研究人员称,页岩气的很大一部分——在某些地区可能超过25%——是由有机物的放射性分解产生的,这种机制曾被认为不重要而被忽视。他们认为,这一发现对于监测水力压裂站点附近的排放至关重要,以确保强大的温室气体甲烷不会无意中释放到大气中。

甲烷和少量乙烷、丙烷和丁烷的混合物构成“天然气”,传统上是从油井中提取的。然而,随着这些天然气的耗尽和价格的上涨,人们开发了从其他来源提取天然气的新技术。最具争议的是水力压裂法。这包括在注入高压水以打开页岩并释放碳氢化合物之前,对页岩岩石进行水平钻探。在许多环境方面的反对意见中,甲烷有可能从埋藏的沉积物中泄漏到大气中,因此石油工业需要监测“无组织排放”。

一个复杂的问题是,地表甲烷排放可以在没有压裂的情况下发生,因为微生物可以从二氧化碳或乙酸中产生甲烷。像所有的生物一样,微生物优先吸收碳-12而不是其他较重的碳同位素,因此它们随后释放的甲烷的同位素很轻。目前已知有三种产生地下天然气的过程:微生物、有机物在压力下的热分解和岩石之间的无机反应。后两者引起的同位素分馏较少,因此土壤中甲烷排放的同位素组成被用来推断它们的来源。

然而,在这项新研究中,法国、瑞士和加拿大的研究人员发现,世界各地的许多深层页岩富含钍、尤其是铀等放射性元素,也会释放出同位素含量较轻的天然气。研究人员求助于以前的实验室报告,即有机物质的照射可以产生气态碳氢化合物,根据这些报告,他们计算出这些碳氢化合物的同位素很轻。“区别在于,基本上微生物只产生甲烷,而辐射分解气体含有大量乙烷、丙烷和更重的物质,”他说玛丽亚瑙enko-Dezes法国地质调查局BRGM,法国。

这使得监测压裂现场附近排放的任何气态碳氢化合物的化学成分和同位素组成对于确保不发生泄漏至关重要Wolfram Kloppmann法国地质调查局BRGM。他说:“如果你考虑到你可以得到这种伪微生物特征,但它仍然可能是你正在开采的储层气体,那么你就必须重新考虑你的监测策略以及你可以从监测中得出的结论。”

地球化学家约翰艾勒美国加州理工学院的一位教授说,这篇论文“聚焦于一个已经渗透了几年的次要问题”。他说,这篇论文试图整合一些先前的实验,这些实验表明放射性分解可以成为一种能源,导致天然气成分的产生,并将其与地球化学数据联系起来。“这种方式在某些方面是合理的,但在其他方面还不完全成熟。没有“啊哈!”“这一刻……如果我是被告的律师,可以说,我可以找到一些更传统的方式来解释所有的数据……但这让你想去做更多的事情。”他说,未来的工作应该集中在寻找和测试气体如何形成的详细机制上。

更新:Wolfram Kloppmann的隶属关系已于2022年4月19日更正