La investigación en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía revela nuevos detalles sobre cómo los pequeños organismos marinos excavadores pueden influir en la química y la estructura de las rocas donde se encuentran depósitos de hidrocarburos como el petróleo y el gas.
Un equipo internacional de científicos utilizó rayos X para obtener imágenes de la química de las muestras de rocas que contienen madrigueras fosilizadas de 80 millones de años bien conservadas, que pueden haber sido hechas por gusanos de cerdas de tamaño milimétrico conocidos como poliquetos. Descubrieron quelos gusanos parecían concentrar algunos elementos químicos en sus madrigueras mientras agotaban otros.
El estudio, publicado en línea el 7 de octubre en la revista Geología , proporciona una nueva visión de cómo las antiguas lombrices de mar interactúan con el sedimento en el fondo del océano y controlan la composición y la firma geoquímica de las rocas formadas por ese sedimento, que hoy en día sirven como marcadores de patrones climáticos antiguos y depósitos de petróleo y gas.
El método pionero de escaneo de rayos X que los investigadores usaron en SLAC abre nuevas formas de estudiar el pasado geológico y ambiental distante de la Tierra y apoya la investigación sobre la formación de depósitos de hidrocarburos.
Aunque solo está en sus primeras etapas, la investigación muestra muchas promesas, dijo Dario Harazim, un geólogo petrolero que dirigió el estudio mientras trabajaba como instructor en la Universidad Memorial de Newfoundland en Canadá. "Podríamos tener que repensar los procesos decómo se incorporan ciertos elementos al registro de rocas, cómo se conservan y cómo los usamos para reconstruir la química y otras propiedades del océano antiguo ", dijo Harazim.
"Hasta la fecha, las antiguas temperaturas del océano, los niveles de oxígeno y otros factores importantes en la formación de rocas se han considerado los principales impulsores que controlan la acumulación de oligoelementos en la roca", dijo. "Aquí, proporcionamos una nueva visión de cómo excavar organismosdesempeñan un papel importante en el control de las trazas de algunos elementos en rocas formadas a partir de sedimentos ".
Si bien los gusanos marinos como los que probablemente hicieron estas antiguas madrigueras siguen siendo importantes en el entorno moderno, son difíciles de observar porque están incrustados en el lodo pegajoso del fondo marino.una ubicación conveniente para el estudio alteraría su relación con su entorno natural y podría no arrojar resultados confiables.
De Dino Birds a Madrigueras de gusanos
Harazim se asoció con un grupo de investigación con sede en la Universidad de Manchester para estudiar muestras de rocas excepcionalmente conservadas de Baja California en México. El grupo de Manchester había trabajado con el distinguido científico del personal de SLAC Uwe Bergmann para desarrollar una técnica de escaneo de rayos X rápida para estudiar fósiles enStanford Synchrotron Radiation Lightsource SSRL, una instalación de usuario de la Oficina de Ciencia del DOE. La técnica se ha utilizado para estudiar rastros químicos de plumas y tejidos en un famoso enlace fósil entre aves y dinosaurios.
A diferencia de muchas técnicas convencionales, la técnica única de escaneo rápido en SSRL no es destructiva, por lo que conserva las características y la química localizada de las madrigueras de gusanos. También puede obtener imágenes de grandes superficies de muestra de hasta decenas de centímetros cuadrados.
"Las capacidades de imágenes a gran escala en SSRL permitieron el mapeo preciso de concentraciones químicas muy pequeñas asociadas con la interacción de estos organismos con su entorno", dijo Phillip Manning, un paleontólogo de la Universidad de Manchester que ayudó a promover la técnica ".La colaboración entre la física del acelerador y la paleontología ha resucitado una vez más los fantasmas químicos que arrojan nueva luz sobre cuestiones científicas clave ".
El estudio muestra cómo una estrategia de alimentación única y sofisticada permite a las lombrices de mar separar partículas de sedimentos de diferentes tamaños, dijo Harazim: "Consumen partículas minerales, arcilla y bacterias que viven en las superficies minerales. A medida que esta mezcla pasa químicamenteintestino agresivo, este material se está descomponiendo y degradando "
La forma en que los gusanos redistribuyen y digieren estos granos, y cómo controlan la concentración de algunos elementos, todavía no se comprende bien. Su alimentación crea bolsas de sedimento poroso que potencialmente pueden llenarse con el tiempo con concentraciones de cemento mineral, material orgánico ypotencialmente incluso hidrocarburos.
Los investigadores, que verificaron los resultados de SSRL con los obtenidos de otros métodos convencionales, encontraron que ciertos elementos, incluidos el estroncio y el bario, se agotan de todas las áreas de la roca. Estos elementos probablemente estaban siendo absorbidos por los cuerpos de los gusanos oliberado a las aguas circundantes.
Aplicaciones en clima antiguo, estudios de química oceánica
Hacia la investigación adicional puede conducir a una mejor comprensión de cómo el análisis de la firma química de estos organismos excavadores puede relacionarse con los patrones climáticos antiguos y los cambios en la química del océano, dijo Harazim. "Esta técnica le permite estudiar cómo puede influir la actividad de los organismos excavadores"la química y la composición de la roca en la que viven. Nos ayuda a comprender mejor el registro geológico y nos ayuda a leer el pasado geológico de la Tierra de una manera más sofisticada ", dijo.
Dijo que hay planes para la investigación de seguimiento con diferentes tipos de muestras fosilizadas para ver si hay puntos en común en su concentración y distribución química.
"Todavía hay mucho que aprender sobre cómo estos organismos impactan la porosidad y la composición geoquímica de las rocas, y cómo el sedimento suelto se convierte en roca", dijo.
El trabajo fue apoyado por la Asociación Americana de Geólogos de Petróleo, la Asociación Internacional de Sedimentólogos, la Sociedad de Geología Sedimentaria, la Sociedad Geológica de América, el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Naturales de Canadá y el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología.
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Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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