Г.А. Заварзин - Лекции по природоведческой микробиологии (1125587), страница 53
Текст из файла (страница 53)
рый ответственен за эквивалентное образование Оз атмосферы, является рассеянный углерод осадочных пород, получивший назвавяк керогена. В отличие от биологии, рассматривающей продукцию ор. ганического вещества и его участие в современном круговороте, в „ геологическом масштабе времени важно захороненное органическое вещество, т.е. та его часть, которая не подверглась деструкция.
Оно выходит из круговорота и определяет биогеохимическую сукцессню, в данном случае вследствие сопряжения циклов углерода и кислорода оксигенными фототрофами с образованием резервуара ' Оп эквивалентного захороненному органическому веществу. В результате оказывается, что захоронение С, вследствие дисбалансз ' между продукцией и деструкцией является главной движущей сила1 1 перехода поверхностных оболочек Земли в окисленное состояние.
" Важнейшей причиной образования органического углерода осадочных пород и, соответственно, избыточного кислорода атмосферы ср ~ всей цепью последующих событий служит неспособность микробного сообщества в определенных условиях полностью разложить оргв- " нический углерод мортмассы продуцентов. Образование керогена подробно изучено в связи с генезисом ' нефтематеринских пород, поскольку он считается предшественником нефти и газа. Кероген определяется как "осадочное органиче- ' ское вещество, не растворимое в обычных органических раствори- . телях" или органическое вещество осадочных пород, не раствоример,: ни в щелочах, ни в кислотах, ни в обычных органических раствори- ' телях. По другому определению кероген — это "тонкорассеянны1 220 органический материал, освобождаемый из осадочных пород после обработки кислотами (НС1 + НР)".
Кероген — это заведомая смесь веществ и остатков всегда в виде частиц. Палинологи утверждают, что кероген состоит главным образом из остатков организмов и отсюда дают ему определение "палинологическое органическое вещество'*: «то, что видно в неизмененных термально осадках, главным образом состоит из морфологически распознаваемых частиц биологического происхождения, таких, как "древесина", кутикула, водороари, цисгы динофлагеллят, споры. Отсюда следует, что кероген возник вследствие избирательного сохранения биологически продуцврованного устойчивого материала» (Тузов, 1995). Остальное,как пленки гумуса, относится к аморфной фракции. Захоронение С,р„ связано с образованием осадков, н поэтому значение имеет то количество органического вещества, которое достигает поверхности ила.
При разложении органического вещества, например фитопланктона, выделяются три фазы. Сначала происходят переход биомассы в мортмассу. В первой фазе (фракция М1) происходит автолиз клетки с освобождением растворимого органического вещества, и считается, что этот этап не контролируется бактериями, а обусловлен внутренними причинами. При этом теряется 25-40% С,р„и 40-60% органического азота, поступающего в регеяерационный цикл продукции. Эта фаза протекает в течение нескольких дней. Вторая фаза (М2) начинается после бактериальной колонизации мортмассы и продолжается от 3/4 года до 2 лет.
За год деградирует 75-80% фитопланктона. Фаза зависит от гидролнтической ' деятельности бактерий, которая определяется доступной для колонизар цян поверхностью и температурой. В этой фазе резко возрастает потребление Оэ В третьей фазе (МЗ) происходит накопление устойчиво' го С, и оно составляет несколько процентов за год. С длительностью разложения 1000 лет в осадки поступает до 12% С,р„. Изменение орга" нического вещества в этой фазе мало зависит от температуры и био' турбацни.
Вещество, уходящее ниже 1-2 м от поверхности осадка, заюранввается надолго, и его содержание по профилю мало изменяется. Захоронение углерода зависит от продуктивности, и его содер' жание в осадках увеличивается примерно в два раза с возрастанием продуктивности в 1,6-1,7 раза. Однако прямой зависимости между ' продукцией и захоронением нет, поскольку для захоронения нужно ~ осюкдение большой массы осадков. Было сформулировано представление, что "степень бактериальной деградации критически зависит ' от скорости седиментацни независимо от природы и количества от' хагаемого органического вещества*' (Тузов, 1995). Установлена за' вясямость между накоплением органического вещества н скоро' стью осаждения: логарифм С,р„прямо пропорционален логарифму ' общего накопления осадков в г/(мз год).
Сейчас это представление качественно модифицировано в ' функцию метаболизируемого органического вещества, достигаю- 221 щего определенной зоны диагенеза. Критическим является переход захораниваемого органического вещества через оксический/анокси- ческий барьер в зону сульфатредукции. Между концентрацией Оз в придонной воде в 1 м от поверхности нла и содержанием С имеетарг ся четкая зависимость: при концентрации Ох около 1,5 мг/л содержа- ние С, „в осадках начинает резко расти от 1% до 6% в полностью аноксических осадках.
"Междисциплинарные геологические свиде- тельства в пользу корреляции между качеством и количеством органи- ческого вещества, с одной стороны, и дизоксической (аноксиче- ской) — оксической палеобстановкой — с другой, остаются неоспори- мыми" (Тузоп, 1995). Современное захоронение для оседающего С,р„проходящего границу аноксии в осадках, составляет 3 — 29% прл среднем значении 9,8%. Граница доступности кислорода в современных осадках обычно определяется на глаз по окисленному железу; как правило, проник- новение О, в осадки ограничивается 5 мм в тонкодисперсном осадке и менее 20 мм в песке. В отсутствие биотурбацни проникновение О, в осадки шельфа составляет 1-2 мм, в то время как в пелагическлх осадках — 20-40 мм.
Переходная зона находится в области потенциа- ла +250 + 50 мВ. Аэробное разложение доминирует до 0,3 мг/л О,. В.С. Рибур (ЪУ.Я. ВееЬигй)з) предложил следующие зоны длх обычно принимаемой последовательности бактериального разло- жения органического вещества: Группа Зона Окис- Конц., Еь, мв Назьзни литель мм "' кдж/моль Азробы Ох Оз <0,09 730-100 -475 Охк Денитрификаторы 1ГК ХОз <0,04 710-100 -448 ЗиЬохк 1 Мп-редукторы Мп Мп <0,38 600-50 -349 Зпьохк 1 Ре-редукторгз Ре Ре <0,78 -50 -114 ЗпЬохк 1 Сульфлтредукторы Зл ЗОзл 30 -200 -77 Апох1с ' Металогелы Ме СОз -250 -58 Апохк 1 Разница между оксическим и аноксическим диагенетическимл режимами для бактерий состоит в возможности или невозможностл реакций окснгенирования, необходимых для деструкции восстанов- ленных органических соединений. Окислительный барьер создаетсх ' использованием доступного органического вещества. х Таким образом, через аноксический барьер проходят в основная частицы„подвергшиеся в той нли иной степени гумификации.
По со- ставу геохимики условно классифицируют кероген как бедный во- дородом, гуминовый — преимущественно предшественник газа — л „ как богатый водородом, сапропелевый — предшественник нефтл Поскольку захораниваемое органическое вещество в виде керогелх ~ состоит в основном из частичек биологического происхождения, то можно утверждать, что кислородная атмосфера образовалась ж 222 счет мортмассы, перешедшей в анаэробную зону и запечатанной там процессами седиментации. В неопротерозое происходило перестроение процесса седиментацни органического вещества в морских бассейнах.
Углеводороды осадков протерозоя происходят в основном от бактерий и других органотрофов, и это указывает на полную переработку мортмассы первичных продуцентов. С началом кембрия сохранность водорослевых липидов, таких, как изопреноиды — продукты деградации хлорофилла, возрастает в связи с их транспортом в осадки в быстро погружающихся фекальных пеллетах зоотрофных организмов.
Полная переработка медленно оседающей мортмассы фитопланктона в протерозое предполагает участие сульфатредукторов и соответственно формирование восстановительных условий в водной толще, как это происходит сейчас в некоторых районах Индийского океана. Примером условий образования потенциально нефтематеринскнх пород венда может служить реконструкция палеоэкологическнх условий тех центральных районов Русской плиты, которые рассматриваются как потенциальный источник для формирования древних нефтей и битуминоидовз (рис. 6.2).
Критическим является бассейн седиментации. В глубоких бассейнах происходит почти полное разложение оседающего органического вещества и накопление фрамбоидного пирита, свидетельствующего о переходе осадков в ' алоксические условия. В мелководных бассейнах главную роль иг' рает поступление терригенно-глинистых осадков, приводящее к быстрому захоронению органических остатков практически без деструкции. В какой мере рассматриваемые закономерности могут быть ' приложены к раннепротерозойским углеродистым породам? Чер" ные сланцы Курской магнитной аномалии (КМА) были образованы ' млкробным матом с домннантом, органостенные микрофоссилии ' которого подобны современной цианобактерии М/сгосо/еиз. В обра" зовании шунгитового осадка Карелии принимали участие коккоидлые цнанобактерни', В обоих случаях наблюдается ассоциация углеродистых пород с кремнистыми.
Время ведет к графитизации орга" лвческого углерода древних пород. На основании широкого распространения строматолитов в з Сибири было предположено, что типичным для образования осадочных пород на этой территории в рифее был обширный эпикон- 1 ь з Афанасьева М.С., Бурлил М.Б., Михайлова М.В. Кузьменко /О.Т Условия обрззоизлля потенциально вефтематерилских пород. // Геологии нефти и газа. 1995. Ы 4. С.
42-45. З Жмур С.И., Горленко В.М., Розанов А.Ю. и др. Цизиобзктеризльизл беитосизи система — продуцелт углеродистого иещесгил лгуиглтов июкиего протерозоз Карелии // патология л полези. ископаемые. 1993. Х 2. С. 122-124. 223 яиллиметры между оксическими и аноксическими слоями должны 8ыли бы хорошо сохраняться. Такой путь образования нефтематеринских пород описывает М.Б.
Бурзин для отложений вендского до'яаника. Трудно объяснить, почему заведомо образовавшиеся из цианобактериальных матов карбонатные строматолиты содержат так майо органики. В карбонатах органическое вещество не достигает тайой степени полимеризации, как в глинистых породах. Причиной хожет служить формирование карбонатных отложений в оксичебхой зоне с полным разложением органического вещества. Оценивая итоги палеонтологических исследований, А.Ю. Розавовз пришел к заключению, что "согласно всей совокупности данных по высокоуглеродистым породам, многие бассейны прошлого, з которых отлагались черносланцевые толщи, не были глубоководными, как обычно полагали, а представляли собой огромные эпиконтинентальные бассейны с природной аноксией".
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
