Seismicitatea in Romania, pe scurt

Activitatea seismica din Romania este determinata de energia degajata de activitatea  placilor tectonice prezente in zona Vrancea. Aceasta zona este punctul de intersectie al mai multor placi, fiecare avand o pondere mai mare sau mai mica la intensitatea cutremurelor din Romania.

Sunt trei tipuri majore de placi tectonice ce determina activitatea seismica in Romania:

• Placa Panonica
• Placa Moesica
• Placa Est-Europeana

Acestea isi gasesc punctul de intalnire in zona Vrancea. Dintre acestea, Placa Panonica este pasiva din punct de vedere seismic, iar Placa Moesica si Placa Est-Europeana au rol activ.

Placa Moesica este strabatuta de falia Intramoesica, falie ce strabate Marea Neagra si ajunge pana pe teritoriul Turciei. Aceasta placa tectonica joaca rol de subductie in zona Vrancea, substituindu-se arcului carpatic, prin urmare Placii Panonice.

Placa Est-Europeana se ciocneste cu celelate doua placi in regiunea Vrancea, existand un joc de frictiune.

 

 

 

Pe plan mondial seismicitatea in Romania are o intensitate moderata. In urma studiilor si statisticilor efectuate pe plan national s-a estimat ca un cutremur major are loc pe teritoriul romanesc aproximativ o data la 30 de ani. Totusi, as pune o eticheta calitativa acestei marje, ea putand avea doar caracter orientativ.

Inginer Geofizician Ghinea Constantin-Daniel

Diferenta dintre geologie si geofizica

Cum diferentiem Geologia de Geofizica

Persoanele care nu fac parte din domeniul geologic si/sau geofizic tind sa puna semnul egal intre geologie si geofizica. Este o greseala. Geofizica este un substitut al geologiei, cei drept este  o ramura dezvoltata foarte mult in secolul trecut, atat de mult incat poate s-a creat impresia ca este o stiinta independenta, de sine statatoare. Discutii si polemici vis-a-vis de acest subiect au fost si vor fi, la unele fiind martor in timpul studentiei. Parerea personala este ca geofizica se substituie geologiei. In cadrul Facultatii de Geologie si Geofizica din Bucuresti in primii ani din ciclul celor patru ani sau trei (depinde de specializare) se pun bazele, se invata principalele notiuni de catre absolut toti studentii; dupa doi ani fiecare student isi alege o specializare, geofizica este una dintre ele. Geofizica nu ar putea lua forma fara notiunile de baza din primii doi ani.

Geofizica presupune cunoasterea mediului inconjurator prin metode mai mult sau mai putin indirecte, adica fara contact fizic cu sursa ce se doreste a fi explorata (strat geologic, anumite paturi atmosferice). Astfel s-au dezvoltat o serie de ramuri geofizice: seismica (cunoasterea subsolului prin propagarea undelor seismice provocate), magnetometria (diferentierea la nivelul straturilor geologice a unui corp-sursa cu proprietati magnetice net diferite fata de mediul inconjurator), prospectiunile electrice (evidentierea sau nu in cadrul straturilor geologice a unei zone cu proprietati diferite fata de mediul inconjurator). Am enumerat doar cateva din ramurile geofizicii. Ele se pot diversifica foarte mult si, in cadrul unei prospectari de exemplu, se pot aplica mai multe metode geofizice asupra aceleasi suprafete.

  Geologia se deosebeste de geofizica la nivel metodic si practic. Geologia presupune contact direct cu ceea ce se doreste a fi explorat si cunoscut. Geologul trebuie sa consulte probele de sita din carote (cutii in care sunt depozitate probe nealterate de probe geologice). Geologul trebuie sa observe direct o zona cu straturi geologice; sa traga concluzii asupra inclinatiei straturilor geologice, a continutului mineralogic  sau a prezentei posibilelor procese tectonice (falii, sariaj, prabusiri). 

  In functie de obiectivul urmarit geofizicianul si geologul conclucreaza impreuna. Imaginea de ansamblu a fiecaruia dintre ei poate fi intregita si ajustata prin concluziile emise de ambele parti.

     Inginer Geofizician Ghinea Constantin-Daniel 

Panzele tectonice

Panzele tectonice

– miscari orogenice ce constau in deformari plicative si deformari rupturale, ce implica deformari pe distante mari ale maselor de roca afectate;

– panzele tectonice au o componenta allohtona, care s-a deplasat din pozitie initiala pe distante de cateva ori mai mari decat grosimea, in lungul unui plan; componenta autohtona este aparent imobila ce vine in contact direct cu allohtonul;

– fenomenul se poate desfasura pe distante ce pot ajunge pana la ordinul zecilor de kilometri.

Dupa mecanismul de deplasare distingem:

– panze de acoperire – deplasarea se face printr-o cuta culcata cu avansare progresiva;

– panze de sariaj – deplasarea se face in lungul unei suprafete de ruptura.

Panzele de acoperire

– cute culcate ce acopera flancul prin una sau mai multe structuri;

-iau nastere sub actiunea unor impingeri tangentiale, prin inaintarea continua a flancului normal si rasturnarea lui progresiva in zona sarnierei, astfel incat se asterne progresiv peste structurile din fata.

La o panza de acoperire distingem urmatoarele elemente:

– flancul normal;

– flancul rasturnat;

– sarniera radicala (legatura dintre cuta culcata si structurile de acoperire)

– sarniera frontala (punctul maxim de avansare a cutei culcate);

– latimea de acoperire (distanta orizontala dintre sarniera frontala si sarniera radicala);

– latimea panzei (distanta dintre punctul cel mai inalt al panzei si autohton).

 

 

 

Panzele de sariaj

– mase de roci de mari dimensiuni, ce isi pasreaza in totalitate sau partial structurile initiale, impinse pe distante mari peste structuri invecinate, in lungul unor plane de ruptura;

– elementul distnctiv fata de panzele tectonice il reprezinta planul de sariaj;

– are o unitate stabila, numita autohton, total sau partial acoperita de unitatea deplasata, numita allohton;

– de obicei allohtonul si autohtonul fac parte din unitati paleogeografice diferite, deplasarea fiind atat de ampla incat nu se poate stabili o zona radacina a allohtonului;

Partea cea mai avansata a panzei de sariaj este numita fruntea panzei.

 

 

   Panzele de sariaj sunt supuse unui proces de eroziune astfel incat portiuni din autohton ies la suprafata formand ferestre tectonice. Atunci cand are loc modelarea fruntii panzei, cu aspect de golf, se utilizeaza termenul de semifereastra. Intre semiferestre se poate contura o portiune avansata de panza, numita cap tectonic, care pastreaza legatura cu corpul panzei.

Peticele de acoperire sunt insule izolate de allohton datorita eroziunii puternice asupra planului de sariaj.

Digitatiile sunt incalecari secundare in cadrul masei de roci a panzei, uneori cu extindere pe mai multi kilometri.

Duplicaturile sunt incalecari ale unor segmente din autohton

 

 

Inginer Geofizician Ghinea Constantin-Daniel

 

Pot fi prezise cutremurele?

“Săptămâna trecută, joi, am primit informaţii. Cutremurul va fi mare, va avea în jur de 7, 8 şi se va întâmpla în perioada următoare, fie până la sfârşitul anului, fie până în primăvară. Oricum, va fi iarna, între orele 3 şi 5 dimineaţa. Am văzut clar.E foarte aproape, îl simt cu corpul. Punctele critice vor fi Vrancea, Galaţi, Buzău şi Bucureşti. Unda se duce apoi la deal, spre Moldova şi va ajunge până în Ucraina. Vor fi foarte multe victime. Blocuri întregi din centrul Capitalei vor cădea. Va fi un dezastru. Nu spun asta ca să sperii lumea, ci ca să o previn. Vestul ţării va fi protejat“, a mărturisit, în exclusivitate Doina Ionel.

“Credința că animalele pot prezice cutremurele dăinuie de secole. În anul 373 î.e.n., se pare că animalele precum șoarecii, șerpii și nevăstuicile au plecat din orașul grecesc Helice cu câteva zile înainte de producerea unui cutremur ce a devastat orașul.”

Preziceri demne de încredere bazate pe ţiuituri în urechi
O altă PS este Petra Challus din partea de nord a Californiei. Petra încearcă să dovedească ştiinţei că cutremurele pot fi prezise cu exactitate prin intermediul simptomelor prezentate de corpul uman. Ea ţine legătura şi coordonează un grup de PS, care experimentează cu toţii ţiuituri în urechi anterior unui cutremur, pentru a putea încadra prin triangulaţie epicentrul. Fără a-şi pierde curajul datorită reacţiilor unor seismologi faţă de această cercetare, Petra este hotărâtă şi plină de energie.
„Cea mai dezagreabilă reacţie la relatările mele referitoare la sunetele pe care le aud, o am când persoana cu care vorbesc îşi lasă capul pe spate, meditează o secundă, îşi dă ochii peste cap şi apoi spune că aşa ceva nu este posibil,” a spus Petra într-un email. „Le cer apoi să-mi verifice prezicerile din trecut şi ei tot nu cred că este posibil să prezici cutremure folosind sunete.” Petra a continuat: „Majoritatea, chiar în cazurile în care am făcut preziceri foarte precise, spun de obicei că am ghicit, în ciuda detaliilor clare şi a parametrilor specifici exacţi furnizaţi, adică dată, loc şi magnitudine.”

 

   Cutremurele nu pot fi prezise decat cu foarte putin timp inainte de producerea acestuia. Prezicerile bazate pe viziuni sau anumite trairi ale oamenilor sau ale animalelor sunt cel mult estimari calitative ale unor evenimente tectonice majore. Din punct de vedere stintific avem la dispozitie seismografele care  receptioneaza undele de soc specifice unui cutremur doar cu 4-5 secunde inainte de producerea cutremurului. O alta metoda stintifica viabila o reprezinta statistica, Evenimentele tectonice mai mult sau mai putin importante au fost consemnate in documentele istorice in antichitate si in perioada medievala si apoi, in perioada moderna, inregistrate cu ajutorul unor instrumente adecvate; in prezent exista seismografe foarte sensibile care pot detecta se cele mai mici cutremure. In China antica a existat un dispozitiv care putea deduce estimativ locul si intensitatea unui cutremur. Dispozitivul consta intr-un vas umplut cu apa inconjurat de vase mai mici, goale. Cand se producea cutremurul vasele goale se umpleau cu apa mai mult sau mai putin in functie de intensitatea cutremurului si de focarul acestuia.

 

 

 

   Statistica reprezinta un instrument de incredere si la indemana in protejarea oamenilor impotriva cutremurelor. Pentru Romania s-a dedus faptul ca un cutremur mare se produce o data la aproximativ 30 de ani. Pe 10 noiembrie 1940 in Romania a avut loc un cutremur cu magnitudinea de 7,4 grade pe scara Richter. Urmatorul cutremur major pentru Romania a avut loc  pe 4 martie 1977 (7,2 grade pe scara Richter). Anterior acestor evenimente, in tara noastra, au avut loc cutremure mari cu o ciclitate aproximativa de 30 de ani:

4 octombrie 1908 – 7,1 grade pe scara Richter

23 octombrie 1868 – 6,4 grade pe scara Richter

11 ianuarie 1838 – 7,1 grade pe scara Richter

29 octombrie 1802 – 7,2 grade pe scara Richter

   Singurul semnal calitativ si estimativ luat in calcul din punct de vedere stintific in cazul producerii unui cutremur il reprezinta scurgerile de argon din interiorul Pamantului. Argonul este un element chimic rar pe suprafata Pamantului, iar detectarea acestuia intr-un loc asimilata cu existenta unei posibile falii prin care acesta ar putea fi eliberat din interiorul Pamantului ar putea ajuta la o posibila estimare a unui cutremur.

   Datorita faptului ca un cutremur nu poate fi prezis in mod real decat la o distanta de cateva secunde , informarea populatiei nu ar fi utila si nici practica. Informarea ar insemna haos si panica. O educare a oamenilor in privinta reactiei la un cutremur incepand din scoli ar fi mult mai utila reducand  cu mult pierderile de vieti omenesti.

 

                                                                                                                                                       Inginer Geofizician Ghinea Constantin-Daniel 

 

 

 

 

 

Cutremurele

   Prin cutremur sau seism sunt definite miscarile pamantului, ce constau in vibratii care iau nastere in structura interna a Terrei. Aceste vibratii se propaga catre exterior sub forma de unde seismice.

Cutremurul e efectul cumulat a doua tipuri de unde:

1. Unda P (unda primara)

– unda longitudinala, de compresie;

– determina miscarea particulelor solului paralel cu directia de propagare;

– amplitudinea acestei unde e direct proportionala cu magnitudinea (energia cutremurului);

– la suprafata se manifesta in plan vertical;

– nu este periculoasa pentru cladiri deoarece transporta aproximativ 20% din energia cutremurului.

2. Unda S (unda secundara)

– unda tranversala, de forfecare;

– se manifesta la nivelul solului perpendicular (tranversal) fata de directia de propagare;

– deplasarea undei este ondulatorie;

– este periculoasa pentru cladiri deoarece transporta aproximativ 80% din energia cutremurului.

Suprafata Pamantului este alcatuita din placi tectonice. Intre acestea au loc fenomene de ciocnire marginile deformandu-se astfel:

1. Margini divergente

   Daca se intalnesc doua placi a caror margini sunt formate din crusta oceanica si care se misca departandu-se una fata de cealalta, in spatiul dintre cele doua, iese la suprafata roca incinsa din manta, formandu-se vulcani. Aceasta roca incinsa se raceste in contact cu apa oceanica formand o noua crusta oceanica. Ea impinge cele doua placi ducand la aparitia cutremurelor in loc respectiv.

2. Margini convergente

Cand doua placi se ciocnesc, marginile lor se distrug. In functie de tipul de cruste care vin in contact pot exista urmatoarele situatii:

– ciocnirea dintre o placa oceanica si o placa continentala; placa oceanica fiind mai subtire si mai densa va fi fortata sa intre sub cea continentala (fenomenul de subductie);

– ciocnirea dintre doua placi oceanice (fenomenul de subductie);

– ciocnirea dintre doua placi continentale; au loc fenomene de incretire si compresie ducand la formarea ariilor muntoase.

3. Margini de forfecare

Placile tectonice aluneca una pe langa cealalta ducand la aparitia unor presiuni ce va duce la zdruncinarea placilor respective.

Cutremurele pe Glob

   Cea mai mare parte a cutremurelor de pe Glob au loc in cadrul Cercului de Foc al Pacificului. Alta arie geografica cu o seismicitate importanta este cuprinsa intre Marea Mediterana si Himalaya din care face parte si focarul vrancean.

Intensitatea cutremurelor este masurata cu ajutorul seismografelor.

Principiul de functionare al unui seismograf este urmatorul:

– partea imobila are atasat un instrument sensibil la miscare dotat cu o cerneala fina;

-partea mobila detecteaza orice urma de miscare si are atasat un sul de hartie pe care se inregistreaza activitatea seismica.

Inginer Geofizician Ghinea Constantin-Daniel

O noua ipoteza in cazul disparitiei neandertalienilor

Secvențierea ADN-ului unui deget de la picior antic a arătat că incestul era ceva comun în cadrul unei populații neandertaliene din Siberia.

Rezultatele secvențierii mai arată că neandertalienii, oamenii moderni timpurii și denisovanii s-au întâlnit și s-au reprodus în Pleistocenul târziu, acum 12.000 – 126.000 de ani.

Profesorul Alan Cooper, de la Centrul Australian pentru ADN Antic, de la Universitatea Adelaide, spune că studiul „rescrie complet ce știam despre istoria evoluției umane”.

„Acum avem o imagine definitivă a amestecării și împerecherii între grupurile hominide de-a lungul timpului”, spune el. Conform lui Cooper, cercetarea dezvăluie că „toată lumea se împerechea cu toată lumea… este destul de impresionant”.

Autorul principal al lucrării, dr. Kay Prufer, de la Institutul pentru Antropologie Evoluționistă Max Planck, spune că descoperirile sunt bazate pe ADN-ul extras dintr-un os al unui deget de la picior găsit într-o peșteră siberiană unde au fost descoperite primele fosile denisovane, în 2008.

Osul aparținea unei femei neandertaliene care, conform estimărilor, a trăit acum aproape 50.000 de ani, analiza ADN arătând că părinții acesteia erau foarte aproape înrudiți.

„Concluzionăm că părinții individei neandertaliene erau frați pe jumătate, care aveau aceeași mamă, veri primari, unchi și nepoată, mătușă și nepot, bunic și nepoată sau bunică și nepot”, spun cercetătorii.

Prufer spune că analiza arată că această consangvinizare nu era ceva rar. „Părinții erau foarte aproape înrudiți, dar chiar și dacă ignori asta, analiza ADN arată că și părinții părinților erau înrudiți”, spune acesta.

Prufer spune că factorul consangvinizării sugerează că populația neandertaliană era destul de mică sau fragmentată și acest lucru ar fi putut contribui la dispariția lor. „Bineînțeles că dacă ai o populație mică, începi să ajungi în zona periculoasă a dispariției”, spune Prufer.  Cooper, care nu a fost implicat în studiu, este de acord: „Dacă te împerechezi cu unchiul tău, populația ta este pe drumul dispariției. Faptul că acest grup făcea asta de ceva timp sugerează că era în declin”.

Ca parte a studiului, echipa internațională a comparat genomurile neandertalienilor, denisovanilor și oamenilor moderni.

Cercetările precedente au arătat că în timp ce neandertalienii au contribuit la moștenirea genetică a tuturor populațiilor moderne din afara Africii, denisovanii au contribuit exclusiv la populațiile din sud-estul Asiei și din Oceania.

Cu toate acestea, Prufer spune că analiza arată că imaginea întreagă ar putea fi cu mult mai complexă. Studiul sugerează că cele două grupuri, neandertalienii și denisovanii, s-ar fi putut încrucișa.

ADN-ul denisovan conținea și material genetic de la un „om arhaic necunoscut care a trăit acum un milion de ani”, spune Prufer. El spune că „acest om arhaic” ar putea fi Homo erectus, dar este nevoie de analize suplimentare pentru a-i determina originile.

Prufer spune că prin compararea genomurilor diferitelor grupuri hominide, cercetătorii vor putea să stabilească „schimbările definitorii” din genom care alcătuiesc genetic oamenii moderni. Lucrarea lor sugerează că proporția ADN-ului derivat din neandertalieni în toate persoanele din afara Africii este de aproape 1,5-2,5%.

Cooper spune că descoperirile arată că evoluția funcționează într-un „mod complicat și dezorganizat”. „Și atunci când încerci să reconstruiești istoria evoluționistă prin observarea datelor genetice moderne obții rezultate greșite”, spune el.

În timp ce studiul este „foarte convingător”, Cooper spune că este puțin probabil să fie versiunea finală a evoluției. „Acum cinci ani nici nu știam de existența denisovanilor”, spune el. „Este un proces care adună date, dar aceste descoperiri chiar schimbă modul în care ne gândim la evoluția umană”.

Cooper spune că secvențierea genomurilor ar putea, de asemenea, să deschidă posibilitatea de a „identifica ce bucăți din ADN-ul neandertalian și denisovan supraviețuiesc în noi și ce ar putea face acestea”.

Sursa: ABC News

 

  Ipoteza este plauzibila, dar ar fi o greseala sa fie considerata singura sursa ce a dus la  disparitia neandertalienilor. Analizele genetice din ultimele decenii au aratat ca, fata de Homo erectus, contemporanii lor de evolutie, evolutie simultana si paralela, neandertalienii aveau volumul creierului mult mai mic si prin urmare o capacitate de improvizare si adaptare mult mai mica. Armele lor erau mai rudimentare, dependenta fata de vanat era mai mare. Neandertalienii nu au putut tine pasul cu schimbarile climatologice ce apar inevitabil de-a lungul existentei unei rase. Aceste schimbari au adus situatii noi carora neandertalienii nu le-au putut raspunde, pe cand Homo erectus, radacina omului modern actual, a gasit resurse de adaptare, resurse izvorate din materialul genetic net superior.

   Ipoteza incestului as considera-o ciresa de pe tort, picatura care a umplut paharul, spuneti-i cum doriti. Populatia neandertalienilor, fiind redusa numeric si teritorial ca urmare a lipsei de adaptare, si-au redus posibilitatile de extindere si supravietuire (posibile boli ce survin incestului) prin incrusisari repetate intr-un numar restrans de indivizi.  

Inginer Geofizician Ghinea Constantin-Daniel

Smogul

“Smog” este un cuvant derivat din limba engleza, smoke=fum, fog=ceata.

   Smogul este rezultatul arderii carbonilor si este un amestec de fum si dioxid de sulf. Smogurile apar indeosebi deasupra zonelor cu populatie densa si in conditii meteorologice deosebite cum ar fi inversiunea termica. O alta conditie de aparitie a smogurilor este slaba intensitate a vantului. Smogul fotochimic este un tip de smog ce include o amestecatura de agenti poluanti (de exemplu ozonul).

   Acest tip de poluare cauzeaza severe complicatii medicale cum ar fi: iritatia ochilor si iritatia cailor respiratorii, îndeosebi in orasele cu o densitate mare a populatiei.

   Smogul apare in timpul orelor de varf in zonele urbane când concentratia de oxizi de azot si hidrocarburi creste pe masura ce aceste substante sunt emise de automobile si de alte vehicule. Intre timp cantitatea de dioxid de azot scade pentru ca lumina solara cauzeaza descompunerea acestuia  in atomi de oxigen si dioxid de azot.

   Atomii de oxigen combinati cu oxigenul molecular formeaza ozonul. Hidrocarburile se oxideaza prin reactia cu O2, reactioneaza cu oxidul de azot rezultând dioxidul de azot. La mijlocul zilei concentratia de ozon devine maxima, iar cea de oxid de azot minima. Aceasta combinatie produce un nor toxic de culoare galbuie cunoscut drept smog fotochimic.

Smogul este o adevarata problema a poluarii aerului, in special pentru zonele oraselor de coasta.

Tokyo

   Orasul nu este numai capitala Japoniei dar si centrul cultural, economic si industrial al acestei tari. Industria se constituie din industrie grea si industrie usoara, care este mai diversificata: produse alimentare, textile, produse electronice si optice, masini, chimicale, etc. De asemenea o mare concentratie de agenti poluanti este emanata de numarul mare de autovehicule.

Mexico City

   Mexico City este centrul economic, cultural si politic al Mexicului si, totodata, principalul agent economic al tarii. In acest oras s-a dezvoltat industria textila, chimica, farmaceutica, electrica si electrotehnica, dar si industria usoara si alimentara.

Atena

   Unul dintre cele mai importante atractii turistice ale Europei este si cel mai poluat, conform unor studii recente ale U.E. Principalul agent poluant este numarul mare de autovehicule ce emana un volum insemnat de gaze.

   Autoritatile locale din acest orasele afectate de smog incearca sa reduca poluarea atmosferica prin încurajarea transportului in comun (metrouri, trenuri de mare viteza) si prin modernizarea sistemului de sosele pentru a evita aglomerarile si blocajele rutiere.

                   Inginer Geofizician Ghinea Constantin-Daniel

Stocarea geologica a CO2

Ce inseamna?

   In urma cu 10.000 de ani schimbul de carbon intre geosfera, biosfera, oceane si atmosfera era un ciclu reglat extrem de precis, concentratiile de CO2 in atmosfera fiind extrem de mici (in jur de 280 ppm, adica 0.028 %). Lucrurile s-au schimbat in ultimii 250 de ani, arderea combustibilior fosili (carbune, petrol, gaze) pentru necesitati energetice – incalzire si transport – a condus la cresterea continua a cantitatii de CO2 emisa in atmosfera. O parte din acest exces a fost reabsorbit de vegetatie si dizolvat in oceane, cauzand acidizarea oceanelor si impactul negativ asupra ecosistemelor. Restul s-a acumulat in atmosfera unde contribuie la modificarile climatice deoarece CO2 este un gaz cu efect de sera ce retine o parte din caldura solara conducand la incalzirea suprafetei Pamantului. Studiile arata ca in acest ritm se va depasi pragul critic de al concentratiei de CO2 in atmosfera de 450 ppm, adica o crestere cu 38 % fata de concentratia din prezent care e de 387 ppm. Este necesara o solutie pe termen scurt, care sa ne ajute sa reducem dependenta de combustibilii fosili, castigand, astfel, timp pentru dezvoltarea tehnologiilor si infrastructurii pentru un viitor bazat pe energie regenerabila. S-a propus astfel un sistem prin care carbunele extras din pamant, sub forma de gaze, petrol sau carbune, sa fie reintrodus in pamant sub forma de CO2, diminuandu-se in acest mod consecintele efectului de sera si oferind generatiilor viitoare o sursa de energie exploatabila si sigura.

   Programe majore de cercetare privind stocarea geologica a CO2 au fost elaborate in Europa, Statele Unite, Canada, Australia si Japonia. Rezultate convingatoare au fost obtinute in urma unor demonstratii la scara redusa in care a fost injectat CO2 in subsol, timp de cativa ani: Sleipner in Norvegia, Weyburn in Canada si Salah in Algeria.

Emisiile globale de CO2 legate de activitati umane ajung la 30 de miliarde de tone (Gt) pe an, ceea ce corespunde la 8.1 t Gt de carbon: 6.5 Gt din arderea combustibililor fosili si 1.6 Gt din defrisari si practici agricole

Sectiune verticala a locatiei Sleipner din Norvegia. Gazele naturale extrase de la o adancime de 2500 m contin cateva procente de CO2 ce trebuie indepartate pentru a corespunde standardelor comerciale. In loc de a fi eliberat in atmosfera, CO2 captat este injectat la adancimea de 1000 m in acviferul formatiei geologice Utsira

Unde?

Exista trei optiuni principale pentru stocarea CO2:

1. Zacaminte epuizate de petrol si gaze naturale

2. Acvifere saline

3. Strate de carbune neexploatabile

   Rocile gazda pentru stocarea geologica a CO2 trebuie, deci, sa aiba o porozitate si o permeabilitate ridicata. Formatiunile care indeplinesc astfel de conditii sunt asa numitele “bazine sedimentare”. Astfel de formatiuni alterneaza cu roci impermeabile, care actioneaza ca o protectie impenetrabila.

   Bazinele sedimentare gazduiesc, adeseori, zacaminte de hidrocarburi si chiar de CO2 natural, ce demonstreaza capacitatea lor de retinere a fluidelor pentru o perioada mare de timp deoarece au tinut in capcana, pentru milioane de ani petrol, gaze si chiar CO2 pur.

Rezervoarele potentiale de CO2 trebuie sa satisfaca mai multe criterii, cele esentiale fiind urmatoarele:

– suficienta porozitate, permeabilitate si capacitate de stocare;

– prezenta unei roci impermeabile acoperitoare – asa numitul “cap rock” (ex. marna, argila, sare gema etc) care sa previna migrarea in sus a CO2;

– prezenta unei “structuri capcana” – cu alte cuvinte, o structura cum ar fi cea de dom, care sa controleze migrarea CO2 in cadrul formatiunii rezervor;

– situarea la o adancime de peste 800 m, unde presiunea si temperatura sunt suficient de ridicate pentru a permite stocarea CO2 in faza de fluid aflat sub presiune pentru maximizarea cantitatii stocate;

– absenta apei potabile: CO2 nu va fi injectat in ape ce pot fi utilizate  pentru consum si activitati umane.

Exemple de locatii de stocare in Europa:

– sub Marea Nordului;

– in apropierea lantului muntos alpin;

– Bazinul Permian Sudic ( din Polonia pana in Anglia).

CO2 este injectat in strate geologice adanci de roci poroase si permeabile, acoperite de roci impermeabile care impiedica CO2 sa migreze spre suprafata

Transport

   Dupa captarea sa intr-o instalatie industriala, CO2 este comprimat, transportat si apoi injectat in formatiunile rezervor printr-una sau mai multe gauri de sonda. Pentru a permite stocarea catorva milioane de tone anual, intregul proces trebuie optimizat.

     CO2 poate fi transportat cu navele sau prin conducte. Transportul cu navele a CO2 se efectueaza la scara foarte mica (10.000 – 15.000 m^3 pentru utilizari industriale. Navele utilizate pentru transportul gazului petrolier lichefiat (GPL) pot fi utilizate si pentru transportul CO2.

   Transportul prin conducte este folosit in prezent de companiile petroliere. Acest transport este mai eficient din punct de vedere economic decat cel cu navele si ofera avantajul unui flux continuu de la instalatia de captare la locul de stocare. Conductele existente de CO2 opereaza in conditii supercritice in care CO2 se comporta ca un gaz, dar are densitatea unui lichid. Trei factori importanti determina cantitatea pe care o poate prelua o conducta: diametrul, presiunea de-a lungul lungimii sale si, ca o consecinta, grosimea peretilor.

     Cand ajunge la locul de stocare, CO2 este injectat sub presiune in rezervor. Presiunea de injectie trebuie sa fie mult mai mare decat presiunea existenta in rezervor, pentru a forta impingerea fluidului existent din apropierea punctului de injectie. Numarul de gauri de sonda de injectie depinde de cantitatea de CO2 ce se stocheaza, de rata de injectie (volumul de CO2 injectat pe ora), de permeabilitatea si grosimea rezervorului, de presiunea maxima de siguranta  si de tipul gaurii de sonda. Deoarece obiectivul principal il reprezinta stocarea pe termen lung a CO2 trebuie avut grija de pastrarea integritatii hidraulice a formatiunii. Rate mari de injectie pot provoca cresteri de presiune la punctul de injectie, in particular in formatiuni cu permeabilitate redusa. presiunea de injectie nu trebuie sa depaseasca, in mod normal, presiunea de fracturare a rocii deoarece ar putea provoca afectarea rezervorului sau a rocilor acoperitoare. Pentru identificarea presiunii maxime de injectie , care va evita deteriorarea formatiunii, se utilizeaza analize si modelari geomecanice.

   Rata la care poate fi injectat CO2 poate fi afectata de procese chimice. In functie de tipul de roca a rezervorului, de compozitia fluidelor si de conditiile din rezervor (presiune, temperatura, volum) in apropierea forajului pot aparea procese de dizolvarea minerala sau de precipitare.

Ce se intampla cu CO2 odata ajuns in rezervorul de stocare? Mecanisme de captare.

  Odata ajuns in rezervor, CO2 se va ridica gravitational, umpland spatiile porilor rocii gazda sub roca impermeabila acoperitoare. In timp o parte din CO2 se va dizolva si se va transforma, in cele din urma, in minerale. Aceste procese se petrec la scari diferite de timp si contribuie la o stocare permanenta.

   Injectat in rezervor, CO2 se raspandeste in porii rocii care sunt deja plini cu saramura (apa sarata). Pe masura ce CO2 este injectat incep sa actioneze urmatoarele mecanisme.

1. Acumularea sub cap rock (capcana structurala)

Deoarece CO2 dens este mai “usor” decat apa, el incepe sa se ridice din rezevor. Miscarea este oprita atunci cand CO2 intalneste un strat impermeabil, asa-numitul “cap-rock”. In mod curent, alcatuit din argila sau sare, acest cap rock actioneaza precum o capcana, oprind ascensiunea CO2 si conducand la acumularea lui imediat sub acesta.

2. Imobilizarea in pori de mici dimensiuni (capcana reziduala)

Imobilizarea reziduala apare atunci cand spatiul porilor este prea ingust pentru ca CO2 sa mai migreze in sus, in ciuda diferentei de densitate fata de apa din jur. Acest fenomen apare, de obicei, in timpul migrarii CO2 si poate imobiliza un procent mic de CO2 in functie de proprietatile rocii rezervor.

3. Dizolvarea (Capcana prin dizolvare)

O mica proportie din CO2 injectat este dizolvat sau introdus in solutie de catre saramura deja existenta in spatiul porilor. O consecinta a dizolvarii este aceea ca apa cu CO2 dizolvat este mai grea decat apa fara CO2 si coboara spre pareta inferioara a rezervorului. Rata dizolvarii depinde de contactul dintre CO2 si saramura. Cantitatea de CO2 ce se dizolva este limitata de o concentrare maxima. Totusi, datorita deplasarii in sus a CO2 injectat si in jos a apei cu CO2 dizolvat, exista o reinnoire continua a contactului dintre saramura si CO2, ducand, astfel, la cresterea cantitatii ce se dizolva.

4. Mineralizarea (Capcana minerala)

CO2, in special in combinatie cu saramura din rezervor, poate reactiona cu mineralele din care este alcatuita roca. Unele minerale pot fi dizolvate, pe cand altele pot precipita, in functie de pH si de mineralele respective.

CO2 injectat, care este mai usor decat apa, are tendinta de a se ridica dar ascensiunea sa este oprita de rocile impermeabile acoperitoare

Riscuri

   Avand la baza studiul sistemelor naturale, locatiile de stocare, alese cu grija, nu vor prezenta scurgeri semnificative. Rezervoarele naturale, ce contin gaz, ne ajuta sa intelegem conditiile sub care gazul este tinut in capcana sau eliberat. In plus, locatiile ce prezinta scurgeri ne ajuta sa intelegem care este impactul posibil al unei scurgeri de CO2.

   Caile de scurgere. In general, caile potentiale de scurgere sunt fiecauzate de om (cum ar forajele adanci), fie naturale (cum ar fi sistemele de fracturi si falii).

   Atat forajele active cat si cele abandonate pot constitui cai de migratie deoarece, mai intai ele realizeaza o legatura directa intre suprafata si rezervor si in al doilea rand sunt compuse din materiale ce se pot coroda de-a lungul unei perioade mai mari de timp. In orice caz, riscul datorat scurgerii prin foraje este de asteptat sa fie redus, deoarece exista metode de monitorizare eficiente (geochimice si geofizice) si pentru ca exista deja tehnologie in industria petrolului pentru orice actiune de remediere necesara.

  Fluxul de-a lungul fracturilor si faliilor naturale, ce ar putea exista in cap rock sau in formatiunile acoperitoare, este mai complex deoarece avem de-a face cu fracturi plane si neregulate, cu permeabilitate variabila. O buna intelegere stintifica si tehnica, referitoare la sistemele naturale cu sau fara scurgeri, ne va permite sa proiectam lucrari de stocare a CO2 care au aceleasi caracteristici ca si rezervoarele ce apar in mod  natural si care au tinut in capcana CO2 sau metan, timp de mii sau de milioane de ani.

   Impactul asupra populatiei. Noi respiram CO2, mereu. Acesta poate deveni periculos numai la concentratii foarte mari, valori de peste 5.000 ppm (5 %) provocand dureri de cap, ameteli si greata. Valoarea deasupra acestui nivel pot provoca moartea, daca expunerea este indelungata, in special prin asfixie, atunci cand concentratia de oxigen in aer scade sub 16 %, nivel necesar pentru a sustine viata. Totusi, daca CO2 se scurge, intr-o zona deschisa sau plana, el este rapid dispersat in aer si chiar si sub curenti modesti. Potentialul de risc pentru populatie este, astfel, restrans la spatii inchise sau depresiuni topografice unde concentratia poate creste doarece CO2 este mai dens decat aerul si tinde sa se acumuleze in apropierea solului.

   Impactul asupra mediului inconjurator. Impactul potential asupra ecosistemelor variaza in functie de unde este localizata stocarea, in mare sau pe uscat.

   In ecosistemele marine, principalul efect al unei scurgeri de CO2 este scaderea locala a pH si impactul asociat, in principal, asupra animalelor ce traiesc pe fundul mariisi nu se pot deplasa. Totusi, consecintele sunt limitate spatial iar ecosistemul prezinta semne de recuperare, dupa ce scurgerea se reduce. In ecosistemele terestre, impactul poate fi, in general, rezumat astfel:

– vegetatie – Desi concentratiile de CO2 in sol de 23-30 % favorizeaza, de fapt, fertilizarea plantei si sporeste rata de crestere a anumitor specii, valorile deasupra acestui prag pot fi letale pentru unele dintre ele, dar nu pentru toate. Efectul este extrem de localizat in jurul zonei de scapare a gazelor iar vegetatia ramane robusta si neafectata, la numai cativa metri distanta.

– calitatea apei subterane – Compozitia chimica a apei subterane poate fi modificata prin adaugare de CO2, deoarece apa devine mai acida si anumite elemente pot migra din rocile si mineralele acviferului. Chiar daca CO2 s-ar scurge intr-un acvifer cu apa potabila, efectele vor ramane localizate.

– integritatea rocilor – Acidizarea apei subterane poate duce la dizolvarea rocilor, scaderea integritatii lor structurale si formarea de goluri. Totusi acest tip de impact apare numai in conditii geologice si hidrogeologice specifice (arii active tectonic, debit ridicat, roci bogate in minerale carbonatice) putin probabil sa existe deasupra rezervoarelor de CO2 realizate de om.

Monitorizarea locatiilor de stocare a CO2

   Monitorizarea performantei unei locatii este esentiala pentru a ne asigura ca principalul scop al stocarii geologice a CO2 antropic este atins.

   O mare varietate de metode de monitorizare au fost deja aplicate in cadrul proiectelor de cercetare si demonstrative. Acestea includ metode care monitorizeaza direct CO2, precum si altele care masoara indirect efectele acestuia asupra rocilor, fluidelor si mediului. Masuratorile directe includ analizele de fluide din foraje adanci sau masuratorile de gaze din sol sau atmosfera. Metodele indirecte sunt cele geofizice, monitorizarea variatiilor de presiune din foraje si ale pH-ului din apa subterana.

Monitorizarea locatiilor de stocare va trebui efectuata indiferent daca acestea sunt pe mare sau pe uscat. Selectarea metodelor de monitorizare, adecvate, va depinde de caracteristicile geologice si tehnice ale locatiei, dar si de scopul monitorizarii. Dintre tehnicile de monitorizare disponibile se pot enumera:

– prospectiuni gravimetrice marine;

– prospectiuni seismice marine;

– masuratori ale variatiilor foarte mici ale gravitatii;

– metode de masuratori de teledetectie pentru evaluarea impactului asupra gravitatiei si incercari de masurare directa a concentratiei atmosferice a CO2;

– masuratori de concentratie atmosferica prin utilizarea absorbtiei laserelor in infrarosu;

– masuratori ale concentratiei de CO2 in sol.

Criterii de siguranta

   Pentru asigurarea sigurantei si eficientei stocarii, autoritatile de reglementare trebuie sa impuna, iar operatorii trebuie sa respecte, anumite conditii pentru proiectare si operare.

   Desi stocarea este acceptata pe scara larga, ca una dintre optiunile credibile de reducere a schimbarilor climatice, trebuie stabilite criteriile de siguranta legate de sanatatea populatiei si de mediu, inainte de a se trece la operatiuni de scara larga.

Siguranta va trebui asigurata prin:

– selectarea si studiul atent al locatiei;

– evaluarea sigurantei;

– operarea corecta;

– un plan adecvat de monitorizare;

– un plan adecvat de remediere.

Obiectivele asociate sunt:

– asigurarea ramanerii in rezervor a CO2;

– mentinerea integritatii forajului;

– pastrarea proprietatilor fizice ale rocii rezervor si a naturii impermeabile a rocilor din cap rock;

– luarea in consideratie a compozitiei fluxului de CO2 urmarind cu atentie prezenta oricarei impuritati ce nu a fost eliminata in procesul de captare.

   Acest fapt are importanta pentru a evita orice interactiune cu forajul, rezervorul si cu rocile din cap rock, iar in cazul unor scapari, cu apa subterana situata deasupra rezervorului.

Criterii de siguranta pentru proiectare

   Siguranta trebuie demonstrata inainte de inceperea opreatiilor. In legatura cu alegerea locatiei, principalele componente ce trebuie examinate sunt:

– rocile din rezervor si cap rock;

– formatiunile geologice acoperitoare si in particular stratele impermeabile ce pot constitui capcane secundare;

– prezenta unor falii sau foraje impermeabile ce pot constitui cai de acces spre suprafata;

– acvifere cu apa potabila;

– constrangerile legate de populatie si de mediu, existente la suprafata.

Criterii de siguranta din timpul operatiei si dupa inchiderea ei

   Principala grija referitoare la siguranta este legata de faza operationala: dupa ce inceteaza injectia, scaderea presiunii face ca locatia sa devina mai sigura. Principalii parametri ce trebuie avuti in vedere sunt:

– presiunea de injectie si marimea fluxului – prima trebuie mentinuta sub presiunea de fracturare, adica presiunea la care se induc fracturi in rocile din cap rock;

– volumul injectat – in scopul atingerii cifrelor obtinute prin modelare;

– compozitia CO2 injectat;

– integritatea forajului sau forajelor de injectie si a oricarui alt foraj, localizat in interiorul sau in imediata vecinatate a zonei in care se va acumula CO2;

– evolutia in spatiu a zonei cu CO2 stocat si detectarea oricarei scapari;

– stabilitatea solului.

   In timpul injectiei, comportarea efectiva a CO2 injectat trebuie comparata mereu cu modelul teoretic initial. Acest fapt imbunatateste cunostintele asupra locatiei. Daca se detecteaza vreo comportare anormala, programul de monitorizare trebuie refacut si daca este necesar se vor lua masuri de corectare. In cazul ca sunt suspectate scurgeri, procedeele specifice de monitorizare pot fi aplicate pe zona respectiva a sitului de stocare, de la rezervor pana la suprafata. Acestea vor detecta acensiunea CO2 si, mai mult, orice efect advers pe care acesta l-ar putea asupra acfiverelor de apa potabila, mediu si nu in ultimul rand, asupra populatiei. Cand se termina injectia, incepe faza de inchidere; forajele trebuie obturate si abandonate in mod corespunzator si daca este necesar se vor lua masuri de corectie pentru reducerea riscului.. Odata ce nivelul riscului este suficient de scazut, responsabilitatea stocarii va fi transferata autoritatilor nationale, iar planul de monitorizare poate fi stopat sau minimizat.

Exemple de scenarii posibile de scapari ale CO2

a – scapari deficientelor de izolare ale formatiei acoperitoare

b – scapari prin faliile existente

c – scapari prin foraje abandonate

X – acvifer cu apa potabila e trebuie protejat

Y – strat acoperitor impermeabil

Z – acvifer profund (zacamant pentru CO2)

1 – instalatie ce produce si captaeaza CO2

2 – foraj de injectie a CO2

3 – foraj de observatie

4 – foraj prin care s-au exploatat hidrocarburi

5 – captare de apa potabila

6 – falie geologica

   In concluzie, criteriile de siguranta sunt esentiale pentru asigurarea succesului dezvoltarii industriale a stocarii CO2. Ele trebuie adaptate fiecarei locatii de stocare. Aceste criterii vor fi deosebit de importante pentru asigurarea acceptarii populatiei.

inginer geofizician Ghinea Constantin-Daniel

De ce au disparut dinozaurii ?

Dinozaurii au aparut pentru prima oara pe Pamant acum 220 de milioane de ani,evoluand din reptile mai mici, la sfarsitul Triasicului. Au dominat ecosistemul timp de aproximativ 160 de milioane de ani, pana la sfarsitul Cretacicului (acum aproape 65 de milioane de ani). Trebuie stiut ca nu a fost vorba de o disparitie brusca, ci una in timp, fenomenul care a dus la disparitia dinozaurilor nefiind unul decisiv si brusc    De-a lungul timpului oamenii de stiinta au emis mai multe ipoteze cu privire la disparitia dinozaurilor.   Ipoteze legate de  natura animala: disparitia naturala prin imbatranirea speciilor, cresterea excesiva a inaltimii, dereglare a metabolismului sau a sistemului hormonal si micsorarea creierului.   Ipoteza otravirii. In Cretacic s-au raspandit plantele cu flori: acestea contin alcaloizi, periculosi pentru animalele care le consuma, in special pentru reptile, ori dinozaurii consumau cantitati enorme de vegetale existand pericolul de intoxicatie.   Ipoteza atacului biologic. Exterminarea dinozaurilor ierbivori de catre cei carnivori, exterminare care a produs un proces ireversibil, dinozaurii ramasi vanandu-se intre ei pana la disparitie.   Ipoteza supernovei. O supernova este o stea a carei explozie poate provoca un flux de radiatii X asemanator exploziilor a mai multor centrale termonuclerare la un loc. Se presupune ca explozia unei supernove a dus la disparitia dinozaurilor.    Ipoteza meteoritica. Cantitati importante de iridium descoperite in mai multe locuri de pe Pamant au dus la aceasta ipoteza. Iridiumul se gaseste cu precadere in meteoriti. Se presupune ca la sfarsitul Cretacicului un meteorit ar fi ciocnit Pamantul provocand formarea unui nor de praf care ar fi inasprit conditiile de viata ale dinozaurilor: inexistenta razelor solare sau hrana insuficienta (praful s-a asezat pe plante facandu-le necomestibile).   Ipoteza modificarii climatului prin retragerea marilor. La sfarsitul Cretacicului se presupune ca apele marilor si oceanelor s-au retras modificand climatul. Verile erau foarte calde iar iernile foarte reci. Acest lucru presupunea o reglare termica, esentiala pentru supravietuire, lucru greu de facut pentru dinozaurii de dimensiuni mari. Primele mamifere si pasarile s-au adaptat, nu au avut probleme de supravietuire, insa dinozaurii de dimensiuni mari, gen renumitul T-Rex, au disparut treptat si sigur.

  Ipoteza cea mai plauzibila pentru mine este ultima, ipoteza modificarii climatului prin retragerea marilor. Aceasta ipoteza verifica disparitia treptata a dinozaurilor dar si supravietuirea vietuitoarelor contemporane dinozaurilor.

  Ipoteza meteoritica nu verifica disparitia progresiva, ipoteza supernovei ar prespune ca toate vietuitoarele sa fi disparut, ori nu s-a intamplat asa.  Ipoteza otravirii isi pierde din valoare pentru ca nu ia in calcul insinctul de conservare si supravietuire al dinozaurilor. Acestia posedau papile gustative si nu ar fi consumat plante cu alcaloizi pana la exterminare.

  Nu e mai putin adevarat ca fiecare ipoteza sa aiba partea ei de adevar, ca toate procesele si fenomenele trecute in revista sa fi actionat ca un tot unitar, fiecare proces sau fenomen avand un procent mai mic sau mai mare in acest vast subiect  denumit “disparitia dinozaurilor”.

Originea si structura campului magnetic al Pamantului

Magnetismul terestru sau geomagnetismul este proprietatea fizica a Pamantului care ii confera caracteristica de magnet urias. Magnetismul isi are originea in miscarea particulelor subatomice si se manifesta prin forte de atractie sau respingere intre corpuri. Fenomenul de magnetism a fost observat pentru prima oara in cetatea Magnesia (Asia Mica), de unde si denumirea fenomenului.

Originea magnetismului terestru

Acum 4.5 miliarde ani, la formarea Pamantului, in centrul acestuia s-au concentrat elemente grele cum ar fi fierul si nichelul (nucleul intern solid din prezent), centrul Pamantului devenind astfel generatorul campului magnetic terestru, aceste elemente grele avand puternice proprietati magnetice. 

Structura magnetismului terestru

La baza structurii campului magnetic terestru stau liniile de camp magnetic care sunt asemanatoare liniile unui magnet simplu in forma de bara. Acestea realizeaza un circuit: ies din polul nord al magnetului si intra prin sud.

 

 

La fel se intampla si in cazul Pamantului, un magnet la scara mare datorita proprietatilor magnetice prezente in centrul acestuia, dar a nu se confunda polii magnetici cu cei geografici. Polii geografici au pozitii fixe, pe cand polii magnetici isi schimba constant coordonatele.

Un camp cu proprietati speciale il reprezinta centurile de radiatie Van Allen care pot fi descrise ca un camp plasmatic desfasurat in jurul Pamantului ce sunt formate din particule incarcate electric retinute prin forte electrostatice in apropierea campului magnetic terestru. Particulele care formeaza centurile Van Allen provin in mare parte din vantul solar.

 

Ansamblul campului magnetic terestru care protejeaza Pamantul de radiatiile solare formeaza magnetosfera.

 

 

 

                                                                                                                                             Inginer Geofizican Ghinea Constantin-Daniel