Aske fra dinosaurer-æraens vulkaner forbundet med skiferolie, gas

Næringsrig aske fra en enorm opblussen af ​​vulkanudbrud mod slutningen af ​​dinosaurernes regeringstid satte gang i en kæde af begivenheder, der førte til dannelsen af ​​skifergas og oliefelter fra Texas til Montana.

Det er konklusionen på en ny undersøgelse af Rice University geologer, der vises i denne uge i Nature Publishing's online journal Videnskabelige rapporter .

"En af tingene ved disse skiferforekomster er, at de forekommer i visse perioder i Jordens historie, og en af ​​dem er kridtiden, som er omkring dinosaurernes tid, "sagde studieforfatteren Cin-Ty Lee, professor og formand for Rices Department of Earth, Miljø- og planetvidenskab. "Dette var for omkring 90 millioner til 100 millioner år siden, hvilket er omtrent samtidig med en massiv opblussen af ​​buevulkaner langs det, der i dag er Stillehavsområdet i det vestlige USA. "

Fremskridt inden for vandret boring og hydraulisk brud i løbet af de sidste 20 år førte til et amerikansk energiboom i "ukonventionelle, "en kategori, der omfatter skifergassen og" stram "olie, der findes i skifermarker som Critace Eagle Ford og Mowry og ældre som Barnett og Bakken.

"Disse typer naturgas og olie er i meget små, små porer, der spænder fra et par milliontedele af en meter i diameter til et par tusindedele af en meter, "Sagde Lee." Aflejringerne er i smalle bånd, der kun kan tilgås med vandret boring, og olien og gassen er låst i disse små lommer og fås kun med teknikker som hydraulisk brud. "

Lee sagde, at der altid har været antydninger om en forbindelse mellem gamle vulkanudbrud og ukonventionelle skifer kulbrinter. Under ekskursioner ud til West Texas, han og Rice -studerende lagde mærke til hundredvis af askelag i udsat sten, der stammer fra kridtperioden, da store dele af det vestlige Nordamerika lå under et lavt hav.

En af disse ture skete i 2014, mens Lee og Rice-kolleger også studerede, hvordan en opblussen af ​​krigstidsbue vulkaner langs den amerikanske stillehavsrand havde påvirket Jordens klima gennem øget vulkansk produktion af kuldioxid.

"Vi havde set askelag før, men på dette websted kunne vi se, at der var mange af dem, og det fik os til at tænke, "Sagde Lee. Lee, kandidatstuderende Hehe Jiang og Rice -studerende Elli Ronay, Jackson Stiles og Matthew Neal besluttede at undersøge askebedene i samarbejde med Daniel Minisini, en kollega hos Shell Oil, der havde udført et omfattende arbejde med at kvantificere det nøjagtige antal askebede.

"Det er næsten kontinuerligt, "Sagde Lee." Der er et askelag mindst hver 10., 000 år. "

Lee sagde, at holdet fastslog, at aske var kommet fra hundredvis af udbrud, der strakte sig over cirka 10 millioner år. Lagene var blevet transporteret flere hundrede miles øst for deres vulkanske kilde i Californien. Asken blev aflejret på havbunden efter at være blæst gennem fjer, der steg milevidt ind i atmosfæren og drev over havet. Lee og studerende analyserede prøver af askebedene i de geokemiske faciliteter ved Rice.

"Deres kemiske sammensætning lignede ikke noget, den ville have, da de forlod vulkanen, "sagde han." Det meste af det oprindelige fosfor, jern og silica manglede. "

Det mindede om de oceaniske "døde zoner", der ofte dannes i dag nær flodmundinger. Overgødskning af gårde pumper store mængder fosfor ned ad disse floder. Når det rammer havet, planteplankton sluger næringsstofferne og formerer sig så hurtigt, at de trækker alt tilgængeligt ilt fra vandet, efterlader en "død" region tom for fisk og andre organismer.

Lee formodede, at kridtasken kunne have forårsaget en lignende virkning. For at fastslå, om asken kunne have leveret nok næringsstoffer, Lee og hans team brugte sporstoffer som zirconium og titanium til at matche askelag til deres vulkanske kilder. Ved at sammenligne stenprøver fra disse kilder med den udtømte aske, holdet var i stand til at beregne, hvor meget fosfor, jern og silica manglede.

"Normalt, du får ikke nogen aflejring af organisk stof i bunden af ​​vandsøjlen, fordi andre levende ting vil spise det, før det synker til bunden, "Sagde Lee." Vi fandt, at mængden af ​​fosfor, der kom ind i havet fra denne vulkanske aske, var cirka 10 gange mere end alt fosfor, der kommer ind i verdens verdenshav i dag. Det ville have været nok til at fodre en iltforarmet dødzone, hvor kulstof kunne eksporteres helt ned til sedimentet. "

Kombinationen af ​​askefald og oceanisk dødzone koncentrerede nok kulstof til at danne kulbrinter.

"For at generere et kulbrinteforekomster af økonomisk værdi, du er nødt til at koncentrere det, "Sagde Lee." I dette tilfælde, den blev koncentreret, fordi asken drev den biologiske produktivitet, og det er her, det organiske kul blev tragt ind. "

Lee sagde, at skifergas og tætte olieforekomster ikke findes i askelagene, men ser ud til at være forbundet med dem. Fordi lagene er så tynde, de dukker ikke op på seismiske scanninger, som energiselskaber bruger til at lede efter ukonventionelle. Opdagelsen af, at hundredvis af aske lag med tæt indbyrdes afstand kan være et tegn på ukonventionelle tegn, vil muligvis give industriens geologer mulighed for at kigge efter masseegenskaber ved askelag, der ville dukke op på scanninger, Sagde Lee.

"Der er også konsekvenser for de marine miljøers art, "sagde han." I dag, fosfor er også et begrænsende næringsstof for havene, men tilførslen af ​​fosfor og jern til havet fra disse vulkaner har store paleomiljømæssige og økologiske konsekvenser. "

Mens den publicerede undersøgelse kiggede specifikt på Kridt og Nordamerika, Lee sagde, at lysbue vulkanen blusser op andre tidspunkter og steder på Jorden, kan også være ansvarlig for andre kulbrinte-rige skiferforekomster.

"Jeg formoder, at de kunne, "sagde han." Vaca Muerta -feltet i Argentina er på samme alder og stod bag den samme bue som det, vi studerede. Rockpladen bliver mere ufuldstændig, når du går længere tilbage i tiden, men hvad angår andre amerikanske skifer, Marcellus i Pennsylvania blev fastsat for mere end 400 millioner år siden i Ordovicium, og det er også forbundet med aske. "