УСЛОВИЯ НАКОПЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА И ЕГО ПРЕОБРАЗОВАНИЕ В ДИАГЕНЕЗЕ. Седиментогенез ОВ

Лекция № 3

Всовременных морских осадках и водной толще ОВ отлича­ются сложностью состава и полигенностью. Это, во-первых, жи­вое вещество — фауна и флора, продукты их метаболизма, сингенетичное или автохтонное ОВ, планктогенное и бентосное, ал-лохтонное, принесенное с континента, также может присутство­вать эпигенетичное ОВ, мигрировавшее из нижележащих толщ, и продукты антропогенного загрязнения.

Седиментация, или осадконакопление, — сложный процесс взаимодействия геосфер Земли, происходящий при низких тем­пературах и давлениях с участием различных организмов. Седи­ментация минеральных частиц и ОВ тесно связаны. В бассейне седиментации основной источник ОВ — это автохтонное ОВ, формирование которого происходит путем фотосинтеза.

Фотосинтез в океане происходит в сравнительно тонком верх­нем слое мощностью 2-250 м (в среднем 40 м) — эуфотическом слое — слое жизни. Разные фотосинтезирующие организмы используют различные участки видимого светового спектра, что позволяет фотосинтезирующим бактериям и водорослям обитать на различной глубине водной толщи.

Биологическую продуктивность в морских обстановках конт­ролируют различные факторы: свет, температура, минеральные вещества, течения, газовый режим, высота водной толщи и др.

Источником питательных веществ в океане, очевидно, явля­ются подводные вулканы, гидротермальные системы, зоны спре-динга. Что касается последних, то исследования их, выполнен­ные в последние 20 лет, в том числе при помощи подводных ап­паратов, привели к сенсационным открытиям. Вблизи гидротер­мальных выходов в различных рифтовых зонах (Восточно-Тихо­океанское поднятие, Галапагосский рифт, Красноморский рифт, бассейн Гуаймас и др.) были обнаружены биогенные сообщества, поражающие своей биомассой.

По данным Е.А. Романкевича, ежегодная биопродукция в океане, включая и поступающее с суши ОВ, составляет 21,1 млрд т С_орг в форме взвеси — около 1-3 млрд т С_орг.

Годовая продукция С_орг в Мировом океане, по разным ис­точникам, колеблется от 35 до 75-10⁹ т, при этом величина терригенного сноса за год составляет 25-10⁹ т, т.е. ниже биопродукции, при этом содержание С_орг в осадках обычно не превышает 1%. Такое соотношение минеральной и органической составляющих осадка связано с тем, что подавляющая часть биопродукции не доходит до дна, а минерализуется. Минерализующееся ОВ образует «водный гумус», стойкие растворенные органические соединения, которые массой на два порядка превышают массу фитопланктона.

Между количеством ОВ, находящимся в бассейне седимента­ции, и концентрацией ОВ в осадках, в общем, существует пря­мая, но не всегда четко выраженная взаимосвязь. Наибольшие концентрации ОВ в осадках отмечены для зон с высокой первич­ной продуктивностью, расположенных вдоль континентов, и в особенности для зон апвеллингов. Однако процессы аккумуляции и консервации ОВ в осадках в значительной мере определяются и рядом другими факторами: скоростью накопления минеральных частиц, их размером, составом, окислительно-восстановительной обстановкой в осадке, высотой столба воды и др.

Наличие обогащенных С_орг отложений особенно характерно для континентального склона (субкларк 1,02%), что вдвое выше кларка океанического сектора Мирового океана (0,51%), в 1,5 раза превышает субкларки, свойственные глубоководным желобам (0,78%), континентальному подножию (0,76%) и краевому плато (0,72%); шельф оказался практически на уровне кларка (0,52%), что, видимо, связано с повышенной долей терригенного материала. Низкие значения (0,10%) отмече­ны для островных дуг и абиссального ложа (0,19%). Повышение значения концентраций в глубоководных желобах определяется повышенной продуктивностью вод над ними, обусловленной по­ступлением питательных веществ с островной дуги.

Важнейшим фактором, в значительной степени определяю­щем концентрацию ОВ в породах, является скорость накопления осадков. В условиях отно­сительно постоянной ско­рости поступления ОВ в осадок его содержание обратно пропорциональ­но скорости накопления минеральной составляю­щей осадка. Однако Высокая скорость се­диментации минеральных частиц препятствует дей­ствию аэробных бактерий, Т.е. способствует СО хранению ОВ И увеличению eго концентрации в осадке.

П.И. Мюллером и Е. Суэсом была сделана попытка учесть влияние скорости осадконакопления на сохранность ОВ. На основании анализа содержания ОВ в донных осадках различных частей океана установлена «универсальная» связь степени сох­ранности С_орг со скоростью осадконакопления.

 

С_орг = 0,003 * R* S^0,3/ Рn^(1-Ф)

где — первичное содержание углерода в осадке; S — скорость осадконакопления; Рn — плотность; Ф — пористость.

 

Из приведенного уравнения следует, что степень сохранения С_орг в осадке удваивается при 10-кратном увеличении скорости осадконакопления при прочих равных условиях (Muller, Suess,

1979).

Размер осаждающихся минеральных частиц и состав их также влияют на концентрацию ОВ. На ряде толщ современных и иско­паемых осадков установлена обратная зависимость между грану­лометрией и концентрацией ОВ. На примере современных отло­жений некоторых акваторий было установлено, что высокое со­держание ОВ коррелируется с высокими концентрациями частиц субколлоидного размера (1 мкм) и с распространением иллита и монтмориллонита. Это связанно прежде всего с высокой сорбционной способностью этих минералов.

На скорость осаждения ОВ влияет и концентрация ОВ во взвеси.

На сохранность OB также влияет время пребывания частицы ОВ в столбе воды. Большая скорость осаждения и малая глубина, естественно, способствуют его сохранности, поэтому в мелковод­ных участках бассейна сохранность ОВ лучше, чем в глубоковод­ных, за счет меньшего пребывания в столбе воды и менее интен­сивного воздействия аэробного окисления. Помимо высоты стол­ба воды важна насыщенность вод кислородом, его аэрируемость. Конечно, недостаток кислорода (застойные воды) способствует сохранности ОВ. Считается, что наиболее благоприятными явля­ются условия сероводородного заражения водной толщи, типа современного Черного моря.

Наиболее благоприятными областями для накопления ОВ кроме зон апвеллингов являются участки шельфа, особенно впа­дины на шельфе со спокойным гидродинамическим режимом, лагуны, эстуарии, впадины на континентальном склоне, особенно если они отделены поднятием, задерживающим континенталь­ный снос (например, Карибское море, северный шельф Канады, северный шельф России).