Tjæregrav - Tar pit
Tjergruber , undertiden omtalt som asfaltgruber , er store asfaltaflejringer . De dannes i nærvær af olie , som dannes , når forfaldet organisk stof udsættes for pres under jorden. Hvis denne råolie siver opad via brud, ledninger eller porøse sedimentære stenlag, kan den samle sig ved overfladen. De lettere komponenter i råolien fordamper i atmosfæren og efterlader en sort, klistret asfalt. Tjergruber udgraves ofte, fordi de indeholder store fossile samlinger.
Tjæregruber dannes over oliereserver, og disse aflejringer findes ofte i antiklinale fælder . Faktisk er omkring 80 procent af råolie fundet på Jorden fundet i antiklinale fælder. Anticlines er folder i stratigrafiske lag , hvor hver halvdel af folden falder væk fra toppen. Sådanne strukturer er normalt udviklet over trykfejl eller i tektoniske områder, hvor jorden bøjer og folder. Hvis strukturen over den konkave nedfoldede bue (bue) er en ikke-porøs sten eller akvitard , såsom skifer , betragtes den som en antiklinal fælde. Figuren i dette afsnit er et tegneserie-tværsnitsdiagram, der viser olie, der sidder fast i en antiklinal fælde. Hvis der er en fejl eller brud i de overliggende lag over oliereserven, kan olien migrere til overfladen. Dette er muligt ved kapillær frynser og fordi olie er mindre tæt end vand.
Kemi
Tjæregrave er asfaltpuljer. Men i begyndelsen af deres dannelse var de ikke altid klæbrige og tætte. Puljerne var sammensat af råolie, der stammer under jordens overflade. Råolie er en blanding af heteroatomforbindelser , kulbrinter , metaller og uorganiske forbindelser . Heteroatomforbindelser er organiske molekyler, der indeholder elementer, der ikke er kulstof eller hydrogen, mens kulbrinter kun indeholder kulstof og hydrogen. Råolie er mindre viskøs end asfalt, fordi den indeholder en højere procentdel af lette kulbrinter. Lette carbonhydrider omfatter følgende alkaner : methan , ethan , propan og butan . Disse molekyler har meget lave molekylvægte . Råolier kan også indeholde nogle uorganiske urenheder, såsom CO 2 , H 2 S, N 2 og O 2 . På overfladen kan disse lysmolekyler fordampe ud af råolien og efterlade de tungere, klæbrigere molekyler. Asfalt eller bitumen indeholder normalt carbonhydridmolekylkæder med 50+ carbonatomer. Jo længere kulbrintkæden er, jo mere viskøs bliver den, og kogepunktet stiger.
Fordampning er en vigtig proces i dannelsen af tjæregrave. Et reservoir med let råolie på Jordens overflade kan reduceres med op til 75% af det oprindelige volumen lige efter et par dage, hvilket danner asfalt som det resulterende produkt. For mellemstore råolier kan volumen reduceres med 40%. Råolier vil fordampe forskelligt afhængigt af deres kemiske sammensætning. Den gennemsnitlige sammensætning af en bitumenprøve efter vægt er 80,2% carbon, 7,5% hydrogen, 7,6% oxygen, 1,7% nitrogen og 3,0% svovl.
Bemærkelsesværdige tjæregrave
La Brea Tar Pits
De La Brea Tar Pits er beliggende i det sydlige Californien. Olien, der ses på overfladen, stammer fra Salt Lake Oil Field -reservoiret og oliesandet i Repetto- og Pico -formationerne. Disse olieforekomster blev dannet under mycene -epoken, da marine planktonorganismer ophobede sig i et havbassin. Over tid begravede sedimenter organismerne 300 til 1000 meter under jordens overflade og udsatte dem for høje tryk. Denne proces forvandlede det organiske stof til olie. The 6th Street Fault, der skærer gennem Salt Lake Oil Field, er den kanal, der fodrer La Brea Tar Pits. Petroleum vandrede til overfladen over tid og fangede og bevarede dyr og planter i de sidste 50.000 år.
Carpinteria tjæregruber
De Carpinteria Tar Pits ligger i Tar Pits Park i Carpinteria, Californien. Disse tjæregrave blev forudsagt at have dannet sig under Pleistocæn. Under et udgravningsprojekt blev 25 plantearter fundet sammen med 55 fuglearter og 26 arter af pattedyr. Tjærefjedre siver stadig til overfladen gennem brud i de underliggende stratigrafiske lag af havskifer.
Binagadi Asfalt Sø
Den Binagadi Asfalt Sø ligger i Aserbajdsjan , eller i Kaukasus, en region mellem Sortehavet og Det Kaspiske Hav . Denne tjæregrav er kendt for at bevare hoveder og kroppe af flere huleløver , et pattedyr, der blomstrede i Pleistocæn . Et velbevaret hesteskalle blev også fundet i Binagadi asfalt sø. Det anslås at være 96-120 tusinde år gammelt. Det er udstillet på det naturhistoriske museum i Aserbajdsjan i Baku , Aserbajdsjan .
Pitch Lake
Pitch Lake i Trinidad og Tobago er en stor skållignende fordybning fyldt med bitumen. Søen har en maksimal dybde på 250 fod med et areal på 100 acres, hvilket gør den til den største forekomst af fast bitumen på Jorden. Søen er kold og tæt i nærheden af kysterne, og den har et øverste lag, der kan gås på. Under denne hud gnider asfalten kontinuerligt. Søen bliver gradvist blødere og varmere nær centrum, hvor bitumen begynder at boble. Den gas, der frigives i midten af søen, er stort set metan og en rigelig mængde kuldioxid.
Pitch Lake dannede for tusinder af år siden i nærværelse af tektonisk aktivitet. Bevægelse langs en fejl skabte et brud, der bankede ind i et olie- og gasreservoir dybt inde i skorpen. Olien og gassen sivede opad til Jordens overflade gennem bruddet over tid og skabte Pitch Lake. På grund af denne konstante påfyldning af olie og gas har søen en svag strøm. Strømmen er stort set ubemærket, fordi det øverste lag i Pitch Lake for det meste er solidt.
Fossiler
Tjergruber er karakteristiske for deres mange fossiler. Dette er tilfældet, fordi den tykke, klæbrige asfalt fanger dyr. Når dyrene træder ind i tjæren, bliver de immobiliserede og begynder at synke med det samme, hvis asfalten er varm og klistret nok. Rovdyr, der ser disse hjælpeløse dyr, plejer at gå frem i tjæregravene med håb om at fange deres næste måltid. Som et resultat findes der ofte bytte under rovdyret under udgravningsprojekter.
Dyrens knogler og hårde dele er godt bevaret, fordi de begraves hurtigt efter organismens død. Under overfladen er de hårde dele opslugt af asfalt, og de er beskyttet mod klimaforandringer som regn, vind eller sne, der kan fremskynde forvitringsprocesser. Asfalt mangler også ilt og vand, så store nedbrydende organismer som aerobe svampe og bakterier er fraværende.
I La Brea Tar Pits er mere end en million knogler blevet genoprettet siden 1906. 231 hvirveldyrarter, 234 hvirvelløse dyrearter og 159 plantearter er blevet identificeret. Det hyppigste store pattedyr, der findes i La Brea Tar Pits, er den frygtelige ulv , en af de mest berømte forhistoriske kødædere, der levede under Pleistocæn . Fossiler fra sabeltandede katte og coyoter var også rigelige. Yderligere fossiler bliver konstant opdaget gennem fortsatte udgravningsprojekter.
Levende organismer
Livet blev fundet i et ca. 28.000 år gammel prøve af naturlig asfalt i La Brea Tar Pits . Hundredvis af nye bakteriearter blev opdaget, der har evnen til at trives i miljøer med lidt eller intet vand eller luft. De indeholder særlige enzymer, der kan nedbryde kulbrinter og andre olieprodukter. Oprindelsen af bakterierne i disse naturlige asfaltgruber er ukendt, men det menes, at de udviklede sig fra allerede eksisterende jordmikroorganismer, der overlevede en asfaltudsivning for tusinder af år siden. Jordens mikroorganismer måtte tilpasse sig og undergå genetiske ændringer for at hjælpe med at tolerere det barske, nye miljø, som i sidste ende gav anledning til nye bakteriearter.
I en undersøgelse var de dominerende bakterier, der findes i La Brea Tar Pits, af Gammaproteobacteria -klassen i Chromatiales -ordenen , mere enkelt omtalt som lilla svovlbakterier . Lilla svovlbakterier bruger ikke vand som deres reduktionsmiddel , så der dannes ikke ilt under respirationen . I stedet bruger de svovl i form af sulfider som deres reduktionsmiddel. Andre bakterier, der blev opdaget i tjæregravene, var af familien Rubrobacteraceae . Disse bakterier er kendt for at være nogle af de mest strålingsresistente organismer på planeten.
Pitch Lake , en anden asfaltgrav i Trinidad og Tobago , er også et levested for mikrobielle samfund af arkea og bakterier. Bakterielle mikroorganismer fra ordrerne Burkholderiales og Enterobacteriales er fundet lever i mikroliter-store dråber vand genvundet fra søen. Biomassen i Pitch Lake -søen blev rapporteret op til 10 7 celler pr. Gram asfalt. Mange af disse mikrober overlever på svovl, jern, metan eller andre kulbrinter. Løbende forskning udføres i Pitch Lake, fordi det efterligner miljøet, der findes på overfladen af Saturns største måne, Titan . Opdagelsen af ekstremofiler i Pitch Lake giver indsigt i mulighederne for mikrobielt liv i kulbrintesøerne, der findes på Titan.
Bidrag til drivhusgasser
Tjergruber dannes ved fraktionering af råolie på overfladen. De lettere carbonhydrider i råolien, som omfatter methan (CH 4 ), ethan (C 2 H 6 ), og propan (C 3 H 8 ), fordamper, efterlader større carbonhydrider, der udgør den kemiske sammensætning af asfalt. Dette er en bekymring, fordi metan, etan og propan enten er store drivhusgasser og/eller fotokemiske forurenende stoffer . La Brea Tar Pits udsender omkring 500 kg metan om dagen. Emissionerne er de højeste langs 6th Street Fault, som er den kanal, der fodrer tjæregravene med råolie fra sedimenterne under Jordens overflade. Det blev også opdaget, at metan fordamper ud af den nærliggende jord, hvilket påvirker de oprindelige græssers fysiologi. La Brea Tar Pits har den højeste naturgasstrøm målt til enhver onshore -sivzone i USA. På global skala er de geologiske CH 4 og C 2 H 6 emissionsestimater fra nedsivning af gas i sedimentære sten i størrelsesordenen 50-70 Tg/år og 2-4 Tg/år. Disse værdier er omtrent halvdelen af de globale CH 4 og C 2 H 6 emissioner fra menneskeskabt forbrænding af fossilt brændsel , som er cirka 100-150 Tg CH 4 /år og 6-8 Tg C 2 H 6 /år. Disse kulbrinteemissioner kan bidrage til biologisk nedbrydning af olie og metanogenese i tjæregruberne.
De naturlige geologiske kilder til metan og andre kulbrinter bør overvejes ved modellering af atmosfæriske drivhusgasser. Ikke alle kilder til kulbrinter i atmosfæren er et resultat af menneskeskabte emissioner.
Farer ved tjæregrave
Kulbrintudslip i by- eller industrialiserede områder udgør en geologisk fare på grund af kulbrinternes eksplosive karakter. Den 24. marts 1985 passerede en lomme med metangas gennem en lille åbning mellem gulvpladen og grundmurene i et Ross -tøjvarebutik i Los Angeles , kun cirka en kilometer nord for La Brea Tar Pits. Denne metanlomme skabte en eksplosion, der skadede 21 mennesker. Denne begivenhed øgede bevidstheden om de potentielle farer ved metanlommer og kulbrintesivning i området.
Nøglen til paleoplant adfærd
Tjæregrave er fremragende konserveringsmidler, og de har også evnen til at levere kulstofisotopdata for træer, der er faldet i asfalten. Når man ser på kulstofisotopdata i forhistoriske træer, kan man afsløre oplysninger om plantens respons på forskellige mængder kuldioxid i paleoatmosfæren . Prøver af Juniperus -træer fra den sidste istid blev genfundet fra La Brea Tar Pits, og de afslørede, at forholdet mellem intercellulære og atmosfæriske CO 2 var ens mellem glaciale og moderne træer. Da mængden af kuldioxid i den sidste istid var mellem 180 og 200 ppm (409,8 ppm i dag), var der mindre kulstof til rådighed til fotosyntese . De Juniperus træer måtte forbedre CO 2 -optagelse til at overleve under begrænsende carbon betingelser. Det er sandsynligt, at træernes stomatale ledningsevne og kloroplastbehov for CO 2 var højere i denne periode for at øge deres kulstofforbrug. Når man flyttede ind i den følgende mellemistid, faldt Juniperus -træernes stomatale ledningsevne og kloroplastbehov for CO 2 som følge af højere temperaturer og højere CO 2 -koncentrationer i atmosfæren. Denne reaktion på svingende kulstofniveauer ses i planter over tid. For eksempel observeres øget stomatal konduktans i moderne C3 -planter dyrket i lavt CO 2 -miljøer. Det antages også, at det vådere klima i løbet af den sidste istid kan have øget kvælstoftilgængeligheden for planter, hvilket derfor øgede koncentrationen af nitrogen i blade. Denne ændring kan have øget Juniperus -træernes fotosyntetiske kapacitet.
Tjæregravs og menneskers historie
En kvindes krop blev genvundet fra La Brea Tar Pits i 1914. Kun kraniet og dele af skelettet blev bevaret, og hun var fast besluttet på at være død for omkring 9.000 år siden. Hun var mellem 18–24 år ved døden, og hun var 4 fod og 8-10 centimeter høj. Dette er det eneste rapporterede tilfælde af menneskelige rester, der findes i tjæregruber.
I tusinder af år brugte indianere tjære fra La Brea Tar Pits som et klæbemiddel og bindemiddel. De ville bruge det som vandtæt tætning til at beklæde deres både og kurve. Da vesterlændinge ankom til tjæregravene, begyndte de at udvinde og udvinde tjære til tagmateriale i nærliggende byer.
