인간 활동은 지구의 깊은 지하 유체 흐름에 큰 영향을 미칩니다

온실가스 배출, 삼림 벌채 등 인간 활동이 지구 표면에 미치는 영향은 잘 연구되어 왔습니다. 이제 애리조나 대학의 수문학 연구자들은 인간이 지구 표면 아래 수백 미터에서 수 킬로미터에 걸쳐 있는 지구의 깊은 지하 표면에 어떻게 영향을 미치는지 조사했습니다.

UArizona Department의 교수인 Jennifer McIntosh는 “우리는 석유와 가스의 유체 생산 속도를 자연적인 배경 물 순환과 비교하여 인간이 지하 표면의 유체 순환에 어떻게 큰 영향을 미쳤는지를 보여주었습니다.”라고 말했습니다. 수문학 및 대기과학 박사이자 해당 저널 논문의 수석 저자입니다. 지구의 미래 조사 결과를 자세히 설명합니다.

“깊은 지하 표면은 대부분의 사람들에게 눈에 띄지 않고 마음에도 없습니다. 특히 환경에 미치는 영향과 관련하여 제안된 활동에 대한 맥락을 제공하는 것이 중요하다고 생각했습니다.”라고 수석 연구 저자인 Grant Ferguson이 말했습니다. 애리조나주 수문학 및 대기과학과 교수이자 서스캐처원 대학교 환경 및 지속 가능성 대학 교수입니다.

앞으로 기후 변화에 대한 해결책으로 제시되는 전략으로 인해 이러한 인간이 유발하는 유체 플럭스가 증가할 것으로 예상된다. 그러한 전략에는 다음이 포함됩니다: 지하 다공성 암석에 대기 중 이산화탄소를 포집하고 저장하는 지질학적 탄소 격리; 전기를 생산하기 위해 뜨거운 암석을 통해 물을 순환시키는 지열 에너지 생산; 전기 자동차에 전력을 공급하기 위해 지하 미네랄이 풍부한 소금물에서 리튬을 추출합니다. 이번 연구는 캐나다 서스캐처원대학교, 하버드대학교, 노스웨스턴대학교, 한국지질자원연구원, 스웨덴 린네대학교 연구진과 공동으로 진행됐다.

이번 연구의 공동저자이자 애리조나주 지구과학과 교수인 피터 레이너스(Peter Reiners)는 “지하의 책임 있는 관리는 녹색 전환, 지속 가능한 미래, 온난화를 몇도 이하로 유지하려는 희망의 핵심입니다.”라고 말했습니다.

석유와 천연가스 생산에는 항상 깊은 지하에서 나오는 일정량의 물(일반적으로 염분)이 존재한다고 McIntosh는 말했습니다. 지하수는 종종 수백만 년이 되었으며 고대 바닷물의 증발이나 암석 및 광물과의 반응을 통해 염분을 얻습니다. 보다 효율적인 오일 회수를 위해 제거된 오일의 양을 보충하고 저류층 압력을 유지하기 위해 지표면 근처의 수원에서 더 많은 물을 소금물에 추가합니다. 혼합된 식염수는 지하 표면에 다시 주입됩니다. 이는 유체를 생성하고 이를 깊은 지하에 재주입하는 사이클이 됩니다.

리튬 추출, 지열 에너지 생산 및 지질 탄소 격리에서도 동일한 과정이 발생하며, 이 작업에는 지하에서 남은 염수를 재주입하는 작업이 포함됩니다.

McIntosh는 “우리는 석유 및 가스 활동으로 인한 유체 주입 속도 또는 재충전 속도가 자연적으로 발생하는 것보다 크다는 것을 보여줍니다.”라고 말했습니다.

연구팀은 석유 및 가스 추출과 관련된 유체 이동 측정, 지열 에너지용 물 주입 등 다양한 소스에서 얻은 기존 데이터를 사용하여 인간 활동으로 인한 현재 유체 이동 속도가 인간 개입 이전의 유체 이동 방식에 비해 높다는 사실을 발견했습니다.

탄소 포집 및 격리, 리튬 추출과 같은 인간 활동이 증가함에 따라 연구자들은 이러한 활동이 지각을 구성하는 암석에 기록된 지구의 역사인 지질 기록에 어떻게 기록될 수 있는지 예측했습니다.

인간의 활동은 깊은 지하 유체뿐만 아니라 그 아래에 사는 미생물도 변화시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 McIntosh는 말했습니다. 유체가 이동함에 따라 미생물 환경은 물의 화학적 변화에 의해 또는 지구 표면에서 지하로 새로운 미생물 군집을 가져옴으로써 변경될 수 있습니다.

예를 들어, 석유와 가스를 추출하기 위해 가압된 액체로 지하 암석을 부수는 데 사용되는 기술인 수압파쇄법을 사용하면 이전에는 감지할 수 있는 수의 미생물이 없었던 깊은 암석층에 미생물 활동이 갑자기 번성할 수 있습니다.

매킨토시는 지구의 깊은 지하 표면과 그것이 인간 활동에 의해 어떻게 영향을 받는지에 대해 아직 알려지지 않은 것이 많이 남아 있으며 이러한 질문에 대해 계속 연구하는 것이 중요하다고 말했습니다.

매킨토시는 “기후 위기에 대한 해결책의 일부로 지하 깊은 곳을 활용해야 한다”고 말했다. “그러나 우리는 물, 바위, 발 아래 깊은 생명체에 대해 아는 것보다 화성 표면에 대해 더 많이 알고 있습니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240424182458.htm