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在恐龙结束时发生了巨大的火山爆发,引发了一系列事件,导致美国页岩油气田从德克萨斯州到蒙大拿州莱斯大学地质学家说,旧的页岩气田,如马塞勒斯宾夕法尼亚州和俄亥俄州可能是由数亿年前类似的火山爆发形成的

照片由维基媒体共同体提供从火山喷发的巨大爆发到恐龙统治结束的富含营养的灰烬开启了一连串导致从德克萨斯州到蒙大拿州形成页岩气和油田的事件这是莱斯大学地质学家本周出版的一项新研究的结论,该研究出现在Nature Publishing的在线期刊“科学报告”中“关于这些页岩沉积物的一个问题是它们发生了在地球历史的某些时期,其中一个是白垩纪时期,这是恐龙时代,“研究的主要作者Cin-Ty Lee教授说

赖斯地球,环境和行星科学系的主席“这大约是在9亿到1亿年前,这与美国西部太平洋沿岸的弧形火山发生大规模爆发的时间大致相同

“过去20年来水平钻井和水力压裂的进展导致美国能源热潮”非常规“,其中包括页岩气和在白垩纪福特和莫里等页岩油田中发现的”致密“油

像Barnett和Bakken这样的东西A)白垩纪地图中海洋俯冲带上方的大陆岩浆弧(红线)的范围取自Cao等人的星球所示的场地DR11的位置(B)大陆弧的长度(黑线) ,左垂直轴)和碎屑U / Pb锆石年龄(红线,右垂直轴)通过文献汇编的时间大陆弧长是基于花岗岩深成带通过时间a的汇编nd不一定与总俯冲长度一致科学报告,第8卷,文章编号:4197(2018)doi:101038 / s41598-018-22576-3“这些类型的天然气和石油是微小的,微小的孔隙,范围从直径百万分之几米到几千分之一米,“Lee说”沉积物是窄带,只能通过水平钻孔进入,石油和天然气被锁在这些小口袋中,只有用水力压裂等技术“李说,古代火山爆发与非常规页岩碳氢化合物之间始终存在联系

在德克萨斯州西部的实地考察期间,他和赖斯学生注意到白垩纪暴露的岩石中有数百个灰层

北美西部大部分地区位于浅海之下的时期其中一次旅行发生在2014年,而李和莱斯的同事也正在研究白垩纪时期弧形火山爆发的情况美国太平洋边缘通过增强二氧化碳的火山产生影响了地球的气候“我们以前见过灰层,但在这个地方我们可以看到它们中有很多,这让我们思考,”李说,李毕业学生Hehe Jiang和Rice本科生Elli Ronay,Jackson Stiles和Matthew Neal决定与壳牌石油公司的同事Daniel Minisini合作调查灰床,他们一直致力于量化灰床的确切数量氧气耗尽的“死亡”由于来自密西西比河和Atchafalaya河的营养丰富的径流,墨西哥湾北部常常形成区域,这里可以看到2012年国际空间站可见的棕褐色和绿褐色羽状

富含营养的火山灰可能已经喂食类似的死区产生了从德克萨斯州到蒙大拿州的页岩油气田(照片由美国国家航空航天局/ GSFC / Aqua MODIS提供)“它几乎是连续的,”李说:“它有一层灰层每隔一万年,东方就会说道

“李说,该团队确定灰烬来自数百次大约1000万年的火山喷发

这些火山灰已在加利福尼亚火山源以东数百英里的地方运输

灰烬被吹过后沉积在海底羽毛升到大气层并漂浮在海洋上李和学生们分析了莱斯地球化学设施中的灰床样品“他们的化学成分看起来并不像他们离开火山时那样,”他说 “大多数原始的磷,铁和二氧化硅都不见了”这让人联想到今天经常在河口附近形成的海洋“死亡区”农场的过度施肥将这些河流中的大量磷泵入海洋,当遇到海洋时,浮游植物吞噬营养物质并迅速繁殖它们从水中吸取所有可用的氧气,留下一个没有鱼和其他生物体的“死”区域李怀疑白垩纪灰烬羽流可能会产生类似的效果来确定灰烬是否可能有提供足够的营养素,Lee和他的团队使用锆和钛等微量元素来匹配火山灰源

通过比较这些来源的岩石样本和枯竭的灰烬,该团队能够计算出缺少的磷,铁和二氧化硅的数量“通常情况下,你不会在水柱底部沉积任何有机物,因为其他生物会在它下沉之前吃掉它

在底部,“Lee说”我们发现从这个火山灰进入海洋的磷量大约是今天进入世界所有海洋的磷的10倍

这本来足以养活一个贫氧的死区

碳可以一直输送到沉积物“灰烬和海洋死区的组合将足够的碳浓缩成碳氢化合物”为了产生经济价值的碳氢化合物矿床,你必须集中精力,“李说”在这种情况下因为灰烬推动了生物生产力,所以它就变得集中了,而那里的有机碳被汇集在一起​​“李说,页岩气和致密油沉积物没有在灰层中找到,但似乎与它们有关,因为这些层很薄他们没有出现能源公司用于寻找非常规的地震扫描发现数百个密集的灰层可能是一个不成熟的迹象研究人员可能会让行业地质学家寻找可能出现在扫描上的灰层的大部分特性,Lee说:“这对海洋环境的性质也有影响,”他说,“今天,磷也是海洋的限制营养素,但是从这些火山输入的磷和铁进入海洋具有重大的古环境和生态后果“虽然已发表的研究专门针对白垩纪和北美洲,但李说在地球上其他时间和位置的弧火山爆发也可能负责其他富含碳氢化合物的页岩沉积物“我怀疑他们可以”,他说“阿根廷的Vaca Muerta油田年龄相同,并且与我们研究的相同弧度落后

随着你的进一步发展,岩石记录变得更加不完整时光倒流,但就其他美国页岩来说,宾夕法尼亚州的马塞勒斯在奥陶纪的4亿多年前就被摧毁了,它也与灰烬有关

该研究由美国国家科学基金会,古根海姆基金会和美国地质学会出版:Cin-Ty A Lee等人,“火山灰作为白垩纪增强有机碳埋藏的驱动因素”,科学报告,卷8,物品号:4197(2018)doi:101038 / s41598-018-22576-3来源:莱斯大学David Ruth