Comoara invizibilă din Africa de Sud: heliu vechi de miliarde de ani, descoperit în rocile antice

Un gaz esențial pentru medicina modernă și cercetarea științifică a fost descoperit în concentrații excepționale sub câmpurile aurifere din Africa de Sud. Este vorba despre heliu, un element extrem de rar, „ținut captiv” de miliarde de ani în rocile antice ale bazinului Witwatersrand, la niveluri considerate unice la scară globală.

Heliu extrem de rar, „ținut captiv” de miliarde de ani sub câmpuri aurifere FOTO: Courtesy Renergen

Zăcământul este exploatat în cadrul proiectului de gaze Virginia, unde gazul natural bogat în heliu ajunge deja la consumatori, potrivit earth.com. Estimările arată că rezerva ar putea depăși 11,320 miliarde de metri cubi de heliu, transformând regiunea într-un veritabil laborator natural pentru cercetători interesați de modul în care acest gaz se formează, migrează prin roci și supraviețuiește subteran pe scări geologice de timp.

Studiul este coordonat de Fin Stuart, de la Centrul pentru Științe Izotopice al Universității din Glasgow (SUERC). Echipa sa utilizează măsurători ale heliului pentru a urmări deplasarea gazelor prin unele dintre cele mai vechi structuri ale scoarței terestre.

Prin cartografierea traseului heliului, de la minerale radioactive aflate la mari adâncimi până la puțurile moderne de extracție, oamenii de știință speră să obțină indicii care ar putea schimba modul în care lumea caută această resursă considerată de neînlocuit.

Heliu antic sub bazinul Witwatersrand

În partea sudică a bazinului Witwatersrand, proiectul Virginia exploatează gaze naturale cu un conținut de heliu de până la 12%, conform analizelor detaliate. Pe baza structurii geologice regionale, cercetătorii consideră că acest rezervor a păstrat heliul încă din momentul în care sedimentele Karoo l-au sigilat, acum aproximativ 270 de milioane de ani.

Principalele surse de heliu ar fi recifele aurifere bogate în uraniu, aflate sub bazin, completate de un soclu de granit fracturat, situat la adâncimi și mai mari.

Un gaz vital pentru spitale și industrie

Heliul joacă un rol crucial în răcirea magneților superconductori din aparatele RMN, care pot transporta electricitatea fără rezistență. Deoarece heliul se formează extrem de lent, prin dezintegrarea radioactivă a uraniului și toriului, el este practic neregenerabil la scara vieții umane.

Diferența majoră dintre ritmul lent de producție și consumul accelerat a dus deja la crize de aprovizionare pentru spitale, laboratoare de cercetare și industria semiconductorilor. În acest context, un zăcământ capabil să susțină producția de heliu timp de decenii are o importanță globală semnificativă.

Rocile radioactive, cheia formării heliului

Heliul din câmpul Virginia este în mare parte radiogenic, adică rezultat al dezintegrării radioactive a rocilor pe parcursul a milioane de ani. Bazinul Witwatersrand conține recife aurifere vechi de 2,8–3 miliarde de ani, bogate în minerale de uraniu și toriu.

Sub aceste sedimente se află un soclu granitic format din roci cristaline foarte vechi, care generează heliu ce se infiltrează în fracturile adânci. Prin estimarea contribuției fiecărui strat de rocă, cercetătorii pot evalua durata de viață a zăcământului și pot identifica regiuni similare în alte părți ale lumii.

Indicii vechi ascunse în gaze moderne

Proiectul presupune utilizarea petrografiei, studiul microscopic al secțiunilor subțiri de rocă, pentru a identifica mineralele care conțin uraniu, toriu și heliu. Cercetătorii aplică și metode de termocronologie pentru a stabili care minerale rețin heliul și care îl eliberează rapid.

În laboratoarele SUERC, granulele de rocă sunt încălzite pentru a elibera izotopii, oferind indicii despre momentul în care heliul a părăsit structura minerală. Datele sunt apoi corelate cu analizele de heliu și metan din puțuri, pentru a construi un model complet al generării, stocării și migrației heliului.

Microorganisme, metan și ape subterane

Cercetările arată că metanul din zona Virginia este biogenic, produs de microorganisme. În minele din apropiere au fost identificate ape care găzduiesc microbi ce se hrănesc cu substanțe chimice, la adâncimi de aproximativ trei kilometri.

Apele subterane care circulă prin rețeaua de falii ale bazinului transportă metan, heliu și săruri. Pe măsură ce aceste ape bogate în gaze urcă, bulele de metan captează heliul și îl concentrează în capcane geologice, precum zăcământul Virginia.

Compania Renergen a reușit să depășească provocările tehnologice legate de răcire, atingând temperaturi de -269°C, necesare pentru producerea heliului lichid. Faza 1 a proiectului este concepută să livreze zilnic gaz natural lichefiat și aproximativ 350 de kilograme de heliu lichid.

Pe măsură ce producția va crește, corelarea datelor geologice cu extracția efectivă va deveni esențială pentru planificarea etapelor viitoare ale acestui proiect considerat strategic la nivel global.