήο Έξεπλαο ησλ Ζ.Π.Α. ζε ππνζαιάζζην κφληκα παγσκέλν έδαθνο ηεο Αιάζθα. Ο πδξίηεο αεξίσλ έλαο ζπλδπαζκφο λεξνχ θαη ζπγθεθξηκέλσλ αεξίσλ, κε ζπλεζέζηεξν ην κεζάλην πνπ κνηάδεη κε πάγν αληηπξνζσπεχεη κηα πςειήο ζπκπχθλσζεο κνξθή αεξίνπ θαη είλαη ζηαζεξή κφλν εληφο ζπγθεθξηκέλνπ θάζκαηνο ζεξκνθξαζηψλ θαη πηέζεσλ θάησ απφ ην ζαιάζζην ππζκέλα θαη εληφο θαη θάησ απφ ην κφληκα παγσκέλν έδαθνο. Παγθνζκίσο, ν πδξίηεο αεξίσλ απνκνλψλεη κεγάινπο φγθνπο κεζαλίνπ θαη γηα ην ιφγν απηφλ πηζαλφλ λα έρεη δπλακηθή σο κειινληηθφο πφξνο ελέξγεηαο. Απφ ηελ άιιε, ην κεζάλην είλαη 20θνξέο πην δπλακηθφ απφ ην CO 2 σο αέξην ηνπ ζεξκνθεπίνπ, θαη κηα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 138 Έηνο: 2014

139 κεγάιε απειεπζέξσζε κεζαλίνπ απφ αθεηαηξηδφκελνπο πδξίηεο αεξίσλ ζα κπνξνχζε λα επηηείλεη ηελ παγθφζκηα ζέξκαλζε. ηελ θεληξηθή Βφξεηα Πιαγηά ηεο Αιάζθα θαη ζην εγγχο παξάθηην πεξηβάιινλ, ζα κπνξνχζε λα ζπλαληήζεη θαλείο πδξίηε αεξίσλ ζε θάπνηα ζηξψκαηα εληφο κηαο δψλεο κε αθηίλα απφ 400 έσο πάλσ απφ κέηξα ζε 3 πάρνο, μεθηλψληαο απφ κηθξά βάζε 200 έσο 250 κέηξσλ. Μηα εθηίκεζε 3x10 13 m 3 κεζαλίνπ (κεηξεκέλν ζε θαλνληθή πίεζε θαη ζεξκνθξαζία) κπνξεί λα απνκνλσζεί εληφο πδξηηψλ αεξίσλ ζε ακκψδεηο εθηάζεηο ζε πεξηνρέο κφληκα παγσκέλσλ εδαθψλ. Δικόνα(Υάρτης) 3.5: Σνπνγξαθηθφο ράξηεο (έλζεην) ηεο πεξηνρή κειέηεο Harrison Bay ζηηο ΖΠΑ ζηελ εζσηεξηθή πθαινθξεπίδα Beaufort Sea. Οη πνξηνθαιί γξακκέο ππνδειψλνπλ θιεξνλνκηά ζεηζκηθψλ εξεπλψλ απφ ηα ηέιε ηνπ 1970, θαη νη θίηξηλεο γξακκέο ππνδειψλνπλ ζπλδηαζηηθέο έξεπλεο κε Chirp, θαη sonar mini-sparker, πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ ηνλ Αχγνπζην ηνπ Πνιιέο απφ ηηο λέεο γξακκέο έξεπλαο ζπκπίπηνπλ κε ηηο παιηέο γξακκέο. Σν αζηέξη ζεκαηνδνηεί ηνπνζεζία παξάηαμεο ερνζεκαληήξα (sonobuoy deployment). Οη ζπκβαηηθνί ηακηεπηήξεο αεξίνπ πνπ ηξνθνδνηνχλ ηκήκα ηνπ πεγαίνπ αεξίνπ γηα ηνπο πδξίηεο αεξίσλ πνπ είλαη απνκνλσκέλνη ζήκεξα ζηα ηδεκαηνγελή ζηξψκαηα ηεο Βφξεηαο Πιαγηάο ηεο Αιάζθα (ρήκα 3.5) θαη ζε ξερέο πεξηνρέο ηεο αλνηρηήο ζάιαζζαο πεξηέρνπλ επίζεο ζεκαληηθή πνζφηεηα CO 2. Απηφ ην CO 2 ζα κπνξνχζε λα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 139 Έηνο: 2014

140 επαλαπξνσζεζεί ζηελ αηκφζθαηξα κε αθεηαηξηζκφ πδξηηψλ αεξίνπ κέζσ θιηκαηηθήο παξαθίλεζεο. Ζ έξεπλα ηνπ Απγνχζηνπ 2010 εζηίαζε ζηελ πεξηνρή ηνπ Κφιπνπ Υάξξηζνλ ηεο εζσηεξηθήο παγνθξεπίδαο ηεο Θάιαζζαο Μπνθφξ ησλ Ζ.Π.Α. (ην ηκήκα ηεο επεηξσηηθήο παγνθξεπίδαο πνπ βξίζθεηαη πην θνληά ζηελ αθηή) θαη δηελεξγήζεθε απφ ην εξεπλεηηθφ ζθάθνο (R/V) 1273 ηνπ Γξαθείνπ Γηαρείξηζεο, Ρχζκηζεο θαη Δθαξκνγήο Χθεάληαο Δλέξγεηαο (πξψελ Τπεξεζία Γηαρείξηζεο Οξπθηψλ). Οη επηζηήκνλεο ζπλέιιεμαλ πεξίπνπ 185 ρικ. γεσθπζηθψλ εηθφλσλ πςειήο αλάιπζεο απφ ηε ζηήιε χδαηνο, ην ζαιάζζην ππζκέλα θαη ηα αλψηεξα 100 ή θαη πεξηζζφηεξα κέηξα απφ ηα ηδήκαηα θάησ απφ ην ζαιάζζην ππζκέλα. Απηή ε έξεπλα απνηειεί έλα απφ ηα ζπζηαηηθά κηαο πνιπεηνχο πξνζπάζεηαο ηνπ Πξνγξάκκαηνο γηα ηνπο Τδξίηεο Αεξίσλ ηεο Γεσινγηθήο Έξεπλαο ησλ Ζ.Π.Α. γηα ηε κειέηε ηνπ αληίθηππνπ ηεο πξφζθαηεο Πιεηζηνθαίλνπ πεξηφδνπ ζηε ζχγρξνλε θιηκαηηθή αιιαγή ζηα απνζέκαηα πδξηηψλ αεξίσλ ηεο πεξη-αξθηηθήο δψλεο, θαη ζηηο παξάθηηεο πεξηνρέο θαη ζηελ αλνηρηή ζάιαζζα.. Οη αξθηηθέο πεξηνρέο πθίζηαληαη ηαρεία ζχγρξνλε ζέξκαλζε αιιά ην ζχλνιν ηεο ηάζεο ηεο ζέξκαλζεο ζηελ Αξθηηθή μεθίλεζε ζηα ηέιε ησλ ηειεπηαίσλ Μεγάισλ Παγεηψλσλ (θαηά πξνζέγγηζε πξηλ απφ ρξφληα), θαη ην επίπεδν ηεο ζάιαζζαο άξρηζε λα αλεβαίλεη απφηνκα πξηλ απφ πεξίπνπ ρξφληα, φηαλ μεθίλεζαλ λα ιηψλνπλ νη πάγνη ζην λφηην εκηζθαίξην. Μεγάιν ηκήκα ηεο ξερήο αξθηηθήο παγνθξεπίδαο ζε βάζε χδαηνο θαηά πξνζέγγηζε κεηαμχ 10 θαη 100 κέηξσλ ήηαλ πξνγελέζηεξα ππναέξηα ηνχλδξα ε νπνία πιεκκχξηζε θαηά ηε δηάξθεηα απφηνκεο αλφδνπ ηνπ επηπέδνπ ηεο ζάιαζζαο πξηλ απφ ρξφληα. ε βάζε χδαηνο κηθξφηεξα ησλ 10 κέηξσλ, φπσο απηά πνπ ζπλαληψληαη ζην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο πξνο έξεπλα πεξηνρήο ηνπ Κφιπνπ Υάξξηζνλ, ε πιεκκχξα κπνξεί λα είλαη πην πξφζθαηε. ην παρχ κφληκα παγσκέλν έδαθνο πνπ βξίζθεηαη θάησ απφ ηελ πιεκκπξηζκέλε ηνχλδξα πξαγκαηνπνηείηαη απφςπμε επεηδή ε ζεξκνθξαζία ηνπ ππεξθείκελνπ λεξνχ είλαη πςειφηεξε απφ ηε κέζε επηθαλεηαθή ζεξκνθξαζία φηαλ ε ηνχλδξα ήηαλ ππναέξηα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 140 Έηνο: 2014

141 Σέηνηεο δηαδηθαζίεο απφςπμεο έρνπλ εληνπηζηεί θαη ζε άιια ηκήκαηα ηεο πεξη-αξθηηθήο δψλεο αιιά δελ έρνπλ κειεηεζεί πνηέ ζε ηνπηθή βάζε ζηνλ Αξθηηθφ Χθεαλφ ησλ Ζ.Π.Α. Ζ απφςπμε ηνπ ππνζαιάζζηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο νδεγεί ζε έληνλεο εθπνκπέο κεζαλίνπ ιφγσ ηεο κηθξνβηαθήο απνηθνδφκεζεο ηνπ πξνζθάησο απειεπζεξσζέληνο άλζξαθα, ν νπνίνο ήηαλ πξνεγνπκέλσο παγηδεπκέλνο ζην κφληκα παγσκέλν έδαθνο, θαη πηζαλφλ ιφγσ ηεο απαέξσζεο πδξηηψλ κεζαλίνπ. τήμα 3.5: ρέζεηο αλάκεζα ζε έλα παξάδεηγκα ηεο Βφξεηαο Πιαγηάο ηεο Αιάζθα (ξπζκφο κεηαβνιήο ζεξκνθξαζίαο κε ην βάζνο), ην πάρνο ηεο δψλεο ηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο θαη ησλ πηζαλψλ εκθαλίζεσλ πδξηηψλ αεξίσλ. Ο πδξίηεο αεξίσλ είλαη ζηαζεξφο ζηα αξηζηεξά θαη θάησ απφ ηελ θφθθηλε θακπχιε γηα ηνπο ακηγψο πδξίηεο κεζαλίνπ θαη αξηζηεξά θαη θάησ απφ ηε κσβ θακπχιε γηα ην κείγκα κεζαλίνπ θαη CO 2, πνπ είλαη παξφκνην κε ην αέξην ζην ξερφ ηκήκα κηαο παξάθηηαο πεξηνρήο θνληά ζηνλ Κφιπν Υάξξηζνλ, ζχκθσλα κε ηα δεδνκέλα πνπ ζπγθέληξσζε ν Σ. Λφξελζνλ. Ζ θαηάζηαζε πνπ απεηθνλίδεηαη εδψ ίζσο θπξηαξρήζεη ζηηο παξάθηηεο πεξηνρέο θαη ζε βάζε χδαηνο ιίγσλ κέηξσλ ζηελ αλνηθηή ζάιαζζα. Πξηλ απφ ηελ απνζηνιή ηνπ Απγνχζηνπ 2010, ην Πξφγξακκα γηα ηνπο Τδξίηεο ησλ Αεξίσλ ηεο Γεσινγηθή Έξεπλα ησλ Ζ.Π.Α. επαλεθηίκεζε ηα δεδνκέλα ησλ ζεηζκηθψλ αλαθιάζεσλ πνπ παξειήθζεζαλ ζηε ξερή (κε βάζνο κηθξφηεξν ησλ 25 κέηξσλ) Θάιαζζα Μπνθφξ απφ ηελ Western Geophysical ζηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ 70. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 141 Έηνο: 2014

142 Σα ήδε ππάξρνληα κε επεμεξγαζζέληα δεδνκέλα πεδίνπ δηαηέζεθαλ ζηε ηεο Γεσινγηθή Έξεπλα ησλ Ζ.Π.Α. κέζσ κηαο ζπκθσλίαο άδεηαο εθκεηάιιεπζεο θαη γηα ηα κεηέπεηηα επεμεξγαζκέλα δεδνκέλα ε πξφζβαζε είλαη ειεχζεξε κέζσ ηνπ Δζληθνχ Αξρείνπ Θαιάζζησλ εηζκηθψλ Δξεπλψλ (National Archive of Marine Seismic Surveys). Ο Κφιπνο ηνπ Υάξξηζνλ επηιέρζεθε σο ε αξρηθή πεξηνρή εζηίαζεο γηα ηελ εθ λένπ αλάιπζε επεηδή κηα παιαηφηεξε έξεπλα απφ ην Δξγαζηήξην Έξεπλαο θαη Μεραληθήο ησλ Παγσκέλσλ Πεξηνρψλ ηνπ ηξαηνχ ησλ Ζ.Π.Α είρε ρξεζηκνπνηήζεη ηα ίδηα δεδνκέλα γηα λα ραξηνγξαθήζεη ην εθεί ππνζαιάζζην κφληκα παγσκέλν έδαθνο. Ζ λέα αλάιπζε ακθηζβεηεί ηελ παιαηφηεξε εξκελεία ηεο δηαλνκήο ηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο ζην δπηηθφ ηκήκα ηνπ Κφιπνπ Υάξξηζνλ θαη απνθαιχπηεη βάζπλζε ηνπ άλσ ηκήκαηνο ηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο γηα πάλσ απφ 300 κέηξα θάησ απφ ην ζαιάζζην ππζκέλα ζην αλαηνιηθφ ηκήκα ηνπ Κφιπνπ Υάξξηζνλ. Δπεηδή ην παξάθηην ηκήκα ηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο θνληά ζηνλ Κφιπν Υάξξηζνλ κπνξεί λα θηάλεη πάρνο 400 κέηξσλ, ζπκπεξαίλεη θαλείο φηη κεγάιν ηκήκα ηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο πνπ βξίζθεηαη ζήκεξα ζηνλ θφιπν, πηζαλφλ λα απνςχρζεθε εληφο απφζηαζεο απφ ηελ αλνηρηή ζάιαζζα κηθξφηεξεο ησλ 10 ρικ. Σν ζρέδην ησλ δεδνκέλσλ πνπ εξκελεχεηαη σο κφληκα παγσκέλν έδαθνο ζε αξρεία ζεηζκηθψλ αλαθιάζεσλ εμαθαλίδεηαη απφηνκα ζην θέληξν ηνπ Κφιπνπ Υάξξηζνλ ζε κηα ηνπνζεζία πνπ ραξηνγξαθείηαη σο ε πξνθαλήο έθηαζε ηεο ζαιάζζηαο πεξηνρήο ηνπ ππνζαιαζζίνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο. Σα αξηζκεηηθά κνληέια πξνβιέπνπλ αθεηαηξηζκφ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ ζηελ ηνπνζεζία απηή. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 142 Έηνο: 2014

143 Δικόνα 3.6: R/V 1273, έλα αινπκηληέλην θχηνο εξεπλεηηθνχ ζθάθνπο κήθνπο 33πνδηψλ δηαρεηξηδφκελν απφ ην Πξνεδξείν «δηαρείξηζεο, ξχζκηζεο θαη εθηέιεζεο ηεο Ocean Energy» πνπ αλαρσξεί απφ ην West Dock, ζηνλ θφιπν Prudhoe. Δικόνα 3.7: Ο Patrick Hart (ζην έκπξνζζελ κέξνο) θαη ν Chuck Worley πνπ παξαηάζζεη deploy ηνλ κίλη- ζπηλζηξηζηή-mini-sparker. Ζ απνζηνιή ηνπ Απγνχζηνπ 2010 (Δηθφλεο 3.6& 3.7) ρξεζηκνπνίεζε ερεηηθέο πεγέο ρακειήο ελέξγεηαο (φπσο ην Edgetech 424 Chirp θαη κηθξφ ερείν) θαη αληρλεπηή ςαξηψλ κε ερνεληνπηζκφ (ζφλαξ) γηα (α) λα εληνπίζεη ην άλσ ηκήκα ην ππνζαιάζζηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο απφ ηα πην ξερά χδαηα ηεο παξάθηηαο πεξηνρήο ηνπ Κφιπνπ Υάξξηζνλ έσο αξθεηά ρηιηφκεηξα πξνο ηελ αλνηθηή ζάιαζζα, (β) λα ραξηνγξαθήζεη ηε δηαλνκή αεξίνπ ζην ξερφ ππνζαιάζζην ππζκέλα, θαη (γ) λα απεηθνλίζεη ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ζαιάζζηνπ ππζκέλα πνπ ζρεηίδνληαη κε δηάβξσζε πάγνπ θαη πηζαλέο εθπνκπέο κεζαλίνπ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 143 Έηνο: 2014

144 Ζ εθαξκνγή ηνπ αληρλεπηή ςαξηψλ ζηα 200 khz ρξεζηκνπνηήζεθε γηα λα ζηνρεχζεη πηζαλνχο ζπζάλνπο κεζαλίνπ ζηε ζηήιε ηνπ χδαηνο θαη ηα δεδνκέλα πνπ παξειήθζεζαλ απφ κηα θαη κφλν αλάπηπμε ερνζεκαληήξα ζα παξάζρεη πεξηνξηζκνχο ζε ερεηηθέο ηαρχηεηεο ζε ππνζαιάζζηα ζηξψκαηα, ηα νπνία είλαη απαξαίηεηα γηα ηελ εξκελεία ησλ ζεηζκηθψλ δεδνκέλσλ. Οη ζεηζκηθέο πεγέο ρακειήο ελέξγεηαο πνπ επηιέρζεθαλ γηα ηελ απνζηνιή ηνπ 2010 απνζθνπνχζαλ ζηελ παξνρή δεδνκέλσλ γηα επηθάιπςε θάζεηεο αλάιπζεο θαη γηα βάζνο δηάηξεζεο θαη φρη ζηελ αλαπαξαγσγή ησλ πξνγελέζηεξσλ εξεπλψλ ηεο Western Geophysical. εκαληηθά θξηηήξηα γηα ηελ επηινγή ηνπ εμνπιηζκνχ κε φξγαλα γηα ηελ απνζηνιή ηνπ 2010 ήηαλ ε θνξεηφηεηα, ην ζπκπηεζκέλν κέγεζνο, νη απαηηήζεηο ρακειήο ειεθηξηθήο ηάζεο θαη νη δηαρεηξίζηκεο ξπζκηζηηθέο απαηηήζεηο, θαζψο θαη νη απαηηήζεηο αδεηνδφηεζεο, ηδηαίηεξα φζνλ αθνξά ηελ Πξάμε Πξνζηαζίαο ησλ Θαιάζζησλ Θειαζηηθψλ θαη ηελ Πξάμε Απεηινχκελσλ Δηδψλ. Παξαθάησ (ρήκα 3.6) εκθαλίδνληαη ηα δεδνκέλα πνπ παξειήθζεζαλ ηνλ Αχγνπζην ηνπ Ζ ερεηηθή ελέξγεηα απφ ηελ πεγή ηνπ κηθξνχ πνκπνχ δηά ζπηλζήξσλ δηαπέξαζε πεξηζζφηεξα απφ 100 κέηξα θάησ απφ ηνλ ζαιάζζην ππζκέλα ζε νξηζκέλα κέξε θαη ηα δεδνκέλα απνθαιχπηνπλ ηελ παξνπζία ηξηψλ ζαιάζζησλ αλαθιαζηήξσλ βχζηζεο ζην παξάδεηγκα πνπ παξνπζηάδεηαη κε ηελ νλνκαζία «Β». Σα δεδνκέλα απφ ην κεράλεκα Chirp πνηθίιινπλ ζε πνηφηεηα, αλάινγα κε ηε ιηζνινγία θαη ηηο ζαιάζζηεο ζπλζήθεο ν ηνκέαο πνπ αλαπαξάγεηαη εδψ (κε ηελ νλνκαζία «Α») δείρλεη ιεπηά ζηξσκαηνθφξα ηδήκαηα λα εκθαλίδνπλ πηπρψζεηο ηδεκάησλ εκπνηηζκέλεο κε αέξην θαηά πξνζέγγηζε 3 κέηξα θάησ απφ ην ζαιάζζην ππζκέλα. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 144 Έηνο: 2014

145 τήμα 3.6: Παξαδείγκαηα ησλ λέσλ δεδνκέλσλ πνπ ζπιιέρζεθαλ ζε ηξεηο δηαθνξεηηθέο κεξηέο ηνπ Κφιπνπ Harrison ηνλ Αχγνπζην ηνπ Γπν παξαδείγκαηα ζηα αξηζηεξά είλαη φςεηο δηαηνκήο crosssectional views ησλ ππνζαιάζζησλ ππζκέλησλ ζηξσκάησλ ηδεκάησλ ζην (A) Edgetech 424 (ηεξέηηζκα) δεδνκέλσλ θαη and (B) κίλη ζπηλζεξηζηή δεδνκέλσλ. Ζ εηθφλα ηνπ ράξηε θαη ηεο δηαηνκήο (C) ηνπ ζφλαξ πνιιαπιψλ δεδνκέλσλ ζπρλφηεηαο (fishfinder) απνθαιχπηνπλ έλα δεδνκέλν (ζηνλ θίηξηλν θχθιν) ησλ νπνίσλ ε πξνέιεπζε είλαη άγλσζηε θαη απαηηεί πεξαηηέξσ αλάιπζε. Απηφ ην αέξην κπνξεί λα πξνέξρεηαη απφ κηθξνβηαθή απνηθνδφκεζε νξγαληθήο χιεο ζε ηδήκαηα πνπ παιαηφηεξα θηινμελνχζαλ κφληκα παγσκέλν έδαθνο, κε ηελ πηζαλή πξνζζήθε ιίγνπ κεζαλίνπ,πνπ κεηαθηλήζεθε απφ κεγαιχηεξν βάζνο ζηνλ ηδεκαηνγελή ηνκέα. Θα ρξεηαζηεί πεξαηηέξσ επεμεξγαζία γηα ηε δεκηνπξγία εηθφλσλ ηνπ ζαιάζζηνπ ππζκέλα απφ ηνλ ερεηηθφ αληρλεπηή ςαξηψλ ν ράξηεο κε ηελ νλνκαζία «C» δείρλεη έλα παξάδεηγκα ελφο ραξαθηεξηζηηθνχ ηνπ ζαιάζζηνπ ππζκέλα αγλψζηνπ πξνειεχζεσο. Μέρξη ζήκεξα ππνινγίδεηαη φηη έρεη αλαιπζεί εθ λένπ έλα 5 ηνηο εθαηφ ησλ ζεηζκηθψλ δεδνκέλσλ ηεο Western Geophysical γηα ηε Θάιαζζα Μπνθφξ. Οη θαηξηθνί θαη ρξνληθνί πεξηνξηζκνί καο επέηξεςαλ λα επαλαθηήζνπκε κφλν ην 50 ηνηο εθαηφ πεξίπνπ ηεο θιεξνλνκηάο ησλ ζεηζκηθψλ γξακκψλ ζηνλ Κφιπν Υάξξηζνλ θαηά ηε δηάξθεηα ηεο θαινθαηξηλήο απνζηνιήο ηνπ Ζ κεηαδηδαθηνξηθή ζπλεξγάηεο Τδξηηψλ Μεζαλίνπ ηνπ Δζληθνχ Δξεπλεηηθνχ πκβνπιίνπ ηνπ Τπνπξγείνπ Δλεξγείαο, Λψξα Μπξάδεξο, εληάρζεθε ζηελ νκάδα ηεο Γεσινγηθήο Δξεπλεηηθήο Δπηηξνπήο ησλ Ζ.Π.Α. ζην Γνπληο Υνι ηεο Μαζζαρνπζέηηεο, γηα λα μεθηλήζεη εθ λένπ αλάιπζε ησλ πην πνιιά ππνζρφκελσλ δεδνκέλσλ δηάζιαζεο ηεο ελαπνκείλαζαο θιεξνλνκηάο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 145 Έηνο: 2014

146 Σν θαινθαίξη ηνπ 2011 νη αλαγλσξηζηηθέο έξεπλεο θαηά πάζα πηζαλφηεηα ζα εζηηάζνπλ ζηελ απνηθνδφκεζε ηνπ ππνζαιάζζηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο θαη ησλ εθεί επξηζθνκέλσλ πδξηηψλ αεξίσλ θαη αλαηνιηθά θαη δπηηθά (πξνο ηνλ Κφιπν Πξαληρφνπ) ηνπ Κφιπνπ Υάξξηζνλ. Καηά ηε δηάξθεηα εθείλεο ηεο έξεπλαο, ζα κπνξνχκε λα κεηξάκε αδηαιείπησο ηηο ζπγθεληξψζεηο κεζαλίνπ ζην ζαιαζζηλφ λεξφ γηα λα ραξηνγξαθεζνχλ ηα ζεκεία έληνλεο ζπγθέληξσζεο κεζαλίνπ. Δλδερνκέλσο ην πξφγξακκα Τδξηηψλ ησλ Αεξίσλ ηεο Γεσινγηθήο Δξεπλεηηθήο Δπηηξνπή ησλ Ζ.Π.Α. ζθνπεχεη λα επεθηείλεη ηηο κειέηεο ζηε ζρέζε ηνπ θιίκαηνο κε ηνπο πδξίηεο αθφκε πην καθξηά απφ ηηο αθηέο ηεο επεηξσηηθήο πιαγηάο ηεο Θάιαζζαο Μπνθφξ, φπνπ ην άλσ ηκήκα ηνπ ζπζηήκαηνο πδξηηψλ αεξίσλ πνπ βξίζθεηαη ζε βαζηά λεξά ζα κπνξνχζε λα αθεηαηξίδεηαη θαη πηζαλφλ λα επηηείλεη ππνρσξήζεηο πιαγηάο θαζψο νη ζεξκνθξαζίεο ηνπ Αξθηηθνχ Χθεαλνχ θαη νη θαηαζηάζεηο ηνπ πάγνπ κεηαβάιινληαη εμαηηίαο ηεο παγθφζκηαο ζέξκαλζεο ΈΡΔΤΝΑ ΓΗΑΡΡΟΖ ΜΔΘΑΝΗΟΤ ΣΖ ΓΔΧΛΟΓΗΚΖ ΔΡΔΤΝΖΣΗΚΖ ΔΠΗΣΡΟΠΖ ΣΧΝ ΖΝΧΜΔΝΧΝ ΠΟΛΗΣΔΗΧΝ ΑΜΔΡΗΚΖ ΣΖΝ ΑΛΑΚΑ Σελ άλνημε ηνπ 2009, επηζηήκνλεο καδί κε ην πξφγξακκα Τδξηηψλ Αεξίσλ ηεο Γεσινγηθήο Δξεπλεηηθήο Δπηηξνπήο ησλ Ζ.Π.Α. κειέηεζαλ κηα δηαξξνή κεζαλίνπ ζε κηα ιίκλε θνληά ζηελ αξθηηθή αθηή ηεο Αιάζθα, ελ κέξεη γηα λα εμαθξηβψζνπλ εάλ ην κεζάλην πξνέξρεηαη απφ απνζηαζεξνπνίεζε πδξηηψλ αεξίσλ κηα ζηεξενπνηεκέλε παγνεηδή θξπζηαιιηθή κνξθή απφ έλα κείγκα λεξνχ θαη θπζηθνχ αεξίνπ, θπξίσο κεζαλίνπ (Δηθφλα 3.8). ε παγθφζκηα θιίκαθα, νη πδξίηεο αεξίσλ απνκνλψλνπλ ηεξάζηηεο πνζφηεηεο κεζαλίνπ, ην νπνίν είλαη γλσζηφ πσο είλαη πνιχ πην ηθαλφ αέξην απφ ην CO 2. Οη θιηκαηηθέο δηαηαξαρέο ζα κπνξνχζαλ λα απνζηαζεξνπνηήζνπλ ηα απνζέκαηα ησλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ θαη ελδερνκέλσο λα απειεπζεξψζνπλ ζεκαληηθέο πνζφηεηεο κεζαλίνπ ζηελ αηκφζθαηξα. Ζ έξεπλα πνπ ζρεηίδεηαη κε ην θιίκα ζηα πιαίζηα ηνπ ρεδίνπ γηα ηνπο Τδξίηεο Αεξίσλ ηεο Γεσινγηθήο Δξεπλεηηθήο Δπηηξνπήο ησλ Ζ.Π.Α. εζηηάδεη ζηελ εθηίκεζε ηεο ζπλεηζθνξάο ηεο απαέξσζεο ησλ πδξηηψλ κεζαλίνπ ζε ζχγρξνλεο αηκνζθαηξηθέο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 146 Έηνο: 2014

147 ζπγθεληξψζεηο κεζαλίνπ θαη ηελ αμηνιφγεζε ηεο επαηζζεζίαο ησλ απνζεκάησλ ησλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ ζην Οιφθαηλν, ζε ζεκεξηλέο θαη κειινληηθέο θιηκαηηθέο δηαηαξαρέο. Δικόνα 3.8: Πεξηνρή ζηε βφξεηα Αιάζθα φπνπ ε ζεξκνθξαζία ηεο ππνεπηθάλεηαο θαη νη ζπλζήθεο πίεζεο ζπκβάιινπλ ζηελ εκθάληζε πδξηηψλ ησλ αεξίσλ (θφθθηλε γξακκή) κηαο θαη πδξίηεο ησλ αεξίσλ ζα κπνξνχζαλ λα εκθαληζηνχλ ζε ηδήκαηα θαη θνληά ζηελ αθηή θαη ζε κηθξά βάζε ζηελ αλνηρηή ζάιαζζα. Ζ ιίκλε Κάιινπξαθ βξίζθεηαη λφηηα ηνπ Αηθαζνχθ ζην δπηηθφ ηκήκα ηεο Βφξεηαο Πιαγηάο ηεο Αιάζθα. Γηα ηνπιάρηζηνλ ηα πεξαζκέλα ρξφληα, νη ρεξζαίεο πεξηνρέο θαη νη ξερέο πεξηνρέο ζηελ αλνηρηή ζάιαζζα ζηελ Αξθηηθή έρνπλ ππνζηεί απφηνκε θιηκαηηθή αιιαγή. Γηα ην ιφγν απηφλ εζηηάδνπκε ζε πδξίηεο ησλ αεξίσλ πνπ ζπλαληψληαη ζην κφληκα παγσκέλν έδαθνο γηα λα πξνρσξήζνπκε ηελ έξεπλα ζε αιιειεπηδξάζεηο θιίκαηνο θαη πδξηηψλ. Με ηελ επηρνξήγεζε απφ ην Πξφγξακκα National Methane Hydrates R&D, ηνπ Τπνπξγείνπ Δλεξγείαο ησλ Ζ.Π.Α. θαη ζε ζπλεξγαζία κε ην Παλεπηζηήκην ηεο Αιάζθα ζην Fairbanks (UAF), ην πξφγξακκά ην 2009 εζηίαζε ζηε Λίκλε Κάιινπξαθ, κηα ζεξκνθαξζηηθή ιίκλε πνπ βξίζθεηαη δηαξθψο ζε κφληκα παγσκέλν έδαθνο πεξίπνπ 60 κίιηα λφηηα ηνπ Μπάξννπ ζηελ Αιάζθα, θνληά ζην ρσξηφ Αηθαζνχθ. Οη ζεξκνθαξζηηθέο Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 147 Έηνο: 2014

148 ιίκλεο ζρεκαηίδνληαη ζε ξερέο βπζίζεηο θαη γεκίδνπλ κε λεξφ πνπ έρεη ιηψζεη απφ ηελ απφςπμε ηνπ κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο. Δικόνα 3.9: Γηαξξνή κεζαλίνπ ζηε Λίκλε Κάιινπξαθ ηεο Αξθηηθήο. Α, Δπηθάλεηα φπνπ δεκηνπξγνχληαη θπζαιίδεο, ζηε ιίκλε πάλσ απφ ηε δηαξξνή ηνπ κεζαλίνπ. Β, Πξνθίι ζεηζκηθήο αλάθιαζεο 83-kHz ζε βχζηζε ηνπ ππζκέλα ηεο ιίκλεο, ζε θπζαιίδεο δηαξξνήο θαη κεζαλίνπ (m) ζηε ζηήιε ηνπ χδαηνο. Οη νξηδφληηεο καχξεο είλαη ζεκεία βάζνπο, ηνπνζεηεκέλα ζε δηαζηήκαηα ησλ 0,762 κέηξσλ. Ζ θάζεηε θιίκαθα ζην παξφλ πξνθίι δελ πεξηέρεη πξαγκαηηθέο ηηκέο. Ζ βχζηζε είλαη θαηά πξνζέγγηζε 3 κέηξα θαηά κήθνο θαη 2,5 κέηξα ζε βάζνο, ζχκθσλα κε αλεμάξηεηεο πιεξνθνξίεο πνπ παξέρνληαη απφ ζπλαδέιθνπο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ ηεο Αιάζθα ζην Fairbanks, Γ, Δηθφλα πιεπξηθήο ερνβνιηζηηθήο ζάξσζεο πνπ απεηθνλίδεη θξαηήξα δηαθπγήο αεξίσλ ζην βπζφ ηεο ιίκλεο πνπ ζρεηίδεηαη κε ηε δηαξξνή. Ζ ιίκλε Κάιινπξαθ βξίζθεηαη θνληά ζην πην ιεπηφ ηκήκα ηνπ πεδίνπ ζηαζεξφηεηαο πδξηηψλ αεξίνπ ηεο βφξεηαο πιαγηάο ηεο Αιάζθα, φπσο αλαθέξεηαη απφ ηνλ επηζηήκνλα ηεο Γεσινγηθήο Δξεπλεηηθήο Δπηηξνπήο, Σίκνζη Κνιιέηη, ελ κέξεη ζηε βάζε Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 148 Έηνο: 2014

149 ησλ δεδνκέλσλ ζεξκνθξαζίαο ηεο βαζηάο νπήο γεψηξεζεο, πνπ παξειήθζεζαλ απφ ηνλ γεσζεξκηθφ εξεπλεηή ηεο Γεσινγηθήο Δξεπλεηηθήο Δπηηξνπήο, Αξη Λάρελκπξνπρ. Ο βξαζκφο (απφηνκε απειεπζέξσζε αεξίνπ) ζε κηα δηαξξνή ζηε Λίκλε Κάινπξαθ εθπέκπεη θαζεκεξηλά ζρεδφλ 140 θπβηθά κέηξα κεζαλίνπ ζηελ αηκφζθαηξα, ζχκθσλα κε ηηο κεηξήζεηο πνπ νινθιεξψζεθαλ απφ ηνλ εξεπλεηή ηνπ Παλεπηζηεκίνπ ηεο Αιάζθα ζην Fairbanks, Κ. Γνπφιηεξ Άληνλη. Οη πεγέο δηαξξνήο κεζαλίνπ ζε απηήλ ηελ πεξηνρή κπνξεί λα πεξηιακβάλνπλ ζπκβαηηθφ βαζπγελέο ζεξκνγελέο αέξην (φπσο απηφ πνπ ζρεηίδεηαη κε ηα απνζέκαηα ηνπ πεηξειαίνπ) κεζάλην γαηαλζξαθνθφξνπ θνηηάζκαηνο, αθεηαηξηζκέλνη πδξίηεο αεξίσλ θνληά ζηελ θνξπθή ηεο δψλεο ζηαζεξφηεηαο ησλ πδξηηψλ ησλ αεξίσλ, ή κηθξνβηαθφ κεζάλην πνπ πξνέξρεηαη απφ ηελ απνζχλζεζε νξγαληθήο χιεο ζην βνιβφ απφςπμεο ηεο ιίκλεο (δψλε απνςπρζέληνο εδάθνπο θάησ απφ ηε ιίκλε. Γίλεηαη κηα πξνζπάζεηα γηα λα δεκηνπξγεζεί κηα ρεκηθή κέζνδνο δαθηπιηθψλ απνηππσκάησλ ε νπνία ζα κπνξνχζε λα δηαθξίλεη ηα αέξηα πνπ πξνέξρνληαη απφ πδξίηεο απφ ηηο άιιεο πεγέο αεξίσλ πνπ ζπκβάιινπλ ζηηο δηαξξνέο. Έλα βαζηθφ ζπζηαηηθφ ηεο εξεπλεηηθήο εξγαζίαο ζρεδηάζηεθε γηα λα θαηαγξάςεη ην πψο νη γεσρεκηθνί θαη κηθξνβηνινγηθνί θχθινη εληφο ησλ ηδεκάησλ ηεο ιίκλεο θαη ηεο ζηήιεο ηνπ χδαηνο επεξεάδνληαη απφ επηθαλεηαθέο επνρηαθέο αιιαγέο ζηελ θαηάζηαζε νμεηδναλαγσγήο ηεο ιίκλεο. Ζ ιίκλε είλαη αλνμηθή (δελ ππάξρεη δηαιπκέλν νμπγφλν) ην ρεηκψλα θαη πιήξσο θεθνξεζκέλε κε νμπγφλν ην θαινθαίξη. Σελ άλνημε ηνπ 2009, ν γεσρεκηθφο Σδσλ Πφικαλ, ηεο Γεσινγηθήο Δξεπλεηηθήο Δπηηξνπήο ησλ Ζ.Π.Α. θαη επηζηήκνλεο απφ ην Παλεπηζηήκην ηεο Αιάζθα ζην Fairbanks δηελήξγεζαλ εξγαζίεο απφ ην παγσκέλν θάιπκκα ηεο ιίκλεο θαη πεξηζπλέιιεμαλ κηθξφηεξνπο ηνπ 1 κέηξνπ ππξήλεο απφ ηα ηδήκαηα ηνπ ππζκέλα ηεο ιίκλεο καδί κε κηα δηαηνκή απφ ην θέληξν ηεο δηαξξνήο ζε κηα πεξηνρή πνπ δελ έρεη επεξεαζηεί απφ ηελ δξαζηεξηφηεηα ησλ δηαξξνψλ. ηηο ηνπνζεζίεο έγηλε εθ λένπ δεηγκαηνιεςία ζε ζπλζήθεο ρσξίο πάγν ην θαινθαίξη ηνπ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 149 Έηνο: 2014

150 Ζ Γεσινγηθή Δξεπλεηηθή Δπηηξνπή ησλ Ζ.Π.Α. ήηαλ ππεχζπλε γηα ηε δηεμαγσγή αλαιχζεσλ γηα ηε ρεκεία ηνπ λεξνχ ησλ πφξσλ ηνπ εδάθνπο, γηα ηε ζχλζεζε ηνπ αεξίνπ θαη γηα ηδεκαηνγελείο κηθξνβηαθνχο βηνδείθηεο. Σα δεδνκέλα ζα ρξεζηκνπνηεζνχλ απφ θνηλνχ κε ζπκπιεξσκαηηθέο αλαιχζεηο πνπ δηεμήρζεζαλ απφ ην Παλεπηζηήκην ηεο Αιάζθα ζην Fairbanks γηα ηε ζρεδίαζε πεγψλ αεξίνπ θαη ηνπο ηδεκαηνγελείο βηνγεσρεκηθνχο θχθινπο πνπ επεξεάδνπλ ηηο ζεκεξηλέο θαη ηηο ηζηνξηθέο εθπνκπέο απφ ζεξκνθαξζηηθέο ιίκλεο. Γηα ηνπο ζπλδέζκνπο κεηαμχ ηδεκαηνγελψλ θχθισλ θαη ηεο ππεξθείκελεο ζηήιεο χδαηνο έρεη επηιεθζεί ε Μφληθα Υάηληο (Παλεπηζηήκην ηεο Καιηθφξληα, άληα Μπάξκπαξα), ε νπνία κεηξά ηνπο ξπζκνχο κε ηνπο νπνίνπο ηα κηθξφβηα ζηε ζηήιε ηνπ χδαηνο νμεηδψλνπλ ην κεζάλην ε κηθξνβηαθή νμείδσζε είλαη ε πην θξίζηκε γηα ην κεζάλην πνπ εθπέκπεηαη ζε ζψκαηα λεξνχ. Καηά ηε δηάξθεηα ησλ εξεπλεηηθψλ εξγαζηψλ ην θαινθαίξη ηνπ 2009(Δηθφλα 3.9), ε Γεσινγηθή Δξεπλεηηθή Δπηηξνπή ησλ Ζ.Π.Α. δηεμήγαγε επίζεο εθηεηακέλν γεσθπζηθφ ραξαθηεξηζκφ ηεο Λίκλεο Κάιινπξαθ γηα λα πεξηνξίζεη ην πάρνο ηεο ζθαίξαο απφςπμεο, ηηο ηνπνζεζίεο θξαηήξσλ δηαθπγήο αεξίσλ ζην βπζφ ηεο ιίκλεο θαη άιια ραξαθηεξηζηηθά πνπ ζρεηίδνληαη κε ηε δηαξξνή, ηε δηαλνκή ηδεκάησλ εκπνηηζκέλσλ κε αέξην θαη ηε βαζχηεξε δνκή ησλ ηδεκάησλ θάησ απφ ηελ ηνπνζεζία βξαζκνχ. Ζ απφκαθξε ζέζε ηεο Λίκλεο Κάιινπξαθ θαη ην κηθξφ βάζνο ησλ πδάησλ ηεο (2 κέηξα κέγηζην βάζνο) απνηεινχζαο πξφθιεζε, αιιά ε Carolyn Ruppel θαη ν Charles Worley έιαβαλ κε επηηπρία δεδνκέλα ζεηζκηθήο αλάθιαζεο απφ ην Chirp κε έλα Edgetech 424 ξπκνπιθνχκελν ζηελ επηθάλεηα ηεο ιίκλεο θαη ιεηηνχξγεζε ζηα 4 έσο 24 khz. Δπίζεο εμνπιίζηεθαλ κε κηα θεξαία 50-MHz γηα απνκαθξπζκέλεο πεξηνρέο απφ έλα ξαληάξ δηάηξεζεο εδάθνπο Mala Geoscience γηα ξπκνχιθεζε ζην λεξφ. Ζ αθνπζηηθή ελέξγεηα πνπ εθπέκπεηαη απφ ην ζχζηεκα ηνπ Chirp δηαπεξλά ην βπζφ ηεο ιίκλεο θαη αλαθιάηαη ζηα φξηα αλάινγα κε ηηο αθνπζηηθέο ηνπο ηδηφηεηεο, παξάγνληαο ζε ηειηθή θάζε κηα εηθφλα πνπ ζπιιακβάλεη ηε δηαλνκή ηδήκαηνο θαη αεξίνπ. Σν ξαληάξ δηάηξεζεο εδάθνπο (GPR) ρξεζηκνπνηεί ειεθηξνκαγλεηηθά θχκαηα γηα λα απεηθνλίζεη ηα φξηα ηνπ ηδήκαηνο θάησ απφ ην βπζφ ηεο ιίκλεο κε βάζε ηηο δηειεθηξηθέο ηνπο ηδηφηεηεο. Ζ ζεηζκηθή απεηθφληζε θαη ε απεηθφληζε κε ξαληάξ δηάηξεζεο εδάθνπο κπνξνχλ λα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 150 Έηνο: 2014

151 παξάζρνπλ ζπκπιεξσκαηηθέο πιεξνθνξίεο ζρεηηθά κε ηε ζηξσκαηνγξαθία ησλ ηδεκάησλ θαη ζρεηηθά κε ηε δηαλνκή αεξίνπ θαη ηα κνηίβα κεηαθίλεζεο. Γεσθπζηθέο κειέηεο πεξηειάκβαλαλ επίζεο ζπλερή πεξηγξαθή αληίζηαζεο, πνπ αλαθαιχπηεη θάζεηεο θαη νξηδφληηεο κεηαβνιέο ζηεο ειεθηξηθή αγσγηκφηεηα. Σα παγσκέλα ηδήκαηα γεληθά έρνπλ πνιχ πςειφηεξε αληίζηαζε απ φηη ηα κε παγσκέλα ηδήκαηα. Γηα ην ιφγν απηφλ, νη πεξηγξαθέο αληίζηαζεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα λα πεξηνξίζνπλ ην πάρνο ηνπ απνςπρζέληνο κφληκα παγσκέλνπ εδάθνπο θάησ απφ ηε ιίκλε. Πξφζζεηεο έξεπλεο ρξεζηκνπνίεζαλ έλαλ απιφ αληρλεπηή ςαξηψλ, εμνπιηζκέλν κε έλαλ κεηαγσγφ 83-kHz γηα λα εληνπίζνπλ παγνθξχζηαιινπο κεζαλίνπ ζηε ζηήιε ηνπ χδαηνο θαη λα απεηθνλίζνπλ θξαηήξεο δηαθπγήο αεξίσλ ζην βπζφ ηεο ιίκλεο κε έλα πιεπξηθφ ερνβνιηζηηθφ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 151 Έηνο: 2014

152 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 ΟΡΓΑΝΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΤΘΖΖ ΓΗΑΦΤΓΖ ΑΔΡΗΧΝ ΣΟΝ ΠΤΘΜΔΝΑ ΜΔ ΑΠΧΣΔΡΟ ΣΟΥΟ ΣΖΝ ΑΝΔΤΡΔΖ ΚΟΗΣΑΜΑΣΧΝ ΤΓΡΗΣΧΝ 4.1 ΠΡΟΔΛΔΤΖ ΡΔΤΣΧΝ ΚΑΗ ΣΡΟΠΟΗ ΓΗΑΦΤΓΖ ΡΔΤΣΧΝ ΣΟΝ ΠΤΘΜΔΝΑ Σα ξεπζηά πνπ δηαθεχγνπλ απφ ηνλ ππζκέλα είλαη ην γιπθφ λεξφ, ηα ζεξκά ξεπζηά (καγκαηηθά θαη εθαηζηεηαθά ξεπζηά) θαη νη αέξηνη πδξνγνλάλζξαθεο κηθξνβηαθήο πξνέιεπζεο θαη ζεξκνγελνχο πξνέιεπζεο. Σν γιπθφ λεξφ ησλ πφξσλ πεξηιακβάλεη ην κεηεσξηθφ, ην απνιηζσκέλν θαη ην καγκαηηθφ λεξφ. Ο ξπζκφο εθθφξησζεο γιπθνχ λεξνχ απφ ην ζαιάζζην πεξηβάιινλ ειαηηψλεηαη φζν απμάλεηαη ην βάζνο θαη ε απφζηαζε απφ ηελ αθηή. Οη ηξφπνη δηαθπγήο κπνξεί λα είλαη: 1. πλήζεο δηαθπγή: αχμεζε Ζ2O θαη CH4 κε πηψζε Ρ-Σ. 2. Μηθξήο δηάξθεηαο παξνμπζκηθέο δηαθπγέο ππξνδνηνχκελεο απφ ζεηζκνχο ΦΤΥΡΔ ΓΗΑΦΤΓΔ Σα αέξηα πνπ αληρλεχνληαη ζηα ζαιάζζηα ηδήκαηα είλαη θπξίσο δηνμείδην ηνπ άλζξαθα, πδξφζεην, αηζάλην θαη κεζάλην. Ζ παξνπζία ησλ αεξίσλ είλαη δπλαηφ λα νθείιεηαη ηφζν ζε βηνινγηθέο φζν θαη ζε κε βηνινγηθέο δηεξγαζίεο. Σν κεζάλην είλαη ην κφλν απφ ηα αέξηα πνπ αληρλεχεηαη ζε κεγάιεο ζπγθεληξψζεηο θαη παξνπζηάδεη κεγάιε έθηαζε. Βάζε ηεο πξνέιεπζεο ησλ αεξίσλ, απηά δηαθξίλνληαη ζε βηνγελή, ζεξκνγελή θαη αβηνγελή ΒΗΟΓΔΝΖ ΑΔΡΗΑ Σα βηνγελή αέξηα ζρεκαηίδνληαη απφ ηε βαθηεξηαθή δξάζε πνπ αλαπηχζζεηαη ζηελ επηθάλεηα ηνπ ππζκέλα. Σα βαθηήξηα πνπ είλαη ηθαλά λα δεκηνπξγήζνπλ κεζάλην εληάζζνληαη ζηελ νηθνγέλεηα ησλ Αξραηνβαθηεξίσλ. Σα κεζαλνγελή Αξραηνβαθηήξηα είλαη αλαεξφβηα θαη ηθαλά λα ζρεκαηίζνπλ πδξνγνλάλζξαθεο απφ έλα πεξηνξηζκέλν αξηζκφ ππνζηξσκάησλ, ηα νπνία είλαη δηνμείδην ηνπ άλζξαθα, ην νμηθφ άιαο,κεζαλφιε θαη νη κεζαιπλακίλεο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 152 Έηνο: 2014

153 ΘΔΡΜΟΓΔΝΖ ΑΔΡΗΑ Σα ζεξκνγελή αέξηα ζρεκαηίδνληαη απφ νξγαληθά ζηνηρεία, ζε ζπλζήθεο πςειήο ζεξκνθξαζίαο θαη πίεζεο θαη ζε βάζε κεγαιχηεξα ησλ 100 κέηξσλ θάησ απφ ηελ επηθάλεηα ηνπ ππζκέλα. Σα αέξηα κεηαλαζηεχνπλ πξνο ηα αλψηεξα ζηξψκαηα ηνπ ππζκέλα, φπνπ επηθξαηνχλ ζπλζήθεο ρακειφηεξσλ ζεξκνθξαζηψλ θαη πηέζεσλ θαη ζπλεπψο αληρλεχνληαη ζε βάζε ζπγθξίζηκα κε απηά ησλ βηνγελψλ αεξίσλ ΡΤΘΜΟ ΡΟΖ ΡΔΤΣΧΝ Ο ξπζκφο ξνήο ξεπζηψλ κέζα ζηα ηδήκαηα εθηηκάηαη απφ ηνλ ζπλδπαζκφ ηεο ξνήο νμπγφλνπ κε ηελ αλάιπζε δηαξξεφλησλ πγξψλ θαζψο επίζεο θαη απφ ηηο γεσθπζηθέο εθηηκήζεηο απνζηξάγγηζεο βαζηζκέλεο ζηε κείσζε ηνπ πνξψδνπο ησλ ηδεκάησλ. Δπίζεο απφ νπηηθέο παξαηεξήζεηο θαη εθαξκνγή ζεξκηθψλ κνληέισλ κε κεηξήζεηο ηνπ ξπζκνχ ξνήο ησλ ξεπζηψλ θπκαίλνληαη απφ 10 lm-2 d-1 (Alaska margin >5000 m, Suess et al. 1998) θαη πάλσ απφ 1700 lm-2 d-1 ζηα πεξηζψξηα ηνπ ξεγθνλ (Linke et al. 1994) ΦΤΥΡΔ ΓΗΑΦΤΓΔ ΤΓΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΧΝ ΣΟΤ ΧΚΔΑΝΟΤ Δκθαλίζεηο ςπρξψλ δηαθπγψλ έρνπλ αλαθεξζεί ζε φινπο ηνπο σθεαλνχο ηνπ θφζκνπ, εθηφο απφ ηηο πνιηθέο πεξηνρέο. Γλσζηέο πεξηνρέο δηαθπγψλ απφ θαηαβπζίζεηο ζηνλ Δηξεληθφ σθεαλφ, θαηά κήθνο ησλ πεξηζσξίσλ ηεο Αιάζθα, ξεγθνλ, Καιηθφξληα, θεληξηθή Ακεξηθή, Πεξνχ, Ηαπσλία, Δπξψπε θαη Νέα Εειαλδία. Οη δηαθπγέο πδξνγνλαλζξάθσλ αθζνλνχλ ζηνλ θφιπν ηνπ Μεμηθνχ (βάζε m) θαη πεξηιακβάλνπλ δηαθπγέο πεηξειαίνπ, θαζψο επίζεο αλαθαιχθζεθαλ ηειεπηαία απνζέζεηο πίζζαο, ). Άιινη ηχπνη δηαθπγψλ ζηνλ ΒΑ θαη ΝΓ Αηιαληηθφ σθεαλφ (Mayer et al. 1988, Van Dover et al. 2003), Μεζφγεην (Charlou et al. 2003), βφξεην Ηλδηθφ σθεαλφ (Schmaljohann et al. 2001), αλαηνιηθή θαη δπηηθή Αθξηθή, θαη Βξαδηιία απφ ηελ πθαινθξεπίδα έσο κεγάια βάζε. Σα γεσινγηθά πεξηβάιινληα, φπνπ έρνπλ εληνπηζηεί δηαθπγέο ξεπζηψλ, είλαη παξάθηηεο πεξηνρέο σο θαη αβπζζηθέο πεδηάδεο σθεαλψλ, Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 153 Έηνο: 2014

154 θαζψο θαη ζηα φξηα θαη ζην εζσηεξηθφ ησλ ιηζνζθαηξηθψλ πιαθψλ ΠΑΡΑΓΟΝΣΔ ΠΟΤ ΤΜΒΑΛΛΟΤΝ ΣΗ ΓΗΑΦΤΓΔ Γηάθνξνη παξάγνληεο κπνξνχλ λα ελεξγνπνηήζνπλ ηηο δηαθπγέο ξεπζηψλ ιφγσ κεηαβνιήο ηεο πίεζεο ησλ ξεπζηψλ. Καηαξράο ε ζεηζκηθή δξαζηεξηφηεηα ηεο πεξηνρήο. Ζ ζεηζκηθή θφξηηζε απνξξνθάηαη θαη κεηξηάδεηαη απφ ηελ ζπκπίεζε ησλ αεξίσλ ή ε παξνπζία ησλ αεξίσλ κεηψλεη ηε δηαηκεηηθή αληνρή ησλ ηδεκάησλ κε απνηέιεζκα λα είλαη πην επηξξεπή ζηε δηάξξεμε. Λφγσ ηεο ξεπζηνπνίεζεο ηδεκάησλ ζρεκαηίδνληαη ακκψδεηο ξάρεο θαη εγθαηαθξεκληζηγελείο θνηιφηεηεο. Άιινη παξάγνληεο πνπ κπνξνχλ λα ελεξγνπνηήζνπλ δηαθπγέο ξεπζηψλ είλαη ηα θχκαηα-παιίξξνηεο (αθνχ νη κεηαβνιέο ηεο πδξνζηαηηθήο πίεζεο πνπ πξνθαινχληαη απφ παιίξξνηεο θαη θχκαηα επεξεάδνπλ ηε ζηεξεά- αζπκπίεζηε, πγξή- αζπκπίεζηε θαη αέξηα- ζπκπηεζηή θάζε ησλ ηδεκάησλ πνπ πεξηέρνπλ αέξηνπο πδξνγνλάλζξαθεο) θαζψο επίζεο θαη νη κεηαβνιέο αηκνζθαηξηθήο πίεζεο γηαηί επεξεάδνπλ ηελ πδξνζηαηηθή πίεζε ησλ ηδεκάησλ. Δλ ζπλερεία παξάγνληεο πνπ επίζεο επεξεάδνπλ, είλαη ε ε θφξηηζε θαη ε απνθφξηηζε ησλ ηδεκάησλ (ν απμεκέλνο ξπζκφο ηδεκαηνγέλεζεο έρεη ζαλ απνηέιεζκα ηελ αχμεζε ηεο πίεζεο ησλ ππνθεηκέλσλ ηδεκάησλ πνπ πεξηέρνπλ ξεπζηά, αιιά δελ απειεπζεξψλνληαη ιφγσ κηθξήο δηαπεξαηφηεηαο ησλ ηδεκάησλ). Σέινο νη πνηθίιεο επηδξάζεηο απφ ηελ αλζξψπηλε δξαζηεξηφηεηα ζηνπο ηνκείο ησλ γεσηξήζεσλ, ησλ ππφγεησλ εθξήμεσλ, ζηελ εμφξπμε πεηξειαίνπ, ζηελ εμάληιεζε ηακηεπηήξσλ πεηξειαίνπ θαη ζηηο ππνζαιάζζηεο θαηαζθεπέο. 4.2 ΣΡΟΠΟΗ ΑΝΗΥΝΔΤΖ ΡΔΤΣΧΝ ΣΑ ΔΠΗΦΑΝΔΗΑΚΑ ΗΕΖΜΑΣΑ Ζ αλίρλεπζε ξεπζηψλ ζηα επηθαλεηαθά ηδήκαηα κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεζεί κε άκεζεο θαη έκκεζεο κεζφδνπο. Οη άκεζεο κέζνδνη πεξηιακβάλνπλ ηε γεσθπζηθή επηζθφπεζε, γεσρεκηθέο κεζφδνπο θαη ππνζαιάζζηεο νπηηθέο παξαηεξήζεηο. Οη έκκεζεο κέζνδνη πεξηιακβάλνπλ ηε κειέηε ησλ κνξθνινγηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ ππζκέλα, ηε δηαθπγή ξεπζηψλ ζηελ πδάηηλε ζηήιε, θαη ησλ απζηγελψλ αλζξαθηθψλ νξπθηψλ πνπ ζρεκαηίδνληαη απφ κεζάλην. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 154 Έηνο: 2014

155 4.2.1 ΔΜΜΔΔ ΜΔΘΟΓΟΗ ΜΟΡΦΟΛΟΓΗΑ ΠΤΘΜΔΝΑ Σα εθάζηνηε κνξθνινγηθά ραξαθηεξηζηηθά απνηεινχλ έκκεζεο ελδείμεηο γηα ηελ παξνπζία αέξησλ πδξνγνλαλζξάθσλ θαη θαηαγξάθνληαη κε ηειεπηζθνπηθέο κεζφδνπο, απηνδχηεο θαη ππνβξχρηα νρήκαηα ΚΡΑΣΖΡΔ ΓΗΑΦΤΓΖ ΡΔΤΣΧΝ (POCKMARKS) Ο ζρεκαηηζκφο θαη ε θαηαλνκή ζηνλ ρψξν πξνζδηνξίδεηαη απφ ηνλ κεραληζκφ ζρεκαηηζκνχ, απφ ηε ζηαζεξφηεηα ηνπ ππζκέλα θαη απφ ηελ παξνπζία ηδήκαηνο, επλντθνχ γηα ηνλ ζρεκαηηζκφ θξαηήξσλ. Οη θξαηήξεο, ζπλήζσο, απνηεινχλ νηθνζχζηεκα καιαθνχ ηδήκαηνο, ηνπιάρηζηνλ, ζηα αξρηθά ζηάδηα ζρεκαηηζκνχ ηνπο. Σα ηδήκαηα κπνξεί λα απνηεινχληαη απφ ραιαδηαθή άκκν. Ζ κειέηε είλαη ζεκαληηθή γηαηί απνηειεί γεσινγηθή δηεξγαζία θαη ζπλδέεηαη: 1. Με νξπθηέο πξψηεο χιεο: Γηαθπγέο ξεπζηψλ βξίζθνληαη ζπρλά ζε πεηξειατθά πεδία θαη είλαη έλδεημε παξαγσγήο πεηξειαίνπ θαη θπζηθνχ αεξίνπ. πλδένληαη κε πδξίηεο (= ζπζζσξεχζεηο θπζηθνχ αεξίνπ ζε ηδήκαηα κε κνξθή θξπζηάιισλ πάγνπ), ησλ νπνίσλ, νη ζπλζήθεο ζρεκαηηζκνχ είλαη ζε βάζε κεγαιχηεξα απφ m. 2. Με ηνπηθέο κεηαβνιέο ζηε ζαιάζζηα νηθνινγία: Οη δηαθπγέο ξεπζηψλ ζρεκαηίδνπλ ηδηαίηεξν πεξηβάιινλ ζε ξερά πεξηβάιινληα, φπνπ παξαηεξείηαη απμεκέλε βηνινγηθή δξαζηεξηφηεηα, θαη βαζηά πεξηβάιινληα. 3. Με θαηαζηξνθηθά θαηλφκελα: Ζ αέξηα θάζε ησλ ξεπζηψλ ησλ πφξσλ ησλ ηδεκάησλ κπνξεί λα πξνθαιέζεη θαηνιηζζήζεηο επεξεάδνληαο θαηαζθεπέο φπσο ιηκεληθέο εγθαηαζηάζεηο, ππφγεηα θαιψδηα. 4. Με ηε ζεηζκηθφηεηα: Γηαθπγέο ξεπζηψλ παξαηεξνχληαη κεηά απφ ζεηζκηθή δξαζηεξηφηεηα αιιά θαη πξηλ απφ κεγάινπο ζεηζκνχο θαη κπνξεί, αθφκα, λα ζεσξεζνχλ θαη πξφδξνκν ησλ ζεηζκψλ. 5. Με ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ: Σν θπξίαξρν ξεπζηφ πνπ δηαθεχγεη ζηνλ ππζκέλα είλαη ην κεζάλην, απφ ηα ζεκαληηθφηεξα αέξηα ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 155 Έηνο: 2014

156 4.2.2 ΑΜΔΔ ΜΔΘΟΓΟΗ ηηο άκεζεο κεζφδνπο αλάιπζεο αξρηθά πξέπεη λα βξεζεί ε αέξηα θάζε ησλ ξεπζηψλ πνπ πξνθαιεί αιιαγέο ζηηο αθνπζηηθέο ηδηφηεηεο ησλ ηδεκάησλ. ε απηφ ην ζηάδην, γίλεηαη ε ζπιινγή δεηγκάησλ λεξνχ θαη ηδήκαηνο γηα νξπθηνινγηθή θαη βηνινγηθή αλάιπζε, πνπ δείρλνπλ ηηο φπνηεο νξπθηνινγηθέο κεηαβνιέο, ηηο κεηαβνιέο αξγηιηθψλ νξπθηψλ, ηηο ειεθηξνρεκηθέο κεηαβνιέο (ph, Eh), επίζεο ηηο αλσκαιίεο ηεο αθηηλνβνιίαο γ θαη ηέινο ηηο βηνγεσρεκηθέο αλσκαιίεο. 4.3 ΤΠΟΘΑΛΑΗΑ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΑ Ο σθεάληνο θινηφο αζθεί ζεκαληηθή επηξξνή ζην πεξηβάιινλ ηεο γεο, επνκέλσο, ε γλψζε ηεο ιεηηνπξγίαο ηνπ είλαη ζεκαληηθή (NRC, 1998b). Ζ θαηαλφεζε ηεο ζρέζεο κεηαμχ θπζηθήο θαη αλζξσπνγελνχο θιηκαηηθήο αιιαγήο, θαη θπθινθνξίαο ησλ πδάηηλσλ καδψλ είλαη απαξαίηεηε γηα ηελ πξφβιεςε ηνπ κεγέζνπο θαη ησλ επηπηψζεσλ ησλ κειινληηθψλ αιιαγψλ ζην θιίκα. Ζ θαηαλφεζε ησλ θπζηθψλ, βηνινγηθψλ, ρεκηθψλ θαη γεσινγηθψλ ζπζηεκάησλ πνπ ιεηηνπξγνχλ ζηνπο σθεαλνχο απνηειεί ηνλ ζεκαληηθφ ζηφρν ησλ εξεπλεηψλ απφ ηηο πξψηεο δεθαεηίεο ηνπ 21νπ αηψλα. Απφ ηνπο πην βαζηθνχο ιφγνπο, ηεο πξνζπάζεηαο θαηαλφεζεο ησλ ζπζηεκάησλ, είλαη ε παγθφζκηα νηθνλνκία, ε νπνία ζηεξίδεηαη ζε κεγάιν βαζκφ ζηνπο σθεαλνχο (π.ρ. ηνπξηζκφο, αιηεία, πδξνγνλάλζξαθεο, νξπθηνί πφξνη) (Summerhayes, 1996). Ζ δεκηνπξγία παγθφζκηνπ δηθηχνπ ππνζαιάζζησλ παξαηεξεηεξίσλ ζα βνεζήζεη ζηελ επίηεπμε ησλ ζηφρσλ, δηφηη δηαζέηνπλ δπλαηφηεηεο επηθνηλσλίαο, ππνζηήξημε ρσξηθά θαηαλεκεκέλσλ ζπζηεκάησλ αλίρλεπζεο θαη θηλεηέο πιαηθφξκεο. ξγαλα θαη αηζζεηήξεο ζπιιέγνπλ δεδνκέλα πάλσ απφ ηε δηεπηθάλεηα αέξα-ζάιαζζαο, θαζψο θαη θάησ απφ ηνλ σθεάλην ππζκέλα ΚΗΝΖΣΡΑ ΓΗΑ ΔΝΣΑΞΖ ΚΑΗ ΚΑΘΗΔΡΧΖ ΣΧΝ ΤΠΟΘΑΛΑΗΧΝ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΧΝ Χ ΤΓΥΡΟΝΖ ΜΔΘΟΓΟ ΔΡΔΤΝΑ ΓΔΧΛΟΓΗΚΧΝ ΓΗΔΡΓΑΗΧΝ Μεηά ηελ δηαπίζησζε ησλ επηζηεκφλσλ, φηη ε Γε θαη νη σθεαλνί δελ είλαη ζηαηηθνί αιιά δπλακηθνί ζε πνιιέο ρσξηθέο θαη ρξνληθέο θιίκαθεο, ζηηο νπνίεο ζπκβαίλνπλ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 156 Έηνο: 2014

157 θαηαζηξνθηθά θαηλφκελα (π.ρ. ζεηζκνί, ηζνπλάκη), ν ηξφπνο ησλ εξεπλψλ άιιαμε θαη γελλήζεθε ε αλάγθε γηα αλαβάζκηζε ησλ παξαδνζηαθψλ κεζφδσλ έξεπλαο. Σα ππνζαιάζζηα παξαηεξεηήξηα κπνξνχλ λα πξνζθέξνπλ ζηνπο κειεηεηέο λέεο επθαηξίεο γηα ηε κειέηε πνιιψλ αιιειέλδεησλ δηεξγαζηψλ ζε ρξνληθέο θιίκαθεο πνπ θπκαίλνληαη απφ δεπηεξφιεπηα έσο θαη δεθαεηίεο. Πνηθίια δεδνκέλα παξέρνληαη απφ ηα ππνζαιάζζηα παξαηεξεηήξηα φπσο εθξήμεηο ζηηο κέζν-σθεάληεο ξάρεο, κεηαθνξά πιηθνχ βαζηάο ζάιαζζαο ζε κεγάια γεσγξαθηθά πιάηε, ζεηζκνί, θαη βηνινγηθέο, ρεκηθέο, θπζηθέο επηπηψζεηο ησλ θαηαηγίδσλ. Δπίζεο κεληαίεο ή ρξφληεο δηεξγαζίεο κε πδξνζεξκηθή δξαζηεξηφηεηα θαη δηαθχκαλζε ηεο βηνκάδαο ζε θνηλσλίεο θνληά ζηηο δηαθπγέο θαζψο επίζεο θαη κεγάιεο δηάξθεηαο παγθφζκηεο δηεξγαζίεο. Ζ δεκηνπξγία ελφο δηθηχνπ παξαηεξεηεξίσλ απνηειεί θάξν ζεκαληηθφηεηαο γηα ηηο κειέηεο ησλ παγθφζκησλ δηεξγαζηψλ ΔΡΔΤΝΑ ΚΑΗ ΠΑΡΑΣΖΡΖΖ ΣΧΝ ΧΚΔΑΝΧΝ ΓΗΑ ΣΟΝ ΡΟΛΟ ΑΤΣΧΝ ΣΟ ΚΛΗΜΑ ΚΑΗ ΣΑ ΡΔΤΣΑ Οη θιηκαηηθέο κεηαβνιέο έρνπλ θνηλσληθέο, νηθνλνκηθέο θαη πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο. Ο σθεαλφο παίδεη νινέλα θαη ζεκαληηθφηεξν ξφιν ζηνλ θαζνξηζκφ ηεο θχζεο ηεο θιηκαηηθήο κεηαβιεηφηεηαο κε ηελ πάξνδν ηνπ ρξφλνπ. ηφρνο ηεο επηζηεκνληθήο θνηλφηεηαο είλαη ε πξφβιεςε ησλ δηαθπκάλζεσλ θαη ησλ αιιαγψλ ηνπ θιίκαηνο, θαζψο επίζεο θαη ν δηαρσξηζκφο ησλ θπζηθψλ θαη αλζξσπνγελψλ αιιαγψλ ηνπ θιίκαηνο. Σα ππάξρνληα κνληέια θπθινθνξίαο ησλ σθεαλψλ είλαη βειηησκέλα, σζηφζν ε γλψζε ηεο θπζηθήο ησλ σθεαλψλ δελ είλαη πιήξεο. Απαηηείηαη κηα βειηησκέλε βάζε παξαηεξήζεσλ γηα λα θαζνξηζηνχλ νη απαξαίηεηεο αιιαγέο ησλ κνληέισλ. ζνλ αθνξά ζηνλ ξφιν ησλ σθεαλψλ ζην θιίκα, νη επηζηεκνληθνί ζηφρνη είλαη λα ππάξμεη έιεγρνο θαη βειηίσζε ησλ κνληέισλ θπθινθνξίαο ησλ σθεαλψλ θαη λα θαηαλνεζνχλ νη δηεξγαζίεο αληαιιαγήο κεηαμχ σθεαλνχ θαη αηκφζθαηξαο. Άιινη επηζηεκνληθνί ζηφρνη πνπ πξέπεη λα ηεζνχλ είλαη ε παξαηήξεζε ησλ θιηκαηηθψλ αλσκαιηψλ ησλ σθεαλψλ, ε πξφβιεςε ησλ δηαθπκάλζεσλ θαη ησλ αιιαγψλ ηνπ θιίκαηνο θαζψο θαη ε παξαθνινχζεζε, θαη πξφβιεςε: Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 157 Έηνο: 2014

158 Σεο δέζκεπζεο ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα ζηνλ σθεαλφ. Σσλ δηαθπκάλζεσλ ηεο παξαγσγηθφηεηαο θαη ηεο βηνκάδαο. Σσλ αιιαγψλ ησλ δηεξγαζηψλ κεηαζρεκαηηζκνχ ησλ πδάηηλσλ καδψλ. Σσλ αληαιιαγψλ αέξα-ζάιαζζαο (π.ρ. ζεξκφηεηα, αέξηα). Σσλ θαηαθφξπθσλ αληαιιαγψλ ζεξκφηεηαο, ζξεπηηθψλ νπζηψλ θαη άλζξαθα. Σσλ ζεξκναιαηηθψλ δηαθπκάλζεσλ ζηελ Αξθηηθή θαη Αληαξθηηθή. Σνπ ξφινπ ησλ δηλψλ ζηε κεηαθνξά θαη αλάκεημε. Ζ ρεκεία ησλ σθεαλψλ επεξεάδεηαη ζεκαληηθά απφ ηηο κεηαθηλήζεηο ησλ ξεπζηψλ κέζα ζηνλ σθεάλην θινηφ, σζηφζν νη δηαδηθαζίεο πνπ ειέγρνπλ απηέο ηηο ξνέο είλαη ειάρηζηα θαηαλνεηέο. Ο ξφινο ησλ σθεαλψλ ζηα ξεπζηά θαη ζηε δσή ζηνλ σθεάλην θινηφ ζα κπνξνχζε λα πξνζδηνξηζηεί απφ ηελ δηεξεχλεζε ησλ ρεκηθψλ θαη βηνινγηθψλ αληηδξάζεσλ ζε εθξεθηηθά γεγνλφηα θαη ζε πδξνζεξκηθά γεγνλφηα ζηνλ σθεάλην θινηφ. εκαληηθφ ξφιν απνηειεί ε έξεπλα γηα ηελ ζρέζε κεηαμχ γεσινγηθψλ, ρεκηθψλ θαη βηνινγηθψλ δηεξγαζηψλ ζηνλ σθεάλην θινηφ θαη ε αμηνιφγεζε ηνπ αληίθηππνπ ησλ δηαθπγψλ (ξεπζηψλ θαη αεξίσλ) θαη ησλ ζρεηηθψλ δηεξγαζηψλ ζηε δνκή θαη ζχλζεζε ηνπ σθεάληνπ θινηνχ. Ζ ζρέζε κεηαμχ ησλ ηεθηνληθψλ δηεξγαζηψλ θαη ξεπζηψλ ζηηο δψλεο θαηαβχζηζεο, ν αθξηβήο πξνζδηνξηζκφο ηεο ρεκείαο ησλ ξεπζηψλ θαη ηεο ηαρχηεηαο ξνήο, θαη ηεο επίδξαζεο ζηε ρεκεία, θαη ζην θιίκα είλαη πξνθιήζεηο γηα ηνπο πεηξνρεκηθνχο ΖΜΑΗΑ ΣΖ ΔΓΚΑΣΑΣΑΖ ΤΠΟΘΑΛΑΗΧΝ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΧΝ ΣΖΝ ΓΔΧΦΤΗΚΖ ΔΡΔΤΝΑ Οη έξεπλεο ζηνπο σθεαλνχο θηλνχληαη πέξα απφ ηελ εμεξεχλεζε θαη ραξηνγξάθεζε ηνπ ππζκέλα, θαη εζηηάδνπλ ζηα δπλακηθά ζπζηήκαηα ηεο ιηζφζθαηξαο θαη ζηελ αιιειεπίδξαζε ησλ γεσινγηθψλ, βηνινγηθψλ θαη ρεκηθψλ δηεξγαζηψλ ζην ρξφλν. Πνιιά απφ ηα δπλακηθά ηεθηνληθά ζπζηήκαηα είλαη δχζθνιν λα θαηαλνεζνχλ πιήξσο ρσξίο ηε ζπλερή παξαθνινχζεζε ησλ ππνζαιάζζησλ παξαηεξεηεξίσλ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 158 Έηνο: 2014

159 Οη έξεπλεο κηθξήο ρξνληθήο δηάξθεηαο ηνπ παξειζφληνο είλαη αθαηάιιειεο γηα ηελ αλίρλεπζε καθξνπξφζεζκσλ κεηαβνιψλ. Απαηηνχληαη ζπλερείο κεηξήζεηο απφ φξγαλα ηθαλά λα αληηδξνχλ ζε επεηζνδηαθά γεγνλφηα. Ζ εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο θαζηζηά εθηθηή ηε δεκηνπξγία ππνζαιάζζησλ παξαηεξεηεξίσλ. Πνιινί επηζηεκνληθνί θιάδνη κπνξνχλ λα επσθειεζνχλ απφ ηε ζπιινγή ησλ δεδνκέλσλ απφ ηα ππνζαιάζζηα παξαηεξεηήξηα γηα ηελ ζαιάζζηα εθαηζηεηαθή δξαζηεξηφηεηα., γηα ηε δπλακηθή ηνπ αλψηεξνπ καλδχα, ηελ θπκαηηθή ησλ σθεάλησλ πιαθψλ, ηηο παξακνξθψζεηο ησλ πιαθψλ θαη ησλ ξεγκάησλ θαζψο θαη ηελ κείσζε ησλ γεσ-επηθηλδπλνηήησλ. Οη επηζηεκνληθέο κειέηεο, πνπ κπνξνχλ λα πξαγκαηνπνηεζνχλ κε δεδνκέλα απφ ππνζαιάζζηα παξαηεξεηήξηα κεγάιεο δηάξθεηαο γηα ηε δνκή ηεο γεο θαη ηνπο θπζηθνχο θηλδχλνπο πεξηιακβάλνπλ α) έξεπλεο παγθφζκηαο θιίκαθαο γηα ηε δπλακηθή ηνπ καλδχα, β) έξεπλεο πεξηθεξεηαθήο θιίκαθαο (κεηαμχ 500 θαη 5000 km) γηα ηε δπλακηθή ηνπ αλψηεξνπ σθεάληνπ καλδχα, ηελ εμέιημε ιηζφζθαηξαο, ηελ παξαθνινχζεζε γηα πξνεηδνπνηήζεηο απφ ηζνπλάκη θαη γ) έξεπλεο ηνπηθήο θιίκαθαο (<500 km) γηα ηε δνκή σθεάληνπ θινηνχ, ηηο πεγέο ζνξχβνπ, θαη ιεπηνκεξείο κειέηεο γηα ηηο πεγέο ζεηζκψλ ΣΤΠΟΗ ΤΠΟΘΑΛΑΗΧΝ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΧΝ Σν θχξην ραξαθηεξηζηηθφ ελφο ππνζαιάζζηνπ παξαηεξεηεξίνπ είλαη ε ακθίδξνκε επηθνηλσλία κεηαμχ ησλ πιαηθφξκσλ, ησλ νξγάλσλ θαη ηεο αθηήο. Σα ππνζαιάζζηα παξαηεξεηήξηα δηαθξίλνληαη απφ ηα εμήο ραξαθηεξηζηηθά ζηνηρεία: Πνιιαπιφ σθέιηκν θνξηίν. Ηθαλφηεηα επηθνηλσλίαο. Γπλαηφηεηα απνκαθξπζκέλεο επηδηφξζσζεο. Αθξηβή ηνπνζέηεζε. Απφθηεζε δεδνκέλσλ κε δηαδηθαζίεο ζπκβαηέο κε εθείλεο ησλ παξάθηησλ παξαηεξεηεξίσλ ΤΠΟΘΑΛΑΗΟ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΟ ΠΤΘΜΔΝΑ Δίλαη έλαο κε επαλδξσκέλνο ζηαζκφο, κπνξεί λα ιεηηνπξγεί γηα κεγάια ρξνληθά δηαζηήκαηα ζηνλ ππζκέλα ππνζηεξίδνληαο φξγαλα πνπ ζρεηίδνληαη κε δηαθνξεηηθνχο επηζηεκνληθνχο θιάδνπο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 159 Έηνο: 2014

160 Σα παξαηεξεηήξηα κπνξεί λα είλαη: απηφλνκα, κε αθνπζηηθή ζχλδεζε θαη, θαισδησκέλα (Πίλαθαο 4.1): Απηφλνκα (Autonomous): Σα απηφλνκα παξαηεξεηήξηα ρξεζηκνπνηνχλ κπαηαξίεο γηα ελέξγεηα θαη έρνπλ πεξηνξηζκέλεο δπλαηφηεηεο ζχλδεζεο. Υξεζηκνπνηνχλ θάςνπιεο ή κηα αθνπζηηθή ζχλδεζε απφ ηελ επηθάλεηα, ε νπνία κπνξεί λα κεηαθέξεη παξακέηξνπο θαηάζηαζεο ή πνιχ πεξηνξηζκέλε πνζφηεηα δεδνκέλσλ. Με Αθνπζηηθή ζχλδεζε (Αcoustic linked): Σα παξαηεξεηήξηα είλαη ζε ζέζε λα επηθνηλσλνχλ αθνπζηηθά κε ππνδνκέο, φπσο αγθπξνβνιεκέλνπο πισηήξεο ή άιιν παξαηεξεηήξην. Καισδησκέλα (Cabled): Σα παξαηεξεηήξηα έρνπλ σο ππνδνκή ππνζαιάζζηα θαιψδηα (retired cables, dedicated cables ή θνηλά θαιψδηα πνπ δηαηίζεληαη θαη γηα άιιεο επηζηεκνληθέο δξαζηεξηφηεηεο, φπσο neutrino πεηξάκαηα) ΤΠΟΓΟΜΖ Δίλαη έλα ζχζηεκα πνπ παξέρεη ηξνθνδνζία ή/θαη ηθαλφηεηα επηθνηλσλίαο ζε έλα παξαηεξεηήξην (π.ρ. ππνβξχρηα θαιψδηα, πισηήξεο, άιιν παξαηεξεηήξην). Αλάινγα κε ηελ ππνδνκή ηνπ θάζε παξαηεξεηεξίνπ κπνξεί λα ππνζηεξηρζνχλ επηπιένλ παθέηα νξγάλσλ κεηξήζεσλ ΠΑΚΔΣΑ ΟΡΓΑΝΧΝ ΜΔΣΡΖΔΧΝ Δίλαη έλα ζχλνιν απφ αηζζεηήξεο ή φξγαλα, ην θαζέλα γηα δηαθνξεηηθή παξαηήξεζε. Μπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ ζην εζσηεξηθφ ηνπ παξαηεξεηεξίνπ, λα ιεηηνπξγνχλ απηφλνκα, λα ζπλδένληαη άκεζα κε κηα ππνδνκή ή κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ θνληά ζε έλα παξαηεξεηήξην ΑΤΣΟΝΟΜΑ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΑ Απηφο ν ηχπνο παξαηεξεηεξίσλ ραξαθηεξίδεηαη απφ απηφλνκε δηακφξθσζε. Σξνθνδνηείηαη απφ κπαηαξίεο θαη ε απηνλνκία ηνπο εμαξηάηαη απφ ηελ ρσξεηηθφηεηα ησλ κπαηαξηψλ, αιιά ε δηάξθεηα δσήο ηνπο είλαη ηνπιάρηζηνλ έλαο ρξφλνο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 160 Έηνο: 2014

161 Ζ ζχλδεζε κεηαμχ παξαηεξεηεξίσλ θαη επηθάλεηαο παξέρεηαη απφ θάςνπιεο πνπ κπνξνχλ λα ζηείινπλ πιεξνθνξίεο γηα ηελ θαηάζηαζε ηνπ παξαηεξεηεξίνπ θαη κηα πεξηνξηζκέλε πνζφηεηα δεδνκέλσλ. Σα ερεηηθά ζπζηήκαηα απνηεινχλ κηα άιιε δπλαηφηεηα ζχλδεζεο κε ηελ επηθάλεηα. Σα ζπζηήκαηα απηά απνηεινχληαη απφ ππνζαιάζζην κεηαηξνπέα θαη αθνπζηηθφ κφληεκ, θαζψο θαη έλα κεηαηξνπέα επηθάλεηαο θαη επηθαλεηαθή αθνπζηηθή κνλάδα. Έλα ραξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα απηφλνκνπ παξαηεξεξίνπ είλαη ην GEOSTAR ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΑ ΜΔ ΑΚΟΤΣΗΚΖ ΤΝΓΔΖ Απηά ηα παξαηεξεηήξηα κπνξνχλ λα έρνπλ ζπλδέζεηο είηε κε αγθπξνβνιεκέλνπο πισηήξεο είηε κε άιια παξαηεξεηήξηα, φπσο κε θφκβνπο ππνζαιάζζησλ δηθηχσλ. Αξρηθά, ηα παξαηεξεηήξηα κεηαθέξνπλ δεδνκέλα ζε πισηήξεο επηθάλεηαο κέζσ δνξπθφξσλ ή/θαη κε απεπζείαο ξαδηνζχλδεζε (radio link). Ο επηθαλεηαθφο πισηήξαο αγθπξψλεηαη ζηνλ ππζκέλα θαη επηθνηλσλεί κε ππνζαιάζζηνπο θφκβνπο αθνπζηηθά ή κέζσ ειεθηξηθνχ θαισδίνπ ή κέζσ θαισδίνπ νπηηθψλ ηλψλ. Ζ ηαρχηεηα κεηαθνξάο, ε θαηαλάισζε ελέξγεηαο θαη νη απαηηήζεηο ζηαζεξνπνίεζεο ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη αιιεινεμαξηψκελεο, σζηφζν είλαη δπλαηφλ λα επηηεπρζεί πςειή ηαρχηεηα κεηαθνξάο δεδνκέλσλ. Οη δνξπθφξνη επηθνηλσλίαο κπνξεί λα θαηαλαιψζνπλ ζεκαληηθή ελέξγεηα. Ζ κεηαθνξά δεδνκέλσλ θπκαίλεηαη ιηγφηεξν απφ 1 έσο θαη 100 kb/s. Γηα λα απνθεπρζεί ε δηαηάξαμε ησλ ζπλνιηθψλ δεδνκέλσλ, ζπκπεξηιακβάλεηαη ζηνλ ζρεδηαζκφ έλα εθεδξηθφ ζχζηεκα επηθνηλσλίαο. Δπηπιένλ, ην ζχζηεκα κπνξεί λα έρεη ηελ ηθαλφηεηα απνζήθεπζεο δεδνκέλσλ. Οη πισηήξεο πξέπεη λα θαηαζθεπάδνληαη αλάινγα κε ην πεξηβάιινλ ζην νπνίν ζα εγθαηαζηαζνχλ, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ θαη εθείλσλ ζε πςειά γεσγξαθηθά πιάηε. Σν πεξηβάιινλ, ζην νπνίν ζα γίλεη ε εγθαηάζηαζε, παίδεη ζεκαληηθφ ξφιν ζην ζρεδηαζκφ αγθπξνβφιεζεο ιφγσ ησλ κεηαβνιψλ ηεο θαηάζηαζεο ηεο ζάιαζζαο, ηεο ηαρχηεηαο ηνπ αλέκνπ, ηεο ζεξκνθξαζίαο λεξνχ θαη αέξα, ηνπ βάζνπο ηνπ λεξνχ θαη ηεο δνξπθνξηθήο θάιπςεο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 161 Έηνο: 2014

162 Πίνακας 4.1: Δίθνζη νθηψ παξαηεξεηήξηα ππζκέλα. Α= απηφλνκα παξαηεξεηήξηα, Α= παξαηεξεηήξηα κε αθνπζηηθή ζχλδεζε, θαη Κ= θαισδησκέλα παξαηεξεηήξηα (ηξνπνπνίεζε απφ Favali et al, 2006) Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 162 Έηνο: 2014

163 ΚΑΛΧΓΗΧΜΔΝΑ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΑ Σα θαισδησκέλα παξαηεξεηήξηα ρξεζηκνπνηνχλ ππνζαιάζζηα θαιψδηα επηθνηλσλίαο γηα ηξνθνδνζία, επηθνηλσλία, θαη γηα δπλαηφηεηεο εληνιψλ θαη ειέγρνπ. Κάζε θφκβνο κπνξεί λα ππνζηεξίμεη κηα ζεηξά απφ ζπζθεπέο πνπ κπνξεί λα πεξηιακβάλνπλ έλα ζηαζκφ ζχλδεζεο AUV. Σα θχξηα εμαξηήκαηα ησλ θαισδησκέλσλ παξαηεξεηεξίσλ είλαη α) ν παξάθηηνο ζηαζκφο (πςειήο ηζρχνο θαη ηάζεσο, θαη παξαγσγή ζπλερνχο ξεχκαηνο), β) ην ππνζαιάζζην θαιψδην ην νπνίν πεξηέρεη νπηηθέο ίλεο θαη αγσγνχο ηξνθνδνζίαο, γ) ηνπο θφκβνπο ηνπ ππνζαιάζζηνπ παξαηεξεηεξίνπ γηα ηε ξχζκηζε ηζρχνο, δ) ηα ζπζηήκαηα επηθνηλσλίαο, εληνιψλ θαη ειέγρνπ ησλ επηζηεκνληθψλ πεηξακάησλ, ε) εηδηθνχο αηζζεηήξεο θαη AUV ROV (Remotely Operated Vehicle) Έλα ηειερεηξηδφκελν φρεκα (ROV) είλαη έλα πξνζδεκέλν ππνζαιάζζην φρεκα. Δίλαη κε επαλδξσκέλα, επέιηθηα, ζπλδένληαη κε ηα εξεπλεηηθά πινία κε ζρνηλί, κε ειεθηξηθά θαιψδηα(δηθφλα 4.1). Γηαζέηνπλ βηληενθάκεξεο, θψηα, θαζψο θαη ζφλαξ, καγλεηφκεηξα, θσηνγξαθηθέο κεραλέο, δεηγκαηνιήπηεο λεξνχ, φξγαλα πνπ κεηξνχλ ηε δηαχγεηα ηνπ λεξνχ, ηε δηείζδπζε ηνπ θσηφο θαη ηε ζεξκνθξαζία. Σν ROV ρξεζηκνπνηείηαη γηα: 1. Τςειήο επθξίλεηαο ραξηνγξάθεζε (βνεζά ζηελ δεκηνπξγία ραξηψλ, ζεκαληηθνχο γηα ηελ πξνεηνηκαζία ηνπνζέηεζεο ππνζαιάζζησλ παξαηεξεηεξίσλ). 2. Δγθαηάζηαζε νξγάλσλ. 3. Παξαθνινχζεζε εγθαηεζηεκέλσλ νξγάλσλ ζε βάζε πνπ κπνξεί λα έρνπλ ππνζηνχλ βηνξχπαλζε ή άιιεο θαηαζηξνθέο. 4. χλδεζε θαη απνζχλδεζε πιαηθνξκψλ θαη νξγάλσλ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 163 Έηνο: 2014

164 Δικόνα 4.1: ROV (Remotely Operated Vehicle), Σειερεηξηδφκελν πξνζδεκέλν Τπνζαιάζζην ρεκα AUV (Autonomous Underwater Vehicle) Έλα απηφκαην ππνζαιάζζην φρεκα (AUV) είλαη έλα ξνκπφη (Δηθφλα 4.2), ην νπνίν ηαμηδεχεη ππνζαιάζζηα ρσξίο λα απαηηείηαη ε εηζαγσγή δεδνκέλσλ απφ έλαλ ρεηξηζηή. Σα AUV απνηεινχλ κέξνο κηαο επξχηεξεο νκάδαο ππνζαιάζζησλ ζπζηεκάησλ, κε επαλδξσκέλσλ ππνβξχρησλ νρεκάησλ. Σα AUV ρξεζηκνπνηνχληαη γηα: 1. Υαξηνγξάθεζε ππζκέλα (ιεηηνπξγνχλ θνληά ζηνλ ππζκέλα θαη κπνξνχλ λα ζπιιέγνπλ πςειήο αλάιπζεο δεδνκέλα ραξηνγξάθεζεο, βπζνκεηξία). 2. Υαξηνγξάθεζε πδάηηλεο ζηήιεο (ραξηνγξάθεζε θπζηθψλ θαη ρεκηθψλ παξακέηξσλ, νξηδνληίσο θαη θαζέησο ή ζε ηξεηο δηαζηάζεηο). 3. Μέηξεζε ξνψλ (ηα AUV παξέρνπλ απηή ηε δπλαηφηεηα ζε ζπγθεθξηκέλεο ζέζεηο). 4. Σαθή θαισδίσλ θαη αηζζεηήξσλ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 164 Έηνο: 2014

165 Δικόνα 4.2: AUV (Autonomous Underwater Vehicle), Απηφκαην Τπνζαιάζζην ρεκα ΑΗΘΖΣΖΡΔ ΚΑΗ ΟΡΓΑΝΑ ΔΡΔΤΝΧΝ Πνηθηιία αηζζεηήξσλ είλαη δηαζέζηκε γηα ππνζαιάζζηα έξεπλα θαη ππάξρνπλ πνιιά φξγαλα πνπ έρνπλ αλαπηπρζεί γηα κεγάιεο δηάξθεηαο έξεπλεο (π.ρ. ζεξκηθέο αληηζηάζεηο, ζεηζκφκεηξα, πδξφθσλα, κεηξεηέο ξεπκάησλ). Τπάξρνπλ αξθεηνί ηχπνη δεηγκαηνιεπηψλ δηαζέζηκνη γηα ηε ζπιινγή ξεπζηψλ θαη βηνινγηθψλ δεηγκάησλ πνπ απαηηνχλ εξγαζηεξηαθή αλάιπζε. Πνιινί απφ απηνχο ηνπο αηζζεηήξεο δελ είλαη θαηάιιεινη γηα κεγάιεο δηάξθεηαο έξεπλεο ιφγσ ηεο επαηζζεζίαο ζηελ βηνξχπαλζε ή ιφγσ ηεο απνξξχζκηζεο ηεο βαζκνλφκεζεο EMSO (European Multidisciplinary Seafloor Observatory) Ζ κεγάιεο δηάξθεηαο παξαθνινχζεζε ησλ αιιειεπηδξάζεσλ ηεο γεψζθαηξαο, ηεο βηφζθαηξαο θαη ηεο πδξφζθαηξαο (Δηθφλα 4.3) έρεη ζηφρν ηελ θαηαλφεζε ησλ δηεξγαζηψλ παξέρνληαο δεδνκέλα απφ κεγάια ρξνληθά δηαζηήκαηα απφ δηάθνξα Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 165 Έηνο: 2014

166 θαηλφκελα, ηα νπνία δηεπξχλνπλ ηνπο νξίδνληεο γηα ηε κειέηε ηεο βηνινγίαο θαη ρεκείαο ηεο βαζηάο ζάιαζζαο θαη ησλ σθεάλησλ δηεξγαζηψλ. Ζ αλάπηπμε ησλ ππνζαιάζζησλ παξαηεξεηεξίσλ ζηεξίδεηαη ζηε ζπλεξγαζία κεηαμχ επηζηεκνληθήο θνηλφηεηαο θαη βηνκεραλίαο γηα ηε βειηίσζε ηεο Δπξσπατθήο αληαγσληζηηθφηεηαο ζε ζρέζε κε ηελ Ηαπσλία, ηνλ Καλαδά θαη ηηο Ζ.Π.Α. Ο νξηζκφο ηνπ φξνπ «Τπνζαιάζζηα Παξαηήξεζε Ππζκέλα» δφζεθε απφ ην NRC (National Research Council (NRC), Illuminating the Hidden Planet. The Future of Seafloor Observatory Science, National Academy Press, Washington DC, 2000): Έλα κε επαλδξσκέλν ζχζηεκα νξγάλσλ, αηζζεηήξσλ θαη κε κνλάδα εληνιψλ ζε ζηαζεξή πεξηνρή, ζπλδένληαη κε ηε ρέξζν είηε κε αθνπζηηθά ζπζηήκαηα είηε κέζσ θηβσηίνπ ζηνλ ππζκέλα ή κε θαιψδηα νπηηθψλ ηλψλ. Οη αηζζεηήξεο θαη ηα φξγαλα ζπιιέγνπλ δεδνκέλα απφ ηελ επηθάλεηα ηνπ ππζκέλα, θαηά κήθνο ηεο πδάηηλεο ζηήιεο κέρξη θάησ απφ ηνλ ππζκέλα. Ζ παξαθνινχζεζε ηνπ ππζκέλα έρεη δηεπηζηεκνληθφ ραξαθηήξα, θαζψο επίζεο ζπκβάιιεη ζηελ πξφνδν επηζηεκνληθψλ ηνκέσλ, φπσο: 1. Ο ξφινο ηνπ σθεαλνχ ζην θιίκα. 2. Ζ δπλακηθή ηεο σθεάληαο ιηζφζθαηξαο θαη ε απεηθφληζε ηνπ εζσηεξηθνχ ηεο γεο. 3. Ρεπζηά θαη δσή κέζα ζηνλ σθεάλην θινηφ. 4. Γηεξγαζίεο ζηηο παξάθηηεο πεξηνρέο. 5. Βηνθπζηθέο αιιειεπηδξάζεηο. 6. Γπλακηθή ηνπ νηθνζπζηήκαηνο θαη ηεο βηνπνηθηιφηεηαο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 166 Έηνο: 2014

167 Δικόνα 4.3: EMSO (European Multidisciplinary Seafloor Observatory), Απεηθφληζε ησλ αιιειεπηδξάζεσλ ηεο γεψζθαηξαο, βηφζθαηξαο, πδξφζθαηξαο ζε κεγάιεο δηάξθεηαο παξαθνινχζεζε 4.4 ΚΛΑΓΟΗ ΔΡΔΤΝΧΝ ΜΔ ΣΖ ΥΡΖΖ ΠΑΡΑΣΖΡΖΣΖΡΗΧΝ Κάζε επηζηεκνληθφο θιάδνο ρξεζηκνπνηεί ηα ππνζαιάζζηα παξαηεξεηήξηα γηα ηηο παξαθάησ έξεπλεο: Χθεαλνγξαθία: Υαξαθηεξηζκφο κάδαο λεξνχ, δηαδηθαζίεο ζηελ πδάηηλε ζηήιε, ζεξκνδπλακηθή, θάιπκκα πάγνπ, θιηκαηνινγία, επηπηψζεηο ζηελ θιηκαηηθή αιιαγή. Βηνρεκεία: Παγθφζκηνο θχθινο ηνπ άλζξαθα θαη άιισλ ζηνηρείσλ ζηνπο σθεαλνχο κέζσ θπζηθψλ θαη βηνινγηθψλ δηεξγαζηψλ. Γεσεπηζηήκεο: Μεηαθνξά απφ ην εζσηεξηθφ ηεο γεο πξνο ηνλ θινηφ, πδξφζθαηξα θαη βηφζθαηξα, ξνή ξεπζηψλ θαη δηαθπγέο αεξίσλ κέζσ ηδεκάησλ, κεηαθνξά ηδεκάησλ ζηε βαζεηά ζάιαζζα, θιηκαηηθή αιιαγή. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 167 Έηνο: 2014

168 ηελ πξφιεςε θηλδχλσλ: εηζκνί, ηζνπλάκη, εθαηζηεηαθέο επηθηλδπλφηεηεο, αζηάζεηα πξαλψλ. Ζ ζπκβνιή ησλ ππνζαιάζζησλ παξαηεξεηεξίσλ ζηελ δηεπηζηεκνληθή έξεπλα είλαη κεγάιε δηφηη κπνξνχλ λα πξαγκαηνπνηήζνπλ: 1. Αλαιχζεηο ζξεπηηθψλ ζπζηαηηθψλ. 2. Μεηξήζεηο ph, Eh θαη αιθαιηθφηεηαο. 3. Δληνπηζκφ πδξνγνλαλζξάθσλ. 4. Υξήζε θαζκαηφκεηξνπ κάδαο in situ. 5. Υξήζε παγίδσλ ζηνηρεησδψλ ζσκαηηδίσλ. 6. Δηθφλεο κε βάζε ηε ξνή ζσκαηηδίσλ. 7. Αηζζεηήξεο βηφζθαηξαο. 8. Οινγξαθηθή απεηθφληζε. 9. Βίληεν. 10. Παζεηηθή αθνπζηηθή. 11. Δλεξγή αθνπζηηθή. 12. Γεηγκαηνιεςία δσνπιαγθηνχ. 13. Δπεμεξγαζία δεηγκάησλ in situ κε κνξηαθνχο/γελεηηθνχο αηζζεηήξεο. Σα ππνζαιάζζηα παξαηεξεηήξηα κπνξνχλ λα πξνζθέξνπλ λέεο επθαηξίεο γηα ηε κειέηε πνιιαπιψλ, αιιειέλδεησλ επηζηεκνληθψλ δηεξγαζηψλ ζε ρξνλνδηάγξακκα απφ δεπηεξφιεπηα ζε δεθαεηίεο, φπσο α) επεηζνδηαθά γεγνλφηα/δηεξγαζίεο, β) δηεξγαζίεο κε πεξίνδν απφ κήλεο κέρξη ρξφληα θαη γ) παγθφζκηεο θαη καθξνπξφζεζκεο δηεξγαζίεο. Πνιιά επηζηεκνληθά θαη πξαθηηθά πιενλεθηήκαηα κπνξνχλ λα επηηεπρζνχλ κε ηε ρξήζε ησλ ππνζαιάζζησλ παξαηεξεηεξίσλ, θαζψο επηηξέπνπλ: 1. Να μεπεξαζηεί ε ζπιινγή δεδνκέλσλ θαη δεηγκάησλ κε πινίν. 2. Να επηηεπρζεί ε ζπιινγή δεδνκέλσλ θνληά ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν αιιά θαη ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 168 Έηνο: 2014

169 3. Να πξνσζήζεη ηελ έξεπλα ησλ σθεαλνγξαθηθψλ, γεσινγηθψλ θαη θιηκαηνινγηθψλ επηζηεκψλ γηα ηελ αληηκεηψπηζε θνηλσληθφ-νηθνλνκηθψλ δεηεκάησλ. 4.5 GEOSTAR Μειέηεο απφ ην 1995 έσο ην 2001, κε ηελ ππνζηήξημε ησλ πξνγξακκάησλ GEOSTAR θαη GEOSTAR-2, αθνζηψζεθαλ ζηελ αλάπηπμε θαη ζηε δνθηκή ζε πξαγκαηηθέο ζπλζήθεο βαζηάο ζάιαζζαο κε απηφλνκν ππνζαιάζζην παξαηεξεηήξην κεγάιεο δηάξθεηαο (1 ρξφλν) γηα δηεπηζηεκνληθή παξαθνινχζεζε ζε αβπζζηθά βάζε (κέγηζηε ιεηηνπξγία κέηξα) (Δηθφλα 4.4). Δικόνα 4.4: Geostar: ν ζηαζκφο βάζεο (Bottom Station) δηνηθείηαη απφ ην εηδηθφ φρεκα MODUS θαη επηθνηλσλεί κέζσ ππνζαιάζζηνπ αθνπζηηθνχ ζπλδέζκνπ κε ηα πινία, δηα κέζνπ θάςνπιαο δεδνκέλσλ (Messengers) ή πισηήξα, θαη ζηε ζπλέρεηα, κέζσ δνξπθνξηθψλ ζπλδέζεσλ κε ηελ αθηή. Ζ ηξνθνδνζία παξέρεηαη απφ κπαηαξίεο ιηζίνπ. ιν ην ζχζηεκα βαζίδεηαη ζε ηξία βαζηθά ππνζαιάζζηα ζπζηήκαηα (Beranzoli et al., 1998): Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 169 Έηνο: 2014

170 I. ηαζκφο βάζεο(δηθφλα 4.5). Ο ζηαζκφο δηαζέηεη φινπο ηνπο αηζζεηήξεο, ηηο κπαηαξίεο, ην ζχζηεκα ζπιινγήο δεδνκέλσλ θαη ην ζχζηεκα ειέγρνπ (DACS: Data Acquisition and Control System). II. Ζ επηθνηλσλία ζηεξίδεηαη, θπξίσο, ζε αθνπζηηθέο ζπλδέζεηο κε πισηήξεο ζηελ επηθάλεηα θαη έπεηηα ζε δνξπθνξηθέο ζπλδέζεηο (Δηθφλα 4.6). III. Δηδηθφ φρεκα (Δηθφλα 4.5) γηα ηελ εγθαηάζηαζε θαη αλάθηεζε (MODUS: Mobile Docker for Underwater Sciences). Δικόνα 4.5: GEOSTAR παξαηεξεηήξην ππζκέλα θαη MODUS (πάλσ). Δικόνα 4.6:Πισηήξαο επηθνηλσλίαο. Ο ζηαζκφο βάζεο (δειαδή ην παξαηεξεηήξην ππζκέλα) δηαρεηξίδεηαη φιν ην επηζηεκνληθφ σθέιηκν θνξηίν, παξέρεη ηξνθνδνζία θαη θηινμελεί ην ππνζαιάζζην ηκήκα ηνπ ζπζηήκαηνο επηθνηλσλίαο. Σα δεδνκέλα νδεγνχληαη θαη ειέγρνληαη απφ κηα θεληξηθή κνλάδα πνπ νλνκάδεηαη DOCS. Σν MODUS είλαη φρεκα γηα ηελ εγθαηάζηαζε/αλάθηεζε, ην νπνίν είλαη ειαθξχηεξν θαη κηθξφηεξν απφ ηα ROV. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 170 Έηνο: 2014

171 Παξά ην γεγνλφο φηη απνπζηάδνπλ νη ζπζθεπέο ρεηξηζκνχ, ην MODUS θξνληίδεη ην παξαηεξεηήξην απφ ηελ επηθάλεηα ηεο ζάιαζζαο έσο ηνλ ππζκέλα, θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εγθαηάζηαζεο/αλάθηεζεο είλαη ν θχξηνο ζχλδεζκνο επηθνηλσλίαο κε ην παξαηεξεηήξην. Οη επηθνηλσλίεο ηνπ GEOSTAR βαζίδνληαη ζε δηαθνξεηηθά ζπζηήκαηα: α) δεδνκέλα απφ θάςνπιεο (MESSENGER) πνπ απειεπζεξψλνληαη κεηά απφ εληνιή ή απηφκαηα ζε έθηαθηε αλάγθε, κπνξνχλ λα κεηαδψζνπλ πιεξνθνξίεο γηα ηε ζέζε ηνπο ζηε ζάιαζζα θαη κηθξή πνζφηεηα δεδνκέλσλ κέζσ ARGOS, θαη β) αθνπζηηθή επηθνηλσλία ππζκέλαεπηθάλεηαο κε πισηήξα ή κε θνξεηφ ζηαζκφ πάλσ ζε πινίν. Κνληά ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν επηθνηλσλία κε ην παξαηεξεηήξην ππζκέλα εμαζθαιίδεηαη απφ ηνλ πισηήξα επηθάλεηαο πνπ ζπλδέεηαη αθνπζηηθά κε ηνλ ζηαζκφ βάζεο, θαη κε radiolink/δνξπθνξηθή επηθνηλσλία κε έλαλ παξάθηην ζηαζκφ. 4.6 ΝΔPTUNE (NORTH EAST PACIFIC TIME-SERIES UNDERSEA NETWORKED (EXPERIMENT) Δίλαη έλα εξεπλεηηθφ πξφγξακκα- πείξακα κε ζηφρν λα δεκηνπξγεζεί έλα δηεπηζηεκνληθφ δίθηπν παξαηεξεηεξίσλ ζηελ πιάθα Juan de Fuca, ζηα αλνηθηά ηεο Ακεξηθαληθήο δπηηθήο αθηήο. πλδέεηαη κε δχν ρεξζαία εξεπλεηηθά εξγαζηήξηα (παξάθηηνη ζηαζκνί) κε ππνζαιάζζηα θαιψδηα νπηηθψλ ηλψλ πςειήο ηαρχηεηαο. ρεδηαζκέλε είλαη ε αλάπηπμε θαισδίνπ 3000 km θαηά κήθνο ηεο πιάθαο Juan de Fuca, κε πεξίπνπ 30 θφκβνπο λα απέρνπλ ζε ζπρλφηεηα 100 km θαη πξνεθηάζεηο πνπ επηηξέπνπλ ηελ ηνπνζέηεζε νξγάλσλ ζε απφζηαζε 50 km (ή πεξηζζφηεξν) απφ έλαλ θφκβν. Οη έξεπλεο ηνπνζεηνχληαη ζηα αθφινπζα: 1. Ρνέο ζσκαηηδίσλ ζηα πεξηζψξηα πιαθψλ. 2. εηζκνινγία θαη γεσδπλακηθή, πδξνγεσινγία θαη βηνρεκεία ππζκέλα. 3. Γηεξγαζίεο ζηα ridge crest θαη ζηηο δψλεο θαηαβχζηζεο (δηαθπγέο ξεπζηψλ, πδξίηεο) 4. Οηθνινγία βαζηάο ζάιαζζαο. 5. Γηεξγαζίεο ζηελ πδάηηλε ζηήιε. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 171 Έηνο: 2014

172 Δικόνα 4.7: Γεσγξαθηθή θαηαλνκή ησλ δηεζλψλ πξνγξακκάησλ πνπ δηαηίζεληαη γηα ηελ αλάπηπμε καθξνπξφζεζκσλ, ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν θαισδησκέλα παξαηεξεηήξηα. Σν ζχζηεκα έρεη ζρεδηαζηεί γηα λα παξέρεη δεδνκέλα ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Ζ πξνγξακκαηηζκέλε δηάξθεηα δσήο είλαη 30 έηε. Σα ππνζαιάζζηα δίθηπα παξαθνινχζεζεο (Δηθφλα 4.7) ζα απνηειέζνπλ αιιαγή ζηελ σθεαλνγξαθηθή έξεπλα θαη ζα απαηηήζνπλ κεγάιεο επελδχζεηο ζε αλζξψπηλνπο θαη νηθνλνκηθνχο πφξνπο γηα πνιιέο δεθαεηίεο. Σα πιενλεθηήκαηα φκσο ηεο εδξαίσζεο ησλ δηθηχσλ απηψλ είλαη ζεκαληηθά θαη ζα παξέρνπλ πνιιά λέα δεδνκέλα ζηνλ ξφιν ηνπ σθεαλνχ ζηελ θιηκαηηθή αιιαγή, ζηελ εθηίκεζε θαη κείσζε ησλ θπζηθψλ θηλδχλσλ φπσο ζεηζκνί θαη ηζνπλάκη. Ζ πξφζβαζε ζηα σθεαλνγξαθηθά θαη γεσθπζηθά δεδνκέλα ζα αλαβαζκηζηεί αθνχ ζα γίλεηαη ζε πξαγκαηηθφ ή ζρεδφλ πξαγκαηηθφ ρξφλν, θαη ζα είλαη δηαζέζηκε πξνο κειέηε κηα γεσθπζηθή θαη σθεαλνγξαθηθή θάιπςε παγθφζκηαο θιίκαθαο κε ηηο αιιειεπηδξάζεηο ρεκηθψλ, θπζηθψλ θαη βηνινγηθψλ δηεξγαζηψλ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 172 Έηνο: 2014

173 4.7 ΠΑΡΑΚΣΗΑ ΤΣΖΜΑΣΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΤΘΖΖ ReCON (Real-time Coastal Observatories Network) Ζ αλάπηπμε θαη ε εθαξκνγή ησλ παξάθηησλ ζπζηεκάησλ παξαθνινχζεζεο απνηειεί, πιένλ, εζληθή αλάγθε. Οη παξαηεξήζεηο ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν είλαη αλαγθαίεο γηα πξνβιέςεηο, έξεπλεο, δηαρείξηζε ησλ παξάθηησλ πφξσλ, ελεκέξσζε ηνπ θνηλνχ ζρεηηθά κε ηελ θαηάζηαζε ηνπ νηθνζπζηήκαηνο, ηελ αχμεζε ηεο ζαιάζζηαο αζθάιεηαο, ηε κείσζε θηλδχλσλ ηεο δεκφζηαο πγείαο. Έλα παξάθηην ζχζηεκα παξαθνινχζεζεο (ReCON) πξέπεη λα βαζίδεηαη ζε ππάξρνπζα ηερλνινγία, θαζψο επίζεο λα έρεη δπλαηφηεηα κεηαθνξάο θαη αληνρή. Σν ζχζηεκα παξαθνινχζεζεο αμηνπνηεί ηελ ππάξρνπζα ηερλνινγία γηα ηελ παξνρή ησλ δεδνκέλσλ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ, πνπ έρνπλ ζπιιερζεί απφ έλα επξχ θάζκα πεξηβαιινληηθψλ παξακέηξσλ απφ ηελ επηθάλεηα ηνπ σθεάληνχ ππζκέλα. Σν ζχζηεκα έρεη ηελ ηθαλφηεηα λα παξνπζηάδεη ηηο παξαηεξήζεηο, ηηο αληηδξάζεηο ζε επεηζνδηαθά γεγνλφηα θαη λα κεηαθέξεη δεδνκέλα, φπσο εηθφλεο θαη βίληεν, κέζσ ηεο ππνδνκήο ηνπ, γηα εξεπλεηηθνχο ζθνπνχο θαη επηρεηξεζηαθέο θαη εθπαηδεπηηθέο εθαξκνγέο. Σέινο, απνηειείηαη απφ έλα θέληξν έιεγρνπ, ζηαζκνχο μεξάο, πισηήξεο θαη κφληκνπο ζηαζκνχο κε επηθαλεηαθνχο αηζζεηήξεο, θαη ππνζαιάζζηνπο θφκβνπο κε αηζζεηήξεο ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΤΣΖΜΑΣΟ To ReCON ρξεζηκνπνηεί ηερλνινγία ψζηε λα εθαξκνζηεί έλα επηθαλεηαθφ δίθηπν επηθνηλσληψλ δνκνχκελν κε αζχξκαην IEEE lb/g (ρήκα 4.1). Δληφο πεδίνπ βνιήο, νη πισηήξεο ζα επηιέμνπλ ηελ ζπληνκφηεξε δηαδξνκή πξνο ηνπο ρεξζαίνπο ζηαζκνχο. Ζ εκβέιεηα ηνπ ζπζηήκαηνο κπνξεί λα επεθηαζεί έθηνο πεδίνπ βνιήο, κε ηελ αλακεηάδνζε δεδνκέλσλ κέζσ ελφο πισηήξα, εληφο εκβέιεηαο ρεξζαίσλ ζηαζκψλ. Οη ππνζαιάζζηνη θφκβνη κπνξνχλ λα ζπλδεζνχλ κε πεξηζζφηεξνπο θφκβνπο, κε πεξηνξηζκέλε ηζρχ. Ζ κέγηζηε εκβέιεηα αλάπηπμεο θαη απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο πνηθίινπλ αλαιφγσο ηεο ελίζρπζεο ηνπ ζήκαηνο θαη ηνπ χςνπο ησλ θεξαηψλ. Σν δηάγξακκα ηνπ ζπζηήκαηνο ζην ρήκα 4.2 παξέρεη κηα γεληθή εηθφλα ησλ εμαξηεκάησλ πνπ απαηηνχληαη γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ απφ ηνλ αηζζεηήξα ζε κηα ζπγθεθξηκέλε εθαξκνγή. Σν ππν-επηθαλεηαθφ δίθηπν κεηαθέξεη εληνιέο απφ ην θέληξν Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 173 Έηνο: 2014

174 ειέγρνπ, γηα ζπγθεθξηκέλεο ζπζθεπέο, κέζσ ππνζαιάζζηνπ θαισδίνπ ζπλδεδεκέλν κε ηνλ ππνζαιάζζην θφκβν θαη ηνλ πισηήξα. Τπνζαιάζζηα φξγαλα (ηθαλά γηα ζπλερή επηθνηλσλία) ζπλδένληαη άκεζα κε δηαδηθηπαθή ζχξα ηνπ δηαθνκηζηή. τήμα 4.1: χζηεκα παξαθνινχζεζεο ReCON Οη αλαινγηθνί αηζζεηήξεο ζπλδένληαη κε ηε δηαδηθηπαθή ζχξα κέζσ ελφο κεηαηξνπέα (απφ αλαινγηθή ζε ζεηξηαθή κνξθή). Σν ινγηζκηθφ ηνπ αηζζεηήξα κεηαθνξάο δεδνκέλσλ πεξηιακβάλεη (α) θέιπθνο Linux (ηκήκα ινγηζκηθνχ πνπ παξέρεη κηα δηαζχλδεζε πξνο ηνπο ρξήζηεο, παξέρεη πξφζβαζε ζηηο ππεξεζίεο ηνπ ππξήλα) θαη (β) πξσηφθνιιν Kermit (ζχλνιν ινγηζκηθψλ κεηαθνξάο αξρείσλ) γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ θαη ηε κεηαθνξά ησλ ζεηξηαθψλ δεδνκέλσλ απφ ηα φξγαλα. Σα πξσηφθνιια, εθηεινχληαη ζηνλ επεμεξγαζηή Linux, πνπ βξίζθεηαη ζηνλ πισηήξα ή ζηνλ ππνζαιάζζην θφκβν. Σα πξσηφθνιια Linux (Bourne shell) θαη ε γιψζζα πξνγξακκαηηζκνχ C, ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηε κεηαθνξά θαη απνθσδηθνπνίεζε ησλ δπαδηθψλ αξρείσλ απφ ην ερεηηθφ θχκα θαη ηα φξγαλα κέηξεζεο. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 174 Έηνο: 2014

175 Σν δηαδηθηπαθφ ζχζηεκα δηαρείξηζεο δεδνκέλσλ επηηξέπεη ηελ πξφζβαζε ζηα δεδνκέλα, πνπ αθνξνχλ ηηο ζαιάζζηεο ζπλζήθεο, ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Σα δεδνκέλα, γηα απηέο ηηο εθαξκνγέο, απνζεθεχνληαη ζηνλ πισηήξα θαη ζηνλ θφκβν ηνπ παξάθηηνπ τήμα 4.2: Γηάγξακκα ζπζηήκαηνο ReCON ζηαζκνχ κέρξη ην θέληξν ειέγρνπ λα ηα δηαλέκεη έθηνο ηνπ ηνίρνπο πξνζηαζίαο θαη λα ηα κεηαθέξεη ζην αξρείν. Ζ ελέξγεηα ησλ ππνζαιάζζησλ θφκβσλ θαη νξγάλσλ ειέγρεηαη κέζσ ζηαζεξψλ θέληξσλ ρακειήο ελέξγεηαο. Οη κνλάδεο έιεγρνπ ηεο ελέξγεηαο είλαη κνλαδηθά ζρεδηαζκέλεο γηα ην ReCON. Σν ζχζηεκα ηεο ειηαθήο θφξηηζεο ηεο κπαηαξίαο είλαη ζρεδηαζκέλν λα ζηακαηά ηελ θφξηηζε φηαλ νη κπαηαξίεο έρνπλ θηάζεη ηα 14.1 Volt DC (ζπλερνχο ξεχκαηνο). Δπί ηνπ παξφληνο, νη ζηαζκνί αλνηρηήο ζαιάζζεο ηνπ ReCON παξέρνπλ πξφζβαζε, ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν, ζε έλα επξχ θάζκα αηζζεηήξσλ κέηξεζεο παξακέηξσλ, φπσο άλεκνη, ζεξκνθξαζία αέξα, θχκαηα, ζεξκνθξαζία λεξνχ, ρισξνθχιιε, ph, ελεξγή Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 175 Έηνο: 2014

176 θσηνζπλζεηηθή αθηηλνβνιία θαη δηαιπκέλν νμπγφλν. Ο ζρεδηαζκφο επηηξέπεη in situ δνθηκέο θαη πεηξάκαηα, ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν, ζε πιαηθφξκεο, θαη νη αηζζεηήξεο παξέρνπλ εηθφλεο, θαη κεηξήζεηο ησλ ζξεπηηθψλ ζπζηαηηθψλ GMM (Gas Monitoring Module) Σν GMM είλαη έλαο απηφκαηνο, ελφξγαλνο ζηαζκφο ζρεδηαζκέλνο γηα ηελ παξαθνινχζεζε ησλ εκθαλίζεσλ ησλ αεξίσλ ζην ζαιαζζηλφ λεξφ θνληά ζηνλ ππζκέλα. Ο ζρεδηαζκφο θαη ε θαηαζθεπή ηνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ ζηα πιαίζηα ηνπ πξνγξάκκαηνο ASSEM. Δικόνα 4.8: Σν GMM ζηεξίδεηαη ζε έλα βελζηθφ ηξίπνδν απφ θξάκα αινπκηλίνπ Με ηε ζπλερή παξαθνινχζεζε ηνπ κεζαλίνπ θαζψο θαη άιισλ αεξίσλ, ζα είλαη δπλαηή ε αλάιπζε δηαθπκάλζεσλ ηεο ζπγθέληξσζεο θαη ηεο ξνήο ζην ζαιαζζηλφ λεξφ, ησλ δηαθπγψλ αεξίσλ, ηεο ζπκπεξηθνξάο ησλ κέζσλ απ φπνπ δηαθεχγνπλ (πρ. Κξαηήξεο, Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 176 Έηνο: 2014

177 εθαίζηεηα ιάζπεο) θαζψο θαη ηηο ζρέζεηο κε άιιεο δηεξγαζίεο, φπσο ε θπθινθνξία ηνπ λεξνχ, ε ζεηζκηθφηεηα, θαη νη βηνινγηθέο θνηλφηεηεο. Σξεηο αηζζεηήξεο κεζαλίνπ METS (methane sensors) είλαη ηνπνζεηεκέλνη ζε ζεηξά, ζπκπεξηιακβαλνκέλσλ ηνπ θχξηνπ αηζζεηήξα θαη ησλ δχν εθεδξηθψλ, νη νπνίνη αληηθαζηζηνχλ ηνλ θχξην ζε πεξίπησζε βιάβεο ή θαθήο ιεηηνπξγίαο. Κάζε αηζζεηήξαο θαηαγξάθεη ηηο ηηκέο κεζαλίνπ ζην ζπγθεθξηκέλν βάζνο, θαζψο θαη ηε ζεξκνθξαζία αλά δεπηεξφιεπην ηνπ αηζζεηήξα. Έλαο αηζζεηήξαο είλαη εγθαηεζηεκέλνο ζην GMM γηα ηελ αλίρλεπζε πδξφζεηνπ ΠΑΡΑΚΟΛΟΤΘΖΖ ΑΔΡΗΧΝ & ΤΓΡΑΗΑ Γηα ηελ παξαθνινχζεζε αεξίσλ θαη πγξαζίαο, ην GMM εθηειεί online ηελ παξαθνινχζεζε ηεο πνζφηεηαο πδξνγφλνπ δηαιπκέλν ζε κνλσηηθά πεηξειαηνεηδή (= νξπθηέιαην πνπ είλαη ζηαζεξφ ζε πςειέο ζεξκνθξαζίεο θαη δηαζέηεη εμαηξεηηθέο ειεθηξηθέο ηδηφηεηεο κφλσζεο, κπνξεί λα ρξεζηκεχζεη σο ςπθηηθφ κέζν), εθπέκπνληαο ζπλαγεξκνχο γηα ηα επίπεδα ηνπ πδξνγφλνπ πάλσ απφ ην θαζνξηζκέλν φξην θαζψο θαη γηα ηελ αχμεζε ησλ αεξίσλ. Σα εχθιεθηα αέξηα δηαιχνληαη ζην πεηξέιαην ζπζθεπψλ πςειήο ηάζεο πνπ είλαη γλσζηνί ζαλ έλα απφ ηνπο θαιχηεξνπο δείθηεο ηεο εζσηεξηθήο θαηάζηαζεο θαη ηεο κφλσζεο. Ο εληνπηζκφο ησλ κε θπζηνινγηθψλ επηπέδσλ θπζηθνχ αεξίνπ κπνξεί λα δείρλνπλ ηελ εκθάληζε ησλ αζηνρηψλ αθφκα ζηα αξρηθά ζηάδηα. Σν GMM κεηξά ηελ πεξηεθηηθφηεηα ζε πδξνγφλν πνπ δηαιχεηαη ζε κνλσηηθά πεηξειαηνεηδή, δεδνκέλνπ φηη απηφ ην αέξην είλαη παξφλ ζηα πεξηζζφηεξα απφ ηα είδε ησλ αζηνρηψλ πνπ ζπκβαίλνπλ ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο. Σν GMM παξαθνινπζεί επίζεο ηε ζρεηηθή πγξαζία ζην ιάδη (0 έσο 100%) θαη ηε ζρεηηθή ζεξκνθξαζία ηνπ πεηξειαηνεηδνχο. Σν GMM απνηειείηαη απφ ηε Μνλάδα Μεηξεηή (Measurement Module, ΜΜ) θαη ηηο Μνλάδεο MMI. Ζ Μνλάδα Μεηξεηή (ΜΜ) ζπλδέεηαη ζε κηα βαιβίδα πεηξειαίνπ ζηνλ κεηαζρεκαηηζηή θαη πεξηέρεη ηνπο αηζζεηήξεο κέηξεζεο. Παξέρεηαη κε ηελ RS-485 ζεηξηαθή ζχξα επηθνηλσλίαο κέζσ ηνπ νπνίνπ νη πιεξνθνξίεο πνπ δηαβηβάδνληαη ζηηο κνλάδεο ΜΜΗ. Ζ MMI θαζηζηά ηηο πιεξνθνξίεο δηαζέζηκεο ζηηο νζφλεο ηεο ζε ηνπηθφ επίπεδν, θαη κέζσ αλαινγηθψλ εμφδσλ πξνο ζηεγλέο επαθέο (ρσξίο ξεχκα) θαη κέζσ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 177 Έηνο: 2014

178 ηεο RS-485 ζεηξηαθήο ζχξαο, ζε επξχηεξν επίπεδν. Δπίζεο, ε κνλάδα MMI εθηειεί ηνπο ππνινγηζκνχο ησλ ηάζεσλ θαη απνζεθεχεη ηηο ηηκέο ζε κφληκε κλήκε. 4.8 DTS & idas DTS ( DISTRIBUTED TEMPERATURE SENSING) ΚΑΗ ΔΦΑΡΜΟΓΔ ΣΟΤ Σν ζχζηεκα θαηαλεκεκέλσλ κεηξήζεσλ ζεξκνθξαζίαο κε νπηηθέο ίλεο (Fibre Optic Distributed Temperature Sensing FO-DTS) απνηειεί έλαλ ηξφπν πξνζέγγηζεο ρψξνπ θαη ρξφλνπ πνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ ζπλερή παξαθνινχζεζε δεδνκέλσλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν, ζε δηαθνξεηηθά πεξηβάιινληα. Αλαπηχρζεθε, γηα πξψηε θνξά, ηελ δεθαεηία ηνπ 1980 θαη ρξεζηκνπνηήζεθε ζηε βηνκεραλία πεηξειαίνπ θαη θπζηθνχ αεξίνπ θαηά ηελ δηάξθεηα ηεο δεθαεηίαο 1990 θαη ζηηο αξρέο ηεο δεθαεηίαο ηνπ 2000, απφ ην 2006 ρξεζηκνπνηείηαη επξέσο ζε πδξνγεσινγηθέο κειέηεο. Ζ ηερλνινγία ηνπ DTS παξέρεη ζηνλ ρξήζηε θαηαλεκεκέλεο κεηξήζεηο ζεξκνθξαζίαο θαηά κήθνο ηεο νπηηθήο ίλαο ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν. Έρεη δνθηκαζηεί επηηπρψο ζε νπηηθέο ίλεο ζε πςειέο ζεξκνθξαζίεο, κεγαιχηεξεο ησλ 700 ν C, επηηπγράλνληαο 29 cm ρσξηθή αθξίβεηα (spatial resolution) ζε ζηάδην κεηάβαζεο απφ 25 ν C έσο 700 ν C. Σν DTS εθπέκπεη ζηελ νπηηθή ίλα ζεηξά νπηηθψλ παικψλ κε δηάξθεηα ηάμεο nanosecond. Οη παικνί δηαδίδνληαη κέζσ ηεο νπηηθήο ίλαο, κηθξή πνζφηεηα θσηφο επηζηξέθεη κε ζθεδαζκφ πξνο ηελ πεγή ιέηδεξ. πσο αλαθέξζεθε ην DTS απνηειεί έλαλ ηξφπν πξνζέγγηζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο ζην ρψξν θαη ζηνλ ρξφλν θαη δίλεη κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν, ζε δηαθνξεηηθά πεξηβάιινληα. Σν ζχζηεκα θαηαλεκεκέλσλ κεηξήζεσλ ζεξκνθξαζίαο κε νπηηθέο ίλεο εθαξκφδεηαη ζην πεξηβάιινλ θαη ηελ παξαθνινχζεζε απηνχ ζε αληηθείκελα φπσο α) γεσζεξκηθέο εθαξκνγέο (αληαιιαγή ζεξκφηεηαο), β) πεξηβαιινληηθή αζθάιεηα, γ) βηνκεραλία, δ) ππνζαιάζζηα αηνιηθά πάξθα, θαη ε) παξαθνινχζεζε πεηξειαηνπεγψλ idas (INTELLIGENT DISTRIBUTED ACOUSTIC SENSOR) ΚΑΗ ΔΦΑΡΜΟΓΔ ΣΟΤ Σν ζχζηεκα ηνπ αθνπζηηθνχ αηζζεηήξα επθπνχο θαηαλνκήο (Intelligent Distributed Acoustic Sensor- idas) κεηξά ζε πξαγκαηηθφ αθνπζηηθφ πεδίν θάζε 1 m γηα πάλσ απφ Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 178 Έηνο: 2014

179 50 km νπηηθνχ θαισδίνπ. Απηφ επηηπγράλεηαη κε ηελ εθπνκπή νπηηθνχ ζήκαηνο κέζα ζηελ ίλα θαη εμεηάδνληαο ηηο αλαθιάζεηο πνπ νπηζζνζθεδάδνληαη ζε φιν ην κήθνο ηνπ γπαιηνχ. Με ηελ αλάιπζε ησλ αλαθιάζεσλ θαη ηελ κέηξεζε ηνπ ρξφλνπ, κεηαμχ ηεο εθπνκπήο νπηηθνχ παικνχ θαη ηεο ιήςεο ηνπ ζήκαηνο, ην idas κπνξεί λα κεηξήζεη ην αθνπζηηθφ ζήκα ζε φια ηα ζεκεία θαηά κήθνο ηεο ίλαο. ηαλ έλαο νπηηθφο παικφο ηαμηδεχεη ζε κηα νπηηθή ίλα, κηθξή πνζφηεηα ηνπ θσηφο ζθεδάδεηαη θπζηθά (κέζσ Rayleigh, Brillouin θαη Raman ζθέδαζεο) θαη επηζηξέθεη ζηε κνλάδα ηνπ αηζζεηήξα. Με ηελ θαηαγξαθή ηνπ επηζηξεθφκελνπ ζήκαηνο ζπλαξηήζεη ηνπ ρξφλνπ, κπνξεί λα πξνζδηνξηζηεί κηα κέηξεζε ηνπ παξαγφκελνπ θσηφο θαηά κήθνο ηνπ θαισδίνπ. Σν idas ρξεζηκνπνηεί κηα λέα νπηηθν-ειεθηξηθή αξρηηεθηνληθή γηα ηελ αθξηβή θαη γξήγνξε κέηξεζε ηνπ νπηζζνζθεδαζκέλνπ ζήκαηνο κε αθξίβεηα θαη ηαρχηεηα πνπ επηηξέπεη αθνπζηηθέο κεηξήζεηο. Δίλαη έλα εμαηξεηηθά επαίζζεην φξγαλν ψζηε λα επηηξέπεη ηελ ςεθηαθή θαηαγξαθή ησλ αθνπζηηθψλ πεδίσλ ζε θάζε ζέζε θαηά κήθνο ηεο νπηηθήο ίλαο κε ζπρλφηεηα > 100 khz. Απηή ε επαλαζηαηηθή εθεχξεζε είλαη ηερληθά, πνιιά βήκαηα κπξνζηά, ζε ζρέζε κε φ,ηη έρεη επηηεπρζεί κέρξη ηψξα. Ζ ζπνπδαηφηεηα ηεο ζπιινγήο ηνπ πιάηνπο θαη ηεο ζπρλφηεηαο ησλ πξαγκαηηθψλ αθνπζηηθψλ ζεκάησλ, δεκηνπξγεί ηηο πξνδηαγξαθέο ψζηε λα εμαρζεί ην κέγηζην δπλαηφ απνηέιεζκα κε ηε ρξήζε δηαθφξσλ ηερληθψλ επεμεξγαζίαο δεδνκέλσλ. Παξαδείγκαηνο ράξηλ, ην idas πεξηέρεη ηε δπλαηφηεηα πξνζδηνξηζκνχ ηεο ηαρχηεηαο ηνπ ήρνπ ζην πιηθφ πνπ πεξηβάιιεη ην αηζζεηήξην θαιψδην, επηηξέπνληαο ηελ πνζνηηθνπνίεζε, φπσο γηα παξάδεηγκα ηελ παξνπζία αεξίνπ ζην πεηξέιαην. Σν ζχζηεκα ηνπ αθνπζηηθνχ αηζζεηήξα επθπνχο θαηαλνκήο εθαξκφδεηαη ζηνπο ηνκείο α) ηεο αζθάιεηαο γηα αγσγνχο κεγάινπ κήθνπο ζηηο κεηαθνξέο θαη εγθαηαζηάζεηο θαη ηελ παξαθνινχζεζε ιηκέλσλ θαη παξάθηησλ πεξηβαιιφλησλ, β) ηεο ελέξγεηαο ζηελ παξαθνινχζεζε δηαξξνψλ (fracturing), θαη γ) ζηνλ ηνκέα ηνπ πεξηβάιινληνο ζην παξάθηην/ζαιάζζην πεξηβάιινλ, ηελ Γεσινγία, θαη ηελ Τδξνγεσινγία. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 179 Έηνο: 2014

180 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ Σα ηδήκαηα βαζηάο ζάιαζζαο θηινμελνχλ ηελ ζπληξηπηηθή πιεηνςεθία ησλ θπζηθψλ πδξίησλ αεξίσλ, πνπ ππάξρνπλ κεηαμχ ζε έλαλ ππφ πίεζε θαη πεξηνξηζκέλεο ζεξκνθξαζίαο φγθν θαη πνιχ ζπρλά νλνκάδεηαη σο έλπδξν αέξην δψλεο ζηαζεξφηεηαο (GHSZ). Γηακέζνπ κηαο ηππηθήο επεηξσηηθήο φρζεο, ε GHSZ θάλεη έλα θάηνπηξν ρακειά ζηνλ ζαιάζζην ππζκέλα. ήκεξα, απηφ ην θάηνπηξν αξρίδεη ζε 250 έσο 500 κέηξα βάζνπο λεξνχ, αλάινγα κε ηηο ηνπηθέο ζπλζήθεο, εθεί φκσο φπνπ ε πίεζε είλαη αξθεηά πςειή θαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνχ αξθεηά ρακειή ψζηε λα δεκηνπξγεζνχλ πδξίηεο αεξίσλ. Απφ απηφ ην βάζνο θαη θάησ, ν ππζκέλαο ζεκαηνδνηεί ηελ θνξπθή ηνπ θάηνπηξνπ, δηφηη πδξίηεο αεξίσλ, φπσο ν πάγνο, επηπιένπλ θαη δελ κπνξνχλ λα ζπζζσξεπηνχλ ζην λεξφ. Σν θάησ κέξνο ηνπ θαηφπηξνπ βξίζθεηαη εληφο ηνπ ηδήκαηνο, φπνπ νη ζεξκνθξαζίεο είλαη πνιχ ζεξκέο γηα πδξίηεο αεξίσλ. Παξφιν πνπ πηέζεηο θαη ζεξκνθξαζίεο επλντθέο γηα χπαξμε πδξηηψλ αεξίνπ ππάξρνπλ ζε φιν ην βαζχ σθεαλφ, ηα πεξηζζφηεξα θνηηάζκαηα έρνπλ βξεζεί θαηά κήθνο ησλ επεηξσηηθψλ φρζσλ, φπνπ ηα πςειά πνζνζηά ηαθήο νξγαληθήο χιεο νδεγνχλ ζε ζεκαληηθή παξαγσγή αεξίσλ πδξνγνλαλζξάθσλ, θπξίσο κεζαλίνπ. Τδξίηεο αεξίσλ ζρεκαηίδνληαη ζηνλ ή θνληά ζηνλ βπζφ ζε ιίγεο πεξηνρέο φπνπ ειαηησκαηηθνί αγσγνί, κεηαθέξνπλ θνξηηζκέλα ζε θπζηθφ αέξην πγξά ζε πνιχ ξερά ηδήκαηα, ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ θαη ηνπ Κφιπνπ ηνπ Μεμηθνχ (Δηθφλα 5.1) θαη ηελ φρζε ηνπ ξεγθνλ. Οη πεξηζζφηεξνη πδξίηεο αεξίσλ, σζηφζν, εκθαλίδνληαη ζηελ GHSZ θαιά θάησ απφ ηνλ ππζκέλα σο κέξνο ελφο δπλακηθνχ ζπζηήκαηνο.φσηνζπλζεηηθνί νξγαληζκνί παξάγνπλ πνιχπινθα νξγαληθά κφξηα, ηα νπνία ηειηθά βπζίδνληαη ζηνλ ππζκέλα ηεο ζάιαζζαο. ην ίδεκα, βαθηεξίδηα ρξεζηκνπνηνχλ ην δηαιπκέλν νμπγφλν, ην ληηξηθφ θαη ζεηηθφ λάηξην γηα λα κεηαηξέςνπλ ηελ νξγαληθή χιε ζε λέεο ελψζεηο, ζπκπεξηιακβαλνκέλνπ ηνπ δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα θαη νμηθνχ. Απφ απηέο ηηο απιέο ελψζεηο, άιια κηθξφβηα παξάγνπλ carbon-13-depleted methane-άλζξαθα-13- εμαζζελεκέλνπ κεζαλίνπ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 180 Έηνο: 2014

181 Σν δηαιπκέλν αέξην κεηαλαζηεχεη θαηαθνξχθσο θαη νξηδνληίσο κέζσ δηάρπζεο θαη ξνήο ηνπ πγξνχ. Σειηθά, ζε επαξθείο ζπγθεληξψζεηο αεξίνπ θαη θαηαιιήισλ ζπλζεθψλ πίεζεο θαη ζεξκνθξαζίαο, νη πδξίηεο αεξίσλ κπνξνχλ λα θαηαβπζηζηνχλ ζηνλ πνξψδε ρψξν. Ζ ηαθή ηδεκάησλ κε ηελ πάξνδν ηνπ ρξφλνπ θέξλεη ζηγά-ζηγά ηνπο ζηεξενχο πδξίηεο ζε πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο. ηε βάζε ηνπ GHSZ, νη πδξίηεο αεξίσλ δελ είλαη πιένλ ζηαζεξνί θαη δηαζπψληαη ζε λεξφ θαη ειεχζεξεο θπζαιίδεο κεζαλίνπ. Μεγάιν κέξνο απηνχ ηνπ κεζαλίνπ κπνξεί ζηε ζπλέρεηα λα κεηαλαζηεχζεη πξνο ηα άλσ κέζσ ησλ ηδεκάησλ θαη λα αλαθπθισζεί. Οη πδξίηεο αεξίνπ δελ ζπζζσξεχνληαη ζπλερψο, σζηφζν, επεηδή κεζάλην δξαπεηεχεη επίζεο απφ ηα ηδήκαηα. ηα πεξηζζφηεξα κέξε, ην κεζάλην αλεβαίλεη απφ ην βάζνο πξνο ηα πάλσ θαη ζπλαληά δηαρεφκελα ζνπιθίδηα/ζεηηθά θάησ απφ ην ζαιάζζην ππζκέλα. Σα κηθξφβηα εηζρσξνχλ, ρξεζηκνπνηψληαο ην κεζάλην θαη ην sulfate σο ηξνθή ζε κηα αλαεξφβηα δηαδηθαζία πνπ ηππηθά ζπκβαίλεη εληφο ελφο ιεπηνχ νξίδνληα 40 κέηξσλ άλσζελ ησλ ηδεκάησλ θαη παξάγνπλ φμηλν αλζξαθηθφ ηφλ θαη πδξφζεην. Οη αεξαγσγνί ηνπ ππζκέλα απνβάιινπλ επίζεο κεζάλην ζηα βαζηά λεξά κεξηθψλ πεξηνρψλ, θπξίσο εθεί φπνπ νη αγσγνί κεηαθέξνπλ θνξηηζκέλα πγξά κε αέξην απφ θάησ πξνο ηα επάλσ ηνπ GHSZ. Δπί ηνπ παξφληνο, ε αεξφβηα νμείδσζε απφ ηα βαθηήξηα θαηαλαιψλεη ην κεγαιχηεξν κέξνο απηνχ ηνπ κεζαλίνπ ζηε ζηήιε ηνπ λεξνχ πξηλ θηάζεη ζηελ αηκφζθαηξα.απηή ηε ζηηγκή, είλαη δχζθνιν λα εθηηκεζνχλ νη πηζαλνί κειινληηθνί γεσινγηθνί θίλδπλνη απφ ηνπο πδξίηεο αεξίνπ ιφγσ έιιεηςεο γλψζεο. Γηα παξάδεηγκα, ππάξρεη αβεβαηφηεηα ζρεηηθά κε ην πφζν κεζάλην είλαη απνζεθεπκέλν εληφο θαη ππφ ησλ πδξηηψλ αεξίσλ. Γηα ηα σθεάληα ηδήκαηα, νη εθηηκήζεηο θπκαίλνληαη απφ 500 έσο GtC (θαιχηεξε εθηίκεζε GtC) ζηα απνζέκαηα, ελψ νη ησξηλέο καο εθηηκήζεηο απνζεθεπκέλσλ πδξηηψλ αεξίσλ ζηελ Αξθηηθή πεξηνρή είλαη πνιχ θαθέο (πεξίπνπ 400 GtC) θαη είλαη αλχπαξθηεο γηα ηελ Αληαξθηηθή. Γελ είλαη γλσζηφ εάλ νη απμεκέλεο κειινληηθέο ζεξκνθξαζίεο ζα κπνξνχζαλ λα νδεγήζνπλ ζε ζεκαληηθέο εθιχζεηο κεζαλίνπ απφ ην σθεάλην ίδεκα, θαζψο ε ζεξκηθή εηζρψξεζε ζαιάζζηνπ ηδήκαηνο ζηελ αιιαγή θάζεο θιεηζξηηψλ - αεξίνπ κπνξεί λα είλαη αξθεηά αξγή ψζηε λα επηηξέπεη ηελ εκθάληζε κίαο λέαο ηζνξξνπίαο ρσξίο δηαθπγή θαζφινπ αεξίνπ. Αθφκα θαη αλ δηαθεχγεη αέξην κεζάλην, δελ είλαη μεθάζαξν πφζν απφ απηφ ζα κπνξνχζε λα νμεηδψλεηαη ζηνλ ππεξθείκελν σθεαλφ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 181 Έηνο: 2014

182 Ζ θαιχηεξή εθηίκεζε, απφ ηνπο Archer et al. (2009), κε ρξήζε κνληέισλ ηειεπηαίαο ηερλνινγίαο, έρεη ηεξάζηην πηζαλφ εχξνο, απφ 35 έσο 940 GtC. Σα απνζηαζεξνπνηεκέλα απνζέκαηα πδξηηψλ αεξίσλ ζηηο κνλίκσο παγσκέλεο πεξηνρέο θαίλνληαη πην βέβαηα θαζψο ηα θιηκαηηθά κνληέια πξνβιέπνπλ φηη νη πεξηνρέο κεγάινπ γεσγξαθηθνχ πιάηνπο ζα επεξεαζηνχλ αζχκκεηξα απφ ηελ ππεξζέξκαλζε ηνπ πιαλήηε, κε πξνβιεπφκελεο απμήζεηο ζεξκνθξαζίαο έσο θαη 12 C γηα ην κεγαιχηεξν κέξνο ηεο Βφξεηαο Ακεξηθήο θαη Βφξεηαο Αζίαο. Τπάξρνπλ ήδε λέεο ελδείμεηο ζεκαληηθήο έθιπζεο κεζαλίνπ απφ ππνζαιάζζηεο παγσκέλεο πεξηνρέο ζηελ Αξθηηθή Τθαινθξεπίδα ηεο Αλαηνιηθήο ηβεξίαο (Shakhova et al. 2010). Αιιά νη ηξέρνπζεο εθηηκήζεηο απνζεκάησλ πδξηηψλ αεξίσλ ζηελ Αξθηηθή πεξηνρή είλαη πνιχ θαθέο, θαη αλχπαξθηεο γηα ηελ Αληαξθηηθή. Έηζη, απαηηείηαη πεξηζζφηεξε έξεπλα ψζηε (ί) λα εθηηκεζεί ην πνζφ κεζαλίνπ πνπ είλαη απνζεθεπκέλν εληφο θαη ππφ ηα απνζέκαηα πδξηηψλ αεξίσλ, θαη (ίί) λα βειηησζεί ε γλψζε γηα ηα πηζαλά φξηα ηεο ζηαζεξφηεηαο ησλ απνζεκάησλ απηψλ, πξηλ κπνξέζεη κε επηηπρία λα εθηηκεζεί ν κειινληηθφο θίλδπλνο πνπ παξνπζηάδνπλ θαη πξνο ην ηνπηθφ αιιά θαη πξνο ην παγθφζκην πεξηβάιινλ. Δικόνα 5.1: Κιαζξίηεο αεξίνπ πνπ αλαθηήζεθε ζε ξερά ζηξψκαηα αθξηβψο θάησ απφ ην ζαιάζζην ππζκέλα θαηά ηε δηάξθεηα ηεο αθαηξέζεσο ππξήλα ηνπ εκβφινπ ζηνλ Κφιπν ηνπ Μεμηθνχ. Μπάλνπ Γ. Υξηζηίλα - Μφληθα 182 Έηνο: 2014