Premios Montgomery 2014 otorgados por trabajos de estudiantes

Los Premios Montgomery de este año se otorgaron recientemente en dos eventos anuales diseñados para reconocer la excelencia en la investigación de los estudiantes: El Día del Agua y GeoDaze. El ganador de El Día es Dan Ritter, Ph.D. candidato en el Departamento de Hidrología y Recursos Hídricos de la Universidad de Arizona (UA). Dan compartirá su investigación sobre la metanogénesis en capas de carbón con nosotros como parte de una bolsa marrón en la oficina de Tucson el miércoles 14 de mayo. El ganador de GeoDaze es Kendra Murray, cuya investigación se centra en los lacolitos de la meseta de Colorado. Ella es un Ph.D. candidato en el Departamento de Geociencias de la UA.

El premio, una larga tradición de fusiones y adquisiciones, consiste en un premio en efectivo de $2,000. Los ganadores son seleccionados de un grupo de estudiantes graduados de la UA en base a las recomendaciones de un panel de profesores y profesionales.

El Día del Agua es un simposio de 1 día que sirve como escaparate de investigación para el Departamento de Hidrología y Recursos Hídricos. GeoDaze es un simposio dirigido por estudiantes organizado cada año por el Departamento de Geociencias. Brinda a los estudiantes de geociencias la oportunidad de mostrar su investigación y recibir comentarios valiosos de profesores, ex alumnos y compañeros. Ambos eventos se llevan a cabo en abril de cada año.

Resumen: Relación entre recarga, condiciones redox y generación de metano microbiano en lechos de carbón

—Daniel Ritter, Jennifer C. McIntosh y David Vinson

El metano de lecho de carbón (CBM) representa una porción significativa de las reservas mundiales de gas natural, y se cree que aproximadamente 20% del gas natural mundial es de origen microbiano. Los experimentos de laboratorio y de campo han demostrado que los microbios están generando activamente CBM en muchas cuencas sedimentarias de todo el mundo.

Para comprender mejor las condiciones in situ que conducen a la generación de CBM microbiano, se recolectaron muestras en áreas de reducción de sulfato y metanogénesis en la cuenca del río Powder. Los resultados de la cuenca del río Powder también se compararon con los resultados de otros estudios en la cuenca Williston, Elk Valley Coalfield, Manville Coalfield y la cuenca de Illinois para investigar qué impacto podría tener el flujo y la recarga del agua subterránea en la metanogénesis.

Se esperaba que habría diferentes caminos y condiciones para la metanogénesis en diferentes áreas de las cuencas (es decir, márgenes de cuencas versus centros de cuencas). Las aguas de carbón asociadas con la metanogénesis tienen una química de iones principales relativamente constante, con concentraciones de SO42- < 0,1 mM. La relación entre ?13C de CO2 y CH4 varía según la ubicación de la muestra en las cuencas y, en menor medida, entre cuencas. Estas variaciones podrían indicar un menor grado de metanogénesis en los márgenes de las cuencas y un mayor grado de metanogénesis en los centros de las cuencas en relación con los procesos no metanogénicos, como la reducción de sulfato.

El análisis de carbono orgánico mostró una mayor biodegradación en los carbones reductores de sulfato que en los carbones metanogénicos. Los resultados de microbiología mostraron que las muestras recolectadas en áreas de reducción de sulfato en diferentes cuencas eran más similares entre sí que las muestras recolectadas en áreas metanogénicas en la misma cuenca.

Resumen: Lacolitos del Oligoceno en la Meseta de Colorado: Una clave para entender el enfriamiento del Cenozoico y el corte de cañones

—Kendra E. Murray, Peter W. Reiners, Stuart N. Thomson

El momento, los mecanismos y la magnitud del levantamiento y la erosión de la meseta de Colorado durante el Cenozoico han estado entre los grandes enigmas de la geología de América del Norte desde las primeras observaciones de Powell, Gilbert y Dutton, y siguen siendo controvertidos en la actualidad. La erosión del país icónico del cañón de Utah no tiene restricciones en comparación con la región a lo largo del río Colorado aguas abajo de Lee's Ferry, Arizona, incluido el Gran Cañón. En parte, esto se debe a que muchos termocronómetros de baja temperatura en rocas expuestas en la región de los cañones no se reiniciaron lo suficiente durante el entierro del Mesozoico para limitar claramente los patrones de exhumación del Cenozoico.

Aquí, demostramos que la historia magmática de las montañas Henry, La Sal y Abajo proporciona restricciones únicas en la historia de enfriamiento y exhumación del Cenozoico medio y tardío en la Meseta de Colorado. En estas montañas, los lacolitos del Oligoceno intruidos superficialmente calentaron rocas del Paleozoico tardío y Mesozoico ~26 Ma, restableciendo localmente la trayectoria de fisión de la apatita y las edades (U-Th)/He, de modo que registran el enfriamiento y la exhumación del Mioceno-Cuaternario. Las muestras de arenisca de un radio de 3 km de los lacolitos en cada cadena montañosa arrojan edades de He de apatita de un solo grano que varían con la concentración efectiva de uranio (eU). En estas muestras clave, las edades mínimas de He son ~5 Ma en granos con eU < 10 ppm, y las edades máximas son ~25-20 Ma con eU > 60 ppm.

Modelamos e interpretamos estos patrones de apatita He age-eU junto con (1) con restricciones estratigráficas, (2) el momento de la intrusión del lacolito determinado por la geocronología U/Pb del circón, y (3) el grado de reinicio de las temperaturas >100 ?C por análisis de huellas de fisión de apatita. Los resultados requieren una residencia prolongada de la muestra en la zona de retención parcial de apatito He (40-60 ?C, ~1-3 km de profundidad) de 25-10 Ma, lo que sugiere que hubo una exhumación mínima del Mioceno temprano y medio. Las soluciones de tiempo-temperatura de mejor ajuste muestran el inicio de un enfriamiento rápido a temperaturas superficiales en el Plio-Pleistoceno; este evento de erosión eliminó ~1,5 km a tasas promediadas en el tiempo entre 0,3 y >1,0 km/Myr.

Estos resultados concuerdan con estudios previos que vinculan la exhumación regional del Cenozoico tardío con la integración de ~6 Ma del río Colorado a través del Gran Cañón occidental. En términos más generales, los lacolitos del Oligoceno son una expresión de un evento termomagmático regional que probablemente elevó transitoriamente el gradiente geotérmico de la Meseta. Por lo tanto, es necesario reevaluar las interpretaciones previas del enfriamiento a fines del Oligoceno como un evento de erosión en el Gran Cañón y en otros lugares.