Александр Конюхов - Геология океана: загадки, гипотезы, открытия
Диатомеи, строящие свои панцири из кремнезема, особенно бурно размножаются в холодной воде. Мелкие рачки и рыбешки не способны поглотить огромные количества этих существ. Отмирая, они опускаются на дно, где разлагаются, образуя черный осадок типа каши. Этот осадок содержит также целые или полуразрушенные створки панцирей диатомей, зерна кварца с «пустынным загаром» и агрегаты глинистых частиц. Значения pH в таком осадке обычно составляют 9—10, a Eh (окислительно-восстановительный потенциал) нередко опускается до —200 мВ. Это максимальные значения, определяемые в современных осадках. Они свидетельствуют о существовании на дне агрессивной щелочной среды, обусловленной отсутствием кислорода и сероводородным заражением не только самого осадка, но и придонного слоя воды. Созданию такой обстановки на шельфе и на прилегающих участках склона способствуют, видимо, катастрофические заморы, время от времени случающиеся в зонах подъема глубинных вод. В районе перуанского апвеллинга они связаны с отходом холодного течения от подводной окраины континента или с поворотом на юг теплого экваториального течения Эль-Ниньо. Вторжение разогретых до 30° вод, почти лишенных кислорода, приводит сначала к гибели диатомового фитопланктона, а затем и всего сообщества рыб, птиц и морских организмов, составляющих единую трофическую цепочку.
Подобные процессы носят циклический характер: они происходят в среднем раз в 10—12 лет. Катастрофические заморы отмечались у побережья Юго-Западной Африки, т. е. в зоне действия Бенгельского течения, у Западного побережья полуострова Индостан, где апвеллинг является сезонным и связан с муссонами.
Скопление на дне огромного количества неразложившихся органических остатков создает неблагоприятные условия для развития бентоса, представленного здесь лишь немногими группами микроорганизмов, например сульфатредуцирующими бактериями. Концентрации органического вещества в переводе на Сорг достигают в осадках апвеллинговых зон 10—16% сухого веса. Это вещество присутствует в форме сложных полигетероконденсатов, содержащих фрагменты белковой, углеводной и нуклеиновой природы. Много и липидных компонентов.
Вместе с органическими остатками в осадки попадает большое количество фосфора, серы, меди, железа, ванадия, урана и других биофильных элементов. Одни из них входили в состав прижизненных клеточных структур, другие адсорбировались при прохождении органических остатков сквозь толщу воды. В условиях высоких pH и отрицательных Eh многие устойчивые образования, например кремнистые скорлупки диатомей, распадаются, а некоторые элементы становятся подвижными. Уходя из зон распространения углеродистых черных илов, они концентрируются на границах их ареалов. Фосфор выпадает главным образом в виде карбонатапатита, замещая костные остатки животных, либо образует фосфатные «рубашки» вокруг зерен терригенных минералов: кварца, полевых шпатов и др. Промысловые тралы, использовавшиеся в экспедиции на «Профессоре Месяцеве» для изучения донных рыб и других бентосных животных, нередко поднимали со дна целые фосфоритовые плиты вместе с Другими коренными породами. Области древних апвеллингов являются в настоящее время богатейшими фосфоритоносными провинциями. Таковы, например, Марокканский и Сенегальский бассейны, а также бассейн Тарфая-Аюн на континентальной окраине Северо-Западной Африки.
С зонами апвеллингов связаны уникальные парагенезы осадков, не встречающиеся в других частях ложа океана.
Так, в верхней половине континентального склона многие участки покрыты глауконитовым песком. Глауконит — минерал глинистой природы, встречающийся, однако, не в виде тонких чешуек, как большинство глинистых минералов, а в форме темно-зеленых зерен размерностью от крупноалевритовой до крупнопесчаной (0,05—1 мм). Это микростяжения с глобулярной структурой, формирующиеся в определенных условиях непосредственно на морском дне. В кристаллической решетке глауконита много железа, калия, меди и других элементов.
Поэтому он является ценным минеральным сырьем. Глауконитовые пески, распространенные в апвеллинговых зонах на огромных пространствах, обычно занимают пологие участки континентального склона на глубинах от 200 до 500 м.
Надо сказать, что в зонах подъема глубинных вод, помимо фосфоритов и глауконита, встречается много цеолитов, барит, натриевый монтмориллонит и т. д. Так, щеточки цеолитов вырастают на подложке из полевых шпатов или рогульках вулканического стекла.
После захоронения под чехлом более молодых осадков, уплотнения и отжатия седиментационных вод возникает так называемая апвеллинговая формация. Для ее разреза характерен необычный набор осадочных образований: диатомиты и кремнистые глины, горючие сланцы, фосфориты, глауконитовые песчаники. Нередко вместе с ними попадаются своеобразные глины, сложенные игольчатыми минералами — палыгорскитом и сепиолитом. Из чистых разностей диатомитов получают кремнистое сырье.
Палыгорскитовые глины применяются для приготовления буровых растворов и в других целях. Горючие сланцы служат источником энергии и углеводородов.
В диатомитах и кремнистых глинах формации Монтеррей, широко распространенной на континентальной окраине Калифорнии, в последние годы открыты богатейшие скопления нефтяных углеводородов (месторождение Пойнт-Аргуэлло в бассейне Санта-Мария). Предполагают, что нефть возникла в породах формации, обогащенных органическим веществом сапропелевой природы.
Города-общежития в океанеРечь пойдет о городах, построенных из арагонита и кальцита — карбонатных минералов, которые способны выделять многие виды организмов, обитающих в океане. Одни используют растворенный в воде кальций для строительства раковин и иных скелетных образований, другие (колониальные формы) — для создания подводных городов, которые укрепляются и надстраиваются многими поколениями мельчайших существ. Эти существа — настоящие архитекторы. Следы их работы — мощные карбонатные комплексы своеобразной формы и строения — геологи находят во многих районах мира. Среди самых древних — докембрийские толщи строматолитовых известняков, опоясывающие краевые части платформ. Их сменили девонские и пермские рифовые массивы, цепочками протягивающиеся по краю Предуральского передового прогиба, в поясе Уачита (США) и во многих других районах. Это и триасовые карбонатные постройки в Предкавказье, на юге Франции, в Средней Азии.
Впрочем, временем настоящего «строительного бума» стал поздний мезозой. В тот период в периферийных частях раскрывавшейся Атлантики, а главным образом на южных окраинах океана Тетис, сформировались мощнейшие лагунные и рифовые комплексы. В настоящее время в них заключены гигантские запасы углеводородного сырья, пожалуй, крупнейшие в мире. Действительно, только в известняках рифового происхождения, развитых на современных пассивных окраинах материков, к настоящему времени разведано более 21 млрд т нефти и 5 трлн м3 газа. Всего же в карбонатных коллекторах этих окраин заключены громаднейшие ресурсы углеводородного сырья: более 49 млрд т нефти и 21 трлн м3 газа. Сюда, правда, входят и залежи в карбонатных образованиях кайнозойского возраста.
Почему же именно в древних рифовых массивах сосредоточились гигантские скопления углеводородов? Объясняется это их внутренним строением. Еще на стадии своего формирования риф представляет собой как бы многоквартирной дом, населенный полипами, каждый из которых занимает отдельную комнатку с окном на море. Это и дом и мастерская одновременно, скорее даже предприятие по очищению морской воды от мельчайших органических веществ и остатков. Полипы, фильтрующие воду, прогоняют за год через себя огромные ее количества. Вместе с тем в их маленьких тельцах, содержащих симбиотические микроорганизмы, протекает и фотосинтез. После отмирания одного поколения полипов их потомки выстраивают очередной этаж и фасад общего здания. Старые же «квартиры» как бы замуровываются, но в целом сохраняется сотообразная, высокопористая структура рифа. Правда, часть порового пространства заполняется вторичным карбонатом — кальцитом и доломитом, высадившимися из остаточной морской воды, запечатанной а порах.
Из-за колебаний уровня океана риф в эпохи его падения подвергается выщелачиванию и эрозии. В теле рифа возникают крупные пустоты и каверны. Именно большое их количество делает погребенные рифы идеальными вместилищами для нефти и газа. Впрочем, заполнение рифового массива углеводородами происходит на большой глубине и только в том случае, если сверху он перекрыт так называемой покрышкой (флюидоупором), а снизу или сбоку подпитывается углеводородами, которые генерируются в соседних или пространственно отдаленных толщах нефтематеринских отложений.
