Сапропель (сокращение от древнегреческих слов sapros и pelos , что означает гниение и грязь (или глина) соответственно) — термин, используемый в морской геологии для описания темноокрашенных отложений , богатых органическими веществами . Концентрация органического углерода в сапропелях обычно превышает 2% по весу.
Термин «сапропелевые явления» может также относиться к циклическим океаническим аноксическим явлениям (ОАЭ), в частности тем, которые затрагивают Средиземное море с периодичностью около 21 000 лет.
Сапропели были зафиксированы в средиземноморских отложениях с момента закрытия Восточного океана Тетис 13,5 миллионов лет назад. Формирование сапропелевых событий в Средиземном море происходит примерно каждые 21 000 лет и длится от 3000 до 5000 лет. Первое выявление этих событий произошло в середине 20-го века. С тех пор были исследованы условия их формирования.
Возникновение сапропелей связано с орбитальными параметрами Земли ( циклы Миланковича ). Прецессионные циклы влияют на африканский муссон , который, в свою очередь, влияет на средиземноморскую циркуляцию через увеличение поступления пресной воды.
Сапропели развиваются во время эпизодов снижения доступности кислорода в придонных водах, таких как океаническое аноксическое событие (OAE). Большинство исследований механизмов формирования предполагают некоторую степень снижения циркуляции глубинных вод. Кислород может достичь глубокого моря только путем нового глубоководного образования и последующей «вентиляции» глубоких бассейнов. Существуют две основные причины OAE: снижение циркуляции глубинных вод или повышенная потребность в кислороде с верхнего уровня.
Сокращение глубоководной циркуляции в конечном итоге приведет к серьезному снижению концентрации кислорода в глубинных водах из-за биохимического спроса на кислород, связанного с распадом органического вещества. Оно опускается в глубокое море в результате экспорта продукции из поверхностных вод. Затем истощение кислорода в придонных водах способствует улучшению сохранения органического вещества во время захоронения осадками. Богатые органикой осадки могут также образовываться в хорошо проветриваемых условиях с высокопродуктивными поверхностными водами; здесь высокий поверхностный спрос просто извлекает кислород до того, как он сможет попасть в глубоководное циркуляционное течение, тем самым лишая придонные воды кислорода.
Сапропелевые отложения, образовавшиеся в результате глобальных океанических аноксических событий, формируют важные нефтематеринские породы . Подробные исследования процесса образования сапропеля были сосредоточены на сравнительно недавних отложениях восточного Средиземноморья [1] , последние из которых образовались между 9,5 и 5,5 тысяч лет назад.
Средиземноморские сапропели плейстоцена отражают повышенную плотность стратификации в изолированном средиземноморском бассейне. Они регистрируют более высокую концентрацию органического углерода, чем несапропелевые времена; увеличение δ 15 N и соответствующее уменьшение δ 13 C говорит о росте производительности в результате фиксации азота. [2] Этот эффект более выражен дальше на восток в бассейне, что говорит о том, что увеличение осадков было наиболее выражено в этом конце моря. [2]
В Черном море сапропели распространены на глубине от 500 до 2200 м, и в разных морфолитологических зонах имеют разную мощность. Глубоководными осадками называют осадки, образовавшиеся вне зоны влияния гидрогенных факторов, таких как ветровое волнение и внутренние волны, а также трансгрессивных и регрессивных циклов Черноморского бассейна. Здесь в условиях относительной стагнации можно наблюдать непрерывные разрезы, поскольку эта территория в течение всего плейстоцена и голоцена находилась под уровнем моря . Глубоководные органогенно-минеральные осадки (ГМОМО) — это осадки, содержащие более 3% органического углерода. Сапропели образуют единый горизонт постоянной мощности, характерный для Черноморского бассейна. Аналогами сапропелей на континентальном шельфе и верхней части континентального склона являются зеленые алеврито - пелитовые илы со скоплениями растительного детрита и разложившихся раковин Mytilus galloprovincialis . Переход от алеврито-пелитовых илов к сапропелям фациальный. Органическое вещество в сапропелях неоднородно по происхождению. Они сложены преимущественно планктонными организмами (около 80%) и континентальным органическим веществом (20%). Планктонные организмы в большинстве случаев хорошо сохраняются в условиях сероводородной зоны. Основными компонентами сапропелей являются цисты динофлагеллят , диатомовые водоросли, кокколитофориды , перидиниалы . Минеральная часть сапропелевых илов представлена поликомпонентной смесью глинистых минералов . Преобладают минералы иллит и монтмориллонит , в подчиненном количестве встречаются хлорит и каолинит . Среди них редко встречаются отдельные зерна кварца , полевого шпата , вулканического стекла и др. Карбонатные минералы представлены в основном кальцитом и доломитом . Принято считать, что основным источником сероводорода в Черном море сегодня являются процессы анаэробного разложения органического вещества сульфатредуцирующими бактериями (СВБ). Органическое вещество, закрепляющееся на дне водоема в виде органогенно-минеральных осадков (сапропелей), является продуктом массового вымирания биомассы планктона в результате затопления Черного моря.. Наблюдается избыток огромного количества органического вещества, что создает благоприятные условия для развития бактериальной сульфатредукции. [3]
Болгарский профессор Петко Димитров является создателем идеи применения сапропелевых отложений со дна Черного моря в качестве натурального экологического удобрения и биологических продуктов. [5] [3] По словам румынского магната Дину Патричиу , сапропелевые отложения имеют потенциал стать источником нетрадиционной энергии. [6] Патричиу создал проект по исследованию морских глубин в Черном море, в рамках которого изучаются сапропелевые отложения этого региона. Керны отложений собираются и исследуются несколькими университетами и научно-исследовательскими институтами по всему миру. [6]