En klippe med mange perspektiver

Alunskiferen i Nordeuropa har ikke kun en begivenhedsrig dannelseshistorie, forbundet med mikrokontinentet Baltica, det rummer også et stort potentiale som genstand for undersøgelse af fremtidige forskningsspørgsmål. Geologer bruger klippen til at rekonstruere processer med olie- og gasdannelse, og endda mulige spor af tidligere liv på Mars kan identificeres med dens hjælp. Forskere ved det tyske forskningscenter for geovidenskab Potsdam GFZ, sammen med kolleger fra Canada, Kina, Schweiz og Danmark, har opsummeret videnstilstanden om den flerlagede bjergart. Deres artikel blev offentliggjort i juli i tidsskriftet Earth-Science anmeldelser .

Mikrokontinentet 'Baltica'

"Denne sten fortæller en historie, " siger Hans-Martin Schulz, når han taler om den nordeuropæiske alunskifer. Det er den ternede historie om et mikrokontinent kaldet "Baltica", som lå på den sydlige halvkugle for omkring 500 millioner år siden. "Mikrokontinentet er omgivet af en ro, lavvandet randhav, " siger videnskabsmanden i GFZ's sektion for organisk geokemi, beskriver situationen i perioden fra Mellemkambrium til Nedre Ordovicium. Højere landplanter eksisterer endnu ikke, og Balticas overflade er udsat for vind og vejr. "Stenvejr, og affald og støv føres ud i havet. Sammen med komponenter af alger og andre mikroorganismer, de risler gennem lagene af det rolige randhav og sætter sig lag for lag i det iltfrie bundvand, " Schulz fortsætter. Disse organisk-mineralforekomster fossiler og danner den mørke lersten, der udgør nutidens alunskifer. Over millioner af år, Baltica vandrede nordpå og er nu integreret i Nordeuropa. "Næsten en halv milliard år senere, Østersøen dannes på Baltica, " Schulz afslutter den første del af historien.

Olie- og gasdannelse i faser

I tre år, Schulz' gruppe og internationale kolleger har fingret deres egne data og andre forskningsgruppers data. I deres omfattende synopsis, de beskriver også de forskellige faser af olie- og gasdannelse under Balticas udvikling. Dele af mikrokontinentet synker til dybder på flere tusinde meter under migration. Olie dannes under påvirkning af geotermisk varme. "Den olie, der blev genereret på det tidspunkt, produceres nu på den svenske ø Gotland og i Østersøen ud for den polske kyst, " forklarer Schulz.

Andre dele af mikrokontinentet forekommer mere nær overfladen, for eksempel i det nuværende Sydsverige. der, for omkring 300 millioner år siden, øget ekspansion af jordskorpen finder sted. Magma undslipper, hvis varme får yderligere råolie til at dannes i alunskiferen. "Disse ret regionale aflejringer er indesluttet i klippen, " beskriver geologen. Ved slutningen af ​​den sidste istid, omkring ti tusind år siden, sødt smeltevand trænger her ind i skiferen. "Det møder små indeslutninger af gammelt havvand. De indeholder bakterier, der har overlevet i millioner af år, Schulz beskriver. Det ferske vand vækker dem til ny aktivitet, og yderligere bakterier er muligvis indeholdt i smeltevandet. Mikroberne nedbryder komponenter i olien og danner metangas.

Indflydelse af uran

Og det er ikke slutningen på historien:selvom der stadig er masser af organisk materiale, alunskiferens oliedannende potentiale er faldende. Dette er fordi det indeholder uran, hvis stråling ændrer de indesluttede kulstofforbindelser over længere tid - "med fatale konsekvenser for oliedannelse", som Schulz siger. "De lange kæder er flækket af, " forklarer han. "Det, der er tilbage er ringformede kulbrinter, overvejende benzenringe, som er forbundet med hinanden." Disse ændringer forhindrer yderligere dannelse af petroleum fra de organiske rester af kambrium og ordoviciums liv. Uranet stammer sandsynligvis fra de klipper, der er eroderet på Baltica og bundfældes i havet. "Og havvand indeholder også opløst uran, så noget af det radioaktive metal kunne være blevet absorberet af sedimenterne fra det, " tilføjer Schulz.

Alunskifer har mange talenter

GFZ-forskeren og hans team undersøger betydningen af ​​de meget høje urankoncentrationer på steder i alunskiferen:"Kan organisk materiale ændret af uran stadig føde en dyb biosfære?" de spørger sig selv i igangværende undersøgelser, for eksempel. Eller forhindrer den radioaktive fission af kulbrinter mikrober i at overleve på store dybder? Og det er ikke kun urans indflydelse på mikrobielt liv, der interesserer ham. "Alunskiferen er en klippe med mange talenter, " siger Schulz. "Vi kan studere adskillige processer på det i forskellige dybder, ved forskellige modenhedsgrader af det organiske materiale, forskellige urankoncentrationer og nogle gange ekstreme forhold."

Alunskiferen kan endda have svar på spørgsmålet om tidligere liv i en afstand af 70 millioner kilometer fra Jorden:Der er fundet organiske komponenter på Mars, der har strukturelle ligheder med dem, der findes i alunskiferen. Og ligner den uranholdige terrestriske muddersten, disse molekyler blev udsat for det lige så radioaktive kosmiske over lange perioder. "Så disse kulbrinteforbindelser kunne være de ændrede rester af organismer, der ligner vores tidligere bakterier, " Schulz forklarer. "Alunskiferen tjener som en Mars-analog for os til at fortolke de mulige spor af tidligere liv på vores naboplanet."

Indsigt i endelig deponering af atomaffald?

For os på jorden, et andet aspekt af hans forskning er aktuelt:udover salte og granitter, mudstone er en kandidat til den endelige bortskaffelse af nukleart affald. "Vi har også ideer til fremtidige projekter om dette, " Schulz afslører. "Kernen i dette er spørgsmålet om mikrobielt liv over lange perioder i lav-porøsitet, uranrig alunskifer - men den historie er på en anden side."