Sự Tạo Hydrogen Tự Nhiên từ Siderit Trầm Tích Phanerozoi
1. Tổng quan và Mục tiêu
-
Hydrogen tự nhiên (H₂) đang được nghiên cứu như một nguồn năng lượng bền vững.
-
Trước đây, nguồn gốc H₂ chủ yếu được cho là do quá trình serpentine hóa đá siêu mafic.
-
Tuy nhiên, H₂ cũng được tìm thấy ở những khu vực không có đá siêu mafic, cho thấy tồn tại các cơ chế tạo H₂ khác.
-
Nghiên cứu này tập trung vào siderit (FeCO₃) – một khoáng vật chứa sắt có thể tạo H₂ thông qua phản ứng oxy hóa-khử với nước.
2. Phương pháp Nghiên cứu
-
Sử dụng thiết bị Hydrogen-Eval để phân tích mẫu đá chứa siderit từ Llanos Basin (Colombia) và Solimões Basin (Brazil).
-
Hai chế độ phân tích:
-
Chế độ khí khô (DG): chỉ sử dụng N₂, phát hiện H₂ từ chất hữu cơ.
-
Chế độ khí ẩm (WG): sử dụng N₂ + H₂O, mô phỏng phản ứng oxy hóa-khử tạo H₂.
-
-
Phát hiện H₂ bằng công nghệ TDLAS với độ chính xác cao.
3. Kết Quả Chính
-
Lượng H₂ tạo ra tỷ lệ thuận với hàm lượng siderit:
text
H₂ (mmol/kg) ≈ 75 × % siderit
-
Siderit dễ phân hủy nhiệt ở nhiệt độ thấp (100–200°C), giải phóng Fe²⁺ vào nước.
-
Hệ số hoạt hóa của phản ứng phân hủy siderit là 39.9 kcal/mol, thấp hơn nhiều so với calcite (47.5 kcal/mol).
-
Trong điều kiện địa chất, siderit có thể tạo ra 7 mol H₂/kg, cao hơn nhiều so với serpentine hóa (0.2–0.4 mol/kg).
4. Ý Nghĩa Địa Chất và Ứng Dụng
-
Siderit có thể tạo H₂ ở nhiệt độ thấp (<200°C) và độ sâu nông (3–6 km), phù hợp với các bể trầm tích.
-
Quá trình này mở ra hướng thăm dò H₂ tự nhiên ở các khu vực không có đá siêu mafic.
-
Siderit còn tạo môi trường khử, thúc đẩy các phản ứng tạo H₂ khác và bảo tồn H₂ đã sinh ra.
5. Kết Luận
-
Siderit là một nguồn tạo H₂ tự nhiên tiềm năng, hiệu quả ở nhiệt độ thấp.
-
Nghiên cứu mở rộng hiểu biết về nguồn gốc H₂ tự nhiên và cung cấp cơ sở cho việc thăm dò H₂ trong các bể trầm tích.
