битум каустобиолит кероген
В условиях эволюции земной коры, погружения и поднимания осадочных бассейнов происходит преобразование не только пород, их минерального и газо-водной составляющих, но и захороненного в них органического вещества - керогена.
Преобразование керогена на стадиях ката- и метагенеза происходит в результате увеличения Т и Р. Повышение температуры во время погружения осадочных отложений вызывает постепенную, перестройку структуры керогенов. Сначала в керогенах происходит разрыв слабых связей. При этом выделяется вода, углекислый газ и некоторые более сложные соединения. Позднее, в среднем катагенезе, высвобождаются углеводороды, образуется нефть, а затем и жидкий газ
В метагенезе керогены перестраиваются наиболее существенно. Слагающие их компоненты собираются в крупные агрегаты, выделяют сухой газ, преобразуются в высокоуглородистые соединения. Постепенно остается единственный выделяющийся углеводородный газ - метан. Соотношение Н/С и О/С падает.
Однако в преобразовании разных типов керогенов и слагаемых ими пород имеются и свои характерные особенности.
Кероген типа - I и горючие сланцы, основу которых он составляет, в стадиальном эпигенезе выделяют молекулы азотистых, сернистых' и кислородных соединений. Они не имеют готовой нефти и выделяют в незначительных количествах битумоиды и газообразные углеводороды.
Из них извлекается значительное количество сланцевой смолы - до 40% органического вещества, Сланцевые смолы содержат 30-50% олифинов - соединений, которых практически, нет в природной нефти. Кроме того, для них характерно значительное содержание азота и серы.
Кероген типа - I и слагаемые им породы относятся к нефтаматеринским. Это связано с особенностью керогена - II, вслед за выделением воды и обильного СО2 генерировать значительное количество нефти и других углеводородов.
Состав нефти сложен. В нем выделяются насыщенные углеводороды, ароматические углеводороды, смолы, асфальтены, сернистые, азотистые соединения, металлоорганические компоненты.
С увеличением глубины, температуры и времени формирования нефти уменьшается ее плотность и содержание серы, но увеличивается концентрация легких углеводородов (алканов).
Кероген типа - III и слагаемые им угли и углистые сланцы на стадиях катагенеза и метагенеза меняются существенно. Они проходят последовательный ряд углефикации, т.е. физико-химического и термобарического преобразования с увеличением количества углерода.
Следует подчеркнуть, что этот ряд непрерывный и линейный. В нем последовательно изменяются физические свойства: уменьшается влажность, пористость, прозрачность, увеличивается плотность, показатель преломления, отражательная способность - RО. Химические изменения включают продолжающуюся конденсацию, полимеризацию и потерю функциональных групп с кислородом, азотом и серой.
Непрерывность, последовательность и закономерность изменения свойств керогена типа - III позволила использовать их для создания шкалы углефикации, а затем и шкала ката- и метагенеза. В ряду последовательного преобразования керогена типа - III углефицируется, а породы, испытывая постепенные преобразования, меняются в ряду: торф - бурый уголь - каменный уголь - углистый сланец - антрацит - аспидный сланец.
При преобразовании углистых пород и керогена типа - III происходит выделение воды, углекислоты, низкомолекулярных углеводородов, в частности, метана. Наиболее интенсивные выделения метана начинаются тогда, когда степень углефикации соответствует каменным углям.
Высокомолекулярные углеводороды практически не генерируются. Видимо, в керогене типа - III, углях и углистых сланцах нет механизма выделения и миграции жидких углеводородов.
Итак, в эволюции керогенов разных типов есть общие и отличительные особенности. К общим особенностям относятся: упорядочение структуры атомов углерода, удаление продуктов упорядочения, препятствующих этому процессу; выделение в начале катагенеза воды, углекислоты, гетероатомных соединений; в середине и конце катагенеза - нефти и жирного газа; в метагенезе - сухого газа.
Искусственная эволюция керогенов при нагревании (пиролизе) обнаруживает интересные их особенности. Все они разлагаются, последовательно выделяют продукты пиролиза, процесс протекает в интервале температур до 500-600° С, но есть особенности. Кероген типа - I и кероген типа - II выделяют эстеры - ферменты, содержащиеся в животных и микроорганизмах, кероген типа - II их не выделяет совсем.
Общность некоторых свойств керогенов типа - I и типа - II подкрепляет имеющееся за ними общее название "сапропелиты" в отличие от "гумолитов", соответствующих керогену типа - III. Исследования, проводимые на кафедре минералогии и петрографии ТПУ, показали, что кероген типа - III имеет специфические ядерно - геохимические особенности. Именно они ответственны за механизм формирования и эмиграции жидких и газообразных углеводородов.
Литература
1. Иванова Г.М., Столбова Н.Ф. Практикум по петрографии осадочных пород. - Томск: Изд. ТПИ, 1992.
. Муратов В.Н. Геология каустобилитов. - М.: Высшая школа, 1970.