الكيمياء الجيولوجية العضوية

لطالما حظيت العلاقة بين وجود المركبات العضوية في الرواسب الرسوبية ورواسب النفط باهتمام كبير. ^{[ 5 ]} تُسهم دراسات الرواسب والصخور القديمة في فهم أصول ومصادر النفط والبترول، بالإضافة إلى الأسس البيوكيميائية للحياة. وقد حظيت حوادث التسرب النفطي باهتمام خاص من علماء الجيوكيمياء فيما يتعلق بتأثير النفط والبترول على البيئة الجيولوجية الحالية. في أعقاب كارثة تسرب نفط إكسون فالديز ، ازدهرت المعرفة في مجال الجيوكيمياء العضوية المتعلقة بكيمياء التسرب النفطي مع تحليل عينات من موقع التسرب. ^{[ 6 ]}

يدرس علماء الجيوكيمياء شوائب البترول في العينات الجيولوجية لمقارنة شوائب السوائل الحالية بالعينات المؤرخة. يوفر هذا التحليل معلومات قيّمة حول عمر عينات البترول والصخور المحيطة بها. تُستخدم طرق التحليل الطيفي والبصري، بالإضافة إلى طرق التحليل التدميري وغير التدميري، لتحليل العينات باستخدام مطياف الكتلة أو مطياف رامان . تُعزى الاختلافات المكتشفة في العينات، مثل نسبة النفط إلى الغاز أو اللزوجة، عادةً إلى مصدر الصخر. تشمل الخصائص الأخرى التي تُلاحظ عادةً خصائص الضغط والحجم ودرجة الحرارة، ونسيج العينة، وتركيبها. تنشأ تعقيدات في التحليل عندما يكون صخر المصدر قريبًا من مصدر مائي أو موجودًا فيه. ^{[ 7 ]}

تُدرس البترول أيضاً من خلال تحليل نظائر الكربون . توفر نظائر الكربون معلومات قيّمة عن دورة الكربون في الأرض والعمليات الجيولوجية. يستطيع علماء الكيمياء الجيولوجية تحديد تركيب رواسب البترول من خلال فحص نسبة نظائر الكربون ومقارنة هذه النسبة بالقيم المعروفة للهياكل الكربونية التي يُحتمل أن يتكون منها البترول. ^{[ 8 ]}

تراكمت معرفة واسعة بالفحم منذ بدء استخدامه كمصدر للطاقة. وقد توصل علماء الجيوكيمياء إلى أن عملية التفحم تنتج عن تحلل انتقائي للمواد النباتية، بينما تبقى المواد النباتية الأخرى محفوظة. وعادةً ما تُشتق جزيئات الفحم الكبيرة من بوليمرات حيوية مقاومة للتحلل موجودة في الطحالب والأبواغ والخشب. وقد ساهمت الطرق التحليلية، مثل الرنين المغناطيسي النووي للكربون والكروماتوغرافيا الغازية-مطياف الكتلة (GC-MS) بالإضافة إلى التحليل الحراري السريع، في تحسين التحليل بشكل كبير. ^{[ 9 ]}

تم التوصل إلى مزيد من المعلومات حول عمر رواسب الفحم من خلال تحديد عمر اليورانيوم في عينات الفحم باستخدام تقنية التأريخ المتساوي. وقد أدى فحص نسبة نظائر اليورانيوم الأصلية إلى نظائرها الناتجة إلى تحديد عمر عينات مختارة إلى أواخر العصر الطباشيري . ^{[ 10 ]}

تُستخدم الكيمياء الجيولوجية العضوية في تحليل الرواسب والصخور القديمة لتوضيح البيئات القديمة والمناخات القديمة وتطور الدورات البيوجيوكيميائية للأرض منذ نشأة الحياة. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} وتُسهم دراسة المؤشرات الحيوية في البيئات القاسية على سطح الأرض المعاصرة (مثل الفتحات الحرارية المائية ، والمحيط الحيوي العميق ) في تحديد احتمالات وأنواع الحياة التي ربما وُجدت على الأرض في بداياتها وعلى كواكب أخرى ذات ظروف مماثلة. ^{[ 14 ]}

أدت المؤشرات الحيوية الجيوكيميائية العضوية (البصمات الحيوية ) إلى اكتشاف أشكال جديدة من الحياة الميكروبية في الرواسب والتربة، وكذلك في المحيطات والبحيرات والأنظمة الحرارية المائية. ^{[ 15 ]}

يشمل علم الكيمياء الجيولوجية العضوية دراسات الرواسب الحديثة لفهم دورة الكربون، وتغير المناخ، والعمليات المحيطية. وقد حظي تأثير البترول على البيئة الجيولوجية باهتمام متزايد. ^{[ 16 ]} كما يدرس علم الكيمياء الجيولوجية ملوثات أخرى في الأنظمة الجيولوجية، مثل نواتج الأيض الناتجة عن تحلل الهيدروكربونات . وتتيح تقنيات التحليل في الكيمياء الجيولوجية العضوية، مثل تقنية كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة (GC-MS)، للكيميائيين تحديد التأثيرات المعقدة لنواتج الأيض العضوية والنفايات البشرية على البيئة الجيولوجية. ^{[ 17 ]} ومن بين الملوثات التي تثير قلقًا خاصًا تلك الناتجة عن الأنشطة الزراعية. فقد أدى استخدام روث الحيوانات، بالإضافة إلى إدارة النفايات البلدية ونفايات الصرف الصحي، إلى تغيير العديد من الخصائص الفيزيائية للتربة الزراعية المعنية والتربة المحيطة بها. ^{[ 18 ]}

تُعدّ الكيمياء الجيولوجية العضوية ذات صلة بالبيئات المائية. فالملوثات، ونواتجها الأيضية، وكيفية دخولها إلى المسطحات المائية، تُشكّل أهمية خاصة في هذا المجال. ويمكن أن تنشأ هذه المادة العضوية أيضًا من العمليات الجيولوجية داخل المسطحات المائية أو بالقرب منها، مما يؤثر بدوره على الكائنات الحية المجاورة وإنتاج البروتين. وقد استُخدمت تقنية مطيافية التألق كأداة لدراسة المادة العضوية في المسطحات المائية، نظرًا لأن المادة العضوية الذائبة عادةً ما تكون متألقة. ^{[ 19 ]}

يمتد نطاق دراسة الكيمياء الجيولوجية العضوية ليشمل الغلاف الجوي. وعلى وجه الخصوص، يدرس علماء الكيمياء الجيولوجية في هذا المجال تكوين المواد غير القابلة للذوبان في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي. وقد حددوا بعض عواقب الهباء الجوي العضوي، بما في ذلك السمية الفسيولوجية، والتأثيرات المناخية المباشرة وغير المباشرة ، والضباب الدخاني، وتحمض الأمطار، والاندماج في دورة الكربون الطبيعية. ^{[ 20 ]}