Как земната орбита може да помогне да се обясни защо някои шистови слоеве са богати на петрол

В продължение на милиони години, бавните промени в орбитата на Земята около Слънцето са променили климата на планетата и са оставили ясни следи в скалите под краката ни. Сега, нови изследвания показват, че тези древни цикли могат да обяснят и защо някои шистови слоеве са богати на органичен материал, докато други не са.

В неотдавнашно изследване, публикувано в Journal of Palaeogeography, учени от Китайския университет за петрол, са изследвали езерни седименти от юрска епоха от басейна Съчуан в Китай.

Те са установили, че бавните, повтарящи се промени в земната орбита са повлияли на образуването на богати на органични вещества шисти. Изследването свързва планетарните цикли с малки разлики в седиментите и органичната материя, които са важни за съвременното проучване на шистов петрол.

Постоянен проблем при проучването на шисти

Шистовият петрол сега е основна част от световните енергийни запаси, но все още е трудно да се предвиди къде се намират най-добрите шистови слоеве. Дори в рамките на една формация количеството органичен материал може да се променя рязко между отделните слоеве. Някои слоеве произвеждат петрол, докато други - не.

Климатът и други фактори могат да помогнат за обяснение на някои от тези разлики, въпреки че подобни екологични влияния често предоставят малко подробности. Повечето модели описват общи закономерности, като например влажни или сухи периоди и промени в нивото на езерото, но не показват как тези условия се променят с течение на времето. Тази липса на подробности затруднява разчитането на климатична информация за решенията за сондиране.

Орбиталните цикли като двигатели на климата

Новото изследване се фокусира върху кални камъни, отложени преди около 170 милиона години в обширно древно езеро. Вместо да третират формацията като единичен, постепенно натрупващ се слой, учените я разглеждат като геоложки запис, оформен от серия от повтарящи се външни влияния във времето.

Земната орбита се променя бавно с течение на времето. В продължение на стотици хиляди години пътят на планетата около Слънцето става или по-кръгов, или по-разтегнат. Тези промени променят начина, по който слънчевата светлина достига до планетата през различните сезони, което от своя страна влияе върху климатичните модели.

Ексцентричност на земната орбита около Слънцето. Колебанията между почти кръгова и елиптична орбита водят до циклични промени в земната среда, включително глобалния въглероден цикъл. Кредит: Marisa S. Storm

Изследователите се опитват да разберат дали тези орбитални промени оставят измерим отпечатък в езерните седименти. Те също така си поставят за цел да определят дали тези отпечатъци са повлияли на натрупването на органичен материал.

Архив на юрския климат

Екипът анализира данни от сондажи от няколко кладенеца, използвайки естествени гама-лъчеви каротажи, наблюдения на керна и геохимични измервания. Вместо да разчитат само на един набор от данни, те търсят повтарящи се модели в различните набори данни, които биха могли да бъдат съпоставени във времето.

Откритите от тях модели са изключително последователни. Седиментите показват цикли, които съответстват на известни промени в орбиталната ексцентричност на Земята, включително дългосрочен сигнал, който се повтаря на всеки 405 000 години. С този сигнал изследователите изграждат подробна времева линия за това как са се образували седиментите. Тази времева линия позволява на екипа директно да сравни климатичните условия с промените във вида на седиментите и органичния материал.

Орбитите оформят богатите на петрол шисти

Резултатите показват, че когато земната орбита е била по-ексцентрична, нивата на водата в езерото са били по-високи. В резултат на това са постъпвали повече хранителни вещества, биологичната активност се е увеличавала и фини седименти са се утаявали в по-дълбоките части на езерото. Тези слоеве са запазили добре органичния материал. Днес те съвпадат с най-богатите на петрол шисти във формацията.

Периодите с по-ниска ексцентричност са били различни. По-сухите условия са означавали по-малко отток, по-ниски нива на езерото и по-едри седименти. Понякога обилни седиментни потоци са донасяли пясък в по-дълбокия басейн, прекъсвайки натрупването на органичен материал.

Планетарна перспектива върху ресурсите на Земята

Ако богатите на органични вещества шисти се образуват през определени климатични периоди, тогава циклостратиграфският анализ може да помогне за фокусиране на търсенето на най-богатите слоеве. Вместо да разглеждат шистовите образувания като произволни, изследователските екипи биха могли да забележат повтарящи се модели, свързани с външни сили.

Проучването също така поставя под въпрос идеята, че дълбоките езерни среди непрекъснато натрупват седименти. Дори в центъра на басейна изследователите са открили пропуски и прекъсвания. Тези характеристики могат да повлияят на начина, по който резервоарите са свързани в района.

Тъй като енергийните системи са изправени пред натиск да станат по-ефективни, познаването на това къде са концентрирани ресурсите е от решаващо значение. Последните изследвания показват, че някои от тези модели могат да бъдат предсказани от бавните движения на Слънчевата система и по този начин служат като напомняне, че силите, оформящи земните ресурси, често имат по-далечен произход.

Справка: Lithofacies development patterns of lacustrine shales under astronomical forcing: a case study of the Lianggaoshan Formation in Sichuan Basin; ZHAO Lin, XIAN Benzhong, LIU Yichen, CHEN Miankun, PENG Wei, SHU Yi, YU Zhiyun, SHI Haocheng; Journal of Palaeogeography,  http://www.gdlxb.cn/CN/10.7605/gdlxb.2025.038 

Източник: A Jurassic-Era Discovery Reveals How Earth’s Orbit May Help Explain Why Some Shale Layers Are Rich in Oil, 
Austin Burgess

Още по темата

24/10/2024

Животът

Този древен сблъсък е опустошил живота, а след това му е дал тласък

13/03/2024

Земята

Странни скални образувания под Тихия океан променят представите за ранната Земя

17/11/2016

Земята

Геолози откриха най-голямото нефтено находище в САЩ