PROCESE BIOTICE

PROCESE BIOTICE

Activitatea biotica - vegetala sau animala - in cadrul ariilor continentale sau bazinelor marine a contribuit, direct sau indirect, la generarea de material sedimentar. In ariile continentale, dezvoltarea vegetatiei a insemnat, direct, o sursa pentru formarea carbunilor naturali si, indirect, un regulator al continutului de gaze din atmosfera (O₂, CO₂). In bazinele marine si oceanice existenta vietii a insemnat, prin produsele sale - parti scheletice de natura minerala si/sau substanta organica - o participare constanta si variata la procesul de sedimentare. S-au format aici sedimente si roci cu un caracter organogen.

Organismele, prin prezenta si activitatea lor la suprafata scoartei terestre, constituie o sursa de material si un factor de prelucrare a sedimentelor. Procesele biotice organice si anorganice au contribuit la formarea de hidrocarburi, zacaminte de carbuni si a rocilor organogene carbonatice, silicioase, fosfatice. Activitatea organismelor este mai degraba constructiva si in foarte putine cazuri destructiva.

Se cunosc urmatoarele procese biotice care intervin in petrogeneza sedimentara, mecanisme prin care se genereaza substanta minerala: biosecretia minerala, bioconstructia coralgala (recifi), distrugerea scheletelor, bioturbatia si procesele geobacteriene.

1. Biosecretia minerala

Acesta este un mecanism prin care unele organisme isi construiesc fie un schelet-suport, fie un invelis protector de natura minerala, extragand materia din apele-solutiile in care traiesc sau din hrana lor. Molustele, unele alge, vertebratele isi construiesc anumite portiuni de natura minerala din CaCO₃, silice, fosfati. Dupa moartea organismelor, fragmentarea acestor schelete furnizeaza bioclaste pentru procesele de acumulare.

Secretia minerala este controlata de anumiti factori din mediul de viata al organismelor: concentratia de saruri, temperatura si raportul dintre compozitia in elemente a apelor si continutul de gaze dizolvate (CO₂, O₂), etc..

Secretia minerala in corpul sau la suprafata organismelor din grupul foraminiferelor, hidrozoarelor, briozoarelor, brachiopodelor, molustelor, echinodermelor etc., este catalizata de existenta unor enzime (anhidroza carbonica) sau aminoacizi, precum si prin ridicarea procentului de oxid celular, prin metabolism. Alte organisme (radiolari, spongieri, diatomee) precipita SiO₂ sub forma de opal, calcedonie.

Sintetizarea carbonatilor se realizeaza dupa reactia:

Ca ²⁺ + 2HCO₃ ^- CaCO₃ + H₂O + CO₂

Germinarea CaCO₃ se declanseaza in momentul degajarii CO₂ din apa si are loc:

- indirect, prin intermediul algelor care retin CO₂ in procesul de fotosinteza (ex. constructia scheletelor la coralii hermatipici care se dezvolta in anturajul algelor zooxante);

- direct, in organismele care, secretand o matrice de aminoacizi, isi creeaza suportul pe care are loc dezvoltarea cristalelor de CaCO₃. Ea joaca rolul unui agent de calcifiere si controleaza difuzia Ca in corpul moale al organismului si cresterea dirijata a aragonitului sau calcitului. Forma acestei materii prefigureaza viitorul invelis mineral.

2. Bioconstructia si secretia coralgala

Ele constau in construirea unui schelet comun pentru intreaga colonie de organisme. Astfel ia nastere o masa de roca cu coerenta care formeaza recifi. Recifii au forme variate, existenta lor fiind conditionata de ape curate, limpezi, calde cu adancimi mici.

Algele, in afara de faptul ca secreta CaCO₃, reprezinta si o "capcana" pentru suspensiile clastice de dimensiuni micronice. Dintre acestea, algele albastre filamentoase (genurile Seytonema, Ivanovia, Thalassia) din zonele litorale sau de pe selful intern, in apele putin adanci, secreta un mucilagiu organic, cu polizaharide, care joaca rolul de capcana pentru microclastele carbonatice si necarbonatice sau pentru suspensiile cu cristale de aragonit si calcit magnezian. Detritusul mineral este inglobat (acretionat) si cimentat periodic in masa algala care, prin crestere, joaca rolul unui depozit microstratificat (poate ajunge la grosimi de metri sau zeci de metri). Laminatia sa apare ca rezultat al fluctuatiilor in cantitatea de suspensii, a ratei de sedimentare si eroziune, a salinitatii apei, a luminii. Se formeaza astfel stromatolitele. Acretia algala poate avea loc si in jurul unui nucleu de natura biotica sau minerala, cand rezulta forme sferoidale (oncolite sau oncoide). Acretia algala si cimentarea biotica (incrustatia) constituie o forma mai putin raspandita.

Distrugerea "scheletelor"

Procesul de formare a clastelor organogene de natura carbonatica este un proces mecanic de distrugere a partilor scheletice de natura minerala prin forta apei (valuri, curenti). El este totodata un proces biogen, prin care organisme specializate isi obtin hrana sau isi cladesc un adapost pe seama altor organisme. Astfel, iau nastere malurile si nisipurile carbonatice din anturajul recifilor, detritusul carbonatic organogen pe seama unor organisme izolate, totul se datoreaza actiunii de distrugere a unor organisme de prada - pradatori - in cautare de hrana: pesti, crustacei, spongieri. Acestia ajung la partea moale, organica, a coralilor, molustelor, echinodermelor prin spargerea tesutului de natura minerala (valve, cochilii, camere etc.), rezultand detritusul organogen care ramane la locul de distrugere care poate fi digerat si eliminat prin excretie.

Cu alte cuvinte, detritusul din flancurile unui recif (care constituie pana la 90 % din toata constructia recifala) a provenit prin actiunea mecanica a valurilor si prin actiunea destructiva a organismelor de prada (spongierii de tipul Cliona produc un detritus de 6 -7 Kg/m²/100 zile).

Un detritus foarte fin (mal carbonatic) este un produs de organisme perforante (spongieri, viermi, echinide, pelecipode, alge) care sapa in roci si cochilii pentru adapost.

Bioturbatia:

Toate procesele enumerate mai sus (secretia minerala, secretia algala, fragmentarea scheletelor) prezinta un aspect cantitativ si in acelasi timp un proces calitativ.

Pentru un organism, substratul (fie el subaerian sau subacvatic) poate fi un suport de fixare, un mediu necesar hranei, un loc de odihna sau adapost. Rezultatul acestui gen de interactiune se traduce la suprafata substratului sau in masa sa sub forma de urme de activitati specifice pozitiei filogenetice si ecologice a organismelor. Prin conservare ele devin structuri biotice utile in caracterizarea comunitatii bentonice, a paleomediilor de sedimentare, a ratei de acumulare a sedimentelor etc..

Varietatea si profunzimea structurilor sedimentare generate de organisme este dependenta de caracterul sesil (sedentar fixat) sau vagil (liber) al formei respective si de pozitia sa fata de substrat. Astfel:

- organismele care traiesc la suprafata sedimentelor, formeaza epifauna si ele produc bioglife (la suprafata stratelor).

- organismele care traiesc infundate in sedimente sau perforeaza substratul rigid, formeaza infauna. Procesele prin care aceste organisme prelucreaza si modifica substratul lor natural generand produse si structuri noi, sunt cunoscute prin termenul de bioturbatie. Efectele bioturbatiei sunt de natura:

a. - constructiva (formarea peletelor);

b. - destructiva (formarea structurilor de bioturbatie, canale, amestec de sedimente).

a.     Formarea peletelor

Peletele fecale reprezinta produse de excretie ale unor organisme bentonice si limnivore (viermi hemisesili - genul Tubifex; gasteropode - genul Batillaria; lamelibranchiate - genul Mytilus). Aceste produse se asociaza cu sedimentele lutitice, miloase si se aglomereaza la suprafata acestora cand rata de sedimentare este redusa. Ele se conserva prin ingropare in sedimente fine, acumulate in ape linistite, fara curenti si valuri. Cand formeaza nivele "in situ", repauzeaza peste sedimente puternic bioturbate care reflecta densitati mari ale populatiei bentonice. Cand au fost concentrate prin transport, ele repauzeaza pe suprafata unor sedimente lipsite de structuri de bioturbatie.

b. Structurile de bioturbatie sunt provocate in special de spongieri, briozoare, brachiopode, moluste, viermi, artropode si echinide. Structurile figurative reprezinta perforatii, excavatii sau gauri care nu deformeaza sedimentul si nici limitele de stratificatie. Structurile deformative nu au un contur definitiv; ele se pierd treptat in masa sedimentului care prezinta in dreptul lor lamine intrerupte si deformate.

Procesele geobacteriene

Exista bacterii, care prin simplu fapt ca exista si se dezvolta in apele unor bazine, determina precipitarea substantelor existente in solutii fara ca acestea sa se aglomereze in /sau in jurul corpului lor. Bacteriile au un rol foarte important in stabilirea Eh-ului si pH-ului mediului de sedimentare, in accelerarea proceselor de solubilizare si precipitare a mineralelor, in degradarea sau conservarea substantelor organice si astfel,in echilibrul exogen dintre carbon, azot, si fosfor. Bacteriile participa la doua procese geologice majore:

a) controleaza si catalizeaza reactii chimice prin care rezulta compusi minerali de Fe, Mn, S, Ca, etc.;

b) grabesc procesul de alterare a silicatilor si contribuie direct la formarea solurilor.

Prin date experimentale s-a putut pune in evidenta interventia clara a microorganismelor in mineralogie.

Bacteriile autotrofe (care obtin energia necesara vietii prin procese de oxidare si reducere a materiei organice) modifica mediul mineral prin generare de acizi anorganici (H₂SO₄, HNO₃) si precipitare de oxizi, sulfati, carbonati (ex. oxizi si hidroxizi de Fe si Mn).

Bacteriile heterotrofe (obtin energia necesara vietii prin oxidarea materiei organice) produc acizi organici de tipul acidului oxalic, lactic care grabesc procesele de hidroliza din soluri si scoarta de alterare, ceea ce face ca feldspatii alcalini, plagioclazii si biotitul sa se altereze de doua ori mai repede. Ele pot duce si la formarea milurilor sapropelice, a gazelor (CO₂, CH₄, H₂S).

Formarea rocilor sedimentare organogene in raport cu activitatea biotica, are loc in doua momente principale:

a) - in timpul vietii organismelor;

b) - dupa moartea lor.

a) In timpul vietii, organismele sesile si coloniale (corali, alge, briozoare) construiesc prin secretie sau acretie edificii petrografice rigide, formand roci bioconstruite.

b) Dupa moarte, organismele cu schelete de natura minerala (foraminifere, radiolari, spongieri, brachiopode, moluste, echinoderme) se strang in strate groase si se transforma, in timp, in doua categorii de depozite:

- bioclastele (valve, cochilii, spiculi, schelete) de natura anorganica se concentreaza si se conserva sub forma de sedimente si roci bioacumulate, care reflecta asociatia faunistica din acel loc;

- substanta organica animala genereaza in conditii prielnice (mediu marin euxinic, sedimente maloase), sapropelul generator de hidrocarburi lichide si gazoase. Substanta organica vegetala acumulata in mediul continental, este o sursa pentru formarea carbunilor de pamant.