Ocena możliwości występowania złóż geologicznego wodoru w bloku dolnośląskim

Jasielski, Jędrzej; Lis, Grzegorz; Wojtulek, Piotr

doi:10.7306/2024.24

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!
Sesja wygasła!
Sesja wygasła!
Sesja wygasła!

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Ocena możliwości występowania złóż geologicznego wodoru w bloku dolnośląskim

Autorzy

Jasielski Jędrzej , Lis Grzegorz , Wojtulek Piotr

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Jasielski_J_Ocena_PG_Vol. 72_nr 9_2024.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.7306/2024.24

Warianty tytułu

Assessment of the potential geological hydrogen occurrences in the Lower Silesian Block

Języki publikacji

Abstrakty

The energy transformation encourages companies to invest in alternative energy sources, including hydrogen and related technologies. The article provides an overview of the current knowledge about selected occurrences of geological hydrogen worldwide and the processes responsible for its formation, such as serpentinization of ultramafic rocks and radiolysis of water. The Lower Silesian Block with various complexes of crystalline rocks (both igneous and metamorphic) is an interesting region for prospecting for geological hydrogen occurrences. The geological structure of the Lower Silesian Block resembles in many cases the geological settings known from occurrence of natural H2 around the world. Through comparison, three regions of potential geological hydrogen occurrences were selected: the Świeradów-Zdrój region in the Izera metamorphic complex, the Lądek-Zdrój region in the Orlica-Śnieżnik Dome (both regions associated with the occurrence of increased radioactive mineralization) and the Central Sudetic Ophiolites (SSO) underlying the Góry Sowie metamorphic complex (MKS). The mineral composition of Central Sudetic Ophiolites suggests that they could have generated hydrogen in the geological past. Currently, geophysical and geothermal data indicate that the optimal conditions for generating hydrogen in the serpentinization process exist in the rocki underlying the MKS. Estimated calculations were made of the amount of hydrogen potentially generated in the process of serpentinization of ultramafic rocks underlying the MKS.

Słowa kluczowe

wodór geologiczny Blok Dolnośląski ofiolity transformacja energetyczna

geological hydrogen Lower Silesian Block ophiolites energy transformation

Wydawca

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Przegląd Geologiczny

Rocznik

2024

Tom

Vol. 72, nr 9

Strony

427--438

Opis fizyczny

Bibliogr. 88 poz., wykr.

Twórcy

autor

Jasielski Jędrzej

jedrzejjasielski5@gmail.com

Instytut Nauk Geologicznych, Uniwersytet Wrocławski, pl. Maksa Borna 9, 50–204 Wrocław

https://orcid.org/0009-0008-8198-7770

autor

Lis Grzegorz

grzegorz.lis@uwr.edu.pl

Instytut Nauk Geologicznych, Uniwersytet Wrocławski, pl. Maksa Borna 9, 50–204 Wrocław

https://orcid.org/0000-0001-5796-7798

autor

Wojtulek Piotr

piotr.wojtulek@uwr.edu.pl

Instytut Nauk Geologicznych, Uniwersytet Wrocławski, pl. Maksa Borna 9, 50–204 Wrocław

https://orcid.org/0000-0001-8359-4737

Bibliografia

1. ABRAJANO T.A., STURCHIO N.C., KENNEDY B.M., LYON G.L., MUEHLENBACHS K., BOHLKE J.K. 1990 - Geochemistry of reduced gas related to serpentinization of the Zambales ophiolite, Philippines. Appl. Geochem. 5: 625-630.
2. ATKINSON C., MATCHETTE-DOWNES C., GARCIA-CURIEL S. 2022 - Natural hydrogen in the Monzon-1 well, Ebro basin, northern Spain. Geologues, Geosci. Soc., 12: 96-105.
3. BACH W., FRÜH-GREEN G. 2010 - Alteration of the Oceanic Lithosphere and Implications of Seafloor Processes. Elements, 6 (3): 173-178.
4. BASHTA K., GORBACHEV V., SHAKHTORINA L. 1991 - Zadachi i pervye rezul’taty bureniya Ural’skoy sverkhglubokoy skvazhiny. Sovetskaya Geologiya, 58: 51-63.
5. BOHDANOWICZ C. 1934 - Natural gas occurrence in Russia (U.S.S.R.). Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 18 (6): 750-760.
6. BRIERE D., JERZYKIEWICZ T., ŚLIWIŃSKI W. 2016 - On generating a Geological Model for Hydrogen Gas in the Southern Taoudeni Megabasin (Bourakébougou area, Mali). Search and Discovery Article #42041
7. BRUSZEWSKA B. 2000 - Warunki geotermiczne Dolnego Śląska. Prz. Geol., 48 (7): 2000.
8. CHMIELNIAK T. 2021 - Wodór w energetyce. Academia - magazyn Polskiej Akademii Nauk, 1 (65): 72-78.
9. CONRAD R. 1996 - Soil microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO). Microbiol. Rev., 60: 609-640.
10. CONRAD R., SEILER W. 1980 - Contribution of hydrogen production by biological nitrogen fixation to the global hydrogen budget. J. Geophys. Res., 85: 5493.
11. COVENEY R.M.JR., GOEBEL E.D., ZELLER E.J., DRESCHHOFF G.A.M., ANGINO E.E. 1987 - Serpentinization and the origin of hydrogen gas in Kansas. Am. Assoc. Pet. Geol., Bull., 71(1): 39-48.
12. CYMERMAN Z. 1997 - Structure, kinematics and evolution of the Orlica-Śnieżnik Dome. Sudetes. Pr. Państw. Inst. Geol., 156: 5-120.
13. CYMERMAN Z. 2010 - Tectonic Map of the Sudetes and Fore-Sudetic Block 1:200 000 2nd edition. Państw. Inst. Geol.
14. CYMERMAN Z. 2017 - Skorupa oceaniczna i ofiolity w Sudetach Środkowych w świetle rozważań tektonicznych. Prz. Geol., 65 (12): 1540-1547.
15. DEPOWSKI S. 1966 - Wodór w gazach ziemnych Niżu Polskiego w świetle ogólnych warunków występowania wolnego wodoru. Kwart. Geol., 10 (1): 194-202.
16. DEVILLE E., PRINZHOFER A. 2016 - The origin of N2-H2-CH4-rich natural gas seepages in ophiolitic context: a major and noble gases study of fluid seepages in New Caledonia. Chem. Geol., 440: 139-147.
17. DONZE F.V., TRUCHE L., NAMIN P.S., LEFEUVRE N., BAZARKINA E.F. 2020 - Migration of natural hydrogen from deep-seated sources in the Sao Francisco Basin, Brazil. Geosciences, 10: 346.
18. DUBIŃSKA E., GUNIA P. 1997 - The Sudetic ophiolite: current view on its geodynamics model. Geol. Quart., 41 (1): 1-20.
19. EISENBUD M., GESELL T. 1997 - Environmental radioactivity from natural, industrial, and military sources. San Diego. Academic Press: 134-200.
20. ETIOPE G., SCHOELL M., HOSGÖRMEZ H. 2011 - Abiotic methane flux from the Chimaera seep and Tekirova ophiolites (Turkey): understanding gas exhalation from low temperature serpentinization and implications for Mars. Earth Planet. Sci. Lett., 310: 96-104.
21. EVANS B.W. 1977 - Metamorphism of alpine peridotite and serpentine. Ann. Rev. Earth Planet. Sci., 5: 397-447.
22. FRERY E., LANGHI L., MAISON M., MORETTI I. 2021 - Natural hydrogen seeps identified in the North Perth Basin, Western Australia. Intern. J. Hydrogen Energy; https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.07.023
23. FROST B.R., BEARD J.S. 2007 - On silica activity and serpentinization. J. Petrology, 48: 1351-1368.
24. GIERSZEWSKI J., MŁYNARKIEWICZ Ł., NOWACKI T.R., DWORZECKI J. 2021 - Nuclear Power in Poland’s Energy Transition. Energies, 14 (12): 3626.
25. GREGORY S., BARNETT M., FIELD L., MILODOWSKI A. 2019 - Subsurface microbial hydrogen cycling: natural occurrence and implications for industry. Microorganisms, 7: 53.
26. GRESOV A., OBZHIROV A., YATSUK A. 2010 - K voprosu vodorodonosnosti ugol’nykh basseynov Dal’nego Vostoka. Vestnik Kraunts Nauki o Zemle, 1: 19-32.
27. GUÉLARD J., BEAUMONT V., ROUCHON V., GUYOT F., PILLOT D., JÉZÉQUEL D., ADER M., NEWELL K.D., DEVILLE E. 2017 - Natural H2 in Kansas: Deep or shallow origin? Geochem. Geophys. Geosys., 18 (5): 1841-1865.
28. GUNIA P. 1997 - Petrologia skał ultrazasadowych bloku sowiogórskiego. ActaUniv. Wratsils., Pr. Geol.-Mineral., 65: 1-78.
29. HALAS P., DUPUYA., FRANCESCHI M., BORDMANN V, FLEURY J.M., DUCLERC D. 2021 - Hydrogen gas in circular depressions in South Gironde, France: Flux, stock, or artefact? Appl. Geochem., 127: 104928.
30. HAMILL W.H. 1969 - A model for the radiolysis of water. J. Phys. Chem., 73 (5): 1341-1347.
31. HANDA E. 2023 - Hidden Hydrogen. Does Earth hold vast stores of a renewable, carbon-free fuel? Science, 379: 6633.
32. HOFFMANN B.A. 1992 - Isolated reduction phenomenon in red beds: Aresult of porewater radiolysis. [W:] Y.K. Kharaka, A.S. Maestin(red.), Water-Rock Interaction, t. 5. A.A. Balkema, Brookfield: 503-506.
33. HOSGÖRMEZ H., ETIOPE G., YALÇIN M.N. 2008 - New evidence for a mixed inorganic and organic origin of the Olympic Chimaera fire (Turkey): a large onshore seepage of abiogenic gas. Geofluids, 4: 263-273.
34. https://hydroma.ca
35. https://transformacja2050.pl/project/1-usd-za-kg-zielonego-paliwa-wodorowego/
36. https://www.pv-magazine.com/2022/02/02/natural-hydrogen-exploration-boom-snaps-up-one-third-of-south-australia/
37. https://www.weforum.org/agenda/2023/09/white-hydrogen-deposit-france
38. https://www.mining.com/hydrogen-jacuzzi-discovered-at-underground-chromite-mine-in-albania/
39. KIEŁCZAWA B. 2013 - Charakterystyka hydrochemiczna wód termalnych Lądka-Zdroju. Tech. Poszukiwań Geol., 52 (2): 105-116.
40. KOZŁOWSKA B., WALENCIK A., DORDA J., ZIPPER W. 2010 - Radon in groundwaters and dose estimation for inhabitants in Spas of the Sudety Mountain area, Poland. Applied Radiation and Isotopes, 68: 854-857.
41. KRYZA R., PIN C. 2010 - The Central-Sudetic ophiolites (SW Poland): Petrogenetic issues, geochronology and paleotectonic implications. Gondwana Res., 17: 292-305.
42. LARIN N.V., ZGONNIK V., RODINA S., DEVILLE E., PRINZHOFER A., LARIN V.N. 2015 - Natural molecular hydrogen seepage associated with surficial, rounded depressions on the European craton in Russia. Nat. Resour. Res., 24: 369-383.
43. LEFEUVRE N., TRUCHE L., DONZE F.-V., DUCOUX M., BARRE G., FAKOURY R.-A., CALASSOU S., GAUCHER E.C. 2021 - Native H2 exploration in the western Pyrenean foothills. Geochem., Geoph., Geosys., 22: e2021GC009917. https://doi. org/10.1029/2021GC009917
44. LEJDAK., SIEDLECKA S. 2014 - Wodór jako proekologiczne źródło energii w aplikacjach do pojazdów samochodowych. Logistyka, 6: 190-200.
45. MAIGA O., DEVILLE E., LAVAL J., PRINZHOFER A., DIALLO A.B. 2023 - Characterization of the spontaneously recharging natural hydrogen reservoirs of Bourakebougou in Mali. Scientific Rep., 13: 11876; https://doi.org/10.1038/s41598-023-38977-y
46. MALCZEWSKI D., SITAREK A., ŻABA J., DORDA J. 2005 - Promieniotwórczość naturalna wybranych skał krystalicznych bloku izerskiego. Prz. Geol., 53 (3): 237-244.
47. MARCINIEC P., WÓJCIK A. 2007 - Głogoczów IG 1. Informacje o objawach węglowodorów w czasie wiercenia oraz wynikach prób złożowych i badań poziomów wodonośnych. Profile Głęb. Otw. Wiert., 115: 35-41.
48. McCOLLOM T.M., BACH W. 2009 - Thermodynamic constraints on hydrogen generation during serpentinization of ultramafic rocks. Geochim. Cosmochim. Acta, 73: 856-875.
49. MILESI V., PRINZHOFER A., GUYOT F., BENEDETTI M., RODRIGUES R. 2016 - Contribution of siderite - water interaction for the unconventional generation of hydrocarbon gases in the Solimoes basin, north-west Brazil. Marine and Petroleum Geol., 71: 168-182.
50. MILKOV A.V. 2022 - Molecular hydrogen in surface and subsurface natural gases: Abundance, origins and ideas for deliberate exploration. Earth-Science Rev. 230 (2022): 104063.
51. MORETTI I., GEYMOND U., PASQUET G., AIMAR L., RABAUTE A. 2022 - Natural hydrogen emanations in Namibia: Field acquisition and vegetation indexes from multispectral satellite image analysis. Intern. J. Hydrogen Energy, 47 (84): 35541-35946.
52. MORITA R.Y. 1999 - Is H2 the universal energy source for long-term survival? Microb. Ecol., 38: 307-320.
53. NANDI R., SENGUPTA S. 1998 - Microbial production of hydrogen: an overview. Crit. Rev. Microbiol., 24: 61-84.
54. NEAL C., STANGER G. 1983 - Hydrogen generation from mantle source rocks in Oman. Earth Planet. Sci. Lett., 66: 315-320.
55. NEALSON K.H., INAGAKIF., TAKAIK. 2005 - Hydrogen-driven subsurface lithoautotrophic microbial ecosystems (SLiMEs): do they exist and why should we care? Trends Microbiol., 13: 405-410.
56. NEWELL K.D., DOVETON J.H., MERRIAM D.F., SHERWOOD LOLLAR B., WAGGONER W.M., MAGNUSON L.M. 2007 - H2-rich and hydrocarbon gas recovered in a deep Precambrian well in Northeastern Kansas. Nat. Resour. Res., 16: 277-292.
57. NIEĆ M. 2009 - Występowanie rud uranu i perspektywy ich poszkuwań w Polsce. Polit. Energet., 12: 435-451.
58. PACHOCKI K.A., WIEPRZOWSKI K., BEKAS M., RÓŻYCKI Z., 2009 - Występowanie radonu 222Rn w wodach leczniczych. Rocz. PZH, 60 (2): 129-136.
59. PAŃCZYK M., NAWROCKI J., ALEKSANDROWSKI P., PRZYBYLSKI B. 2022 - Three age ranges of Cenozoic basaltic rocks from Lower Silesia (SW Poland) based on 40Ar/39Ar step-heating data. Intern. J. Earth Sci., 112 (2): 725-740.
60. PASKA J., SURMA T. 2013 - Polityka energetyczna Polski na tle polityki energetycznej Unii Europejskiej. Polit. Energet., 16 (4): 7-19.
61. PICHÉ-CHOQUETTE S., KHDHIRI M., CONSTANT P. 2018 - Dose-response relationships between environmentally-relevant H2 concentrations and the biological sinks of H2, CH4 and CO in soil. Soil Biol. Biochem., 123: 190-199.
62. PRINZHOFER A., TAHARA CISSÉ C.S., DIALLO A.B. 2018 - Discovery of a large accumulation of natural hydrogen in Bourakébougou (Mali). Int. J. Hydrog. Energy, 43: 19315-19326.
63. PRZENIOSŁO S. 1970 - Geochemia uranu w aluwiach wschodniej części obszaru metamorfiku Lądka i Śnieżnika Kłodzkiego. Biul. Inst. Geol., 224: 205-298.
64. PRZLIBSKI T.A., ŻEBROWSKI A. 1996 - Origin of radon in medicinal waters of Świeradów-Zdrój. Nukleonika, 41 (4): 109-116.
65. PRZYLIBSKI T.A., ŻEBROWSKI A. 1999 - Origin of radon in medicinal waters of Lądek Zdrój (Sudety Mountains, SW Poland). J. Environm. Radioac., 46: 121-129.
66. PRZYLIBSKI T.A., MROCZKOWSKI K., ŻEBROWSKI A., FILBIER P. 2001 - Radon222 in medicinal groundwaters of Szczawno-Zdrój (Sudety Mountains, SW Poland). Environmental Geol., 40 (4-5): 429-439.
67. PRZYLIBSKI T.A., FIJAŁKOWSKA L., BIELECKA A. 2008 - Potencjalne lecznicze wody radonowe Masywu Ślęży. Prz. Geol., 56 (8/2), 763-771.
68. PUTTAIAH G., DRENNEN T.A., BRUNETTI S.C., TAYLOR C.M. 2012 - Conversion of a Gasoline Internal Combustion Engine to a Hydrogen Engine. 2012 ASEE Annual Conference & Exposition, San Antonio, Texas, 25.346.1-25.346.18.
69. SHEVCHENKO I., SILKIN S. 2015 - Izuchenie raspredeleniya kontsen- tratsy vodoroda v osadochnom chekhle yugo-zapadnoy chasti Volgo-Ural’skoy neftegazonosnoy provintsii. Ekspozitsiya Neft’ Gaz: 49-51.
70. SIEKIERSKI M., MAJEWSKA K., MROCZKOWSKA-SZERSZEŃ M. 2023a - Metody efektywnego i bezpiecznego magazynowania wodoru jako warunek powszechnego jego wykorzystania w transporcie i energetyce. Nafta-Gaz 2023, 2: 114-130.
71. SIEKIERSKI M., RYŚ P., WIECZOREK A. 2023b - Pozyskiwanie energii - technologie wodorowe. Wodór z biomasy i odpadów. Mazowsze Studia Regionalne, 44: 47-62.
72. SPINKS J.W.T., WOODS R.J. 1990 - An Introduction to Radiation Chemistry. John Wiley, New York: 574.
73. STEVENS T.O., MCKINLEY J.P 2000 - Abiotic controls on H2 production from basalts - water reactions and implications for aquifer biogeochemistry. Environmental Science & Technology, 34 (5): 826-831.
74. TRUCHE L., BAZARKINA E.F. 2019 - Natural Hydrogen the fuel of the 21st century, E3S Web of Conferences, 98: 03006.
75. TRUCHE L., DONZE F.V., GOSKOLLI E., MUCEKU B., LOISY C., MONNIN C., DUTOIT H., CEREPI A. 2024 - A deep reservoir for hydrogen drives intense degasising in the Bulqize. Science, 383 (6683): 618-621.
76. VACQUAND C., DEVILLE E., BEAUMONT V., GUYOT F., SISSMANN O., PILLOT D., ARCILLA C., PRINZHOFER A. 2018 - Reduced gas seepages in ophiolitic complexes: evidences for multiple origins of the H2-CH4-N2 gas mixtures. Geochim. Cosmochim. Acta, 223: 437-461.
77. VAN SCHMUS W.R. 1995 - Natural radioactivity of the crust and mantle. [W:] T.J. Ahrens (red.), Global Earth Physics. American Geophysical Union: 283-291.
78. WALENCIK A., KOZŁOWSKA B., PRZYLIBSKI T.A., DORDA J., ZIPPER W. 2010 - Natural radioactivity of groundwater from the Przerzeczyn-Zdrój Spa. Nukleonika, 55 (2): 169-175.
79. WALEŃCZAK Z. 1984 - Radioliza wody - niedoceniony czynnik geologiczny. Kwart. Geol., 28 (3/4): 717-734.
80. WOJTULEK P.M., PUZIEWICZ J., NTAFLOS T., BUKAŁA M. 2016 - Podiform chromitites from the Variscan ophiolite serpentinites of Lower Silesia (SW Poland) - petrologic and tectonic settings implications. Geol. Quart., 60 (1): 56-66.
81. WOJTULEK P.M., PUZIEWICZ J., NTAFLOS T. 2017 - MORB melt metasomatism and deserpentinization in the peridotitic member of Variscan ophiolite: an example of the Braszowice-Brzeźnica serpentinites (SW Poland). J. Geosciences, 62: 147-164.
82. WOJTULEK P.M., SCHULZ B., KLEMD R., GIL G., DAJEK M., DELURA K. 2022 - The Central-Sudetic ophiolites - Remnants of the SSZ-type Devonian oceanic lithosphere in the European part of the Variscan Orogen. Gondwana Res., 105: 343-365.
83. ZENK M., SCHULZ B. 2004 - Zoned Ca-amphiboles and related P-T evolution in metabasites from the classical Barrovian metamorphic zones in Scotland. Mineral Mag., 68 (5): 769-786.
84. ZGONNIK V. 2020 - The occurrence and geoscience of natural hydrogen: A comprehensive review. Earth-Science Rev., 203: 103140.
85. ZGONNIK V., BEAUMONT V., DEVILLE E., LARIN N., PILLOT D., FARRELL K.M. 2015 - Evidence for natural molecular hydrogen seepage associated with Carolina bays (surficial, ovoid depressions on the Atlantic Coastal Plain, Province of the USA). Prog. Earth Planet Sci., 2(31): 1-15.
86. ZNOSKO J. 1981 - The problem of the oceanic crust and of ophiolites in the Sudetes. Bull. Polish Acad. Sci., Earth Sci., 29 (3): 185-197.
87. ŻELAŻNIEWICZ A., ALEKSANDROWSKI P., BUŁA Z., KARNKOWSKI P.H., KONON A., OSZCZYPKO N., ŚLĄCZKA A., ŻABA J., ŻYTKO K. 2011 - Regionalizacja tektoniczna Polski. Komitet Nauk Geologicznych PAN, Wrocław.
88. ŻYTKO K. 2006 - Brzegi Dolne IG 1. Profile Głęb. Otw. Wiert., 107.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-9d6e4e2c-5b09-4b2f-8a32-9352417b1c99