Uma enorme erupção vulcânica no final do reinado dos dinossauros deu início a uma cadeia de eventos que levou à formação dos campos de óleo e gás de xisto dos EUA, do Texas a Montana. Geólogos da Rice University disseram que os antigos campos de gás de xisto, como o Marcellus na Pensilvânia e em Ohio, pode ter se formado a partir de erupções vulcânicas semelhantes centenas de milhões de anos antes. Crédito:Wikimedia Commons
As cinzas ricas em nutrientes de uma enorme explosão de erupções vulcânicas no final do reinado dos dinossauros deu início a uma cadeia de eventos que levou à formação de gás de xisto e campos de petróleo do Texas a Montana.
Essa é a conclusão de um novo estudo feito por geólogos da Rice University que aparece esta semana no jornal online da Nature Publishing Relatórios Científicos .
"Uma das coisas sobre esses depósitos de xisto é que eles ocorrem em certos períodos da história da Terra, e um deles é o período Cretáceo, que é por volta da época dos dinossauros, "disse o autor principal do estudo, Cin-Ty Lee, professor e presidente do Departamento da Terra de Rice, Ciências Ambientais e Planetárias. "Isso foi cerca de 90 milhões a 100 milhões de anos atrás, que é quase a mesma hora que uma erupção maciça de vulcões de arco ao longo do que é hoje a orla do Pacífico no oeste dos Estados Unidos. "
Os avanços na perfuração horizontal e fraturamento hidráulico nos últimos 20 anos levaram a um boom de energia nos EUA em "não convencionais, "uma categoria que inclui o gás de xisto e o petróleo" restrito "encontrados em campos de xisto como o Cretáceo Eagle Ford e Mowry e outros mais antigos como Barnett e Bakken.
"Esses tipos de gás natural e petróleo são minúsculos, poros minúsculos que variam de alguns milionésimos de metro de diâmetro a alguns milésimos de metro, "Lee disse." Os depósitos estão em faixas estreitas que só podem ser acessadas com perfuração horizontal, e o petróleo e o gás ficam trancados nesses pequenos bolsos e só estão disponíveis com técnicas como o fraturamento hidráulico. "
Lee disse que sempre houve indícios de uma conexão entre erupções vulcânicas antigas e hidrocarbonetos de xisto não convencionais. Durante viagens de campo para o oeste do Texas, ele e os alunos de Rice notaram centenas de camadas de cinzas em rochas expostas que datavam do período Cretáceo, quando grande parte do oeste da América do Norte ficava sob um oceano raso.
Uma dessas viagens aconteceu em 2014, enquanto os colegas de Lee e Rice também estavam estudando como uma erupção de vulcões de arco da era Cretácea ao longo da orla do Pacífico dos EUA impactou o clima da Terra por meio da produção vulcânica aumentada de dióxido de carbono.
A erupção do Vulcão Pavlof do Alasca visto da Estação Espacial Internacional em 18 de maio, 2013. A nuvem de cinzas do vulcão subiu para 20, 000 pés e estendido por centenas de quilômetros do norte do Oceano Pacífico. Crédito:experimento Crew Earth Observations da NASA / ISS e Laboratório de Análise e Ciência de Imagens, Johnson Space Center
"Tínhamos visto camadas de cinzas antes, mas neste site pudemos ver que havia muitos deles, e isso nos fez pensar, "Lee disse. Lee, estudante de graduação Hehe Jiang e estudantes de graduação de Rice Elli Ronay, Jackson Stiles e Matthew Neal decidiram investigar os leitos de cinzas em colaboração com Daniel Minisini, um colega da Shell Oil que vinha realizando um amplo trabalho para quantificar o número exato de leitos de cinzas.
"É quase contínuo, "Disse Lee." Há uma camada de cinzas pelo menos a cada 10, 000 anos. "
Lee disse que a equipe determinou que as cinzas vieram de centenas de erupções que duraram cerca de 10 milhões de anos. As camadas foram transportadas várias centenas de quilômetros a leste de sua origem vulcânica na Califórnia. A cinza foi depositada no fundo do mar depois de ser soprada através de plumas que subiram quilômetros na atmosfera e flutuaram sobre o oceano. Lee e os alunos analisaram amostras dos leitos de cinzas nas instalações geoquímicas de Rice.
"A composição química deles não parecia nada com a de quando eles deixaram o vulcão, "disse ele." A maior parte do fósforo original, ferro e sílica estavam faltando. "
Isso trouxe à mente as "zonas mortas" oceânicas que muitas vezes se formam hoje perto da foz dos rios. A fertilização excessiva das fazendas bombeia grandes volumes de fósforo por esses rios. Quando isso atinge o oceano, o fitoplâncton devora os nutrientes e se multiplica tão rapidamente que retira todo o oxigênio disponível da água, deixando uma região "morta" sem peixes e outros organismos.
Lee suspeitou que as plumas de cinzas do Cretáceo poderiam ter causado um efeito semelhante. Para determinar se as cinzas poderiam ter fornecido nutrientes suficientes, Lee e sua equipe usaram oligoelementos como zircônio e titânio para combinar as camadas de cinzas com suas fontes vulcânicas. Ao comparar amostras de rochas dessas fontes com as cinzas esgotadas, a equipe foi capaz de calcular quanto fósforo, ferro e sílica estavam faltando.
"Normalmente, você não obtém nenhum depósito de matéria orgânica na parte inferior da coluna de água porque outras coisas vivas a comerão antes que afunde, "Disse Lee." Descobrimos que a quantidade de fósforo que entra no oceano a partir dessas cinzas vulcânicas era cerca de 10 vezes mais do que todo o fósforo que entra em todos os oceanos do mundo hoje. Isso teria sido o suficiente para alimentar uma zona morta pobre em oxigênio, onde o carbono poderia ser exportado até o sedimento. "
As "zonas mortas" com falta de oxigênio costumam se formar no norte do Golfo do México devido ao escoamento rico em nutrientes dos rios Mississippi e Atchafalaya, que são vistos aqui como plumas castanhas e marrom-esverdeadas visíveis da Estação Espacial Internacional em 2012. As cinzas vulcânicas ricas em nutrientes podem ter alimentado zonas mortas semelhantes que produziram campos de petróleo e gás de xisto do Texas a Montana. Crédito:NASA / GSFC / Aqua MODIS
A combinação da queda de cinzas e da zona morta oceânica concentrou carbono suficiente para formar hidrocarbonetos.
“Para gerar um depósito de hidrocarboneto de valor econômico, você tem que se concentrar, "Lee disse." Neste caso, ficou concentrado porque as cinzas impulsionaram essa produtividade biológica, e é aí que o carbono orgânico é canalizado. "
Lee disse que os depósitos de gás de xisto e óleo compacto não são encontrados nas camadas de cinzas, mas parecem estar associados a elas. Porque as camadas são tão finas, eles não aparecem em varreduras sísmicas que as empresas de energia usam para procurar produtos não convencionais. A descoberta de que centenas de camadas de cinza bem espaçadas podem ser um sinal revelador de não convencionais pode permitir que os geólogos da indústria procurem propriedades em massa de camadas de cinza que apareceriam nas varreduras, Lee disse.
“Também há implicações para a natureza dos ambientes marinhos, "disse ele." Hoje, o fósforo também é um nutriente limitante para os oceanos, mas a entrada de fósforo e ferro no oceano a partir desses vulcões tem importantes consequências paleoambientais e ecológicas. "
Embora o estudo publicado tenha analisado especificamente o Cretáceo e a América do Norte, Lee disse que erupções de vulcões em outras épocas e locais da Terra também podem ser responsáveis por outros depósitos de xisto ricos em hidrocarbonetos.
"Eu suspeito que eles poderiam, "disse ele." O campo de Vaca Muerta na Argentina tem a mesma idade e estava atrás do mesmo arco que estávamos estudando. O registro do rock fica mais incompleto à medida que você recua no tempo, mas em termos de outros xistos dos EUA, o Marcelo na Pensilvânia foi estabelecido há mais de 400 milhões de anos no Ordoviciano, e também está associado às cinzas. "
