[논문 리뷰] Enhanced Prognosis for Abiotic Natural Gas and Petroleum Resources

J. Marvin Herndon|arXiv (Cornell University)|2006. 03. 26.

Hydrocarbon exploration and reservoir analysis참고 문헌 19인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 지구의 형성을 목성과 유사한 기체 거대행성으로 재구성함으로써 비생물학적 천연가스 및 석유 자원에 대한 통찰을 제공한다. 전체 지구의 압력 감소와 열역학적 측면에서의 해일파로 인한 열역학적 과정을 통해 핵 형성과 맨틀 동역학을 재해석함으로써, 지구 내부에서의 탄화수소 생성 가능성을 향상시키며, 고압 고온 조건에서 지각의 기저부가 비생물학적 메탄의 저축지로 작용할 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

The prognosis for potential resources of abiotic natural gas and petroleum depends critically upon the nature and circumstances of Earth formation. Until recently, that prognosis has been considered solely within the framework of the so-called "standard model of solar system formation", which is incorrect and leads to the contradiction of terrestrial planets having insufficiently massive cores. By contrast, that prognosis is considerably enhanced (i) by the new vision I have disclosed of Earth formation as a Jupiter-like gas giant; (ii) by core formation contemporaneous with raining out from within a giant gaseous protoplanet rather than through subsequent whole-Earth re-melting after loss of gases; (iii) by the consequences of whole-Earth decompression dynamics, which obviates the unfounded assumption of mantle convection, and; (iv) by the process of mantle decompression thermal-tsunami. The latter, in addition to accounting for much of the heat leaving the Earth's surface, for the geothermal gradient observed in the crust, for substantial volcanism, and possibly for earthquake generation as well, also might enhance the prognosis for future abiotic energy supplies by pressurizing and heating the base of the crust, a potential collection point for abiotic mantle methane or other mantle-derived carbon-containing matter.

연구 동기 및 목표

• 표준 태양계 형성 모델이 지구형 행성의 핵 질량을 설명하지 못하는 데에 도전하기 위해.
• 지구가 기체 거대행성으로 형성되었고 대기를 잃은 것으로 제안함으로써 행성 핵 형성의 모순을 해결하기 위해.
• 맨틀 대류가 아닌 압력 감소 동역학을 통해 지열 기울기, 화산 활동, 지진 활동을 설명하기 위해.
• 맨틀의 압력 감소에 의한 열역학적 해일파 과정이 비생물학적 탄화수소 형성에 유리한 조건을 조성할 수 있음을 제안하기 위해.
• 지각 기저부를 맨틀 기반 탄소 화합물의 잠재적 저축지로 규명함으로써 향후 비생물학적 에너지 자원의 전망을 향상시키기 위해.

제안 방법

• 지구가 거대한 핵을 지닌 목성과 유사한 기체 거대행성으로 기원한 새로운 지구 형성 모델을 제안한다.
• 기존 모델의 기체 손실 이후 전체 지구의 재융해를 전제로 하는 가정을, 거대한 원시행성의 대기 강우 과정 중 핵 형성이 이루어졌다는 가정으로 대체한다.
• 맨틀 대류가 필요 없도록 지열 기울기와 열 흐름을 설명하는 데 사용되는 전체 지구의 압력 감소 동역학을 도입한다.
• 맨틀의 압력 감소에 의한 열역학적 해일파를 동적 과정으로 모델링하여 하부 지각을 가열하고 압축한다.
• 이 동적 프레임워크를 활용해 화산 활동 및 잠재적 지진 발생과 같은 관측된 지구물리학적 현상을 설명한다.
• 지각-맨틀 경계에서 발생하는 고압 고온 조건을 바탕으로 비생물학적 메탄 합성에 유리한 환경을 예측한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 지구의 형성을 기체 거대행성으로 재해석함으로써 비생물학적 천연가스 및 석유 자원의 전망은 어떻게 향상되는가?
• RQ2 맨틀 대류에 의존하지 않고 지열 기울기와 열 흐름을 설명할 수 있는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 압력 감소 동역학과 열역학적 해일파가 관측된 화산 활동과 지진 활동을 설명할 수 있는가?
• RQ4 지각의 기저부는 비생물학적 탄화수소의 잠재적 축적에 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 맨틀 대류가 없는 조건에서 지구 내부의 탄화수소 형성과 이동은 어떻게 영향을 받는가?

주요 결과

• 기존의 표준 모델에서 지구형 행성이 핵 질량이 부족하다는 모순을 기체 거대행성으로서의 지구 형성 모델을 통해 해결한다.
• 핵 형성은 기존의 기체 손실 이후 재융해 과정이 아닌, 거대한 원시행성의 대기 강우 과정 중에 발생한 것으로 재해석된다.
• 전체 지구의 압력 감소 동역학은 맨틀 대류가 필요 없이 지열 기울기와 열 흐름을 설명할 수 있다.
• 맨틀의 압력 감소에 의한 열역학적 해일파 과정은 지각 기저부에서 비생물학적 탄화수소 합성에 필요한 충분한 열과 압력을 생성할 수 있다.
• 고압 고온 조건으로 인해 지각 기저부는 비생물학적 메탄 및 기타 맨틀 기반 탄소 화합물의 타당한 저축지로 규명된다.
• 이 모델은 지구 내부에서의 탄화수소 생성을 위한 동적이고 지질학적으로 타당한 메커니즘을 규명함으로써 향후 비생물학적 에너지 자원의 전망을 향상시킨다.