Традиционная проблема влияния исторического развития биоса на состав твердых горючих ископаемых обсуждается в трудах Г. Потонье, А. Н. Криштофовича, В. И. Вернадского, Ю. А. Жемчужникова, Н. М. Страхова, Л. Ш. Давиташвили и других ученых. Выяснение возрастной специфики состава углей на уровне особенностей ботанического состава растений палеозоя и мезозоя, характерное для исследований Г. Потонье [836] и Ю. А. Жемчужникова [366], переходит на современном этапе познания состава твердых горючих ископаемых на уровень изучения элементарных составляющих (микрокомпонентов) углей и горючих сланцев.

Еще В. И. Вернадский [166] высказал общее положение, что в каустобиолитах видно ясное проявление эволюционного процесса. Им же [164, с. 170] было отмечено наличие взаимосвязи состава нефтей и исходных организмов: "нефти происходят из определенных живых организмов, из живого вещества - определенного химического состава, определяющих структуру нефтей". Роль изучения горючих ископаемых для развития палеонтологии четко сформулирована В. Е. Раковским [853, с. 51]: "отложения угольного вещества и нефти являются важным памятником процессов разных геологических эпох; химический состав этих горючих ископаемых позволит в будущем пролить свет на состав растений прежних геологических эпох".

Угли и горючие сланцы

Возрастная специфика микрокомпонентов углей подробно рассмотрена в работах А. В. Лапо [561, 562], Е. М. Файзуллиной и А. В. Лапо [1088]. Подчеркнуты различия, существующие между равноуглефицированными микрокомпонентами групп витринита, лейптинита и фюзинита разного возраста - от палеозойского до кайнозойского - по элементному составу, выходу летучих и смолы полукоксования, т. е. на уровне общей химической характеристики. По данным ИК-спектрометрии показано повышенное содержание алифатических групп в витринитах каменных углей мезозойского возраста в сравнении с равноуглефицированными углями палеозоя, что связывается с эволюцией углеобразующей растительности [1088]. Можно полагать [573], что эти различия микрокомпонентов обусловлены эволюцией структурных звеньев биополимеров углеобразующей флоры. Однако недостаточная изученность химического состава микрокомпонентов углей, о чем свидетельствует сводка А. В. Лапо [562], не дает пока оснований проверить это предположение на молекулярном уровне.

Интересные данные о возрастной специфике горючих сланцев получены при изучении нерастворимой части их керогенов [493, 1083 и др.]. Поскольку горючие сланцы не подвергались в своей геологической истории деструктивному действию повышенных температур, остатки жирных кислот в составе макромолекул керогенов сохраняют специфику исходных жирных кислот. Так, черты сходства в органическом веществе докембрийских и нижнепалеозойских горючих сланцев объясняются [1083] отсутствием в сравниваемые эпохи резких изменений как в составе исходного для керогенообразования материала, так и в процессах осадконакопления. Вместе с тем длина алифатических цепей - фрагментов макромолекул керогена, т. е. "связанной" формы хемофоссилий, по А. Н. Гусевой и И. Е. Лейфману [573], - отражает специфику исходных жирных кислот водорослей (например, ордовикские кукерситы - сине-зеленых водорослей, юрские горючие сланцы - диатомовых водорослей), а в случае сноса терригенного материала - и жирных кислот наземных растений в формировании горючих сланцев и сапропелитов мезозоя и кайнозоя [493].

Нефти аналогично ископаемым остаткам организмов, осадкам, породам и другим горючим ископаемым содержат много углеводородов и неуглеводородных соединений, относящихся к хемофоссилиям. Согласно Ал. А. Петрову [818, с. 41-42], всего в настоящее время в нефти определено до 400 индивидуальных углеводородов состава до С₄₀ разных классов и родов, причем "...большинство из определяемых в нефтях углеводородов являются реликтами, т. е. соединениями, явно сохранившими черты строения, свойственные их биологическим предшественникам". Это в первую очередь углеводороды - нормальные алканы, изопреноидные алканы, стераны и тритерпаны (особенно гопаны), несущие в своей структурной и пространственной организации явные черты исходных соединений живого вещества, таких, как н-алканы, длинноцепочные жирные кислоты, фитол, стероиды, каротиноиды и гопаноиды. Ряд кислородсодержащих соединений - кислоты, кетоны, спирты - это производные стероидов, гопаноидов и каротиноидов, также несущие явные черты исходных биомолекул. Большая группа соединений нефти, включая типичные для нефтей гибридные углеводороды и компоненты смол и асфальтенов, содержит элементы структуры биомолекул в качестве фрагментов сложных молекул, образовавшихся как продукты синтеза при нефтеобразовании и не идентичных биомолекулам.

Состав хемофоссилий нефти представляет исключительный интерес для выяснения генезиса вещества нефти. Это связано с тем, что в структуре хемофоссилий заключена информация об их происхождении, т. е. возможно установление генетической связи с биомолекулами-предшественниками. Весь имеющийся материал однозначно свидетельствует о доминирующей роли биосоединений изначально липидно-липоидной природы как исходного вещества в нефтеобразовании, подтверждая правильность теории осадочно-миграционного происхождения нефти. В свете новейших данных нефтеобразование представляет собой длительный стадийный процесс, берущий начало, как это отметил В. И. Вернадский, еще в живом веществе и завершающийся в осадочных породах, содержащих органические вещества, на этапе мезокатагенеза [146].

В хемофоссилиях нефти заключена как хемотаксономическая информация об организмах, составляющих исходный биос палеобассейна осадконакопления, т. е. будущих нефтематеринских толщ, так и информация об условиях геохимической трансформации биомолекул в нефть и о геохимической истории самой нефти. По существу, все показатели состава нефтей, используемые в последнее время при корреляции нефтей между собой и с органическим веществом пород, основаны на количественных соотношениях таких хемофоссилий, как н-алканы, изопренаны (фитан, пристан), стераны, тритерпаны и некоторые другие.

С позиций молекулярной палеонтологии представляет интерес отражение следов жизнедеятельности различных организмов в составе хемофоссилий нефти. Б. Тиссо и Д. Вельте [1059, с. 353] считают, что хемофоссилий как биомаркеры "...могут быть использованы для характеристики, корреляции и восстановления условий осадконакопления так же, как и макро- и микрофоссилии, обычно используемые геологами". Они указывают, что хемофоссилий могут характеризовать основные типы ассоциаций организмов, участвовавших в образовании органического вещества осадков, на уровне вклада фитопланктона, высших растений и микробиальный переработки растительного материала.

Во многих случаях соотношение н-алканов нефти может отразить вклад высших растений (для них типичны гомологи С₂₅-С₃₃) и низших растений (бактерий и водорослей), для которых типичны гомологи С₁₅-С₁₉, часто резкий максимум для C₁₇ [1059, 1699]. Как показано рядом исследователей [1334, 1449, 1721, 2104, 2132], высокопарафинистые нефти приурочены обычно к прибрежно-морским и континентальным фациям, где велик вклад наземной растительности, богатой кутикулярными восками. Считается, что соотношение фитан - пристан одинаково для нефтей, образовавшихся за счет сходного по составу органического вещества, причем доля пристана выше там, где существенней вклад зоопланктона. Такие типичные хемофоссилии, как гопаны, могут быть унаследованы нефтями от прокариотов - сине-зеленых водорослей и бактерий, участвовавших в переработке автотрофной продукции, хотя синтезируются и некоторыми эукариотами - лишайниками, папоротниками, некоторыми древесными растениями и травами [2060].

Вопросы отражения возрастной специфики хемофоссилиями нефтей достаточно сложны в силу значимости термокаталитических деструкционных процессов в образовании вещества нефти, роли миграции в формировании залежей нефти, в приуроченности залежей нефти к вмещающим отложениям, соотношение которых с предполагаемыми нефтематеринскими толщами может быть различным.

В обобщениях Н. Б. Вассоевича и Г. А. Аммосова [148], А. А. Карцева [476, 477], О. А. Радченко [852], X. Смита [970] и других ученых показаны тенденции изменения свойств и состава нефтей с возрастом вмещающих отложений (кайнозой - мезозой - палеозой). А. А. Карцев [476] по этим параметрам делит нефти на палеотипные и кайнотипные. По особенностям свойств и группового углеводородного состава нефти выделяют пять мегациклов нефтегазообразования (вендский, ранне- и средне-поздне-палеозойские, мезозойский и кайнозойский [785]). По изменению содержания реликтовых углеводородов (н- и изопреноидные алканы, тетра- и пентациклические цикланы) отмечены различия между нефтями кембрийских, девонских, пермских, мезозойских и кайнозойских отложений, что определяется в основном продуктами и условиями седиментации нефтепродуцирующих осадков и согласуется с эволюционными изменениями биосферы [915]. Вместе с тем пока, видимо, нельзя утверждать, что в нефти есть хемофоссилии-реликты, которые четко характеризуют возраст исходной биомассы.

Использование хемофоссилии нефти для реконструкции истории нефтеобразования и геохимической истории нефти в залежи подробно рассмотрено Б. Тиссо и Д. Вельте [1059]. Согласно этим авторам (с. 353), "хотя идентификация хемофоссилии часто требует значительных усилий, получаемые результаты окупают их. Они являются совершенным инструментом при корреляции различных нефтей или нефтепроявлений, обнаруженных в осадочных бассейнах в результате нефтепоисковых работ. Если различные типы нефтей уже выделены, хемофоссилии могут быть использованы для того, чтобы связать эти нефти с соответствующими материнскими породами".

Становится все более ясным, что палеонтологические и биогеохимические исследования на молекулярном уровне конкретизируют многие положения осадочно-миграционной теории образования нефти и газа. Эти исследования можно считать молекулярной основой учения о генезисе нефти, поскольку в структуре ископаемых молекул заложена информация об их происхождении и геохимической истории. Большое практическое значение исследований вытекает из того, что поиски нефти все больше ведутся на историко-генетической основе, в связи с чем возрастает и значимость той информации, которая сохраняется самим веществом нефти.

 

 

К содержанию: «Современная палеонтология»

 

Смотрите также:

 

ПАЛЕОНТОЛОГИЯ ПОЗВОНОЧНЫХ  геология с основами палеонтологии  По следам минувшего 

 

палеоботаника или ботаническая палеонтология...  Аллювий прарек  Палеовулканология

 

 Древние климаты   Палеогеография   Палео океанология