Mihályi-Répcelak természetes CO2 felhalmozódási terület alsó pannon konglomerátum rezervoár kőzeteinek petrográfiai vizsgálata

Abstract

A CO2 üvegházgázként jelentős szerepet játszik a globális klímaváltozásban, ami napjaink egyik legsürgetőbb környezeti problémájává nőtte ki magát, mivel hatással van a Föld ökoszisztémáira és vízháztartására is (IPCC, 2007). A szén-dioxid atmoszférikus részarányának növekedésében jelentős szerepe van az emberi tevékenységnek, hiszen koncentrációja a légkörben az ipari forradalom óta részben a fosszilis tüzelőanyagok nagymértékű használata miatt mára meghaladta a 400 ppm-et (NOAA/ESRL, 2016). A globális klímaváltozás hatásainak mérséklése kulcsfontosságú kérdés a Föld jövőjére nézve, és széleskörű nemzetközi összefogást igényel. Ennek következtében a CO2 emissziójának csökkentésére több nemzetközi egyezmény is született (pl. Kyotói jegyzőkönyv, 1997; 2009/31/EK Irányelv). A kibocsátás mérséklésének egyik átmeneti módszere lehet az ipari eredetű CO2 füstgázból történő leválasztása, majd felszín alatti geológiai tárolókban való elhelyezése és megkötése (Carbon Capture and Storage – CCS) (Arts et al., 2008). A tárolás folyamata során bekövetkező geokémiai változások megismeréséhez a CO2-kőzet-pórusfluidum alkotta rendszer pontos, szerteágazó vizsgálata szükséges. Ezen ismeretek az alapjai a CO2 föld alatti tárolásának biztonságossá és hatékonnyá tételének. A felszín alatti folyamatok megértésére több módszer is ismert, ilyenek a laboratóriumi kísérletek (pl.: De Silva et al., 2015), a geokémiai modell alapú megközelítések (pl.: Xu et al., 2003, Sendula és Forray, 2013, Sendula, 2015), valamint a CO2 természetes felhalmozódások vizsgálata (pl.: Worden, 2006, Király et al., 2016a). A természetes CO2 felhalmozódások olyan geológiai rendszerek, amelyekben a szén-dioxid természetes körülmények között van jelen. Az ezeken a területeken megfigyelt ásványtani és kőzettani tulajdonságokból következtetni lehet arra, hogy az ipari céllal létrehozott CO2 tárolókban milyen reakciók játszódhatnak le geológiai időskálán (Watson et al., 2004). Továbbá ezek alapján megismerhetők azok a természetes ásvány- és kőzettani feltételek, amelyek hozzájárultak a természetes tárolórendszer hosszú távú stabilitásához (Pearce et al., 2005, Holloway et al., 2007). A CO2 tároló kőzeteinek és fedőkőzeteinek petrográfiai tulajdonságával foglalkozó eddigi kutatások (pl.: Gauss et al., 2004, Moore et al., 2005, Worden et al., 2006, Zhou et al., Liu et al., 2011, Zhou et al., 2014, Király et al., 2016a/b) a következő eredményeket adták. A CO2 rendszerbe kerülése előtt dinamikus egyensúly feltételezhető a kőzet és a pórusfluidum között, amely a CO2 beáramlás hatására megbomlik. Ahhoz, hogy a rendszer ismét egyensúlyba kerüljön különböző geokémiai folyamatoknak kell lejátszódnia. A CO2 oldódásának hatására a pórusfluidum pH-ja csökken, a savas pH hatására először a karbonát-ásványok (pl.: kalcit, dolomit), majd a szilikátásványok (pl.: K-földpát, plagioklász) oldódnak be. Az oldódási folyamatok során a túltelített pórusfluidumból megkezdődik az ásványkiválás, és például ankerit, kaolinit és dawsonit képződhet (Hellevang et al., 2005, De Silva et al., 2015). A CO2 hatására ásványos átalakulások mindaddig folytatódnak, amíg a CO2-kőzet-pórusfluidum alkotta rendszer ismét dinamikus egyensúlyba nem kerül. Számos geokémiai modellezés alapján (Xu et al., 2003, Sendula, 2015) elmondható, hogy a dawsonit megjelenése egyértelműen a CO2 hatására megy végbe. Így azok az ásványok, amelyek a dawsonittal egy időben, vagy azt követően jelennek meg, valószínűsíthetően a CO2 hatására váltak ki (Worden et al., 2006). A természetben lejátszódó folyamatok azonban összetettebbek, így a végbemenő folyamatokat az egyes területek sajátos paraméterei befolyásolhatják. TDK munkám során célom volt az eddig a szakirodalom által vizsgált homokkő rezervoárokkal szemben más litológiájú – ez esetben konglomerátum - CO2 tárolók kőzettani és ásványtani vizsgálata. Célom volt továbbá az eredményeimet összevetni az azonos területen történt eddigi kutatások eredményeivel, ezáltal részletesebb rálátást kapni a CO2 hatásainak kőzettani összefüggésére.