Alunskiffern i norra Europa har inte bara en händelserik historia av bildning, kopplat till mikrokontinenten Baltica, den har också stor potential som ett undersökningsobjekt för framtida forskningsfrågor. Geologer använder berget för att rekonstruera processer för olje- och gasbildning, och även möjliga spår av tidigare liv på Mars kan identifieras med dess hjälp. Forskare vid German Research Center for Geosciences Potsdam GFZ, tillsammans med kollegor från Kanada, Kina, Schweiz och Danmark, har sammanfattat kunskapsläget om det flerskiktade berget. Deras artikel publicerades i juli i tidskriften Earth-Science recensioner .

Mikrokontinenten "Baltica"

"Den här stenen berättar en historia, " säger Hans-Martin Schulz när han talar om den nordeuropeiska alunskiffern. Det är den rutiga historien om en mikrokontinent som kallas "Baltica", som låg på södra halvklotet för cirka 500 miljoner år sedan. "Mikrokontinenten är omgiven av ett lugn, grunt marginalhav, " säger forskaren vid GFZ:s sektion för organisk geokemi, som beskriver situationen under perioden från Mellankambrium till Nedre Ordovicium. Högre landväxter finns ännu inte, och Balticas yta är utsatt för vind och väder. "Stenväder, och skräp och damm förs ut i havet. Tillsammans med komponenter av alger och andra mikroorganismer, de sipprar genom lagren i det lugna randhavet och lägger sig lager för lager i det syrefria bottenvattnet, " fortsätter Schulz. Dessa organisk-mineralfyndigheter fossiliserar och bildar den mörka lersten som utgör dagens alunskiffer. Under miljontals år, Baltica vandrade norrut och är nu integrerad i norra Europa. "Nästan en halv miljard år senare, Östersjön bildas på Baltica, " Schulz avslutar den första delen av berättelsen.

Olje- och gasbildning i faser

I tre år, Schulz grupp och internationella kollegor har finkammat sin egen och andra forskargruppers data. I deras omfattande synopsis, de beskriver också de olika faserna av olje- och gasbildning under Balticas utveckling. Delar av mikrokontinenten sjunker till flera tusen meters djup under migration. Olja bildas under påverkan av geotermisk värme. "Den olja som genererades vid den tiden produceras nu på den svenska ön Gotland och i Östersjön utanför den polska kusten, " förklarar Schulz.

Andra delar av mikrokontinenten förekommer mer nära ytan, till exempel i det som nu är södra Sverige. Där, för cirka 300 miljoner år sedan, ökad expansion av jordskorpan sker. Magma flyr, vars värme gör att ytterligare råolja bildas i alunskiffern. "Dessa ganska regionala avlagringar är inneslutna i berget, " beskriver geologen. Vid slutet av den senaste istiden, för ungefär tio tusen år sedan, sött smältvatten tränger in i skiffern här. "Den möter små inneslutningar av forntida havsvatten. De innehåller bakterier som har överlevt i miljoner år, Schulz beskriver. Färskvattnet väcker dem till ny aktivitet, och ytterligare bakterier finns möjligen i smältvattnet. Mikroberna bryter ner komponenter i oljan och bildar metangas.

Påverkan av uran

Och det är inte slutet på historien:även om det fortfarande finns gott om organiskt material, den oljebildande potentialen för alunskiffern minskar. Detta beror på att det innehåller uran, vars strålning förändrar de inneslutna kolföreningarna under långa tidsperioder — "med ödesdigra konsekvenser för oljebildning", som Schulz säger. "De långa kedjorna delas av, " förklarar han. "Det som finns kvar är ringformade kolväten, övervägande bensenringar, som är sammanlänkade." Dessa förändringar förhindrar ytterligare bildning av petroleum från de organiska resterna av kambrium och ordovicium. Uranet har troligen sitt ursprung i de bergarter som eroderades på Baltica och satte sig i havet. "Och havsvatten innehåller också löst uran, så en del av den radioaktiva metallen kunde ha absorberats av sedimenten från den, ", tillägger Schulz.

Alunskiffer har många talanger

GFZ-forskaren och hans team undersöker betydelsen av de mycket höga urankoncentrationerna på platser i alunskiffern:"Kan organiskt material som förändrats av uran fortfarande mata en djup biosfär?" de frågar sig själva i pågående studier, till exempel. Eller hindrar den radioaktiva klyvningen av kolväten mikrober från att överleva på stora djup? Och det är inte bara uranets påverkan på mikrobiellt liv som intresserar honom. "Alunskiffern är en sten med många talanger, " säger Schulz. "Vi kan studera många processer på det på olika djup, vid olika mognadsgrader av det organiska materialet, olika urankoncentrationer och ibland extrema förhållanden."

Alunskiffern kan till och med ha svar på frågan om tidigare liv på ett avstånd av 70 miljoner kilometer från jorden:organiska komponenter har hittats på Mars som har strukturella likheter med de som finns i alunskiffern. Och liknande den uranhaltiga terrestra lerstenen, dessa molekyler exponerades för det lika radioaktiva kosmiska under långa tidsperioder. "Så dessa kolväteföreningar kan vara de förändrade resterna av organismer som liknar våra tidigare bakterier, " Schulz förklarar. "Alunskiffern fungerar som en Mars-analog för oss att tolka de möjliga spåren av tidigare liv på vår grannplanet."

Insikter om slutförvaring av kärnavfall?

För oss på jorden, en annan aspekt av hans forskning är aktuell:förutom salter och graniter, mudstone är en kandidat för slutförvaring av kärnavfall. "Vi har också idéer för framtida projekt kring detta, " Schulz avslöjar. "Kärnan i detta är frågan om mikrobiellt liv under långa tidsperioder i lågporositet, uranrik alunskiffer - men den historien finns på en annan sida."