Menneskelige aktiviteter har en intens indvirkning på Jordens dybe underjordiske væskestrøm

Virkningen af ​​menneskelige aktiviteter - såsom drivhusgasemissioner og skovrydning - på Jordens overflade er blevet grundigt undersøgt. Nu har hydrologiforskere fra University of Arizona undersøgt, hvordan mennesker påvirker Jordens dybe undergrund, en zone, der ligger hundreder af meter til flere kilometer under planetens overflade.

"Vi så på, hvordan hastighederne for væskeproduktion med olie og gas sammenlignes med naturlig baggrundscirkulation af vand og viste, hvordan mennesker har haft en stor indflydelse på cirkulationen af ​​væsker i undergrunden," sagde Jennifer McIntosh, professor i UArizona-afdelingen of Hydrology and Atmospheric Sciences og seniorforfatter til en artikel i tidsskriftet Earth's Future detaljerede resultater.

"Den dybe undergrund er ude af syne og ude af sind for de fleste mennesker, og vi troede, at det var vigtigt at give en vis kontekst til disse foreslåede aktiviteter, især når det kommer til vores miljøpåvirkninger," siger hovedforfatter af undersøgelsen Grant Ferguson, en adjungeret. professor i UArizona Department of Hydrology and Atmospheric Sciences og en professor ved University of Saskatchewan's School of Environment and Sustainability.

I fremtiden forventes disse menneske-inducerede væskestrømme at stige med strategier, der foreslås som løsninger på klimaændringer, ifølge undersøgelsen. Sådanne strategier omfatter:geologisk kulstofbinding, som opfanger og lagrer atmosfærisk kuldioxid i underjordiske porøse klipper; geotermisk energiproduktion, som involverer cirkulation af vand gennem varme klipper til generering af elektricitet; og lithiumudvinding fra underjordisk mineralrig saltlage til at drive elektriske køretøjer. Undersøgelsen er lavet i samarbejde med forskere fra University of Saskatchewan i Canada, Harvard University, Northwestern University, Korea Institute of Geosciences and Mineral Resources og Linnaeus University i Sverige.

"Ansvarlig forvaltning af undergrunden er central for ethvert håb om en grøn omstilling, en bæredygtig fremtid og at holde opvarmningen under et par grader," siger Peter Reiners, professor i UArizona Department of Geosciences og medforfatter af undersøgelsen.

Med olie- og naturgasproduktion er der altid en vis mængde vand, typisk saltvand, der kommer fra den dybe undergrund, sagde McIntosh. Det underjordiske vand er ofte millioner af år gammelt og får sit saltholdighed enten ved fordampning af gammelt havvand eller ved reaktion med sten og mineraler. For mere effektiv olieindvinding tilsættes mere vand fra kilder nær overfladen til saltvandet for at kompensere for mængden af ​​fjernet olie og for at opretholde reservoirtrykket. Det blandede saltvand bliver derefter reinjiceret i undergrunden. Dette bliver en cyklus, hvor der produceres væske og geninjiceres til den dybe undergrund.

Den samme proces sker ved lithiumudvinding, geotermisk energiproduktion og geologisk kulstofbinding, hvis operationer involverer rester af saltvand fra undergrunden, som reinjiceres.

"Vi viser, at væskeindsprøjtningshastighederne eller genopladningshastighederne fra disse olie- og gasaktiviteter er større end det, der naturligt forekommer," sagde McIntosh.

Ved at bruge eksisterende data fra forskellige kilder, herunder målinger af væskebevægelser relateret til olie- og gasudvinding og vandinjektioner til geotermisk energi, fandt holdet, at de nuværende væskebevægelseshastigheder induceret af menneskelige aktiviteter er højere sammenlignet med hvordan væsker bevægede sig før menneskelig indgriben.

Efterhånden som menneskelige aktiviteter som kulstoffangst og -sekvestrering og lithiumudvinding øges, forudsagde forskerne også, hvordan disse aktiviteter kunne registreres i den geologiske optegnelse, som er Jordens historie som registreret i klipperne, der udgør dens skorpe.

Menneskelige aktiviteter har potentialet til at ændre ikke kun de dybe underjordiske væsker, men også de mikrober, der lever dernede, sagde McIntosh. Når væsker bevæger sig rundt, kan mikrobielle miljøer blive ændret af ændringer i vandkemien eller ved at bringe nye mikrobielle samfund fra Jordens overflade til undergrunden.

For eksempel, med hydraulisk frakturering, en teknik, der bruges til at bryde underjordiske klipper med væsker under tryk til udvinding af olie og gas, kan en dyb klippeformation, der tidligere ikke havde noget sporbart antal mikrober, have en pludselig opblomstring af mikrobiel aktivitet.

Der er stadig mange ubekendte om Jordens dybe undergrund, og hvordan den påvirkes af menneskelige aktiviteter, og det er vigtigt at fortsætte med at arbejde med disse spørgsmål, sagde McIntosh.

"Vi er nødt til at bruge den dybe undergrund som en del af løsningen på klimakrisen," sagde McIntosh. "Alligevel ved vi mere om Mars' overflade, end vi gør om vand, klipper og liv dybt under vores fødder."

Flere oplysninger: Grant Ferguson et al., Acceleration of Deep Subsurface Fluid Fluxes in the Anthropocene, Earth's Future (2024). DOI:10.1029/2024EF004496

Journaloplysninger: Jordens fremtid

Leveret af University of Arizona