Перш, ніж перейти до розгляду особливої ​​групи осадових порід - каустобиолитов, розглянемо як виникає і накопичується в опадах і в осадових породах літосфери органічна речовина.

Найважливішим процесом, в результаті якого в кінцевому підсумку виникли родовища нафти і газу, з'явився фотосинтез, при якому світлова енергія перетворюється в хімічну. В основі його лежить перехід водню з води в вуглекислий газ і утворення органічної речовини в формі глюкози і кисню. З глюкози аутотрофний організми можуть синтезувати полісахариди, наприклад целюлозу і крохмаль.

Б. Тіссо і Д. Вельт призводять рівняння фотосинтезу, при якому зелені рослини, використовуючи сонячне світло, накопичують енергію (h * v) утворюючи глюкозу (формула 1).

6СО2 + 12Н2О = h * v = С6Н12О6 + 6О2 + 6Н2О (1)

Найдавніша життя на Землі почалася близько 3,7-3,3 млрд. Років тому, але стрибок накопичення енергії в результаті фотосинтезу стався близько 2 - 1,8 млрд. Років тому (рис.2.2.) З переходу на кисневу атмосферу, що викликало поява нових груп організмів, і їх розквіт привів до формування каустобиолитов.

У сучасних умовах за даними Б. Тіссо і Д. Вельт тільки 18% загальної кількості вуглецю планети в осадових породах має органічну природу, тоді як 82% вуглецю осадового генезису присутній в формі карбонатів. На думку цих дослідників, весь атмосферний кисень, який в даний час входить до складу карбонатів і силікатів, утворився в процесі фотосинтезу, а співвідношення кисню і вуглецю в атмосфері Землі відповідає цій пропорції в складі вуглекислого газу.

Слідом за фітопланктоном і бактеріями третім за важливістю постачальником органічної речовини в опади є вищі рослини.

З докембрію до девону природним продуцентом первинного органічної речовини залишався морський фітопланктон. Починаючи з девону все більш зростаюча частка стала переходити вищим наземним рослинам. В даний час вважається, що морський фітопланктон і вищі наземні рослини виробляють приблизно рівну кількість органічного вуглецю. Таким чином, продуцентами органічної речовини є в основному чотири групи організмів: фітопланктон, зоопланктон, вищі рослини і бактерії (рис.2.2.).

Рис.2.2. Події в історії Землі, які вплинули на еволюцію життя. До 2 млрд. Років на Землі не відбувалося масового синтезу органічних сполук (по Б. Тіссо і Д. Вельт, 1981 р).

З огляду на, що в атмосфері вміст кисню становить 21%, а в воді на 1 літр доводиться тільки кілька міліграмів розчиненого кисню, логічно припустити, що накопичення органічної речовини в опадах може відбуватися тільки в субаквальних опадах (морях, болотах).

Тканини відмерлих організмів складаються з наступних речовин: білків-протеїнів, ліпідів, вуглеводів і лігніну у вищих рослин (табл. 3). Ось визначення цих термінів з словників в Інтернеті з деякими спрощеннями або уточненнями з інших словників.

Білки - природні високомолекулярні органічні сполуки, побудовані із залишків 20 амінокислот, які з'єднані пептидними зв'язками в довгі ланцюги. Білки - основа шкіри, вовни, шовку та інших натуральних матеріалів. Залежно від форми білкової молекули розрізняють фібрилярні і глобулярні білки. Протеїни - Прості білки, основа, на якій побудовані окремі клітини тваринного організму і рослини. [Від грец. πρωτος - перший, найважливіший].

Ліпіди (від грец. Lípos - жир), жироподібні речовини, що входять до складу всіх живих клітин і грають важливу роль в життєвих процесах.

Лігнін - органічне полімерне з'єднання, що міститься в клітинних оболонках судинних рослин. Просочуючи оболонки лігнін і целюлоза викликають здерев'яніння рослин. Деревина листяних порід містить 2О-3О% лігніну, хвойних - до 5О%. У водрослі лігнін не розпізнаний.

Вуглеводи - органічні сполуки, до складу яких входять вуглець, кисень і водень. Вуглеводи - в рослинах - первинні продукти фотосинтезу і основні вихідні продукти біосинтезу інших речовин. Знаходячись під окислювальним перетворенням, забезпечують всі живі клітини енергією, входять до складу клітинних оболонок і інших структур, підрозділяються на моносахариди, олігосахариди і полісахариди.

Целюлоза (франц. Cellulose - від лат. Cellula, букв. - кімнатка, тут - клітина) (клітковина), полісахарид, утворений залишками глюкози; головна складова частина клітинних стінок рослин, яка обумовлює механічну міцність і еластичність рослинних тканин. В коробочках бавовнику міститься 95-98% целюлози, в луб'яних волокнах 60-85%, в стовбурової деревини 40-55%. У природі розкладання целюлози здійснюють організми, що мають целлюлазу.

На відміну від морських організмів, вищі наземні рослини, включаючи велику частину деревної рослинності, містять головним чином целюлозу (30-50%) і лігнін (15-25%).

У додевонское час всю біомасу становили бактерії, синьо-зелені водорості і більш високорозвинені водорості, що жили в море. Представником давніших викопних природних співтовариств організмів є докембрійські вугілля водорослевого походження - шунгіти.

З початку девонського періоду починається все зростаюча диференціація тваринного і рослинного світу, і завоювання рослинами континентів. У субаквальних опадах в складі залишкового, сформованого біологічним шляхом органічної речовини, можна зустріти три основних природних комбінації (табл. 3).

Таблиця 3. Основні хімічні компоненти морського планктону у відсотках від сухої ваги (по Б. Тіссо і Д. Вельт, 1981 р).

Білки Ліпіди Вуглеводи Зола Діатомові 24-48 2-10 0-31 30-59 Діпофлагелляти 41-48 2-6 6-36 12-77 копеподи 71-77 5-19 0-4 4-6

Слід скасувати, що органічна речовина переважно наземного походження з високим вмістом лігніну і вуглеводів характеризується співвідношенням Н / С приблизно 1,0-1,5 і найбільшим ступенем ароматичності структури. В органічному матеріалі, утвореному головним чином залишками автохтонного морського планктону, величина співвідношення Н / С досягає приблизно 1,7-1,9. Це органічна речовина має алифатическую і Аліциклічні структуру. В силу деяких особливостей, сприятливими умовами для накопичення збагачених органічним матеріалом опадів є зони континентальних шельфів в зонах зі спокійними водами: лагуни, естуарії і глибокі западини з обмеженою циркуляцією вод, а також - континентальні схили. Внаслідок особливостей хімічного складу стійкі для збереження в осаді ліпідні (або жироподібні) речовини як водонерозчинні з'єднання. Вони краще зберігаються входячи до складу детрітовие органічного матеріалу (в меншій мірі - до складу розчиненої органічної матеріалу) роблячи містять їх опади потенційно нефтематерінскіх породами.

Всі інші речовини у водному середовищі гідролізуються, і, як наслідок, в подальшому беруть участь в харчовій піраміді і в опадах не зберігаються. Найбільш збагачені подібним детрітовие матеріалом алеврито-глинисті породи (табл. 4).

Таблиця 4. Зміна вмісту органічної речовини в опадах серії Вікінг Канади в залежності від розмірності порід (за Б. Тіссо і Д. Вельт, 1981 р).

Розмір переважаючих частинок Середній вміст органічного Речовини, вага. % Алевроліт 1,79 Глина (2-4 мкм) 2,08 Глина (менше 2 мкм) 6,50

Збагачені органічною речовиною опади здатні формуватися в будь-якому районі, де зберігається високий рівень поставки органічного матеріалу, відносно спокійних гідродинамічний режим і середні швидкості накопичення тонкозернистих мінеральних часток. Мінерали пелітовими (глинисті мінерали) розмірності легко адсорбує органічний матеріал. Ця тонка мінеральна зваж разом з зваженими частинками детрітовие органічної речовини характеризується низькою щільністю і тому виноситься з районів з високим рівнем гідродинамічної активності в зони поширення більш спокійних вод.

Для накопичуються тут тонкоразмерних опадів характерний обмежений доступ розчиненого молекулярного кисню, внаслідок чого зростає ймовірність збереження органічної речовини. При зростанні швидкості седиментації настає разубоживание і формуються опади з низьким вмістом органічної речовини.

Ліпіди, що збереглися в опадах і перетворені в результаті прояви диагенетических і катагенетіческіх процесів, називаються бітумами. При підвищеному їх вмісті формуються бітумінозні породи, такі як бітумінозні пісковики, вапняки. Особливістю бітумів є їх здатність розчинятися в скипидарі, хлороформі і інших розчинниках. Виділяється також група речовин, яких в названих рідинах не розчинні, але при прожаренні породи вони виділяють леткі компоненти. Це - піробітуми. До них відносяться такі тверді бітуми, як антраксоліти, альбертіти, шунгіти.

Форма знаходження органічних речовин в осадових породах дуже різна. Розрізняють: рослинний детрит; краплі і грудочки, виконані органічним матеріалом (в тому числі шматочки скам'янілої смоли); органічна речовина може перебувати в формі сорбентів на поверхні мінеральних часток породи; крім того, органічна речовина може перебувати і в розсіяною формі, наприклад у вигляді органічної речовини, що входить до складу кристалічної решітки мінералів породи.

При вивченні петрографічного складу порід за допомогою поляризаційного мікроскопа прийнято поділяти фрагменти органічної речовини на три групи:

1-ша група включає тонкодисперсное ОВ, розмір часток якого менше 0,005 мм. Воно практично не видно і вбачається у вигляді сірого відтінку породи, так як знаходиться в основному в сорбированная стані;

2-а група включає невеликий спорово-пилковий і рослинний детрит з розміром частинок органічної речовини більше 0,005 мм. Тут органічна речовина вже відділяється від породи, що вміщає і помітно у вигляді дрібних фрагментів.

3-я група включає органічна речовина, що потрапило в породі вже в процесі постседіментаціонного перетворення, в катагенез або епігенеза. Їх розмір і форма знаходження залежить від вторинних процесів, що перетворюють вміщає породу. Вони або розвинені по мікростілолітам або тріщинах, або виконують пори або каверни в породі. Це - краплі нафти, що мігрують по тріщинах і порах породи.

У морських і озерних опадах зберігаються ліпіди, інші органічні речовини, що потрапили в осад гідролізуються, переходять в цукрі і йдуть на харчування мікроорганізмів, що мешкають у водоймах.

Сприятливими умовами для накопичення збагачених ОВ морських опадів є зони континентальних шельфів в зонах зі спокійними водами: лагуни, естуарії і глибокі западини з обмеженою циркуляцією вод, а також - континентальні схили.

Дата додавання: 2015-01-29; переглядів: 17; Порушення авторських прав