岩石经历了数百万年的转变，但在形成过程中，它们仍然保存着有关气候的宝贵信息。
多孔白云岩，带有空腔，是地热利用的理想选择。来源：RUB，Marquard
随着时间的推移，地下循环的流体逐渐改变岩石。在使用岩石作为气候档案时，必须考虑这些过程。德国波鸿鲁尔大学沉积物和同位素地质学研究小组的Mathias Müller博士与国际同事详细介绍了哈根-霍恩林堡3.8亿年前石灰岩中保存的气候信息。
更重要的是，他的分析使他能够得出结论，即这块岩石今天适合用于深层地热。他的研究结果已于2024年7月1日发表在【地球化学与宇宙化学学报】上。
采石场侧视图：不同颜色岩石是地下成岩过程的产物，这些过程改变了原始的石灰岩。来源：RUB，Marquard
岩石中的气候档案
为了更好地了解当今的气候，回顾过去会有所帮助。研究人员为此使用了所谓的替代指标：冰芯、树木年轮或滴水石等自然档案中的气候间接指标。Mathias Müller解释说：「如果我们想了解数百万年甚至数十亿年前的气候，我们可以研究沉积岩，这些沉积岩甚至可能储存了数亿年前的海水温度。」
灰色Massenkalk石灰岩中的珊瑚和腕足类化石，沿垂直裂缝部分成岩转化为浅棕色白云岩。来源：Mathias Müller
有一件事会使这种意义深远的气候研究变得更加困难，那就是这些岩石中储存的气候特征随后发生了变化。这个过程被称为成岩作用。它始于海水中沉积物沉积后不久，并可能持续到今天。「非常古老的岩石通常埋在几公里深的地方。」Mathias Müller说：「气候信息的变化是由在深处循环的热流体引起的。」在它们可以穿透岩石的地方，它们通常会导致岩石中的再结晶或新矿物的生长。此外，当岩石从深处被提升到地球表面时，它们会受到天气的影响。这种所谓的陨石成岩作用也会影响旧的气候信息，或者使其完全无用。
从浅海到山脉
Mathias Müller与一个国际研究小组一起详细重建了泥盆纪时期浅海的哪些气候信息仍然存储在哈根-霍恩林堡地区的岩石中，以及此后发生了哪些过程和条件的变化。研究人员使用岩相和地球化学方法分析了从Steltenberg采石场系统收集的大量岩石样本。
Mathias Müller列出：「我们惊讶地发现，岩石的变化使我们能够识别出大量重大的地质事件，例如侏罗纪北大西洋的开放，以及白垩纪晚期以来数百公里外阿尔卑斯山的褶皱和随后的隆起。」。他认为放射性铀铅测年是对岩石中储存的所谓套印事件进行年代分类的关键。研究人员强调：「我们特别高兴地发现，在我们的研究中，即使在大量重叠的岩石中，仍然可以找到泥盆纪时期的气候信息。」
Mathias Müller分析了数百万年来岩石所经历的变化。来源：RUB，Marquard
从气候研究到地热能
当涉及到利用岩石开采深层地热能时，这项研究的结果也很有趣，这可能是能源转型的一个促成因素。迄今为止，预测地下哪些区域会遇到哪些条件一直是研究人员面临的主要挑战。Mathias Müller说：「特别是在碳酸盐岩中，成岩叠加会导致岩石中的沉淀和溶解现象，这会对地热能的潜在可行性产生巨大影响。」
目前的研究结果得出了初步的乐观结论，即深层地下的一些特征过程可能提高了地热能的可用性。Mathias Müller与弗劳恩霍夫能源基础设施和地热能研究所IEG和北莱茵-威斯特法伦州地质调查局的研究人员一道，目前的目标是找出地球表面的发现对地热能在深层的适用性有何影响。
来源：鲁尔大学波鸿分校
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