Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1983. július-december (16. évfolyam, 26-52. szám)
1983-12-30 / 52. szám
I szú 17 3. XII. 30. TUDOMÁNY TECHNIKA H ogyan lesz fából vaskarika, azaz az ércből folyadék? Hiszen az érc a Föld szilárd kérgét alkotó olyan ásványi anyag, amelyben egy-egy - számunkra hasznos - elemből vagy vegyületből annyi van, hogy az technológiailag kivonható belőle, sőt gazdaságosan vonható ki. Csakhogy a szilárd halmazállapotú ércek valamikor folyadékok voltak: többségük vizes oldatokból csapódott ki évmilliókkal ezelőtt. Nem lehetséges-e, hogy a föld mélyén ma is akad - vagy talán a felszínen is van - olyan folyadék, amelyben egy- egy haszbos elemnek vagy vegyü- letnek oly nagy a töménysége, hogy azt már ércnek - ,.folyékony érc"-nek - is tekinthetjük? Literenként 300-600 g Különféle elemek és vegyületek a tengervízben meg számos forrásvízben is vannak. Ezeket azonban csak sós víznek nevezik, mert egy literükben az oldott ásványi anyag mennyisége mindössze 35-50 g. Ennél jóval töményebbnek kell lennie - literenként 300-600 g ásványi anyagot kell tartalmaznia - az olyan oldatnak, amelyet már érdemes folyékony ércként feldolgoznunk. Nos, ilyen vizek - „folyékony érctelepek“ - is vannak Földünkön. Ilyen a jelenkori vulkanikus hévizeknek néhány típusa, némely felszíni vízgyűjtőnek, a Holttengernek, a Kara-Bogaz-öbölnek stb. a sós vize. De akad folyékony érc a talajvizek és a mélységi vizek között is, első helyen a kőolaj és földgázmedencékben. Ez utóbbiak ugyanis rendszerint több millió éves tengervizek: azoknak az üledékrétegeknek a lerakódásakor „estek csapdába“, amelyek az egykori lagúnákban, tengeröblökben maguk alá temették az elhalt állati és növényi szervezeteket, azaz a kőolaj és a földgáz kiindulási anyagait. Ráadásul az egykori elzárt tengerrészekben erős volt a párolgás, ezért a sók rendszerint szilárd halmazállapotban is kiváltak. Az ilyen sótelepek tovább „sózták“ a mélységben rekedt tengervizet. A szénhidrogének természetes módon szennyezik e mélységi vizeket, ezért azokban sok a gáz és a különféle szénhidrogénvegyület. Tehát a tisztításuk bonyolultabb és költségesebb, mint a tengervízé, hiszen a sótalanítás után - egészen más technológiával - még a szénhidrogénektől is meg kell szabadítani őket. Mindez nem jelenti azt, hogy az ilyen vizek haszontalanok; a bennük levő oldott anyagok némelyikének mennyisége meghaladja azt a értéket, amelyen az ércek már gazdaságosan hasznosíthatók. Az így képződő folyékony érctelepek közül az egyik leggazdagabb a Pripjaty-süllyedék rejti Ke- let-Európának ez a nagy földtani szerkezeti eleme az Orosztábla délnyugati részében, Belorussziában terül el, s nemcsak kőolaj és földgázkincseit tekintve, hanem az olajtelepeket kísérő jódos-brómos fémtartalmú oldatok miatt is fontos a Szovjetunió gazdaságának. Kényszerű melléktermékek A pripjatyi olajmező hosszan elnyúló süllyedék, amelyet az egykori aljzatát felszabdaló nagy törések határolnak. A süllyedéknek 500-6000 m mélységben fekvő kristályos aljzatát az (élet megjelenése előtti) archaikumból vagy a korai proterozoikumból* való gneiszek, kvarcitok és magmati- kus képződményektől áttört kristályos palák alkotják. Ezt a „teknőt" töltötték fel az őskor végétől * Proterozoikum (a görög proterosz = korábban és zo- osz = élőlény, főként állat jelentésű szavakból): az állati élet fejlődésének korai szakasza, a földtörténeti őskor és a kambrium közötti rétegek őslénytani (paleontológiái) megjelölése. a földtörténeti középkorig a különféle tengeri üledékek, közöttük az olajtartalmú rétegek, sótelepek, tömzsök is. A kőzetek hézagai pedig magukba zárták a „korabeli“ tengervizet. A kőolaj főképp a süllyedék északkeleti, középső és déli részében, a devon korabeli rétegekben halmozódott fel. Ezek főképpen úgynevezett nehézolajtelepek, s tömény sós vizek kísérik őket. A vizek átjárják a repedésekkel, üregekkel tagolt szilárd, szi- vacsszerú mészköveket, a kőolaj anyakózeteit. Ilyen sós víz átjárta kőzetösszletből két főtelep van a Pripjaty-süllyedékben. Közülük az alsót az 1000-1400 m vastagságú vízzáró alsó sótelep, a sótelepek közötti összletet a csaknem 3000 m-es felső sótelep fedi. A sósvíztartalmú kőzettársulások 1700-3900 m és 2580-4550 m mélységben találhatók. A különböző sótöménységű rétegeket elválasztó és alájuk települt üledékes kőzetek gyakorlatilag víztele- nek és vízzárók! bői kicsapódó só. Ezért nem csodálkozhatunk azon, hogy a szovjet szakemberek immár negyven éve vizsgálják a világgazdasági szempontból is fontos Pripjaty-tér- ség sós vizeit. Az elemek természetszerűen vízben oldható sók - elsősorban kloridok - formájában vannak jelen. Ebből adódóan a negatív jellemű elemek (anionok) összes mennyiségéből a klór 98 százalékkal részesedik. Utána a bróm következik: ennek mennyisége a sótömzsök közötti vizek egy literében 117-5985, a sótömzsök alattiakéiban 712-6750 mg. Helyenként - például a szoligorszki lelőhely káliumos szintjeiben - a víz egy literében 7790 mg bróm van oldva. A jódnak 108-224 mg, a stronciumnak 32-6200 mg, a mangánnak 2,5-1408 mg átlagos mennyisége egy liter vízben szintén jelzi, hogy érdemes hasznosítani e vizek oldott ásványanyagát. Az itt föl nem sorolt fontos nyersanyagok közül némelyik ugyan - egymagában % •Minszk belorusz Wsz SZ K f Szénhidrogénmező dQ Kőolaj ß] Földgáz l 3 Kálisó ND Só n A pripjatyi olajmezó része az Orosztábla délnyugati peremén húzódó nagyszerkezeti rendszernek. Ez az árokszerű süllyedék - kisebb megszakításokkal - mintegy 400 millió éven át üledék- gyújtó volt; eközben halmozódtak fel benne a hasznos ásványi nyersanyagoknak a kiindulási anyagai Folyékony ércek A vízzáró sótelepek között és a sótelepek alatt rejlő sós vizek nagy nyomás alatt vannak. Fúrólyukakkal való feltárásukkor 3000 m-es magasságban emelkednek az őket záró fedökőzet fölé. A fúrólyukakban a mélyről jövő sós vizek szintje sokszor a Föld felszínétől 1-33 m-re megállapodik. Kisebb mélységből azonban kiömlenek az oldatok. A kiömlő fúrólyukak naponkénti hozama általában 165 mi3, ha azonban szivattyúzással „megsegítik“ őket, hozamuk eléri a napi 1200-1800 mP-t is. E vizekben az összes oldott ásványi anyagtartalom 95 és 483 g/l között van. De sok az oldott gáz is a sós vizekben: telítettségük 0,034 és 0,59 százalék között váltakozik. A köolajtároló kőzetek térségében a szénhidrogének és a szén-dio- xid fordulnak elő nagyobb töménységben, másutt különféle nitrogénvegyületek. Az oldott anyagokkal való telítettség a mélységgel és a hőmérséklettel növekszik; a hőmérséklet 30 Celsius-foktól 95-100 fok között változik. A sós vizekben - ha a só töménysége meghaladja a 270-300 g/l értéket- nincs mikroszervezet, azok tehát gyakorlatilag csírátlanok! Ez még a kisebb sótartalmú és alacsonyabb hőmérsékletű vizek esetében sem meglepő, hiszen azok nem keveredhetnek a távolabbi térségek vizeivel; az üledékgyűjtő közetteknöben, a vízzáró kőzetrétegekkel fedett csapdában „sínylődnek“ 300-400 millió éve! A kőolajkutatás és - bányászat során amolyan kényszerű melléktermékként a felszínre kerülnek. Nyersanyag és édesvizek A kőolajkutató-fúrások révén akaratlanul is megcsapolják az évmilliók óta nyugalomban levő sós vizeket. Ráadásul meglehetősen sok - a kőolaj vagy földgáz szempontjából meddő - mélyfúrás a forró sós vizek szempontjából nagyon is termelékeny. E vizek hőtartalmának egyoldalú hasznosítása - a felhozott sók miatt- szennyezi az élővizeket, a talajvizeket és a termőföldeket eléggé erősen korrodálja és eltörni a víz- kisebb mennyiségben van jelen, mint amennyit érceik „műre valóságáénak* feltétlenül megszabnak, együttes hasznuk azonban meg is haladja a gazdaságos kitermelés alsó határát. Kiváltképp ha az imént felsorolt elemekhez hozzászámítjuk a literenként nagyobb mennyiségben jelenlevő fontos földfémeket: a nátriumot, a káliumot és a kalciumot. Valamint azt, hogy némely rétegben- például a jelszki térségben- mintegy 23 mg ammóniumon (NH4) van a víz egy literében. (Ez a kőolaj kiindulási anyagául szolgáló élő szervezetek fehérjéinek a bomlásából keletkezett.) Némely területen pedig nemesgázok (argon, kripton stb.) is akad a sós vizekben. A felsoroltakon kívül még sok más hasznos anyag vonható ki e sós vizekből - no meg édesvíz! A jövő ipari nyersanyagai A kőolajmezőkön mélyített fúrásokkal feltárt sós vizek hasznosításának problémáját - megnyugtatóan - ma még sem a Szovjetunióban, sem másutt nem oldották meg. A szovjet szakembereknek a Pripjaty-süllyedék sós vizeinek hasznosítására tett erőfeszítései arra irányulnak, hogy szénhidrogéneket, halogén elemeket, ritkafémeket, födfémeket, gázokat és édesvizet gyártó komplex iparvállalatok létesüljenek a kőolaj- és földgázmezők térségében. Ezeknek - a termelésből származó hasznon kívül - nagy szerepük volna abban is, hogy ne váljanak terméketlen sivatagokká a kőolaj- és földgázmezők! Az e területeken élő embereknek az olaj- és gázku- tak kimerülése után is szükségük lesz egészséges környezetre, munkalehetőségre és vízre! Ezek a szempontok bizonyára új tartalmat adnak a sós vizek eddigi hasznosításának. A sós talajvizeket és a felszínközeli sós vizeket, a lagúnák, a tengeröblök, a sós tavak stb. vizét a világon több helyütt szinte ősidők óta hasznosítják konyhasó és más anyagok szerzésére. A Szovjetunióban a Kara-Bogaz- öböl, a Szaksza és az Elton tavak sós vizeit, vagy Cseleken és Krasznokamszk sós talajvizeit hasznosítják ásványi anyagok kivonására. Sőt, Baku térségében ezt már nagyüzemileg végzik. Az Amerikai Egyesült Államokban például az Imperial folyó völgyének föld alatti sós vizeiből 49 elemet, közöttük aranyat, ezüstöt, volfrámot stb. vonnak ki - gazdaságosan. De termelnek folyékony ércekből nyersanyagokat Angliában és Japánban is. Olyan gazdaságos technológia, amellyel kifejezetten a kőolaj- és földgázmezőknek a felszínre törekvő sós vizeit hasznosíthatnák sokoldalúan, sajnos - mint említettük - még nincsen. Pedig a Pripjaty-süllyedék sós vizeiben oldott hasznos anyagok tömege mintegy 680,71.10* tonna! Ebből még a viszonylag kis töménységben levő stroncium készletei is mintegy 3,38.109 tonnával részesednek. Ennek hasznosítása- azonfelül, hogy fontos népgazdasági érdek a Szovjetunióban- megteremtheti egy olyan iparágnak az alapjait, amely túléli a kőolaj és a földgáz megfogyatkozását, s már nem károsítja a környezetet sem. (A Nauka i Zsizny cikke nyomán) * Műre valóság: olyan földerített nyersanyagkészlet, amelyet az adott időszak műszaki feltételei közepette érdemes termelni. A különféle ásványi anyagoknak a -—a hasznosítható anyagok százalékos arányán kívül a produktiv kőzetrétegek helyzetétől is függ. FEKETE LYUK JELÖLT Számos csillagász fekete lyukat gyanít a kvazárok, az aktív galaxisok és számos más nagy energiájú égi objektum magjában, középpontjában. Elképzelésük megalapozott elméleti megfontolásokra épül, de valóságos megfigyelésekkel eddig csupán egy fekete lyuk jelöltet találtak: a Hattyú X—1 röntgensugárforrását. Újabban fekete lyukat gyanítanak galaxisszomszédunk, a Nagy Magellán Felhő X-1 jelzésű objektumában, az LMC X-1 -ben is. Mind a Hattyú X-1, mind az LMC X-1 kettőscsillag-rendszer. Csak az. egyik csillag látható, a másik sűrű, sötét objektum. A látható csillag színképvonalaiból megbecsülhetik a tömegét, a rendszer mozgásából pedig megbecsülhetik a sötét társ tömegét is. Ha ez nagyobb bizonyos értéknél, alapos a gyanú, hogy fekete lyuk. A Hattyú X-1 esetében nemcsak ezek a számítások, hanem a röntgensugárzás is a fekete lyuk feltevés mellett szól. Az LMC X-1 esetében is fekete lyukra utal a tömegbecslés. Ilyen esetekben a fekete lyuk gravitációja eltorzítja, tojás alakúvá változtatja a látható csillagot. A pályáján keringő tojás aiaxu csillag hóid felé forduló arcának mérete pedig ingadozik, és ennek megfelelően a fénye is változik. Két holland csillagász már meg is figyelte az LMC X-1 megfelelő fényességingadozását. HIDEG ÉGETÉS A lézer tízmilliárdod másodpercig tartó impulzust bocsát ki dr. Srinivasan New York-i laboratóriumában. Nem látni semmit: az emberi szem nem érzékeli az ibolyántúli sugárzást. Csak akkor válik láthatóvá, ha a fénynyaláb kicsiny műanyaglemezbe csapódik. Egy pillanatra piciny lángnyelv villan fel. Az anyag elgőzölög, ennek ellenére a becsapódás helye nem hévül fel. Ä fény hidegen lerobbantja a hosszú műanyag láncmolekula egy részét. A fényjelenség -ennek a molekula-töredéknek az oxidációja révén keletkezik. Ezt a hatást dr. Srinivasan fedezte fel: a meghatározott intenzitású ibolyántúli lézervillám széttöri a vegyi kötéseket. A molekula-töredékek már alacsony hőmérsékleten elgözölögnek, és magukkal viszik a besugárzott energia nagy részét. Ezzel az eljárással a legkülönbözőbb körvonalakat alakíthatják ki, pontos mélységű „maratással“. Létrehozhatják például az áramköri morzsák, chipek finom mintázatát, a hagyományos vegyi maratás nélkül. 50, egyenként 12 nanoszekundu- mig (nanoszekundum = egy- milliárdod másodperc) tartó lézervillám elegendő volt a kísérletek során 0,25 milliméter átmérőjű felület 0,15 milliméter mélységű kimarásához. MŰANYAG A FOGASKEREKEKHEZ Az amerikai Du Pont vegyikonszern mérnökei rendkívül nagy ütésszilárdságú műanyagot fejlesztettek ki. A laboratóriumi próbák során a Delrin St márkaelnevezésű poliacetál ellenállóképessége két és félszer nagyobb volt, mint a vegyileg ütésállóvá módosított poliészteré, és tízszer nagyobb, mint a polikarbonáté. Természetes kenöképessége következtében a Delrin St kopásszilárdsága is rendkívül nagy. Az új műanyagból fogaskereket, perselyeket és más mozgó alkatrészeket gyártanak, de alkalmas bukósisakok, síkötések, szállítószalagok és kismotoralkatrészek előállítására is. (d)
