Sedimentära lager innehåller stratigrafiska cykler och mönster som exakt avslöjar följden av klimatiska och tektoniska förhållanden som har inträffat under årtusenden, och därmed förbättra vår förmåga att förstå och förutsäga planetens utveckling. Forskare vid universitetet i Genève (UNIGE), Schweiz och internationella kollegor har arbetat med en analysmetod som kombinerar observationer av sedimentära skikt på djupt vatten och mäter isotopförhållandet mellan tungt och lätt kol. De har upptäckt att cyklerna som präglar dessa sedimentära följder inte enbart beror på erosionen av berg som omger bassängen, men kan tillskrivas havsnivåförändringar. Denna forskning, publiceras i tidskriften Geologi , banar väg för nya användningar av isotopmetoder inom prospekteringsgeologi.

Området söder om Pyrenéerna är särskilt lämpligt för att studera sedimentära lager. Stenar exponeras över stora avstånd, gör det möjligt för forskare att göra direkta observationer. Här finns grumlingar — stora sedimentavlagringar som tidigare bildades av undervattenslaviner bestående av sand och grus. "Vi märkte att dessa grumligheter återkom med jämna mellanrum, ungefär var miljon år. Vi undrade vad orsakerna till denna cyklicitet var, " förklarar Sébastien Castelltort, professor vid institutionen för geovetenskaper vid UNIGE:s naturvetenskapliga fakultet.

Havets upp- och nedgångar reglerar sedimentationscyklerna

Geologerna fokuserade sin uppmärksamhet på 50 miljoner år gamla eocena sedimentära bergarter, och genomförde isotopprofileringen av de sedimentära lagren. "Vi tog ett prov var tionde meter, mäta förhållandet mellan ¹³ C (tung kol stabil isotop) och ¹² C (lätt kolstabil isotop). Förhållandet mellan de två säger oss om mängden organiskt material, huvudkonsumenten av ¹² C, vilket är större när havsnivån är hög. Variationerna i förhållandet hjälpte oss att utforska det möjliga sambandet med havsnivån, säger Louis Honegger, en forskare vid UNIGE. Forskargruppen fann att de grumlingsrika intervallen var förknippade med höga ¹² C nivåer, och motsvarade nästan alltid perioder då havsnivån var låg. Det verkar som om sedimentära cykler huvudsakligen orsakas av havsnivåns höjning och fall och inte av den episodiska tillväxten av berg.

När havsnivån är hög, kontinentala marginaler översvämmas under ett lager av grunt vatten. Eftersom floderna inte längre kan flyta, de börjar avsätta sedimenten de bär vid kontinentala marginaler. Det är därför så lite material når de djupa bassängerna nedströms. När havsnivån är låg, dock, floder eroderar sina bäddar för att sänka höjden vid mynningen; de överför sitt sediment direkt till de djupa bassängernas kontinentalsluttningar, skapar en lavin av sand och grus. Följaktligen, om variationerna i havsnivån är kända, det är möjligt att förutsäga förekomsten av stora sedimentära ansamlingar skapade av grumlighet, som ofta innehåller stora volymer kolväten, ivrigt sökt inom prospekteringsgeologi.

Mätning av stabila kolisotoper:en ny indikator på reservoarbergarter

Forskningen ger en ny roll för användningen av kolisotoper. "Från och med nu, fortsätter Castelltort, "Vi vet det genom att beräkna förhållandet mellan ¹³ C och ¹² C provtas i liknande sluttningsavlagringar nära kontinenter, vi kan ha en indikation på havsnivån, vilket innebär att det är möjligt att förutsäga fördelningen av sedimentära bergarter i underytan."

Dessutom, denna mätning är relativt enkel att utföra och den ger korrekta data – en verklig tillgång för vetenskaps- och gruvföretag. Studien belyser också vikten av havsnivåer, som är en metronom av jordens sedimentära historia. "Självklart, avslutar Honegger, "Tektonisk deformation och erosion är viktiga faktorer i bildandet av sedimentära lager, men de spelar en sekundär roll i bildandet av grumliga ansamlingar, som främst är kopplade till förändringar i havsnivån."