Xreferat.com » Рефераты по геологии » Органогенные постройки морей, их роль в осадконакоплении

Органогенные постройки морей, их роль в осадконакоплении

помнить, что коралловые постройки для тропической зоны имеют такое же значение, как травостой для зоны степей или хвойные породы деревьев для зоны тайги.

В подавляющем большинстве биоценозов, как суши, так и водоемов ведущая роль принадлежит растениям, так как в пищевых цепях функции продуцентов принимают на себя только эти фотосинтезирующие организмы.* Строго говоря, коралловый биоценоз не представляет собой исключения из этого правила. Первичная продукция и в этом сообществе вырабатывается водорослями. Известная ее доля образуется в результате фотосинтеза, осуществляемого свободноживущими формами, но ничуть не меньшую, если не большую роль в этом процессе играют одноклеточные симбиотические водоросли — симбиодиниумы, поселяющиеся в тканях кораллов-рифостроителей. Физиологическая связь между рифообразующими (герматипными) кораллами и симбиотическими водорослями настолько велика, что ни те, ни другие в природных условиях не могут жить самостоятельно. Эти кораллы так же немыслимы без симбиодиниумов, как немыслим гриб без водоросли в теле лишайника. Поэтому симбиотическое сочетание герматипный коралл — симбиодиниумы следует рассматривать в качестве единого организма. Таким образом, рифообразующие кораллы могут служить единственным примером животных-продуцентов.

* Глубоководные биоценозы состоят из одних консументов, т. е. потребителей органического вещества, которое они получают из верхних «этажей» океана и с суши. В недавно открытых и описанных биоценозах, расположенных вблизи глубоководных термальных источников, первичная продукция вырабатывается в результате жизнедеятельности бактерий.

Тропический пояс Земли, с позиций астрономии, ограничен пространством между тропиками Рака и Козерога. Только в пределах этого пояса можно наблюдать Солнце в зените. А в физической географии границы тропической зоны приурочены к температурному режиму поверхностных слоев воды и почти нигде не совпадают с линией тропиков. На большем своем протяжении они отклоняются в сторону высоких широт, в восточных же частях Атлантического и Тихого океанов тропическая зона значительно сужена — здесь ее границы, особенно южная, приближаются к экватору. Указанные отклонения связаны с воздействием холодных и теплых поверхностных течений. Главным критерием для выделения тропической зоны в биогеографии служит наличие кораллов-рифостроителей, которые предъявляют высокие требования к температурному режиму. Их распространение ограничено теми районами Мирового океана, в которых температура воды у поверхности никогда не опускается ниже 20,5°С.

Определить точные границы тропической зоны довольно трудно вследствие известного непостоянства течений. Не помогают в этом деле и изотермы. Как известно, изотермы — их выводят на основании многолетних наблюдений — соединяют точки с одинаковой средней температурой за определенный промежуток времени (за месяц, сезон или год). Кратковременное одноразовое понижение температуры на 1 — 2 градуса не оказывает существенного влияния на эти усредненные показатели, но может привести к гибели коралловый риф. По этим и другим причинам в литературе имеются довольно сильные расхождения в данных о площади тропической зоны океана.

Американский океанограф Питер Вейль (P. Weyl, 1970) считает, что она равна 200 миллионам кв. км. Примерно такую же величину (190 миллионов кв. км) приводят в своей книге «Жизнь и смерть кораллов» Ж.-И. Кусто и Ф. Диоле. По мнению западногерманского исследователя Г. Шумахера (Н. Schuhmacher, I976), площадь зоны океана, на которой могут развиваться коралловые рифы, не превышает 123 миллионов кв. км. Какова бы ни была на самом деле эта акватория, несомненно, что она невероятно велика, так как составляет от 1/2 до 1/3 поверхности всего Мирового океана (362 миллиона кв. км). Правда, на долго самих коралловых поселений приходится лишь незначительная часть этого пространства. Установить его истинную величину еще более сложно. Дело в том, что рифы чрезвычайно многочисленны и вместе с тем очень разрозненны. Наряду с такими гигантскими творениями природы, как Большой Барьерный риф Австралии, протянувшийся на 2,4 тысячи км, существует множество крошечных поселений герматипных кораллов, площадь которых измеряется долями квадратного километра. Имеется большое количество погруженных коралловых банок с не установленным процентным отношением между их живой и мертвой частями. Недостаточная изученность коралловых рифов находит свое отражение в навигационных картах. В большинстве случаев районы рифов окружены пунктирными линиями и лишь безопасные проходы нанесены на карты тщательно и снабжены навигационными знаками. В лоциях такие места обычно характеризуются общими замечаниями вроде: «Район, опасный для мореплавания, множество рифов, бурунов и отмелей». В силу этих причин в большинстве справочников и руководств приводятся лишь весьма приближенные данные о площади живых коралловых рифов, причем и по этому вопросу мнения разных авторов весьма различны — называются цифры от 150 тысяч до 7 —8 миллионов кв. км. По нашему мнению, последняя величина более правдоподобна, но к окончательному выводу, по-видимому, можно будет прийти только с развитием спутниковых методов картографии. Если даже считать, что общая площадь живых коралловых рифов в 2—3 раза меньше, то и в этом случае она очень значительна. Так или иначе, совершенно несомненно, что с коралловыми рифами приходится считаться как с географическим явлением, играющим существенную роль не только в пределах тропической зоны, но и в масштабах всего Мирового океана.

Хорошо известно, что пелагиаль тропических морей в целом характеризуется относительной бедностью жизни, особенно в удаленных от берегов районах. В то же время коралловые рифы принадлежат к наиболее продуктивным сообществам. По своим продуктивным показателям они сравнимы с тропическими дождевыми лесами или с полями таких искусственно возделываемых культур, как кукуруза и сахарная свекла в годы максимальных урожаев. Каким образом в пустынном океане возникают и поддерживаются оазисы жизни? Это один из интереснейших вопросов науки о море, ответ на который в последние десятилетия усиленно ищут ученые разных стран. Высокая биологическая продуктивность кораллового рифа интересна не только сама по себе, но и как естественный образец для моделирования при создании подводных управляемых хозяйств по выращиванию съедобных и других практически важных морских организмов. Животные, населяющие рифы, в процессе эволюции приспособились к жизни при высокой температуре и нередко отличаются очень высоким продукционным потенциалом, поэтому их использование в марикультурах весьма перспективно. В США уже практикуется искусственное разведение креветок в морской воде, которая подогревается системой охлаждения тепловых электростанций. По-видимому, большое значение в насыщенности жизни на рифе имеет также его структура — наличие большого количества малых и больших полостей, сложность их микрорельефа. Попытки имитировать структуру рифа (в том числе в условиях умеренной зоны океана) дали вполне обнадеживающие результаты — продуктивность подводных хозяйств на искусственных рифах заметно повышается.

Коралловые рифы в минувшие геологические эпохи были распространены значительно шире, чем теперь, что, несомненно, связано с особенностями палеоклимата. Теперь эти ископаемые рифы частично находятся на суше, причем не только в тропиках, но и в относительно высоких широтах. По данным некоторых специалистов, с коралловыми отложениями связано до 60 % нефтеносных горизонтов. Не исключено, что одним из источников нефти как раз и послужило органическое вещество, образовавшееся в далеком прошлом и захороненное в коралловых отложениях на дне давно исчезнувших морей. Известковые скелеты кораллов хорошо сохраняются в ископаемом состоянии, и потому их широко используют в качестве руководящих форм при разведке нефтеносных пластов. Значение ископаемых кораллов для целей практической геологии очевидно, и потому над их изучением трудится целая армия специалистов. В нашей стране большой коллектив палеонтологов-кораллистов возглавляет основатель советской школы академик Б. С. Соколов. Без знания биологии рецентных (современных) герматипных кораллов, закономерностей развития, роста и гибели современных рифов геологам трудно получить правильное представление о рифах ископаемых.

Большое теоретическое и практическое значение коралловых рифов выявилось лишь в последние 20—25 лет. До этого во всем мире имелось считанное число специалистов по рецентным кораллам. Немногие энтузиасты отваживались посвятить свою жизнь изучению хоть и прекрасных, но не сулящих никаких материальных перспектив тропических кораллов. Работы эти плохо финансировались, а условия быта исследователей и оборудование их лабораторий на далеких экзотических островах были крайне примитивны.

В настоящее время положение резко изменилось. Интерес к биологии коралловых рифов возрос во всем мире, в том числе и в научных учреждениях тех стран, которые расположены вдали от тропической зоны Мирового океана. Изучение коралловых рифов теперь ведется в нескольких институтах и на биологических станциях, расположенных в непосредственной близости от рифов. Такие стационары имеются во Флориде, на Кубе и Багамских островах, в Красном море, на Мадагаскаре, на Филиппинских, Гавайских и Марианских островах, на Новой Каледонии и Новой Гвинее, в нескольких пунктах Большого Барьерного рифа Австралии и в ряде других мест. Проводятся специальные экспедиции на научно-исследовательских судах. Огромную роль при этом играют легководолазная техника и подводные лаборатории. Создано Международное общество по изучению коралловых рифов. В нашей стране образовано его отделение на уровне Национального комитета. С 1982 года выходит международный журнал «Коралловые рифы».

Напомним, что в течение тысячелетий коралловые рифы составляли основу жизни целых народов, исконных обитателей островов Океании. Мало того, что сами острова, населенные полинезийцами, меланезийцами и микронезийцами, сложены из чистейшего кораллового известняка. Именно рифы давали и дают этим народам основную часть их пропитания, они играют огромную роль в духовной жизни и материальной культуре океанийцев. Многовековой опыт этих народов позволяет им пользоваться всеми благами рифа, не подрывая его основу.

Интерес к коралловым рифам очень велик и в нашей стране, находящейся так далеко от тропиков. Однако, доступная массовому читателю популярная литература, равно как телевизионные передачи и кинофильмы, дает лишь отрывочные сведения, которые, конечно, не могут удовлетворить тех, кто по-настоящему любит природу и хочет узнать о ней возможно больше.

Учитывая существенное значение коралловых рифов в динамике Мирового океана, в практической деятельности человека и высоко оценивая их как неповторимое произведение природы, как настоящее, вполне реальное чудо, авторы этой книги попытались дать краткое изложение проблемы в целом, познакомить читателей с основными аспектами изучения, использования и охраны одного из наиболее характерных природных сообществ тропической зоны океана.

4. Типы рифов


Типы рифов. Выделяется несколько типов коралловых рифов.


4.1 Окаймляющие


Окаймляющие, или береговые, рифы, которые формируются у берега и часто бывают соединены с сушей материков или островов.


4.2 Барьерные


Барьерные, отделенные от коренного берега материка или острова коралловыми лагунами. Мощность такого рифа может существенно превышать мощность окаймляющих рифов. Это связано главным образом с тектоническим прогибанием территории при условии успевающего за ним процесса роста коралловых построек. Ярким примером является так называемый Большой Барьерный риф, протягивающийся вдоль северо-восточного берега Австралии почти на 2 тыс. км при средней ширине 150 км и мощности (по данным бурения) до 150 м. Он отделяется от материка .лагуной относительно небольшой глубины, в пределах которой формируются внутрилагунные береговые барьерные). В тропическом поясе юго-западной части Тихого океана многие вулканические острова полностью или частично окаймлены барьерными рифами, отделенными от островов лагунами.


4.3 Атоллы


Атоллы, к которым относятся кольцеобразные коралловые рифы, имеющие наибольшее распространение в Тихом и Индийском океанах). По данным Ч. Дарвина, подтвержденным последующими исследованиями, большинство атоллов можно считать разновидностью кольцевых барьерных рифов, в которых острова в результате медленных тектонических движений опустились и на их месте образовались лагуны, соединяющиеся с открытым морем узким каналом. В лагунах атоллов и в прилежащих частях ложа океана происходит накопление карбонатных осадков, представляющих обломки и тонкий детрит (лат. "детритус - истертый) различных карбонатных организмов - водорослей, кораллов, в небольшом количестве раковины фораминифер и моллюсков. Местами наблюдаются примеси терригенного, а местами и вулканогенного материала.

5. Состав организмов рифтов


Геологические данные свидетельствуют, что возникновение жизни на Земле относится к архейскому периоду, то есть это произошло около 3,5 миллиарда лет назад. Считается, что первые синезеленые водоросли возникли в архейском океане. Образование этих океанов как раз и связано с раскрытием древнейших рифтов, которые потом превратились в зеленокаменные пояса. Такие пояса есть там, где распространены архейские породы, в том числе и в Африке, в Хоггаре. Получается, что рифты - области глубинного энергопотока, сквозь них из недр просачивается целый сонм разнообразных флюидов. И с этим связано то, что именно рифты стали колыбелью всего живого на нашей планете.

«В том, что повышенные флюидопотоки, просачивающиеся сквозь рифты, влияют на все живое, я впервые убедился сам, когда изучал магматизм одного из древних рифтов в Восточном Саяне. Обратил внимание на то, что там вырастают необычайно крупные овощи - огурцы, лук, картофель. Аборигены утверждают, что эти места вообще удивительно богаты: в тайге много кедрового ореха, ягод, грибов, живности, озера просто кишат рыбой. "А уйдешь за перевалы, - говорят они, - совсем не то". И мне понятно, почему это так. Местные озера располагаются в опущенных рифторных блоках. А перевалы, за которыми все "совсем не так", - это борта, плечи рифтов, то есть их границы. Наверняка и видовое разнообразие флоры и фауны в рифтовой долине гораздо богаче, чем за ее перевалами. Только в таком ракурсе это никто еще не изучал.

Через некоторое время, но совсем в другой обстановке и за тысячи километров от Саян я снова столкнулся с таким же явлением. Мне пришлось опуститься в субмарине на дно рифтовой впадины Красного моря. Я был поражен богатством и разнообразием подводного мира. Эта была ярчайшая иллюстрация связки - "рифты и жизнь". Думается, что иных доказательств и не надо. Но список удивительных феноменов, связанных с рифтами, этим не ограничивается. Тут и удивительные целебные для организма свойства Мертвого моря в Израиле - озера во впадине Левантийского рифта. И те рифты, которые расположены на суше. В них, как правило, встречаются карбонатитовые магмы. А с ними всегда связано такое разнообразие полезных ископаемых, какого нет больше на Земле нигде (опять разнообразие, на сей раз - геологическое).

Таким образом, и возникновение жизни, и формирование разумного человека связаны с рифтогенезом - процессом образования и раскрытия глубоких шрамов на земной поверхности. А процесс этот, как давно установлено геологами, сопровождается извержениями вулканов и, в свою очередь, связан с расширением Земли, возрастанием ее размеров, объема, а быть может, и массы...

Выходит, что рифты - колыбель человечества и всего живого; вулканы же - их повивальная бабка. Почему это так и что ждет нашу планету в следующие 200 миллионов лет после очередной вспышки вулканической активности - какие более высокоорганизованные и сверхразумные существа выйдут на сцену жизни, сменив нас? На эти головоломные вопросы пока нет определенных ответов. Но когда-нибудь они должны появиться. Размышлять есть над чем. Ведь постановка вопросов - это первый шаг на пути к их решению». – А.Н. Заварицкий.

6. Ископаемые рифы


Термин "риф" означает в океанологии подводное возвышение дна моря. Возникает в результате разрушения скалистых берегов или роста коралловых построек, достигающих поверхности моря. Ископаемый риф - захороненная в толще г.п. органич. постройка, четко обособленная от вмещающих пород. Р.д. образуются в результате жизнедеят-сти сообщества древних организмов (водорослей, кораллов, стоматопоров и др. биоценозов), живших в тот или иной период геол. времени в морском бассейне. Р.д. представлены карбонатным массивом, образованным остатками вымерших организмов. Горы-одиночки (см. шиханы) у г.Стерлитамака - классич. пример ископаемых рифов, выходящих на дневную поверхность. Они возникли в пермский период 260 млн. лет назад и сложены известковыми скелетами разл. древних организмов (брахиоподы, водоросли, морские лилии, кораллы и др.). Р.д. - уникальные памятники природы. С погребенными рифами связаны м-ния нефти и газа (Ишимбайское м-ние).

Коралловые рифы как биоценозы отличаются очень большой биомассой и продуктивностью населяющих их организмов, а известняки, слагающие их, обычно пористы и кавернозны. При переходе в ископаемое состояние первое условие благоприятно для образования нефти и газа, а пористость и кавернозность известняков делает их хорошими коллекторами. Поэтому ископаемые К. с. часто содержат богатые месторождения нефти и газа. Изучение фациальных условий современных коралловых построек, их приуроченности к тем или иным тектоническим зонам имеет большое значение для нефтепоисковой геологии.

7. Происхождение нефти и газа


Пока не достигнуто еще полного согласия исследователей в отношении того, как образуется в природе жидкая нефть. Нефтеподобные вещества могут быть синтезированы в лабораториях как из неорганических, так и из органических веществ, но залегание нефти и газа почти исключительно в осадочных породах, которые одновременно содержат остатки древних растений и животных, является важным доказательством того, что исходный материал был органическим по своей природе. В основном предполагается, что остатки растений и животных, которые захоронились в иле, преобразуются в восстановительной среде, которая предохраняет органическое вещество от окисления. С погружением в глубину Земли температура и давление возрастают. Соответствующее время (вероятно, не менее 500 000 лет), умеренные температуры (вероятно, 35–40 С) и давления (вероятно, ок. 10 атм) ведут к преобразованию органического вещества в низкомолекулярные легкие углеводороды, обычно находящиеся в сырой нефти.


7.1 Миграция нефти и газа


В процессе седиментации происходит накопление слоистых пород с дисперсным органическим веществом, которые имеют тенденцию к уплотнению. Одновременно формируются благоприятные для залегания нефти и газа пористые породы (известняки и песчаники).

Поры между частицами заполняются смесью нефти, газа и воды; эта смесь в процессе уплотнения выжимается и тем самым принуждается к миграции из пор пород. Породы с крупными порами, в которых собирается нефть, называются резервуарными или коллекторами.

Залежи образуются обычно в таких местах, где высокопористые пески отлагались вслед за отложением обогащенных органических веществом илов, например, в дельте Миссисипи. Здесь пески находятся в речных руслах и на морских побережьях, а между ними располагаются большие соленые марши (прибрежные болота), где в илах захороняется органический материал. Крупные нефтяные и газовые залежи Луизианы, Техаса, Персидского залива и тюменского Севера приурочены к дельтовым отложениям древних рек. Система рифов – это другой пример общей обстановки, благоприятной для образования как пород-коллекторов, так и нефтематеринских пород. В зарифовой области отлагаются известковые илы, обогащенные органическим веществом. Такие нефтяные месторождения обнаружены в провинции Альберта (Канада), западнее Флориды и в Мексике. Крупные месторождения нефти и газа в рифах открыты в Прикаспийской впадине, в Ливии, Узбекистане и многих других районах.


7.2 Возраст и распространение нефтяных и газовых месторождений


Нефть и газ залегают в породах всех возрастов даже в трещиноватых и выветрелых приповерхностных зонах докембрийского кристаллического фундамента. Наиболее продуктивные породы-коллекторы Северной Америки были сформированы в ордовикском, каменноугольном и третичном периодах. В других частях света добывают нефть в основном из отложений третичного возраста.

Месторождения нефти и газа приурочены к структурно-приподнятым участкам, таким, как антиклинали, но в региональном плане большинство месторождений располагается в крупных впадинах, так называемых осадочных бассейнах, куда за геологическое время вносятся большие объемы песков, глин и карбонатных осадков. Многочисленны такие нефтяные месторождения по краям континентов, где реки откладывают приносимый ими материал в морские глубины. Примерами подобных районов являются Северное море в Европе, Мексиканский залив в Америке, Гвинейский залив в Африке и регион Каспийского моря. Здесь бурятся скважины при глубине моря до 1500 м.


7.3 Формирование месторождений нефти и газа


Необходимы следующие условия для формирования месторождений нефти и газа в залегающих в глубинах земли отложениях, из которых экономически выгодно извлекать углеводороды: наличие соответствующих пород-коллекторов и относительно непроницаемых покрышек и ловушек, которые предотвращают утечку углеводородов к земной поверхности.


7.4 Породы-коллекторы


Для того чтобы стать коллектором, порода должна обладать пористостью и проницаемостью. Те же свойства необходимы для сохранения нефти и газа, а также запасов подземных вод. Пористость – это процент содержания пустот в породе. Кристаллические породы могут иметь менее 1% пустот, тогда как некоторые песчаники – 35–40%, а кавернозные известняки могут обладать даже еще большей пористостью. Наиболее обычный тип пустот – промежутки между зернами крупнозернистых осадочных пород, подобных песчаникам. Размер зерен не влияет на процент пористости, если этот размер одинаков, но при смешении зерен разного размера мелкие зерна частично заполняют пространство между крупными, уменьшая тем самым процент пористости. Итоговая пористость обломочных пород зависит от степени последующей цементации зерен; цемент породы осаждается из циркулирующих вод (таковы многие карбонатные, сульфатные и другие «хемогенные» цементы; весьма распространенные глинистые цементы образуются при одновременном осаждении песчаных зерен и глинистых частиц). Если цементация полная, то пористость не сохраняется.

Другой распространенный тип пустот – это каверны растворения в карбонатных породах – известняках и доломитах. Всякий раз, когда такие породы находятся в зоне проникновения или циркуляции подземных вод, они в какой-то степени растворяются, и результатом может быть образование высокопористых пород. Размер каверн выщелачивания изменяется от микроскопических пор до гигантских пещер. Еще одним типом природных пустот являются каверны выветривания, а также трещины и щели.

Проницаемость – это свойство пород быть проводником при движении жидкостей или газов. Некоторые глины имеют такую же высокую пористость, как и песчаники, но они непроницаемы, так как размер их пор очень мал. Чем крупнее поры, тем выше проницаемость. Прямой связи между пористостью и проницаемостью, в общем, нет, хотя обычно породы с невысокой пористостью (10–15%) имеют также и низкую проницаемость. Если проницаемость мала, то нефть будет только слабо сочиться из породы и продуктивность окажется ниже экономически эффективной. Поэтому трудно извлекать нефть из глин, хотя обильные признаки нефти в них имеются во многих районах мира. Методы извлечения нефти из глинистых пород разрабатываются.

Пласты пород-коллекторов должны иметь определенную мощность и относительно постоянную проницаемость по латерали. Мощность, ниже которой пласт-коллектор не может разрабатываться с необходимой экономической эффективностью, зависит от многих причин, включая стоимость бурения в данном районе, глубину, пористость и объем (запасы) нефти.

Хотя обычно породами-коллекторами являются песчаники и карбонатные породы, любые породы, которые обладают необходимыми геологическими или структурными характеристиками, могут содержать нефть в промышленных количествах. Примером являются трещиноватые глины (аргиллиты), конгломераты, зоны выветривания на древних поверхностях гранитов и серпентизированные магматические образования.

ЛИТЕРАТУРА


Биология океана, тт. 1–2. М., 1977

Дозье Т. Киты и другие морские млекопитающие. М., 1980 3

Дозье Т. Опасные морские создания. М., 1985

Быховер Н.А. Экономика минерального сырья, тт. 1–3. М., 1967–1971 Минеральные ресурсы мира. М., 1997

7


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: