Tervahauta - Tar pit
Tervakaivot , joita joskus kutsutaan asfalttikaivoiksi , ovat suuria asfalttikerrostumia . Ne muodostuvat öljyn läsnä ollessa , joka syntyy, kun rappeutunut orgaaninen aine altistetaan paineelle maan alla. Jos tämä raakaöljy valuu ylös murtumien, putkien tai huokoisten sedimenttikivikerrosten kautta, se voi kerääntyä pintaan. Raakaöljyn kevyemmät komponentit haihtuvat ilmakehään jättäen jälkeensä mustan tahmean asfaltin. Tervakaivoja kaivetaan usein, koska ne sisältävät suuria fossiilisia kokoelmia.
Tervakaivoja muodostuu öljyvarantojen yläpuolelle, ja näitä kerrostumia esiintyy usein antikliinisissä ansoissa . Itse asiassa noin 80 prosenttia maapallosta löydetystä öljystä on löydetty antikliinisista ansoista. Antilinjat ovat stratigrafisten kerrosten taitoksia, joissa taitoksen kukin puoli putoaa pois harjasta. Tällaisia rakenteita kehitetään yleensä työntövoiman yläpuolella tai tektonisilla alueilla, joilla maa taipuu ja taittuu. Jos koveran alas taitettavan (kaaren) yläpuolella oleva rakenne on ei-huokoinen kallio tai vesisäiliö , kuten liuske , sitä pidetään antikliinisena ansa. Tämän osan kuva on sarjakuvapoikkileikkauskaavio, joka esittää öljyä, joka on juuttunut antikliiniseen ansaan. Jos on olemassa vika tai murtuma on päällä kerrostumien yllä öljymäärän, öljy voi kulkeutua pintaan. Tämä on mahdollista hiussuonten reunalla ja koska öljy on vähemmän tiheää kuin vesi.
Kemia
Tervakaivot ovat asfaltti -altaita. Kuitenkin muodostumisensa alussa ne eivät aina olleet tahmeita ja tiheitä. Altaat koostuivat raakaöljystä, joka oli peräisin maan pinnan alapuolelta. Raakaöljy on heteroatomiyhdisteiden , hiilivetyjen , metallien ja epäorgaanisten yhdisteiden seos . Heteroatomit ovat orgaanisia molekyylejä, jotka sisältävät alkuaineita, jotka eivät ole hiiltä tai vetyä, kun taas hiilivedyt sisältävät vain hiiltä ja vetyä. Raakaöljy on vähemmän viskoosia kuin asfaltti, koska se sisältää enemmän kevyitä hiilivetyjä. Kevyisiin hiilivetyihin kuuluvat seuraavat alkaanit : metaani , etaani , propaani ja butaani . Näillä molekyyleillä on hyvin pienet molekyylipainot . Raakaöljyt voivat sisältää myös epäorgaanisia epäpuhtauksia, kuten CO 2 , H 2 S, N 2 , ja O 2 . Pinnalla nämä kevyet molekyylit voivat haihtua raakaöljystä jättäen jälkeensä raskaampia, tahmeampia molekyylejä. Asfaltti tai bitumi sisältää yleensä hiilivetymolekyyliketjuja, joissa on yli 50 hiiliatomia. Mitä pidempi hiilivetyketju, sitä viskoosimmaksi se muuttuu ja kiehumispiste nousee.
Haihtuminen on tärkeä prosessi tervakaivojen muodostumisessa. Maan pinnalla olevaa kevyen raakaöljyn säiliötä voidaan pienentää jopa 75% alkuperäisestä tilavuudesta muutaman päivän kuluttua, jolloin tuloksena on asfaltti. Keskikokoisten raakaöljyjen tilavuutta voidaan pienentää 40%. Raakaöljyt haihtuvat eri tavalla niiden kemiallisesta koostumuksesta riippuen. Bituminäytteen keskimääräinen koostumus on 80,2% hiiltä, 7,5% vetyä, 7,6% happea, 1,7% typpeä ja 3,0% rikkiä.
Merkittäviä tervakaivoja
La Brean tervakaivot
La Brea tervahaudat sijaitsevat Etelä-Kaliforniassa. Pinnalla näkyvä öljy on peräisin Suolajärven öljykentän säiliöstä ja Repetto- ja Pico -muodostumien öljyhiekasta. Nämä öljykerrostumat muodostuivat mioseenikaudella, kun meren plankton organismeja kertyi valtameren altaaseen. Ajan myötä sedimentit hautasivat organismit 300–1000 metriä maanpinnan alapuolelle altistaen ne suurille paineille. Tämä prosessi muutti orgaanisen aineen öljyksi. Kuudes kadun vika, joka leikkaa Suolajärven öljykentän, on putki, joka syöttää La Brean tervakaivoja. Öljy siirtyi pintaan ajan mittaan ja vangitsi ja suojeli eläimiä ja kasveja viimeisten 50 000 vuoden ajan.
Carpinteria Tervakaivot
Carpinteria tervahaudat sijaitsevat tervahaudat Park Carpinteria, USAssa. Näiden tervakaivojen ennustettiin muodostuvan pleistotseenin aikana. Kaivausprojektin aikana löydettiin 25 kasvilajia sekä 55 lintulajia ja 26 nisäkäslajia. Tervajouset vuotavat edelleen pintaan merilevyn alla olevien stratigrafisten kerrosten murtumien kautta.
Binagadin asfalttijärvi
Binagadi Asfaltti Järvi sijaitsee Azerbaidžanissa tai Kaukasuksella, välisellä alueella Mustanmeren ja Kaspianmeren . Tämä tervakaivo tunnetaan siitä, että se säilyttää useiden luolaleijonien pään ja ruumiin , nisäkkään, joka kukoisti pleistotseenissa . Hyvin säilynyt hevoskallo löytyi myös Binagadin asfalttijärvestä. Sen arvioidaan olevan 96-120 tuhatta vuotta vanha. Se on esillä Azerbaidžanin luonnonhistoriallisessa museossa Bakussa , Azerbaidžanissa .
Pitch Lake
Pitch järven in Trinidad ja Tobago on suuri, maljamainen painauma täynnä bitumi. Järven suurin syvyys on 250 jalkaa ja pinta -ala 100 hehtaaria, joten se on suurin kiinteän bitumin kerrostuma maapallolla. Järvi on kylmä ja tiheä lähellä rantoja, ja sillä on yläkerros, jota voidaan kävellä. Tämän ihon alla asfaltti pyörii jatkuvasti. Järvi muuttuu vähitellen pehmeämmäksi ja kuumemmaksi lähellä keskustaa, jossa bitumi alkaa kuplia. Järven keskellä vapautuva kaasu on suurelta osin metaania ja runsaasti hiilidioksidia.
Pitch Lake muodostui tuhansia vuosia sitten tektonisen aktiivisuuden läsnä ollessa. Liikkuminen vikaa pitkin aiheutti murtuman, joka kosketti öljyn ja kaasun säiliötä syvälle kuoreen. Öljy ja kaasu imeytyivät ajan mittaan ylöspäin maapallon pinnalle murtuman läpi, jolloin syntyi Pitch Lake. Öljyn ja kaasun jatkuvan täydennyksen vuoksi järvellä on pieni virta. Virta on suurelta osin huomaamaton, koska Pitch -järven yläkerros on enimmäkseen kiinteä.
Fossiilit
Tervakaivot ovat ominaisia monille fossiileille. Näin on siksi, koska paksu, tahmea asfaltti vangitsee eläimet. Kun eläimet astuvat tervaan, ne liikkumattomaksi ja alkavat uppoamaan välittömästi, jos asfaltti on tarpeeksi lämmin ja tahmea. Petoeläimet, jotka näkevät nämä avuttomat eläimet, etenivät yleensä tervakaivoihin toivoen saavansa seuraavan ateriansa. Tämän seurauksena saalista löytyy yleensä saalistajan alta kaivausprojektien aikana.
Eläinten luut ja kovat osat ovat säilyneet hyvin, koska ne haudataan nopeasti organismin kuoleman jälkeen. Pinnan alla kovat osat ovat asfaltin peittämiä, ja ne on suojattu ilmastonmuutoksilta, kuten sateelta, tuulelta tai lumelta, jotka voivat nopeuttaa sääprosesseja. Asfaltista puuttuu myös happea ja vettä, joten suuria hajoavia organismeja, kuten aerobisia sieniä ja bakteereja, ei ole.
La Brean tervakaivoista on löydetty yli miljoona luuta vuodesta 1906 lähtien. On tunnistettu 231 selkärankaista, 234 selkärangattomia ja 159 kasvilajia. Yleisin La Brean tervakaivoista löydetty suuri nisäkäs on hirvittävä susi , yksi kuuluisimmista pleistoseenin aikana eläneistä esihistoriallisista lihansyöjistä . Myös miekkahampaisten kissojen ja kojoottien fossiileja oli runsaasti. Lisää fossiileja löydetään jatkuvasti jatkuvien louhintaprojektien avulla.
Eläviä organismeja
Elämä löytyi n. 28 000 vuotta vanha näyte luonnon asfaltista La Brean tervakaivoissa . Löytyi satoja uusia bakteerilajeja, jotka kykenevät menestymään ympäristöissä, joissa ei ole lainkaan vettä tai ilmaa. Ne sisältävät erityisiä entsyymejä, jotka voivat hajottaa hiilivedyt ja muut öljytuotteet. Näiden luonnollisten asfalttirakenteiden bakteerien alkuperä on tuntematon, mutta uskotaan, että ne ovat kehittyneet jo olemassa olevista maaperän mikro -organismeista, jotka selvisivät tuhansia vuosia sitten. Maaperän mikro -organismien oli sopeuduttava ja tehtävä geneettisiä muutoksia auttaakseen sietämään ankaraa, uutta ympäristöä, joka lopulta synnytti uusia bakteerilajeja.
Eräässä tutkimuksessa La Brean tervakaivoista löytyneet hallitsevat bakteerit kuuluivat Gammaproteobacteria -luokkaan Chromatiales -järjestyksessä, yksinkertaisemmin viitaten purppuraisiin rikkibakteereihin . Violetit rikkibakteerit eivät käytä vettä pelkistävänä aineena , joten happea ei muodostu hengityksen aikana . Sen sijaan he käyttävät pelkistysaineenaan rikkiä sulfidien muodossa . Muut tervakaivoista löydetyt bakteerit kuuluivat Rubrobacteraceae -heimoon. Näiden bakteerien tiedetään olevan eräitä planeetan säteilynkestävimmistä organismeista.
Pitch Lake , toinen asfalttirakennus Trinidadissa ja Tobagossa , on myös elinympäristö arkeian ja bakteerien mikrobiyhteisöille. Burkholderiales- ja Enterobacteriales- lajien bakteerimikro-organismeja on havaittu elävän mikrolitran kokoisissa järvestä kerätyissä vesipisaroissa. Pitch Lake -järven biomassasta ilmoitettiin jopa 107 solua grammaa asfalttia kohti. Monet näistä mikrobeista selviävät rikki-, rauta-, metaani- tai muista hiilivedyistä. Pitch Lakessa tehdään jatkuvaa tutkimusta, koska se jäljittelee Saturnuksen suurimman kuun Titanin pinnalla olevaa ympäristöä . Ekstremofiilien löytäminen Pitch Lakesta tarjoaa tietoa mikrobielämän mahdollisuuksista Titanin hiilivetyjärvissä.
Osallistuminen kasvihuonekaasuihin
Tervahautojen muodostuvat fraktiointi on raakaöljyn pinnalla. Kevyempi hiilivedyt raakaöljyn, jotka sisältävät metaani (CH 4 ), etaani (C 2 H 6 ), ja propaania (C 3 H 8 ), haihtua, jolloin jäljelle jää suurempi hiilivetyjä, jotka muodostavat kemiallinen koostumus asfaltti. Tämä on huolestuttavaa, koska metaani, etaani ja propaani ovat joko suuria kasvihuonekaasuja ja/tai valokemiallisia epäpuhtauksia . La Brean tervakaivoista vapautuu noin 500 kg metaania päivässä. Päästöt ovat suurimmat 6th Street Faultin varrella, joka on putki, joka syöttää tervakaivoja raakaöljyllä maan pinnan alla olevista sedimenteistä. Lisäksi havaittiin, että metaani haihtuu läheisestä maaperästä, mikä vaikuttaa alkuperäisten ruohojen fysiologiaan. La Brean tervakaivoilla on suurin maakaasuvirta mitattuna Yhdysvaltojen maavuotovyöhykkeellä. Maailmanlaajuisesti geologiset CH 4- ja C 2 H 6 -päästöarviot sedimenttikiven kallion kaasuvuodosta ovat luokkaa 50-70 Tg/vuosi ja 2-4 Tg/vuosi. Nämä arvot ovat karkeasti puolet ihmisen aiheuttamien fossiilisten polttoaineiden poltosta aiheutuvista maailmanlaajuisista CH 4- ja C 2 H 6 -päästöistä , jotka ovat noin 100–150 Tg CH 4 /vuosi ja 6–8 Tg C 2 H 6 /vuosi. Nämä hiilivetypäästöt voivat edistää öljyn biohajoamista ja metanogeneesiä tervakaivoissa.
Metaanin ja muiden hiilivetyjen luonnolliset geologiset lähteet tulee ottaa huomioon ilmakehän kasvihuonekaasuja mallinnettaessa. Kaikki ilmakehän hiilivetyjen lähteet eivät ole ihmisen aiheuttamia päästöjä.
Tervakaivojen vaarat
Hiilivetyjen vuotaminen kaupunkialueilla tai teollisuusalueilla aiheuttaa geologisen vaaran hiilivetyjen räjähtävän luonteen vuoksi. 24. maaliskuuta 1985 tasku metaanikaasua kulki pienen aukon läpi Ross -vaatetavaratalon lattialaatan ja perustusseinien välissä Los Angelesissa , vain noin kilometrin päässä La Brean tervakaivoista pohjoiseen. Tämä metaanitasku aiheutti räjähdyksen, joka loukkasi 21 ihmistä. Tämä tapahtuma lisäsi tietoisuutta metaanitaskujen ja hiilivetyjen vuotamisen mahdollisista vaaroista alueella.
Avain paleoplanttiseen käyttäytymiseen
Tervakaivot ovat erinomaisia säilöntäaineita, ja niillä on myös kyky tuottaa hiili -isotooppitietoja asfalttiin pudonneista puista. Tarkasteltaessa hiili-isotooppia tiedot esihistoriallisina puut voivat paljastaa tietoa kasvi- vastauksia eri määriä hiilidioksidia on paleoatmosphere . Näytteitä Juniperus puita maasta Edellinen Väkevä Aika otettiin talteen La Brea tervahaudat, ja ne osoittivat, että suhde solujen välisen ja ilmakehän CO 2 oli samanlainen jää- ja moderni puita. Koska hiilidioksidin määrä viimeisen jääkauden aikana oli 180-200 ppm (409,8 ppm tänään), fotosynteesiin oli käytettävissä vähemmän hiiltä . Juniperus puut oli parantaa CO 2 sisäänoton hengissä rajoittavissa hiili olosuhteissa. On todennäköistä, että puiden istukan johtokyky ja kloroplastien CO 2 -kysyntä olivat korkeammat tänä aikana, mikä lisäisi niiden hiilikulutusta. Kun siirrytään seuraavaan jääkauden väliseen aikaan, Juniperus -puiden istukan johtavuus ja kloroplastien CO 2 -kysyntä vähenivät korkeampien lämpötilojen ja korkeampien ilmakehän CO 2 -pitoisuuksien vuoksi. Tämä vastaus vaihteleviin hiilitasoihin näkyy kasveissa ajan myötä. Esimerkiksi lisääntynyt stomataalinen johtavuus havaitaan moderneissa C3 -kasveissa, joita kasvatetaan matalassa CO 2 -ympäristössä. Oletetaan myös, että kosteampi ilmasto viimeisen jääkauden aikana saattoi lisätä kasvien typen saatavuutta, mikä lisäsi typen pitoisuutta lehdissä. Tämä muutos on saattanut lisätä Juniperus -puiden fotosynteesikapasiteettia.
Tervakaivojen ja ihmisten historia
Naisen ruumis löydettiin La Brean tervakaivoista vuonna 1914. Vain kallo ja luuranon osat säilyivät, ja hänen päätettiin kuolla noin 9 000 vuotta sitten. Hän oli kuollessaan 18–24-vuotias ja hän oli 4 jalkaa ja 8–10 tuumaa pitkä. Tämä on ainoa raportoitu tapaus ihmisjäännöksistä, jotka on löydetty tervakaivoista.
Amerikan alkuperäiskansat käyttivät tuhansia vuosia La Brean tervakaivoista peräisin olevaa tervaa liima- ja sideaineena. He käyttäisivät sitä vedenpitävänä tiivisteenä veneiden ja korien vuoraukseen. Kun länsimaalaiset saapuivat tervakaivoihin, he alkoivat louhia ja louhia tervaa kattomateriaaliksi läheisissä kaupungeissa.
