Så rart den enn kan høres, det aller meste av oljen som produseres rundt omkring i verden er dannet i leirsteiner som ligger flere tusen meter nede i bakken. Det gjelder også oljen – og gassen – som kommer strømmende fra tynne borehull på norsk sokkel.
Kildebergarten er en svart, radioaktiv leirstein som opprinnelig ble avsatt som leire i sen jura tid. Den tiden da dinosaurene regjerte på landjorden, men hvor enorme mengder med ørsmå planter fløt rundt i vannmassene, falt ned på bunnen da de døde, og deretter ble begravd sammen med leirpartikler. Gjennom de påfølgende tusener og millioner av år ble leirsedimentet presset sammen til en leirstein. Da temperaturen steg, etter hvert som steinen ble begravd dypere og dypere, ble det organiske materialet i plantene omdannet til hydrokarboner (olje og gass).
Leirsteinen hadde blitt en kildebergart for olje og gass, og gjennom noen ganske få millioner år hadde det blitt avsatt nok organisk materiale til å sikre den oljeformuen vi nyter godt av i dag.
15 millioner produktive år
Gjennom de siste tolv millioner årene av juraperioden (200-145 millioner år siden), samt de første tre millioner årene av krittperioden (145-65 millioner år siden), lå forholdene til rette for at store mengder svart leire med høyt organisk innhold ble avsatt over det aller meste av den norske kontinentalsokkelen.
Bunnvannet var i denne perioden helt eller delvis oksygenfritt (anoksisk), og de eneste organismene som levde på havbunnen var anaerobe bakterier.
I tiden før – i midt jura – var det imidlertid høy produksjon av mikroplankton over hele sokkelen. Årsaken var stor næringstilførsel fra land. Men fordi bunnvannet var fullt av oksygen, trivdes slamspisende bunnfauna som fortærte organisk materiale. Det var først da bunnforholdene ble anoksiske i sen jura at sedimentene fikk et høyt innhold av døde planktonalger.
De anoksiske bunnforholdene var delvis forårsaket av at jordskorpen ble utsatt for strekning og tynning (rifting). Store forkastningsblokker oppstod, og på kanten av disse var det bratte skrenter. Toppen av forkastningsblokkene stakk opp over havnivå, slik at langstrakte øygrupper ble dannet langt utenfor kysten. Erosjon av øyene, som blant annet besto av mellom- og tidlig jurassiske og triassiske sedimenter, tilførte enda mer næringsstoffer til havet. Økende næringstilførsel ga økende fytoplanktonbiomasse, som igjen ga næringsgrunnlag til et stort mangfold av makrofauna.
Atmosfæriske forhold bidro også med å skape et anoksisk miljø i riftbassengene. Høye temperaturer på polene ga liten temperaturkontrast fra sør til nord. Dette førte trolig til avtakende vindstyrke, svakere havstrømmer og redusert vertikal sirkulasjon i havet.
Dype riftbassenger, redusert utskiftning av bunnvannet og stor biomasse i den øvre vannkolonnen førte altså til at leirstein med høy konsentrasjon av organiske rester kunne bli avsatt over et langt tidsrom.
Photo: Emile Ashley
Mange fossiler
De senjurassiske leirsteinene fra norsk sokkel inneholder rikelig med rester av mikroplankton. Disse består hovedsakelig av hvilesporer fra dinoflagellater og andre fytoplanktongrupper (GEO 04/2007), men også pyrittiserte radiolarier. Sistnevnte er amøboide protozoer (encellede dyr) som danner intrikate skjeletter av opal.
Dinoflagellat-hvilesporer består av organisk polymer som er rikt på både hydrogen og karbon. Derfor er dinoflagellater en viktig komponent av sedimentets kerogen (organisk materiale som blir omdannet til petroleum).
Dinoflagellater og radiolarier brukes også til å datere og korrelere senjurassiske leirsteiner over store avstander, fra Nordsjøen gjennom Norskehavet til Barentshavet. De er derfor et viktig verktøy for petroleumsgeologene.
Blant makrofossiler funnet i senjurassiske borekjerner forekommer ammonitter og belemnitter hyppigst. Forklaringen er at disse blekksprutene var svært tallrike i det næringsrike senjurassiske havet, slik at de harde kroppsdelene lett lot seg fossilisere.
Blant de sjeldneste fossilene i borekjernene er virveldyr. Den enkle grunnen er at borekjerner har liten diameter i forhold til avstanden mellom forekomster av fiske- og krypdyrknokler. Der hvor senjurassisk svart leirstein ligger i dagen, for eksempel på sør- og østkysten av England, er det imidlertid påvist et stort artsmangfold.
Photo: Emile Ashley
Ammonittegg
Amatørpaleontologen Steve Etches står bak en av Nord-Europas mest artsrike samlinger av faunaen i sen jura tid. Han har bygget opp en samling av over 2000 eksemplarer i sitt private museum i landsbyen Kimmeridge på Dorsetkysten i Sør-England. Dette har han holdt på med på fritiden helt siden 1981. Å samle og preparere fossiler har vært en del av hverdagen hans i snart 30 år.
De fleste eksemplarene har han funnet i Kimmeridgebukta, typelokaliteten for Kimmeridge Clay-formasjonen, i Dorset på sørkysten av England. Andre fossiler har han samlet fra andre blottninger av Kimmeridge Clay i Sør-England, Skottland og Frankrike.
Blant de mest oppsiktsvekkende bidragene Etches har gitt til vår viten om faunaen som levde i de øvre vannmassene i sen jura tid er de mange eksemplarer av fossilisert bløtvev som han har avdekket. Fossiliserte egg som ligger in situ i ammonittskall er enestående i verden. Trachyteuthis, en slektning av moderne vampirakkar, er bevart tredimensjonalt i konkresjoner med ørsmå detaljer på den pølseformede kroppen.
Pterosaurer (flyveøgler) er ikke en fossilgruppe en vanligvis forbinder med senjuraiske avsetninger på norsk sokkel. Men, vi kan regne med at de er der. Etches har flere funn av pterosaurer i Kimmeridge Clay-formasjonen.
Den som venter på noe godt…
Det største dyret i Etches samling er utvilsomt pliosauren Liopleurodon macromerus. Han oppdaget det to meter lange kjevebeinet under en av sine mange spaserturer langs stranden.
Spissen av underkjeven stakk ut av en loddrett skrent i Hobarrow Bay like vest for Kimmeridge Village. Problemet var at fossilet lå for høyt til å nå med stige, og rasfaren var altfor stor til å bruke klatreutstyr. Dessuten så han bare enden av kjeven. Resten var gjemt inne i fjellet, så det hadde uansett vært vanskelig å grave den ut. Det var også en fare for at andre fossilsamlere skulle interessere seg for fossilet. En langvarig utgraving ville tiltrekke seg oppmerksomhet. Han bestemte seg derfor for å ta tiden til hjelp, og la erosjon gjøre gravearbeidet.
Steve gikk turer langs stranden i Hobarrow Bay nesten daglig for å kontrollere tilstanden til det store kjevebeinet. Det gikk langsomt, men Steve ga aldri opp. For ikke å risikere at han gikk glipp av et nedrast fragment, reiste han aldri vekk på turer lengre enn tre dager.
Likevel, etter fire år ble Steve møtt med et skrekkelig syn under en tidlig morgentur. Strandklippens profil var blitt helt forandret. Etter et kraftig regnskyll var et stort stykke av skrenten rast ned i løpet av natten. Kjevebeinet var borte i en stor haug med løs stein. Men, heldigvis, han fant hele kjeven i en av de første steinblokkene han snudde på. Jobben var fullført.
Ukjent artsmangfold
Inntil Steve Etches sin samling av Kimmeridge Clay makrofossiler vokste seg stadig større gjennom 1990-tallet, hadde geologer manglende oversikt over artsmangfoldet blant makrofauna i Kimmeridge Clay. Faktisk ble Kimmeridge Clay betraktet som lite interessant med henblikk på makrofauna.
De samtidige avsetninger i Norge ligger i dagen kun på Andøya og Svalbard. Også disse lagene er meget produktive med hensyn til virveldyr. Gode eksempler på det er pliosauren, icthyosaurene og den langhalsete plesiosauren fra Janusfjellet på Svalbard. Sistnevnte er under preparering ved Naturhistorisk museum i Oslo.
De rike forekomstene av senjurassisk mikroplankton var imidlertid allerede på 1980-tallet godt undersøkt av biostratigrafiske laboratorier i Nord-Europa. Fordi de benyttes av petroleumsgeologer til datering av lag, både i borkaks og borekjerner, ble brorparten av dette arbeidet utført av laboratorier i Norge, Storbritannia, Nederland, Frankrike og Tyskland. En lange rekke mikropaleontologer har vært involvert i dette arbeidet.
Oksyderende forhold i dag
I dag er verdenshavene generelt godt forsynt med oksygen. Et unntak er Svartehavet, hvor hele 90 prosent av volumet er anoksisk. Her er bassengets topografi og tilførsel av tungt saltvann fra Middelhavet viktige faktorer som gir lagdeling av vannkolonnen.
Globalt har utbredelsen og intensiteten av lavoksygenforhold vært svært variabel gjennom geologisk tid. Flere ganger i jordens historie har oksygenfattig bunnvann i både dype og grunne havbassenger vært svært utbredt. Se for eksempel artikkel i GEO ExPro:
www.geoexpro.com/geoscience/rich-petro.
I dag er lavoksygenforhold, dvs. konsentrasjoner under 0,2 milliliter/liter, meget sjeldne i bassenger grunnere enn 1500 meter. I hav dypere enn 3000 meter finnes oksygenkonsentrasjoner mindre enn 3 milliliter per liter kun i Beringshavet, den nordlige del av Det arabiske gulf (Den persiske gulf), samt en smal strekning langs kysten av Nord- og Sør-Amerika.
Mange navn, samme leirstein
Leirsteinene som ble avsatt i sen jura tid er utvilsomt den bergarten som har gitt størst inntekter til Norge. Årsaken er at så å si all olje og gass på norsk sokkel er dannet i denne kildebergarten. Og kjært barn har som kjent mange navn.
Petroleumsgeologene vil kjenne igjen formasjonsnavn med prefiks Kimmeridge Clay, Mandal, Tau, Draupne, Spekk, Hekkingen, Agardfjell, Bazhenov. Felles for alle disse formasjonene er de hydrologiske og marinbiologiske faktorene som var til stede da de ble avsatt.
Avsetning av svart leirstein var utbredt over store havområder i Nord-Europa. Men også andre steder i verden. Beregninger viser at omtrent 25 prosent av all påvist petroleum i verden har marin leirstein fra sen jura som kilde. Til tross for de mange ulike formasjonsnavnene så representerer disse avsetningene en regional oseanografisk og klimatisk hendelse som delvis var påvirket av lokal tektonikk.
Skrevet av Robert W. Williams