巖石經歷了數百萬年的轉變，但在形成過程中，它們仍然保存著有關氣候的寶貴資訊。
多孔白雲巖，帶有空腔，是地熱利用的理想選擇。來源：RUB，Marquard
隨著時間的推移，地下迴圈的流體逐漸改變巖石。在使用巖石作為氣候檔案時，必須考慮這些過程。德國波鴻魯爾大學沈積物和同位素地質學研究小組的Mathias Müller博士與國際同事詳細介紹了哈根-霍恩林堡3.8億年前石灰巖中保存的氣候資訊。
更重要的是，他的分析使他能夠得出結論，即這塊巖石今天適合用於深層地熱。他的研究結果已於2024年7月1日發表在【地球化學與宇宙化學學報】上。
采石場側檢視：不同顏色巖石是地下成巖過程的產物，這些過程改變了原始的石灰巖。來源：RUB，Marquard
巖石中的氣候檔案
為了更好地了解當今的氣候，回顧過去會有所幫助。研究人員為此使用了所謂的替代指標：冰芯、樹木年輪或滴水石等自然檔案中的氣候間接指標。Mathias Müller解釋說：「如果我們想了解數百萬年甚至數十億年前的氣候，我們可以研究沈積巖，這些沈積巖甚至可能儲存了數億年前的海水溫度。」
灰色Massenkalk石灰巖中的珊瑚和腕足類化石，沿垂直裂縫部份成巖轉化為淺棕色白雲巖。來源：Mathias Müller
有一件事會使這種意義深遠的氣候研究變得更加困難，那就是這些巖石中儲存的氣候特征隨後發生了變化。這個過程被稱為成巖作用。它始於海水中沈積物沈積後不久，並可能持續到今天。「非常古老的巖石通常埋在幾公裏深的地方。」Mathias Müller說：「氣候資訊的變化是由在深處迴圈的熱流體引起的。」在它們可以穿透巖石的地方，它們通常會導致巖石中的再結晶或新礦物的生長。此外，當巖石從深處被提升到地球表面時，它們會受到天氣的影響。這種所謂的隕石成巖作用也會影響舊的氣候資訊，或者使其完全無用。
從淺海到山脈
Mathias Müller與一個國際研究小組一起詳細重建了泥盆紀時期淺海的哪些氣候資訊仍然儲存在哈根-霍恩林堡地區的巖石中，以及此後發生了哪些過程和條件的變化。研究人員使用巖相和地球化學方法分析了從Steltenberg采石場系統收集的大量巖石樣本。
Mathias Müller列出：「我們驚訝地發現，巖石的變化使我們能夠辨識出大量重大的地質事件，例如侏羅紀北大西洋的開放，以及白堊紀晚期以來數百公裏外阿爾卑斯山的褶皺和隨後的隆起。」。他認為放射性鈾鉛測年是對巖石中儲存的所謂套印事件進行年代分類的關鍵。研究人員強調：「我們特別高興地發現，在我們的研究中，即使在大量重疊的巖石中，仍然可以找到泥盆紀時期的氣候資訊。」
Mathias Müller分析了數百萬年來巖石所經歷的變化。來源：RUB，Marquard
從氣候研究到地熱能
當涉及到利用巖石開采深層地熱能時，這項研究的結果也很有趣，這可能是能源轉型的一個促成因素。迄今為止，預測地下哪些區域會遇到哪些條件一直是研究人員面臨的主要挑戰。Mathias Müller說：「特別是在碳酸鹽巖中，成巖疊加會導致巖石中的沈澱和溶解現象，這會對地熱能的潛在可行性產生巨大影響。」
目前的研究結果得出了初步的樂觀結論，即深層地下的一些特征過程可能提高了地熱能的可用性。Mathias Müller與夫朗和斐能源基礎設施和地熱能研究所IEG和北萊茵-西法倫州地質調查局的研究人員一道，目前的目標是找出地球表面的發現對地熱能在深層的適用性有何影響。
來源：魯爾大學波鴻分校
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