الصخور الرسوبية الغنية بالمواد العضوية

الصخور الرسوبية الغنية بالمواد العضوية هي نوع محدد من الصخور الرسوبية تحتوي على كميات كبيرة (>3%) من الكربون العضوي . ^{[ 1 ] [ 2 ]} تشمل الأنواع الأكثر شيوعًا الفحم ، والليغنيت ، والصخر الزيتي ، والصخر الزيتي الأسود . ^{[ 2 ]} قد تنتشر المادة العضوية في جميع أنحاء الصخر، مما يمنحه لونًا داكنًا موحدًا، و/أو قد توجد على شكل تجمعات منفصلة من القطران ، والبيتومين ، والأسفلت، والبترول ، والفحم ، أو المواد الكربونية . يمكن أن تعمل الصخور الرسوبية الغنية بالمواد العضوية كصخور مصدرية تولد الهيدروكربونات التي تتراكم في صخور رسوبية "خزانية" أخرى ^{[ 2 ]} (انظر رمال النفط وجيولوجيا البترول ). الصخور المصدرية المحتملة هي أي نوع من الصخور الرسوبية التي يمكنها إطلاق الكربون المتاح من داخلها ( الحجر الجيري مثال كلاسيكي على الصخور المصدرية). الصخور الخزانية الجيدة هي أي صخر رسوبي يتمتع بمسامية عالية. يسمح هذا بتراكم الهيدروكربونات داخل الصخور وتخزينها لفترات طويلة ( ويُعدّ الحجر الرملي عادةً صخرة مصدر جيدة). كما تحظى صخور الخزانات عالية النفاذية باهتمام المتخصصين في هذا المجال، إذ تُسهّل استخراج الهيدروكربونات منها. مع ذلك، لا يكتمل نظام خزان الهيدروكربونات دون وجود "صخرة غطاء". صخور الغطاء هي وحدات صخرية ذات مسامية ونفاذية منخفضتين للغاية، تعمل على احتجاز الهيدروكربونات داخل الوحدات الموجودة أسفلها أثناء محاولتها الصعود إلى الأعلى.

• 
  حجر رملي مع أصداف متحجرة

يُستمد الكربون العضوي من الترسيب البيولوجي القديم للمواد ( يُطلق الجيولوجيون على هذه المادة اسم الكيروجين )، وتُدفن هذه المادة العضوية مع شظايا المعادن والصخور في الصخور الرسوبية. ^{[ 2 ] [ 3 ]} تؤثر درجة الحرارة والضغط في ظروف الدفن على عمليات التحول الصخري للمادة، وتُحدد ما إذا كانت ستتحول إلى بترول أم لا. يمكن العثور على الكربون العضوي الأحفوري في جميع أنحاء البيئة الحديثة، في الأنهار والتربة، وفي المحيطات في نهاية المطاف. تحدث هذه العملية على مدى زمني طويل جدًا، وتُعد إحدى الآليات الرئيسية لإطلاق الكربون العضوي الأحفوري مرة أخرى إلى البيئة.

• 
  بقايا عضوية محفوظة في الصخور الرسوبية

لعقود طويلة، ساد الاعتقاد بأن معظم الرواسب الغنية بالمواد العضوية المترسبة في قاع المحيط هي نتاج ثانوي لثلاثة عوامل بيئية: كمية المواد العضوية، ومعدل الترسيب، ومستوى الأكسجين في المياه العميقة. وترتبط هذه العوامل مكانيًا وزمنيًا بالمناخ والتيارات المحيطية ومستوى سطح البحر وقت الترسيب. [ ^{2 ] [ 4 ] أي} تغيير في هذه العوامل أو في العوامل التي تربطها سيؤدي إلى رواسب مختلفة، كما نراها على السطح اليوم. وتُعد هذه المعلومات ذات قيمة كبيرة لدى الشركات التجارية، إذ يُمكن من خلالها تحديد الرواسب التي يُمكن استغلالها اقتصاديًا. وباستخدام عكس المنهجية السابقة، يُمكن استخدام هذه الرواسب كمؤشرات لاستنتاج معلومات مثل المناخ القديم، ودورات دوران المحيطات السابقة، ومستويات سطح البحر الماضية، بالإضافة إلى نسبة العوامل التي أدت إلى تكوين الرواسب. ^{[ 2 ]} يمكن أن تكون هذه المعلومات ذات قيمة كبيرة لعلماء الجيولوجيا، حيث يمكن أن تساعدهم في إعادة بناء العمليات الماضية التي شكلت الأرض في نهاية المطاف لتكوين حالتها الحالية.

مع ذلك، وبناءً على أبحاث أحدث، لم تعد هذه النتائج قابلة للتطبيق تمامًا. على سبيل المثال: في دراسات حالة البحر الأسود، وهو بيئة حديثة تفتقر إلى الأكسجين، تبين أن نقص الأكسجين في المستويات الدنيا من عمود الماء وحده لا يُنتج كمية كبيرة من الرواسب الغنية بالمواد العضوية، على الرغم من توفر كميات كافية من المواد العضوية للمنطقة في العصر الهولوسيني. لذلك، تفترض النظرية الجديدة أن "المنتجين الأوليين" في الطبقات العليا من عمود الماء هم المسؤولون عن غالبية ترسب الرواسب الغنية بالكربون في بيئات الهوامش القارية . ^{[ 2 ]} استنادًا إلى دراسة أُجريت باستخدام نماذج دوران المحيطات في العصر الطباشيري، وُجد أنه على الرغم من تشابه الظروف نسبيًا مع الظروف الحالية، إلا أن المحيطات كانت تتميز بتيارات أقوى بكثير أثرت على عمود الماء. ^{[ 5 ]} الفكرة الجديدة هي أن هذه التيارات المحيطية تباطأت بفعل ازدهار المنتجين الأوليين البحريين المجهريين، مما سمح بترسب الرواسب الغنية بالمواد العضوية في قاع البحر، مُنتجًا العديد من طبقات الصخر الزيتي الأسود ذات الإنتاجية الاقتصادية الموجودة اليوم. وحتى يومنا هذا، لا يزال هذا الموضوع محل بحث مكثف من قبل الباحثين والشركات التجارية على حد سواء.

• 
  مثال على ازدهار الطحالب جنوب كورنوال، إنجلترا.

يُعتقد أن البكتيريا تُساهم بشكلٍ كبير في تكوين الصخور المصدرية للبترول. مع ذلك، أظهرت الدراسات أن وفرة المؤشرات الحيوية البكتيرية لا تعكس بالضرورة مساهمتها النسبية في الكربون العضوي الرسوبي. ^{[ 6 ]} ويُعتقد حاليًا أن للبكتيريا الموجودة في الصخور الرسوبية مساهمات طفيفة فقط في إنتاج الوقود الأحفوري كالنفط. ونظرًا لأهمية إعادة معالجة البكتيريا للرواسب الرسوبية، فلا يُمكن تجاهل دورها. يُمكن لبعض أنواع البكتيريا أن تُساعد في تحلل المواد العضوية في المراحل المبكرة من العمليات الرسوبية، على الرغم من أن الكتلة الحيوية البكتيرية نفسها قد تُمثل مُكونًا ثانويًا فقط من إجمالي الكربون العضوي في الصخور الكربونية. يُمكن عزو العديد من الأفكار حول المساهمة البكتيرية الضئيلة إلى الدراسات النظائرية للكربون في بعض الصخور الرسوبية. يتطلب الوصول إلى مثل هذه الاستنتاجات إجراء دراسات على العديد من المواقع الرسوبية المُتنوعة؛ فهناك عدد لا يُحصى من أنواع البكتيريا، وقد يكون لكل صخرة مصدرية عضوية تفاعلات مُختلفة مع هذه البكتيريا. لهذا السبب، لا يمكن استبعاد جميع حالات إضافة الكربون إلى الصخور الرسوبية بفعل البكتيريا: فكل حالة فريدة من نوعها، وتختلف فيها أنواع البكتيريا والظروف المحيطة. لذا، ينبغي الجمع بين الدراسات المجهرية والجزيئية عند تفسير وفرة المؤشرات الحيوية البكتيرية الموجودة في مصدر بترولي وتأثيرها على إجمالي الكربون العضوي.

^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}