Осадочные слои хранят историю Земли. Они содержат стратиграфические циклы и закономерности, которые точно раскрывают последовательность климатических и тектонических условий, имевших место на протяжении тысячелетий, тем самым расширяя наши возможности понимания и прогнозирования эволюции нашей планеты. Исследователи из Женевского университета (UNIGE), Швейцария, вместе с коллегами из Лозаннского университета (UNIL) и американскими и испанскими учеными, работают над аналитическим методом, который сочетает в себе наблюдение за глубоководными осадочными слоями и измерение в них изотопное соотношение между тяжелым и легким углеродом. Они обнаружили, что циклы, перемежающие эти осадочные последовательности, не связаны, как можно было бы подумать, исключительно с эрозией гор, окружающих бассейн, а в большей степени связаны с изменениями уровня моря. Это исследование, которое вы можете прочитать в журнале Geology, прокладывает путь к новому использованию изотопных методов в геологоразведке.
Район к югу от Пиренеев особенно подходит для изучения осадочных слоев. Скалы обнажены на больших расстояниях, что позволяет исследователям осуществлять прямое наблюдение. Здесь можно увидеть турбидиты: крупные отложения наносов, образовавшиеся в прошлом в результате подводных лавин, состоящих из песка и гравия. «Мы заметили, что эти турбидиты возвращаются периодически, примерно раз в миллион лет. Затем мы задались вопросом, каковы причины этой цикличности», - объясняет Себастьян Кастельторт, профессор кафедры наук о Земле факультета естественных наук UNIGE.
Подъемы и спады океанов регулируют циклы осадконакопления
Геологи сосредоточили свое внимание на осадочных породах эоцена (около 50 миллионов лет назад), которые были особенно горячими, и провели изотопное профилирование осадочных слоев. «Мы брали пробу каждые 10 метров, - говорит Луи Онеггер, исследователь из UNIGE, - измеряя соотношение между 13C (тяжелый стабильный изотоп углерода) и 12C (легкий стабильный изотоп углерода). Соотношение между ними говорит нам о количестве органического вещества, основного потребителя 12C, которого больше при высоком уровне моря. Изменения в соотношении помогли нам изучить возможную связь с уровнем моря». Исследовательская группа обнаружила, что интервалы, богатые турбидитом, были связаны с высокими уровнями 12C и почти всегда соответствовали периодам, когда уровень моря был низким. Кажется, что осадочные циклы в основном вызваны подъемом и падением уровня моря, а не эпизодическим ростом гор.
При высоком уровне моря окраины континентов затапливаются под слоем мелководья. Поскольку реки больше не могут течь, они начинают откладывать переносимые туда наносы. Вот почему так мало материала достигает глубоких бассейнов ниже по течению. Однако, когда уровень моря низкий, реки размывают свое русло, чтобы понизить высоту своего устья; они переносят свои отложения прямо на континентальные склоны глубоких котловин, создавая лавины из песка и гравия. Следовательно, если известны колебания уровня моря, можно предсказать наличие крупных осадочных скоплений, созданных турбидитами, которые часто содержат большие объемы углеводородов, одного из священных граалей разведочной геологии..
Измерение стабильных изотопов углерода: новый индикатор пород-коллекторов
Исследование отводит новую роль использованию изотопов углерода. «Отныне, - продолжает Кастельторт, - мы знаем, что, вычисляя соотношение между 13C и 12C, взятыми в пробах в аналогичных склоновых отложениях вблизи континентов, мы можем получить представление об уровне моря, а значит, можно лучше предсказать распределение осадочных пород. в нашей недрах. Кроме того, это измерение относительно просто выполнить, и оно дает точные данные, что является реальным преимуществом для науки и горнодобывающих компаний. Исследование также подчеркивает важность уровня моря, который является настоящим метрономом для истории осадочных пород Земли. «Конечно, - заключает Онеггер, - тектонические деформации и эрозия являются важными факторами образования осадочных слоев; но они играют второстепенную роль в формировании турбидитных скоплений, которые в основном связаны с изменениями уровня моря».