وجود موجودات زنده یا مواد آلی (Organic Maters) در کره زمین بارزترین ویژگی این سیاره است. موجودات زنده ، اصولا از شماری مواد شیمیایی منشا گرفته‌اند.

مواد شیمیایی سازنده موجودات زنده

• پروتئینها و پلیمرهایی که به فراوانی در ساختمان بدن موجودات زنده شرکت دارند.
• کربوهیدراتها که شامل گلوسیدها و پلیمرهای آن ، بویژه سلولز ، کیتین و اسپوروپولنینها می‌باشند.
  
  
• لیپیدها که اصولا از اسیدهای چرب تشکیل شده‌اند.
• لیتین (چوب) که استخوان بندی گیاهان آلی را تشکیل می‌دهد.
  
  
• تانن‌ها که ساختمان برخی بافتها را آغشته می‌کنند. نسبت مواد شیمیایی سازنده در موجودات زنده مختلف و همچنین نسبت این سازنده‌ها بر حسب گروه‌ها یا خانواده‌های سلسله جانوری یا گیاهی متفاوت است.
  
  
• نسبت مواد شیمیایی سازنده در گیاهان عالی : بیشتر گیاهان عالی از 30 تا 50 درصد سلولز ، 10 تا 25 درصد چوب (لیتین) درست شده‌اند. برخی فرآورده‌های گیاهی ، مانند دانه‌ها ، رزینها و شیره‌های گیاهی ، نسبتهای مهمی از چربی یا لیپید دارند.
  
  
• نسبت مواد شیمیایی در گیاهان عالی : گیاهانی مانند خزه‌ها و گیاهان آبزی ، اصولا از کربوهیدرات‌ها ساخته شده‌اند و در ترکیب آنها چوب نیست. پلانکتونهای دریایی و دریاچه‌ای ، بوثژه جلبکهای میکروسکوپی اصولا از پروتئینها (10 تا 50 درصد) و کربوهیدرات‌ها (40 تا 80 درصد) درست شده‌اند.
  
  
• نسبت مواد شیمیایی در باکتریها : باکتریها بیشتر دارای پروتئین هستند و می‌توانند تا 40 درصد چربی داشته باشند. فراهم آمدن این مواد گوناگون با تاثیر انرژی خورشیدی و به کمک مکانیسم فتوسنتز انجام می‌گیرد.

نقش عمق آب بر فتوسنتز

• محیطهای کم عمق : فتوسنتز در زمینهای خارج از آب یا در محیطهای کم عمق یعنی محیطهای فوتیک تا عمق نزدیک به 100 الی 150 متری انجام می‌پذیرد.
  
  
• محیط های عمیق دریایی : این محیطها ، بیشتر از دیدگاه تولید مواد آلی ضعیف هستند (کمتر از 100 میلی گرم کربن در مترمربع در روز) به همین دلیل به عنوان بیابان بیولوژیکی قلمداد می‌گردند. اما در عین حال ، نگرشی به گستردگی آنها نشان می‌دهد که 46 درصد کربن محیطهای دریایی را می‌سازند.

انباشتگی مواد آلی در محیطهای مختلف

• فلات قاره : بیشترین تولید مواد آلی ، در فلات قاره و محیطهای که نیترات‌ها و فسفات‌ها فراوان هستند، وجود دارد. هم اکنون 54 درصد فراوری مواد آلی دریایی ، محدود به نواحی و محیطهای استوارین (خلیج دهانه‌ای) ، مردابها ، ریفها و فلات قاره‌هاست که 31 درصد مساحت آبهای سطح زمین یعنی حدود 10⁶ × 86 کیلومتر مربع را دربر می‌گیرد.
  
  
• محیطهای استوارین (Estvarine) یا خلیج دانه‌ای : این محیطها دارای بارندگی زیاد هستند. مثلا جنگلها 65 درصد کربن ارگانیک فرآورده دارند، در حالیکه 27 درصد سطح قاره‌ها را می‌پوشانند.

نقش کربن در ساخت مواد آلی

کربن آلی بر اثر اکسیداسیون جوی با آزاد کردن CO₂ به حالت عادی برمی‌گردد. این کار ممکن است در هیدروسفر نیز انجام شود. در این حال در برخی از محیطهایی که اکسیژن محلول کم دارند، یعنی محیطهای آنوکسیک (Anoxic) ، مواد آلی نیز کمیاب می‌گردد.

ایزوتوپهای کربن و فراوانی آنها در طبیعت

• کربن 12 : با فراوانی 98.89 درصد که فراوانترین ایزوتوپ کربن در طبیعت بشمار می‌رود.
• کربن 13 : با فراوانی 1.11 درصد
• کربن 14 : با فراوانی ^5-10 درصد که رادیواکتیو بوده و مقدار آن بسیار ناچیز است.

فراوانی کربن 13 در منابع مختلف

• اتمسفر که در آن 7 درصد از این کربن یافت می‌شود.
• کربناتها که در آنها میانگین ، بیش از 2 درصد کربن 13 مشاهده می‌شود.
  
  
• مواد آلی که بیشتر دارای کربن 12 هستند و از نظر ایزوتوپ کربن سنگین ، یعنی کربن 14 ، بسیار فقیرند و کربن 13 در آنها کم و بیش بین 20 تا 35 درصد برحسب گروههای گوناگون گیاهی پدید آورنده مواد آلی تغییر می کند.

اهمیت ایزوتوپ کربن اندازه گیری شده در کربناتها

وابستگی ایزوتوپی کربن اندازه گیری در کربناتها ، نشانه خوب و شاخص چینه شناسی و پالئوژئوگرافی است. همچنین ، منحنی تکامل کربن 13 نشانه رخدادهای زمین شناسی است که از نظر چینه شناسی اهمیت دارد. افزون بر این کربن 13 می‌تواند کم و بیش شاخص عمق محیط رسوبی باشد، زیرا که منحنی تکامل کربن 13 اغلب موازی با منحنی تغییرات استاتیک (Eustatic) یعنی سطح آب حوضه رسوبی است.

مهمترین محیطهای حفظ کننده مواد آلی

پراکندگی کربن آلی در رسوبات دریایی کنونی تقریبا با مناطق فرآوری آنها همخوانی دارد ولی با این وجود همه محیطهای سرشار تولید کننده مواد آلی ، برای نگهداری این مواد مطلوب نیستند. بهترین و مناسب ترین محیطها برای حفظ مواد آلی دریایی ، کناره‌ها و کرانه‌های قاره‌ای (حوضه‌های منفرد و فروافتادگی‌های کوچک : Depressions) در زونهای با کمترین اکسیژن روی فلات شیب در زون Up wellings و در گودالهای عمیق منفرد است.

کربن ارگانیک رسوبات

مواد آلی از منشا قاره‌ای نقش مهمی در میزان کربن ارگانیک رسوبات دارد. این پدیده ممکن است به صورت پراکنده و احتمالا آمیخته با مواد آلی دریایی باشد. یا مثلا در محیطهای دلتایی و دریاچه‌ای ، به تنهایی یافت شود (تورب و …). انباشتگی و نگهداری مواد آلی در محیطهای گوناگون ، این مواد را یکی از سازندگان سنگهای رسوبی معرفی می‌کند. هر چند اندازه آن ناچیز است. رسوبات معمولا کمتر از 5 درصد و استثنائا بیش از 5 درصد وزن خود کربن آلی دارند.

تبدیل مواد آلی به نفت و گاز و زغال سنگ

تبدیل مواد آلی به نفت و گاز ، در راستای تکامل و روند فرونشست رسوبات به ژرفای زیاد (تا حدود هزار متر) و دمایی از 60 تا 200 درجه سانتیگراد رخ می‌دهد. معمولا زغال سنگها ، شیلهای قیری و سنگهای کربناته سخت ، دارای مواد آلی می‌باشند.

دوره‌های مناسب جهت رسوبگذاری مواد آلی

سنگهای عنی از مواد آلی را بیشتر می‌توان در دوره‌های دونین ، سیلورین ، لیاس ، ژوراسیک بالایی و کرتاسه مشاهده کرد. دوره‌هایی نیز بیشتر با ذخایز و انباشتگیهای مهم زغالی مشخص هستند. مانند دوره کربونیفر میانی و بالایی ، پرمین ، ژوراسیک آغازی ، کرتاسه زیرین ، کرتاسه پایانی و ائوسن.

فواید مطالعه مواد آلی موجود در رسوبات

با بررسی کیفی و کمی مواد آلی موجود در رسوبات مقاطع مختلف چینه نگاری (مقاطع سطحی یا زیرز مینی) و نگرشی به نتایج چینه شناسی و رسوب شناسی ، از نتایج بدست آمده ، نقشه‌های انتشار مقدار و تیپهای مختلف مواد آلی تهیه می‌گردد.

مباحث مرتبط با عنوان

• انواع شیل
• رسوبات دریاچه‌ای
• رسوبات دریایی
• زغال سنگ
• ژئوشیمی
• فتوسنتز
• گاز طبیعی
• محیطهای حد واسط
• محیطهای دریایی
• مرداب
• نفت