De aluinschalie van Noord-Europa heeft niet alleen een bewogen geschiedenis van vorming, verbonden met het microcontinent Baltica, het heeft ook een groot potentieel als onderzoeksobject voor toekomstige onderzoeksvragen. Geologen gebruiken het gesteente om processen van olie- en gasvorming te reconstrueren, en zelfs mogelijke sporen van vorig leven op Mars kunnen met zijn hulp worden geïdentificeerd. Onderzoekers van het Duitse onderzoekscentrum voor geowetenschappen Potsdam GFZ, samen met collega's uit Canada, China, Zwitserland en Denemarken, hebben de stand van kennis over het meerlagige gesteente samengevat. Hun artikel werd in juli gepubliceerd in het tijdschrift Aardwetenschappelijke beoordelingen .

Het microcontinent 'Baltica'

"Deze rots vertelt een verhaal, " zegt Hans-Martin Schulz als hij het heeft over de Noord-Europese aluinschalie. Het is de bewogen geschiedenis van een microcontinent genaamd "Baltica", die ongeveer 500 miljoen jaar geleden op het zuidelijk halfrond lag. "Het microcontinent is omgeven door een kalme, ondiepe marginale zee, " zegt de wetenschapper van de sectie Organische Geochemie van de GFZ, beschrijft de situatie in de periode van het Midden-Cambrium tot het Neder-Ordovicium. Hogere landplanten bestaan ​​nog niet, en het oppervlak van Baltica wordt blootgesteld aan weer en wind. "Rotsen weer, en puin en stof worden in de zee gedragen. Samen met componenten van algen en andere micro-organismen, ze sijpelen door de lagen van de kalme randzee en bezinken laag voor laag in het zuurstofvrije bodemwater, "Schulz gaat verder. Deze organisch-minerale afzettingen fossiliseren en vormen de donkere kleisteen waaruit de huidige aluinschalie bestaat. Gedurende miljoenen jaren, Baltica migreerde naar het noorden en is nu geïntegreerd in Noord-Europa. "Bijna een half miljard jaar later, de Oostzee vormt zich op Baltica, ’ Schulz sluit het eerste deel van het verhaal af.

Olie- en gasvorming in fasen

Voor drie jaar, Schulz' groep en internationale collega's hebben hun eigen data en die van andere onderzoeksgroepen doorgespit. In hun uitgebreide samenvatting, ze beschrijven ook de verschillende fasen van de olie- en gasvorming tijdens de ontwikkeling van Baltica. Delen van het microcontinent zinken tijdens de migratie naar diepten van enkele duizenden meters. Onder invloed van aardwarmte vormt zich olie. "De olie die destijds werd geproduceerd, wordt nu geproduceerd op het Zweedse eiland Gotland en in de Oostzee voor de Poolse kust, ’ legt Schulz uit.

Andere delen van het microcontinent komen meer aan de oppervlakte voor, bijvoorbeeld in wat nu Zuid-Zweden is. Daar, ongeveer 300 miljoen jaar geleden, toenemende uitzetting van de aardkorst plaatsvindt. Magma ontsnapt, waarvan de hitte ervoor zorgt dat er nog meer ruwe olie wordt gevormd in de aluinschalie. "Deze nogal regionale afzettingen zijn ingesloten in de rots, " beschrijft de geoloog. Aan het einde van de laatste ijstijd, ongeveer tienduizend jaar geleden, zoet smeltwater dringt hier de schalie binnen. "Het ontmoet kleine insluitsels van oud zeewater. Ze bevatten bacteriën die miljoenen jaren hebben overleefd, "Schulz beschrijft. Het zoete water wekt hen tot nieuwe activiteit, en mogelijk zitten er nog meer bacteriën in het smeltwater. De microben breken componenten van de olie af en vormen methaangas.

Invloed van uranium

En dat is niet het einde van het verhaal:hoewel er nog volop organisch materiaal is, het olievormend potentieel van de aluinschalie neemt af. Dit komt omdat het uranium bevat, waarvan de straling de ingesloten koolstofverbindingen gedurende lange tijd verandert - "met fatale gevolgen voor olievorming", zoals Schulz zegt. "De lange kettingen zijn afgesplitst, " legt hij uit. "Wat overblijft zijn ringvormige koolwaterstoffen, overwegend benzeenringen, die met elkaar verbonden zijn." Deze veranderingen voorkomen de verdere vorming van aardolie uit de organische overblijfselen van het Cambrische en Ordovicische leven. Het uranium is waarschijnlijk ontstaan ​​in de rotsen die op Baltica zijn geërodeerd en in de zee zijn bezonken. "En zeewater bevat ook opgelost uranium, dus een deel van het radioactieve metaal kan zijn geabsorbeerd door de sedimenten ervan, ’, vult Schulz aan.

Aluinschalie heeft veel talenten

De GFZ-onderzoeker en zijn team onderzoeken de betekenis van de zeer hoge uraniumconcentraties op plaatsen in de Aluinschalie:"Kan organisch materiaal veranderd door uranium nog steeds een diepe biosfeer voeden?" ze vragen zich af in lopende studies, bijvoorbeeld. Of zorgt de radioactieve splijting van koolwaterstoffen ervoor dat microben niet op grote diepte kunnen overleven? En niet alleen de invloed van uranium op het microbiële leven interesseert hem. "De Aluinschalie is een rots met veel talenten, "Schulz zegt. "We kunnen er tal van processen op verschillende diepten bestuderen, in verschillende mate van rijpheid van het organische materiaal, verschillende uraniumconcentraties en soms extreme omstandigheden."

De aluinschalie heeft misschien zelfs antwoorden op de vraag naar vorig leven op een afstand van 70 miljoen kilometer van de aarde:op Mars zijn organische componenten gevonden die structurele overeenkomsten vertonen met die in de aluinschalie. En vergelijkbaar met de uraniumhoudende aardse moddersteen, deze moleculen werden gedurende lange perioden blootgesteld aan het even radioactieve kosmische. "Dus deze koolwaterstofverbindingen kunnen de veranderde overblijfselen zijn van organismen die lijken op onze eerdere bacteriën, Schulz legt uit. "De aluinschalie dient als een Mars-analoog voor ons om de mogelijke sporen van vorig leven op onze naburige planeet te interpreteren."

Inzichten in definitieve berging van kernafval?

Voor ons op aarde, een ander aspect van zijn onderzoek is actueel:naast zouten en graniet, mudstone is een kandidaat voor de definitieve berging van nucleair afval. "Ook hier hebben we ideeën voor toekomstige projecten, Schulz onthult. "De kern hiervan is de kwestie van het microbiële leven gedurende lange perioden in de lage porositeit, uraniumrijke aluinschalie, maar dat verhaal staat op een andere pagina."