История развития методов определения абсолютного возраста Земли и отдельных этапов в истории ее становления

1.2. Основы фациального анализа морских отложений 

     Литологический  анализ. При проведении литологического  анализа геолог прежде всего должен восстановить картину распределения  осадков на морском дне. Для этого  ему необходимо знать закономерности накопления осадков в современных морях и океанах.

     Моря  и океаны — главные области  осадконакопления. Источниками накопления осадков являются снос с суши, вулканическая  деятельность и космическая пыль. Чтобы понять закономерности распределения  осадков на морском дне, необходимо принимать во внимание два первых источника: снос с суши и вулканическую деятельность. Главным источником является снос с суши, он происходит повсеместно и в колоссальных размерах. Реки выносят в моря и океаны огромное количество обломочного и растворенного вещества. Например, годовой вынос Амазонки составляет 3787 км³, Конго — 1260, Миссисипи — 600, Волги — 255 км³ взвешенного материала. Все моря и океаны ежегодно получают за счет рек около 12,5 млрд. т взвешенного и около 5 млрд. т растворенного вещества. Эти цифры поражают своей величиной.

     Вынесенный  реками материал осаждается в пределах шельфа, в зоне накопления терригенных  осадков (происшедших за счет размыва  суши, от латинского слова terra — земля). Терригенные осадки закономерно распределяются по морскому дну: у берега отлагаются галька и грубые пески, дальше от берега — мелкие пески, затем песчанистая глина и наконец в более удаленных от берега местах тонкие глинистые осадки. Здесь же накапливаются хемогенные и органогенные осадки, но в процентном отношении их очень мало по сравнению с терригенными. В зависимости от сноса с суши зона распространения терригенных осадков в разных морях и океанах имеет различную ширину, но она является повсюду зоной максимального осадконакопления. Обширные пространства океанического дна являются зоной накопления пелагических осадков. Здесь выпадают из толщи морской воды хемогенные и органогенные осадки, так как терригенные сюда не достигают.

     Изложенная  схема распределения литологических типов осадков на морском дне  проста и понятна. Однако она является идеализированной, так как в подавляющем большинстве случаев распределение осадков сильно нарушается из-за целого ряда причин, которые геолог должен учитывать при фациальном анализе.

     По  одному только литологическому составу  нельзя безошибочно определить участок морского дна, где та или иная порода образовалась. Поэтому параллельно с литологическим анализом проводится биономический анализ. Это позволяет сделать правильные выводы о распределении осадков на дне древних морей.

     В процессе литологического анализа геолог проводит много лабораторных исследований над осадочными горными породами с целью выяснения условий среды, в которой происходило осадконакопление. Кроме минералогического состава, изучают также структуру и текстуру пород, цвет, характер переслаивания пород, их мощность, перерывы в осадконакоплении и т. д. Лабораторные наблюдения позволяют судить о глубине морского бассейна, о солености и температуре воды, о скорости осадконакопления, о составе размывавшихся горных пород на прилежащей суше, о вулканизме и т. д. Важное значение имеют породы и минералы — индикаторы, образование которых связано с определенными условиями среды. Таких индикаторов немало. Например, глауконит и фосфорит свидетельствуют о мелководном морском бассейне нормальной солености; присутствие гипса и ангидрита — о повышенной солености воды и жарком сухом климате в области осадконакопления; обилие пирита — о сероводородном заражении в застойных водах.

     Биономический анализ. Главной целью биономического анализа является восстановление палеогеографической обстановки при помощи ископаемых организмов. Исследуя окаменелости, извлеченные из того или иного слоя, геолог в процессе биономического анализа восстанавливает образ жизни вымерших организмов и условия их обитания, т. е. физико-географическую обстановку того времени, когда они жили. Для этого ему необходимо знать закономерности распределения организмов в современных морях и океанах. Об этих закономерностях уже было рассказано в разделе «Органический мир и среда существования». Здесь же мы остановимся на краткой характеристике основ биономического анализа.

     При проведении биономического анализа  изучают бентосные организмы, т. е. организмы, населяющие морское дно. Они обитают на определенных участках морского дна, и по их составу можно точно установить тот или иной участок местообитания. Пелагические организмы (планктон и нектон), живущие в толще морской воды, для биономического анализа не используются, так как после гибели они могут попасть в осадок на любом участке морского дна.

Бентосные организмы  являются хорошими показателями среды  обитания. Они живут на морском  дне в виде сообществ — биоценозов, в которые входят различные организмы, тесно связанные друг с другом единым местом обитания на морском  дне. На огромных пространствах морского дна обитает масса различных биоценозов, состав которых зависит от физико-географической обстановки и среды обитания. С изменением глубины, характера морского дна, солености морской воды, ее температуры и т. д. происходит изменение биоценозов. Таким образом, изучая состав биоценозов, можно установить не только место их обитания, но и физико-географические условия среды: глубину моря, соленость и температуру морской воды и т. д. По биоценозу прежде всего устанавливают биономическую зону: литораль, сублитораль, эпибатиаль, батиаль или абиссаль — зону обитания организмов на морском дне.

В ископаемом состоянии  — в горной породе — биоценозы  не могут сохраниться в полном составе. Некоторые организмы не превратились в окаменелости, другие после смерти были вынесены течениями с места первоначального обитания. Поэтому в том или ином слое осадочной горной породы сохраняется только часть первоначального биоценоза в виде окаменелостей. Кроме того, в породе встречают ископаемые остатки, которые были привнесены морскими течениями из других участков морского дна, а также упавшие сверху из толщи морской воды различные пелагические организмы. Таким образом, в породе наблюдают очень разнородный комплекс окаменелостей, который не соответствует составу первоначального биоценоза. Задачей геолога, проводящего биономический анализ, является восстановление первоначального биоценоза. Это задача не легкая, в процессе ее решения геолог должен отбросить все органические остатки, чуждые данному участку, и оставить для изучения только окаменелости, входившие в первоначальный биоценоз. По восстановленному биоценозу определяют биономическую зону — место обитания биоценоза, а вместе с этим и физико-географические условия среды обитания. Все это требует очень тщательных наблюдений, к правильным выводам приводит совместное использование литологического и биономического анализов.

  2. Происхождение нефти. 

        Современный взгляд.

   Вопросы   об  исходном  веществе,  из  которого  образовалась  нефть,   опроцессах нефтеобразования и формирования нефти в концентрированную  залежь,а отдельных  залежей  в  месторождения  до  сего  времени  ещё  не  являютсяокончательно решёнными. Существует множество  мнений  как  об  исходных  длянефти  веществах,  так  и  о  причинах  и  процессах,   обусловливающих   еёобразование. В последние годы благодаря  трудам  главным  образом  советскихгеологов, химиков, биологов, физиков и исследователей других  специальностейудалось выяснить основные закономерности  в  процессах  нефтеобразования.  Внастоящее время установлено, что  нефть  органического  происхождения,  т.е.

она,  как  и  уголь,  возникла  в  результате  преобразования   органических

веществ.

   Наиболее  благоприятные условия для формирования  нефти – морские,  с  такназываемым   некомпенсированным  прогибанием.  В   теплых   водах,   на   днедоисторического моря, веками  накапливалась  сапропель  –  глинистая  почва,перемешанная с органическими останками умерших рыб, водорослей, моллюсков  ипрочей  живности.  В  ней  шла  биохимическая  стадия   образования   нефти.Микроорганизмы при  ограниченном  доступе  кислорода  перерабатывали  белки,углеводы и т.д.  При этом  образовывался метан,  углекислый  газ,  вода  инемного углеводородов. Данная стадия происходила в нескольких метрах от  дна

моря. Затем осадок  уплотнился:  произошел  диагенез.  Вследствие  природныхпроцессов дно  моря опускалось, а сапропель накрывали материалы, которые  из-за  природных  разрушений  или  потоками  воды  сносились  с  гор.  Органикапопадала в застойные, бескислородные условия. Когда сапропель опустилась  доглубины в 1,5 км, подземная температура достигла 100°C и  стала  достаточнойдля нефтеобразования. Начинаются химические  реакции между веществами  поддействием температуры и давления.  Сложные вещества  разлагаются на  болеепростые. Биохимические процессы затухают. Потом породу должна  накрыть соль

(в  Прикаспийской  впадине  ее  толщина  достигает  4  км)  или   глина.   С

увеличением глубины  растет содержание рассеянной нефти. Так, на  глубине  до1,5 км идет  газообразование,  на  интервале  1,5-8,5  км  идет  образование

жидких углеводородов  – микронефти – при температуре от 60  до  160°С.  А  набольших  глубинах  при  температуре  150-200°С  образуется  метан.  По  мереуплотнения сапропели микронефть  выжимается  в  вышележащие  песчаники.  Этопроцесс первичной миграции. Затем  под  влиянием  различных  сил  микронефтьперемещается вверх по наклону.  Это  вторичная  миграция,  которая  являетсяпериодом формирования самого месторождения.

    Весь процесс занимает сотни миллионов лет. 
 

   2.1. Другие теории образования нефти.

   Один  из  первых,  кто  высказал   научно   обоснованную   концепцию   о

происхождении нефти, был М.В. Ломоносов.  В  середине  XVIII  века  в  своёмтракте «О слоях земных» великий русский  учёный писал,  что  нефть  произошлаиз  каменного угля.  Исходное  вещество  было  одно:  органический материал,преобразованный сначала в уголь, а потом в нефть.  М.В.  Ломоносов первыйуказал на связь между горючими полезными ископаемыми – углём и нефтью  ивыдвинул первую в мире  гипотезу  о происхождении нефти из  растительныхостатков.

   В XIX в. среди ученых были распространены идеи, близкие к представлениямМ.В. Ломоносова. Споры велись главным образом вокруг  исходного материала:животные или растения? Немецкие ученые Г.  Гефер и К.  Энглер  в 1888  г.поставили опыты,  доказавшие  возможность  получения  нефти   из   животныхорганизмов. Была произведена перегонка сельдевого жира при  температуре  400°С и давлении 1 МПа. Из 492 кг  жира  было  получено  масло,  горючие  газы,вода, жиры и разные кислоты. Больше всего было отогнано масла (299  кг,  или61 %) плотностью 0,8105 г/см3, состоящего на 9/10 из УВ  коричневого цвета.Последующей разгонкой из  масла получили  предельные  УВ  (от  пентана дононана), парафин, смазочные масла,  в состав  которых входили олефины иароматические  УВ.  Позднее,  в 1919  г.  академиком  Н.Д.  Зелинским   был осуществлен похожий опыт, но  исходным  материалом  служил  органогенный  ил

преимущественно растительного происхождения  (сапропель)  из  озера  Балхаш.При его перегонке  были получены: сырая смола – 63,2 %; кокс  –  16,0%;  газы(метан, оксид углерода, водород, сероводород)  –  20,8  %.  При  последующей переработке смолы из нее извлекли бензин, керосин и тяжелые масла.

   В конце  XIX в., когда в астрономии и физике  получило развитие применение спектральных методов исследования и в  спектрах  различных  космических  тел были обнаружены не только углерод и  водород,  но  и  углеводороды,  русский геолог Н.А. Соколов выдвинул  космическую  гипотезу  образования  нефти.  Он предполагал,  что  когда  земля  была   в   огненно-жидком   состоянии,   то углеводороды  из  газовой  оболочки  проникли  в  массу  земного   шара,   а впоследствии при остывании выделились на его поверхности.  Эта  гипотеза  не объясняет  ни  географического,  ни  геологического  распределения  нефтяных

месторождений.

   Академик  В.И. Вернадский обратил внимание  на наличие в  нефти  азотистых соединений, встречающихся в органическом мире.

   Предшественники академика  И.М.  Губкина,  русские  геологи  Андрусов  и Михайловский  также  считали,  что  на   Кавказе   нефть   образовалась   из

органического материала. По мнению И.М. Губкина, родина  нефти находится  в области древних мелководных морей, лагун и заливов. Он считал, что  уголь  и нефть – члены одного и того же генетического ряда горючих ископаемых.

   Уголь  образуется в болотах и   пресноводных  водоёмах,  как   правило,  из

высших растений. Нефть получается  главным  образом  из  низших  растений  и животных, но в других условиях.  Нефть  постепенно  образовывалась  в  толще различных  по  возрасту  осадочных  пород,  начиная  от   наиболее   древних осадочных  пород  –  кембрийских,  возникших  600   млн.   лет   назад,   до сравнительно молодых – третичных  слоёв,  сложившихся  50  млн.  лет  назад. Накопление  органического   материала   для   будущего   образования   нефти происходило в прибрежной полосе, в зоне борьбы между сушей и морем.

   По вопросу  об исходном материале существовали  разные  мнения.  Некоторые учёные полагали, что  нефть  возникла  из  жиров  погибших  животных  (рыбы, планктона), другие считали, что главную роль играли белки, третьи  придавали большое значение углеводам. Теперь доказано, что  нефть  может  образоваться из жиров, белков и углеводов, т.е. из всей суммы органических веществ.