گودال قیر
چاله های قیر که گاهی اوقات به عنوان چاله های آسفالت شناخته می شوند، رسوبات آسفالت بزرگی هستند. آنها در حضور نفت تشکیل می شوند که نفت، وقتی مواد آلی پوسیده تحت فشار زیر زمین قرار می گیرند، ایجاد می شود. اگر این نفت خام از طریق شکستگی ها، مجراها یا لایه های سنگ های رسوبی متخلخل از لایه های زیرین زمین، به روی زمین تراوش کند، امکان دارد که در سطح زمین جمع شود و در چاله هایی انباشته شود. اجزای سبک‌تر نفت خام تبخیر می‌شوند و یک آسفالت سیاه و چسبناک از خود به جای می‌گذارند که همان قیر است. تجمع این قیرهای باقی‌مانده، چاله های قیر را می‌سازد.
چاله های قیر در بالای ذخایر نفت تشکیل می شوند و این ذخایر نفتی اغلب در نفت‌گیرها یافت می شوند. در واقع، حدود 80 درصد نفتی که روی زمین تا کنون یافت شده، در نفت‌گیرها یافت شده است. تاقدیس یا نفت گیر چین‌هایی در لایه‌های چینه‌شناسی هستند که در آن هر نیمی از چین یا اعوجاج لایه های زیرین زمین، از قله و بخش سطحی خود، فاصله می‌گیرند. چنین سازه هایی معمولاً در بالای گسل های رانش یا در پوسته های در حرکت، که لایه های زیرین زمین در آن مناطق در حال خم شدن و چین خوردگی است، ایجاد می شوند. اگر سازه بالای چین اولاً مقعر و رو به پایین (قوسی) باشد و ثانیاً جنس آن به صورت سنگی و همچنین غیر متخلخل یا آکویتارد مانند شیل باشد، تله تاقدیس محسوب می شود. شکل این بخش یک نمودار مقطع ساختگی است که نفتی که در یک تله تاقدیس گیر کرده را نشان می دهد. اگر گسل یا شکستگی در لایه های پوشاننده بالای ذخیره نفت وجود داشته باشد، این نفت مدفون ممکن است به سطح مهاجرت کند و چاله‌ها را ایجاد کند.
چاله های قیر حوضچه هایی از آسفالت هستند. با این حال، آنها از ابتدای شکل گیری چسبناک و متراکم نیستند. این استخرها ابتدا نفت خامی هستند که از زیر سطح زمین سرچشمه گرفته و به روی زمین تراوش کرده است. نفت خام مخلوطی از ترکیبات مولکول های ناهمگن ، هیدروکربن ها ، فلزات و ترکیبات معدنی است. مولکول های ناهمگن، مولکول هایی آلی هستند که حاوی عناصری به جز کربن یا هیدروژن هستند، در حالی که هیدروکربن ها فقط حاوی کربن و هیدروژن هستند. ویسکوزیته نفت خام کمتر از آسفالت است زیرا حاوی درصد بیشتری از هیدروکربن های سبک است. هیدروکربن های سبک شامل آلکان های کم کربن هستند مثل: متان، اتان، پروپان و بوتان. این مولکول ها وزن مولکولی بسیار کمی دارند. نفت های خام حوزه های متفاوت، ممکن است حاوی برخی ناخالصی‌های معدنی مانند CO ، HS، N و O . در سطح زمین، این مولکول های سبک ممکن است از نفت خام تبخیر شوند و مولکول های سنگین تر و چسبنده را از خود باقی بگذارند. آسفالت یا قیر معمولاً حاوی زنجیره های مولکول هیدروکربنی با بیش از پنجاه اتم کربن است. هر چه زنجیره هیدروکربنی طولانی تر باشد، چسبناک تر می شود و نقطه جوش افزایش می یابد و گرانروی آن هم بیشتر می‌شود.
تبخیر فرآیند مهمی در تشکیل چاله های آسفالت است. بسته به ترکیب شیمیایی، نفت خام حوزه های مختلف به طور متفاوتی تبخیر می شود. مقدار نفت خام سبک روی سطح زمین ممکن است به واسطه تبخیر تنها پس از چند روز تا 75 درصد حجم اولیه کاهش مقدار دهد و مولکول های سبک تر تبخیر شوند و به عنوان محصول حاصل، آسفالت باقی بماند. برای نفت خام عادی، این تغییر حجم ممکن است تا 40 درصد کاهش یابد. میانگین ترکیب وزنی یک نمونه قیر 80.2 درصد کربن، 7.5 درصد هیدروژن، 7.6 درصد اکسیژن، 1.7 درصد نیتروژن و 3.0 درصد گوگرد است.
چاله قیر لا برا در جنوب کالیفرنیا در آمریکا قرار دارد. نفتی که به سطح تراوش کرده از مخزن میدان نفتی دریاچه نمک Repetto و ماسه های نفتی Pico تامین می شود. این ذخایر نفتی در دوران میوسن تشکیل شده است. زمانی که پلانکتون های دریایی در یک حوضه اقیانوسی تجمع کرده اند، به تدریج مرده اند و اجساد آنها زیر زمین دفن شده‌است. با گذشت زمان، رسوبات، جسد این موجودات را در عمق 300 تا 1000 متری زیر سطح زمین مدفون کرد و آنها را تحت فشارهای زیادی قرار داد. این فرآیندها مواد آلی موجود در اجسادشان را به نفت تبدیل کرد. گسل خیابان ششم که از میدان نفتی دریاچه نمک می گذرد مجرای تغذیه گودال های لابرا تار است. نفت به مرور زمان به سطح زمین تراوش کرد و حیوانات و گیاهان 50000 سال پیش، که اکنون تبدیل به نفت شده اند را با خود به سطح زمین رساند.
گودال‌های تار کارپینتریا در پارک تار پیتز در محله کارپینتریا در ایالت کالیفرنیا واقع شده‌اند. پیش‌بینی می‌شود که این چاله‌های قیر در دوران پلیستوسن شکل گرفته باشند. طی یک پروژه کاوش فسیل، 25 گونه گیاهی به همراه 55 گونه پرنده و 26 گونه پستاندار از این چاله‌های نفتی کشف شد. چشمه های نفتی هنوز از طریق شکستگی ها و گسل های لایه های زیرین به سطح می ریزد.
دریاچه آسفالت بیناگادی در آذربایجان یا در قفقاز، منطقه ای بین دریای سیاه و دریای خزر قرار گرفته است. این گودال قیر به واسطه حفظ فسیل سر و بدن چندین شیر غار، شناخته شده است. پستانداری که در دوره پلیستوسن زیست می‌کرده. یک جمجمه اسب زمان های قدیم که به خوبی حفظ شده بود نیز در دریاچه آسفالت بیناگادی پیدا شد. قدمت آن 96 تا 120 هزار سال تخمین زده می‌شود. فسیل این جمجمه اسب در موزه طبیعی-تاریخی آذربایجان در باکو، آذربایجان قرار دارد.
دریاچه پیچ در ترینیداد و توباگو یک گودال بزرگ و کاسه مانند است که با قیر پر شده است. این دریاچه دارای عمق حداکثر 250 فوت (حدود 76 متر) با مساحت حدود 100 هکتار است که آن را به بزرگ ترین ذخیره قیر جامد روی زمین تبدیل می کند. در نزدیکی سواحل ماده تشکیل دهنده این دریاچه سرد و متراکم است و دارای لایه فوقانی‌ای است که می توان روی آن راه رفت. زیر این پوسته، آسفالت مدام در حال چرخیدن و درحال حرکت است. دریاچه در نزدیکی مرکز، در محلی که قیر شروع به حباب زدن می کند، به تدریج نرم تر و داغ تر می شود. گازی که در وسط دریاچه از همین حباب‌ها آزاد می شود عمدتاً از متان و مقدار زیادی کربن دی اکسید تشکیل شده است.
دریاچه پیچ هزاران سال پیش در جریان فعالیت های تکتونیکی شکل گرفت. در جریان حرکات پوسته های زمین شکستگی ایجاد شد و نفت و گاز از طریق شکستگی در طول زمان به سمت بالا به سطح زمین نفوذ کردند و دریاچه پیچ را ایجاد کردند. به دلیل این تجدید مداوم نفت و گاز، دریاچه جریان ملایمی دارد و درحال تغییر حجم است. البته جریان تا حد زیادی مورد توجه قرار نمی گیرد زیرا لایه بالایی دریاچه پبچ عمدتا جامد است.
چاله های تار دارای فسیل های فراوانی است. این اتفاق به این دلیل است که آسفالت ضخیم و چسبنده حیوانات را به دام می اندازد و آنها را از تحلیل رفتن توسط باکتری ها حفظ می‌کند و فسیل آنها سالم می‌ماند. هنگامی که حیوانات وارد قیر می شوند، بی حرکت می شوند و اگر آسفالت به اندازه کافی گرم و چسبنده باشد، بلافاصله شروع به فرو رفتن می کنند و نمیتوانند فرار کنند. شکارچیانی که این حیوانات بی پناه را می بینند معمولاً به امید اینکه غذای بعدی خود را بگیرند به داخل چاله های قیر پیش می روند. در نتیجه، طعمه ها معمولا در زیر شکارچی در حین پروژه های حفاری برای یافت فسیل پیدا می شوند.
استخوان ها و قسمت های سخت حیوانات مثل شاخ‌ها به خوبی حفظ می شوند زیرا پس از مرگ بدن حیوان به سرعت دفن می شود. در زیر سطح، قسمت‌های سخت با آسفالت پوشیده شده‌است و از تغییرات آب و هوایی مانند باران، باد یا برف که ممکن است فرآیندهای هوازدگی را تسریع کنند، محافظت می‌شوند و سالم می‌ماند. آسفالت همچنین فاقد اکسیژن و آب است، بنابراین موجودات اصلی تجزیه کننده مانند قارچ های هوازی و باکتری ها وجود ندارند پس بدن جانور تجزیه نمی‌شود.
از سال 1906 بیش از یک میلیون فسیل در چاله‌های تار لا برا کشف شده است. این فسیل‌ها شامل 231 گونه مهره‌دار، 234 گونه بی مهره و 159 گونه گیاهی است. متداول ترین پستاندار بزرگی که در چاله های لابرا تار یافت شده است، گرگ وحشت است، یکی از معروف ترین گوشتخواران ماقبل تاریخ که در دوران پلیستوسن زندگی می‌کرده است. فسیل های گربه های شمشیر دندان و کایوت ها نیز در این چاله ها فراوان بوده است. فسیل های دیگری هم به طور مداوم از طریق پروژه های حفاری مستمر این چاله‌ها کشف می‌شوند.
در چاله های تار، باکتری هایی شناسایی شدند که می‌توانستند در این چاله ها و داخل قیر زندگی کنند و جان سالم به در ببرند. اعتقاد بر این است که آنها از میکروارگانیسم‌های موجود در خاک که هزاران سال پیش از یک رویداد نشت آسفالت جان سالم به در برده‌اند، تکامل یافته‌اند.
این باکتری‌ها از آب به عنوان عامل کاهنده خود استفاده نمی کنند، بنابراین اکسیژن در طول تنفس تولید نمی شود. در عوض از گوگرد به شکل سولفید به عنوان عامل کاهنده استفاده می کنند. این باکتری ها به عنوان برخی از مقاوم ترین موجودات در برابر تشعشع در این سیاره شناخته شده اند.
بسیاری از این میکروب ها با گوگرد، آهن، متان یا سایر هیدروکربن ها زنده می مانند. کشف اکسترموفیل ها در دریاچه پیچ بینشی در مورد احتمالات حیات میکروبی در دریاچه های هیدروکربنی موجود در تیتان فراهم می کند.
گودال های قیر از شکستن نفت خام در سطح زمین تشکیل می شوند. هیدروکربن های سبک تر از نفت خام، که شامل متان (CH اتان (CH و پروپان (CH تبخیر می‌شوند و هیدروکربن‌های بزرگتر که ترکیب شیمیایی آسفالت را تشکیل می دهند باقی می‌مانند. این یک نگرانی است زیرا متان، اتان و پروپان، گازهای گلخانه ای اصلی هستند. چاله های تار لا برا در روز حدود 500 کیلوگرم متان از خود خارج می کنند. بیشترین میزان انتشار در امتداد گسل خیابان ششم است، که مجرای ورودی آن است و چاله های قیر را با نفت خام از رسوبات زیر سطح زمین تغذیه می کند. همچنین کشف شد که متان از خاک مجاور دریاچه هم در حال تبخیر است که بر فیزیولوژی علف‌های بومی تأثیر می‌گذارد. چاله های قیر لا برا دارای بالاترین شار گاز طبیعی هستند.
منابع زمین‌شناسی طبیعی متان و سایر هیدروکربن‌ها باید هنگام مدل‌سازی گازهای گلخانه‌ای اتمسفر در نظر گرفته شوند. همه منابع هیدروکربن ها در جو نتیجه انتشارات انسانی نیستند و باید توجه داشت که بخشی از آنها هم ناشی از همین گودال ها هستند.
نشت هیدروکربن در مناطق شهری یا صنعتی به دلیل ماهیت انفجاری هیدروکربن ها یک خطر زمین شناسی است. در 24 مارس 1985، یک حوزه انباشت گاز متان از سوراخ کوچکی بین زمین و دیوارهای یک فروشگاه بزرگ پوشاک به نام "راس" در لس آنجلس به داخل آن فروشگاه نفوذ کرد. این فروشگاه حدوداً یک مایل از گودال لا برا فاصله داشت. این مقدار نشت متان انفجاری را ایجاد کرد که 21 نفر را مجروح کرد. این رویداد آگاهی از خطرات بالقوه مخاطرات متان و نشت هیدروکربن در منطقه را افزایش داد.
گودال های قیری عوامل نگهداری عالی هستند و همچنین توانایی ارائه داده های ایزوتوپ کربن را برای درختانی که در آنها گیر کرده اند دارند. نگاهی به داده‌های ایزوتوپ کربن در درختان ماقبل تاریخ می‌تواند اطلاعاتی را در مورد واکنش گیاهان به مقادیر مختلف دی اکسید کربن در اتمسفر در زمان های قدیم نشان دهد. نمونه ای از درخت "ارس" از آخرین دوره یخبندان از گودال قیر لا برا پیدا شد، و نشان داد که نسبت بین سلولی و جوی CO بین درختان دوره یخبندان و مدرن مشابه بود.
جسد یک زن در سال 1914 از چاله‌های تار لا برا پیدا شد که فقط جمجمه و بخش‌هایی از اسکلت حفظ شده بود و مشخص شد که او حدود 9000 سال پیش مرده است. پیش بینی می‌شود که او در هنگام مرگ بین 18 تا 24 سال سن داشته و قدش 4 فوت و 8 تا 10 اینچ بوده است. این تنها نمونه گزارش شده از بقایای انسانی است که در چاله های قیر یافت شده است و گزارش دیگری نشده است ولی کاوشگران همچنان مشغول حفاری برای یافتن موارد جدید هستند.
برای هزاران سال، بومیان آمریکا از قیر حاصل از چاله های تار لا برا به عنوان چسب و عامل اتصال استفاده می کردند. آنها از آن به عنوان درزبندی ضد آب برای محکم کردن و عایق کردن قایق ها و سبدهای خود استفاده می کردند. هنگامی که غربی ها به چاله های قیر رسیدند، شروع به استخراج کردند و از قیر برای عایق کردن و ایزوگام سقف خانه ها در برابر باران و برف استفاده می‌کردند.
استخراج نفت
قیر
آسفالت