А.А. Ивлев
 
Образование толщ, богатых органическим веществом, в свете новой модели глобального цикла углерода
DOI 10.31087/0016-7894-2019-5-5-13

Динамика фотосинтеза определяется неравномерным движением литосферных плит. Циклический характер их движения определяет цикличность сопряженных с ним: круговорота углерода, эволюции фотосинтеза, накопления органического вещества в осадочных толщах, изменения климата и других процессов. Образование толщ, богатых органическим веществом, тоже происходило циклически и было связано с массовой гибелью организмов, происходившей при смене циклов из-за катастрофического изменения условий их обитания. Ключевая роль фотосинтеза в формировании нефтегенерирующих толщ позволяет выделить временной отрезок, соответствующий нефтеобразовательному процессу от рифея до палеогена. Начало нефтеобразования определяется временем (от момента возникновения фотосинтеза) накопления органического вещества в количествах, достаточных для генерации рассеянных углеводородов, позволяющих образовать залежь. Содержание кислорода в атмосфере в этот момент составляло несколько процентов. Окончание процесса соответствует достижению точки экологической компенсации, т. е. такого состояния глобального цикла углерода, когда количество образованного при фотосинтезе восстановленного углерода становится равным количеству углерода, возвращаемого в окисленную неорганическую форму. Процесс завершился в послемиоценовое время, когда снижение уровня концентрации СО2 привело к появлению нового типа С-4 фотосинтетической ассимиляции.

Ключевые слова: фотосинтез; термохимическая сульфатредукция; углеродный цикл; экологическая точка компенсации; орогенический цикл; орогенный и геосинклинальный периоды; катастрофическая смена условий обитания; массовая гибель организмов; толщи, обогащенные органическим веществом.

Для цитирования: Ивлев А.А. Образование толщ, богатых органическим веществом, в свете новой модели глобального цикла углерода // Геология нефти и газа. – 2019. – № 5. – С. 83–90. DOI: 10.31087/0016-7894-2019-5-83-90.

Литература

1. Ivlev A.A. Global redox cycle of biospheric carbon: interaction of photosynthesis and earth crust processes // BioSystems. – 2015. – № 137. –С. 1–11. DOI: 10.1016/j.biosystems.2015.10.001.
2. Hayes J.M., Strauss H., Kaufman A.J. The abundance of 13C in marine organic matter and isotopic fractionation in the global biogeochemical cycle of carbon during the past 800 Ma // Chemical Geology. – 1999. – № 161. – С. 103–125. DOI: 10.1016/s0009-2541(99)00083-2.
3. Raup D.M., Sepkosky J.J.Jr. Periodicity of extinctions in the geological past // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 1984. –№ 81. – С. 801–805.
4. Hallam A., Wignall P.B. Mass Extinctions and their Aftermath. – Oxford : Oxford University Press, 1997. – 328 с.
5. Баженова О.К., Соколов Б.А. Происхождение нефти — фундаментальная проблема естествознания // Геология нефти и газа. – 2002. –№ 1. – С. 2–7.
6. Вышемирский В.С., Конторович А.Э. Циклический характер нефтенакопления в истории Земли // Геология и геофизика. – 1997. –Т. 38. – № 5. – С. 907–918.
7. Корчагин В.И. Общая стратиграфическая шкала и распределение залежей нефти и газа по стратиграфическим подразделениям фанерозоя и докембрия. Таблица, составленная на основании действующего Стратиграфического комплекса. – М. : ВНИГНИ, 2001.
8. Ivlev A.A. Manifestations of Photosynthesis in the Evolution of the Global Carbon Cycle // Oceanography & Fisheries Open Access Journal (OFOAJ) [Электронный ресурс]. – 2019. – Т. 9. – № 1. – Режим доступа: https://juniperpublishers.com/ofoaj/OFOAJ.MS.ID.555755.php (дата обращения 26.04.2019). DOI: 10.19080/OFOAJ.2019.08.555755.
9. Rutten M.G. The origin of life by natural causes. – Amsterdam, London, New York : Elsevier Publ Co., 1971. – 471 с.
10. Farquhar G.D., Zerkle A.L., Bekker A. Geological constraints on the origin of oxygenic photosynthesis // Photosynthesis Res. – 2011. – Т. 107. – № 1. – С. 11–36. DOI: 10.1007/s11120-010-9594-0.
11. Holland H.D. The history of ocean water and its effect on the chemistry of atmosphere // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 1965. – Т. 53. – № 6. – С. 1173–1182. DOI: 10.1073/pnas.53.6.1173.
12. Bjerrum C.J., Canifield D.E. New insights into the burial history of organic carbon on the early Earth // Geochemistry Geophysics Geosystems. – 2004. – Т. 5. – № 8. DOI: 10.1029/2004GC000713.
13. Canfield D.E., Teske A. Late Proterozoic rise in atmospheric oxygen inferred from phylogenetic and sulphur-isotope studies // Nature. – 1996. – № 382. – С. 127–132.
14. Berner R.A. The long-term carbon cycle, fossil fuels and atmospheric composition // Nature. – 2003. – № 426. – С. 323–326. DOI: 10.1038/nature02131.
15. Berner R.A., Canfield D.E. A new model for atmospheric oxygen over Phanerozoic time // American Journal of Science. – 1989. – Т. 289. –№ 4. – С. 333–361. DOI: 10.2475/ajs.289.4.333.
16. Berner R.A., Petsch S.T., Lake J.A., Beerling D.J., Popp B.N., Lane R.S., Laws E.A., Westley M.B., Cassar N., Woodward F.I., Quick W.P. Isotope fractionation and atmospheric oxygen: implications for Phanerozoic O2 evolution // Science. – 2000. – № 287 – С. 1630–1633. DOI: 10.1126/science.287.5458.1630.
17. Lenton T.M. The role of land plants, phosphorous weathering and fire in the rise and regulation of atmospheric oxygen // Global Change Biology. – 2001. – № 7. – С. 613–629.
18. Bergman M.J., Lenton T.M., Watson A.G. COPSE: a new model of biogeochemical cycling over Phanerozoic time // American Journal of Science. –2004. – Т. 304. – № 5. – С. 397–437. DOI: 10.2475/ajs.304.5.397.
19. Berner R.A., Kothavala Z. GEOCARB III: a revised model of atmospheric CO2 over Phanerozoic time // American Journal of Science. – 2001. – Т. 301. – № 2. – С. 184–204. DOI: 10.2475/ajs.301.2.182.
20. Ивлев А.А., Четверикова О.П. Модифицированный балансовый метод расчета с целью раздельного учета газообразных и жидких продуктов эмиграции при катагенезе рассеянного органического вещества // Геология нефти и газа. – 1983. – № 3. – С. 28–34.
21. Hunt J.M. Petroleum Geochemistry and Geology. – San Francisco : W.H. Freeman, 1979. – 617 p.
22. Карасева Т.В., Щербинина Н.Е., Быков В.Н., Белоконь А.В., Башкова С.Е. О дальнейшем развитии геологоразведочных работ на нефть и газ в протерозойских отложениях европейской части России // Нефтегазовое дело [Электронный ресурс]. – 2014. – № 3. – С. 1–16. – Режим доступа: http://ogbus.ru/files/ogbus/issues/3_2014/ogbus_3_2014_p1-16_KarasevaTV_ru.pdf (дата обращения 26.04.2019). DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2014-3-1-16.
23. Cerling T.E., Wang Y., Quade J. Expansion of C4 — ecosystems as an indicator global ecological change in late Miocene // Nature. – 1992. –№ 361. – С. 344–348. DOI: 10.1038/361344a0.
24. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Геохимия черных сланцев. – Москва, Берлин : Директ-Медиа, 2015. – 272 с.

25. Chen R., Sharma Sh. Linking the Acadian Orogeny with organic-rich black shale deposition: Evidence from the Marcellus Shale // Marine and Petroleum Geology. – 2001. – № 79. – С. 149–58.
26. Luciani V., Cobianchi M., Jenkyns H.C. Biotic and geochemical response to anoxic events: the Aptian pelagic succession of the Gargano Promontory (southern Italy) // Geological Magazine. – 2016. – Т. 138. – № 3. – С. 277–298. DOI: 10.1017/S0016756801005301.

27. Брадучан Ю.В., Гурари Ф.Г., Захаров В.А. и др. Баженовский горизонт Западной Сибири (стратиграфия, палеогеография, экосистема, нефтеносность). – Новосибирск : Наука, 1986. – 217 с.
28. Large R.R., Halpin J.A., Lounejeva E., Danyushevsky L.V., Maslennikov V. V., Gregory D., Sack P.J., Haines P.W., Long J.A., Makoundi C., Stepanov A.S. Cycles of nutrient trace elements in the Phanerozoic ocean // Gondwana Research. – 2015. – Т. 28. – № 4. – С. 1282–1293. DOI: 10.1016/J.GR.2015.06.004.
29. Muraoka H., Tang Y., Terashima I., Koizumi H., Washitani I. Contributions of diffusional limitation, photoinhibition and photorespiration to midday depression of photosynthesis in Arisaema heterophyllum in natural high light // Plant Cell Environment. – 2000. – Т. 23. – № 3. –С. 235–250. DOI: 10.1046/j.1365-3040.2000.00547.x.
30. Goričan Š., Carter E.S., O'Dogherty G.L., Guex J., O’Dogherty L., De Wever P., Dumitrica P., Hori R.S., Matsuoka A., Whalen P.A. Evolutionary patterns and palaeobiogeography of Pliensbachian and Toarcian (Early Jurassic) Radiolaria // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. –2013. – Т. 386. – № 15. – С. 620–636. DOI: 10.1016/j.palaeo.2013.06.028.

А.А. Ивлев

доктор биологических наук

ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет — МСХА им. К.А. Тимирязева», Москва, Россия;
aa.ivlev@list.ru

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License