Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Нефть как каустобиолит


Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Каустобиолит

Cтраница 2

Элементарный состав каустобиолитов изображается А. Ф. Добрян-ским на треугольной диаграмме.  [16]

В составе каустобиолитов, или горючих пород, большую, а порою исключительную, роль играет органическое вещество, к которому бывает примешано то или иное количество неорганического, минерального вещества.  [17]

В химическом отношении каустобиолиты относятся к углеводородам ( УВ), так как углерод и водород являются основными элементами горючих ископаемых.  [18]

Углерод попадает в каустобиолиты из животных и растительных организмов.  [19]

Среди них различают каустобиолиты угольного ряда и нефтяного ряда, последние называются битумами. К ним-то и относятся нефть и газ.  [20]

Среди них различают каустобиолиты угольного ряда и нефтяного ряда, последние называются битумами. К ним относятся нефть и газ.  [21]

Новое в геохимии каустобиолитов.  [22]

Определение органического происхождения каустобиолитов еще не является решением всей проблемы их генезиса.  [23]

Несколько иную классификацию каустобиолитов, называя ее также генетической, предлагает Ш. Ф. Мехтиев, разделивший все каустобиолиты на три группы: 1 гумусовую ( угольную), 2) смешанную гумусово-сапропелевую, 3) сапропелевую. Каждая группа, в свою очередь, делится на классы.  [24]

Основным исходным материалом гумусовых каустобиолитов является древесина. Кроме того, в состав древесины входят пептозаны, гексозаны, воска, смолы, белки и пектиновые вещества.  [25]

В мировой добыче полезных ископаемых каустобиолиты ( ископаемые угли и нефть) составляют 74 % по массе.  [26]

Интересная связь между различными каустобиолитами может быть выявлена и по условиям их залегания в земной коре ( см. § 3 гл. Кривые на рис. 16 отражают наблюдаемую в природе закономерность лишь приближенно. Тем не менее они отчетливо показывают генетическую связь процессов углеобразования и нефтеобразования с накоплением органического вещества в осадках соответствующего периода. Параллелизм в распространении горючих ископаемых по разрезу земной коры тесно связан с их пространственным распространением в той или иной толще. Одни и те же толщи, как отмечает И. М. Губкин, по простиранию переходят из угленосных в нефтеносные. Если залежи угля приурочены к континентальным толщам или к области их перехода в прибрежно-морские отложения, то залежи нефти и газа оказываются связанными по возрасту с теми же отложениями, но с их морскими пли прибрежными фациями. В условиях прибрежных фаций области распространения залежей угля и нефти перекрывают друг друга, однако ни те, ни другие в этих условиях не образуют крупных скоплений.  [27]

Твердые горючие ископаемые ( каустобиолиты) являются естественными продуктами, в образовании которых принимали участие разнообразные растения - от колоний одноклеточных организмов ( алый) до высокоорганизованных деревьев.  [28]

Орлов и Успенский подразделяют каустобиолиты на шесть основных классов. Авторы этой классификации сами подчеркивают, что они не смогли рассмотреть все виды горючих ископаемых.  [29]

По некоторым воззрениям, ископаемые каустобиолиты представляют продукты непрерывного процесса превращения растительного материала. Например, по схеме Жемчужникова процесс углеобразовакия происходит в две фазы: в первой ( фаза гумификации) происходит образование торфа за счет деятельности микроорганизмов; во второй ( фаза углефикации) протекают процессы изменения торфа под влиянием физико-химических воздействий после покрытия пласта кровлей; угле-фикация состоит из двух процессов: диагенезиса - превращения торфа в бурый уголь - и метаморфизма - превращения бурых углей в каменный и антрацит.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Каустобиолиты

«Каустобиолит» в переводе с греческого означает «горючий камень органического происхождения». К каустобиолитам относятся торф, сапропель, ископаемые угли, горючие сланцы. Нефть и горючие газы геологически и генетически связаны с каустобиолитами, но они имеют существенные отличия от других горючих полезных ископаемых.

Во-первых, не все придерживаются представлений об органическом происхождении нефти. Во-вторых, закономерности образования и размещения нефти в значительной мере связаны с её подвижностью, мобильностью, существенными перемещениями в земной коре после образования. Наконец, к настоящему времени учение о нефти выделилось в специальную дисциплину: геологию нефти и газа.

Вещество каустобиолитов образуется из органических соединений, которые синтезируются животными и растительными организмами из газов атмосферы, воды, минеральных солей. Вода при этом содержит фосфор, калий и другие элементы.

Но в осадочных породах захоранивается не всё органическое вещество растений и животных, а лишь его часть, которая не подверглась разложению в условиях гипергенеза. Н. Б. Вассоевич считает, что среднее содержание органического вещества составляет 15-20 кг/м3 породы. Общая его масса, заключенная в осадочной оболочке континентального сектора, включая шельфы, достигает 1016 тонн, что в тысячи раз превышает все известные скопления угля, нефти и газа. Важно и то, что для образования каустобиолитов необходимо не только наличие органического вещества, но и особые условия его накопления и захоронения.

Твердые горючие ископаемые относятся к породам биогенного происхождения и делятся на 3 группы:

  • — гумусовые каустобиолиты;
  • — липтобиолиты;
  • — сапропелиты.

Гумусовые каустобиолиты

Образуются из гомогенезирующихся (однородных) скоплений остатков высших растений (корни, кора, листья, ветви, стволы). К ним относятся торф, бурый и каменный уголь, антрацит. Это продукты единого ряда преобразования органического вещества растительного происхождения в диагенезе, катагенезе и метагенезе. Из остатков водорослей, низших растений могут образоваться редко встречающиеся сапропелевые угли.

Растительный материал в процессе формирования каустобиолитов гумусового ряда подвергается разложению в условиях обилия влаги, резко ограниченного доступа кислорода или без него (на дне озер, в болотах), и перекрывается вышележащей толщей осадков. В результате органическая масса углефицируется, уплотняется, превращается в твердое вещество, в нем уменьшается содержание кислорода и водорода, возрастает содержание углерода. В зависимости от условий захоронения органики и углеобразования ход процесса может изменяться, что сказывается на типовых особенностях конечного продукта.

Торф состоит из образующихся в болотах скоплений малоизмененных остатков растительной ткани. Цвет серо-желтый, буроватый, серо-черный. Его слагают различные виды болотной растительности: травы, мхи, камыш, осока, хвощ и др. Содержание растительного материала в осадке при образовании торфа по Ф. Петтиджону достигает 70-90%. В состав торфа входят воски, смолы, жирные кислоты, целлюлоза. Отличительная черта торфа в естественном залегании – высокое содержание воды (65-90%). Высушенный торф на 40-60% состоит из целлюлозы. В торфе без изменений остаются наиболее устойчивые ткани растений.

Отложения торфа способствуют быстрый рост растений и весьма угнетенная жизнедеятельность микроорганизмов. В стадийности породообразования возникновение торфа соответствует диагенезу.Наиболее интенсивно торфообразование идет в северных широтах в обширных пресноводных болотах, в прибрежных мангровых болотах, затапливаемых солоноватой морской водой. Скопления торфа имеют четвертичный возраст, в том числе образуются в настоящее время. В странах с гумидным умеренным и тропическим климатом месторождения торфа многочисленны.

Бурый уголь. Это горючее непрозрачное некристаллическое вещество бурой, темно-коричневой, буро-черной до черной окрасок. Обычно сохраняет структуру первичной древесины. Содержание влаги ниже, чем в торфе – до 30% от общей массы, количество целлюлозы незначительно. Содержание углерода 60-75% на органическую массу. Бурый уголь обогащен лигнитом и гумусовыми соединениями. Обладает низкой теплотворной способностью и плохо высыхает. Образование бурого угля соответствует ранней катагенетической подстадии преобразования органического материала («обуглероживание» торфов), начинающейся после перекрытия залежи торфа глинистой или песчано-глинистой толщей. При этом происходит обезвоживание, биохимические процессы изменения органических гумусовых веществ с участием бактерий, грибов.

Большая часть бурых углей имеет мезозойско-кайнозойский возраст от триаса до антропогена. Месторождения бурого угля многочисленны. Выделяются Челябинский буроугольный бассейн, Канско-Ачинский бассейн. Здесь пласты угля имеют мощность несколько десятков метров до 100-200 м.Каменный уголь образуется при погружении угленосных толщ на большие, в сотни метров и более, глубины в результате прогибания участков земной коры. Для перехода бурого угля в каменный требуются высокие давления и температура порядка 100-300⁰С.

Каменный уголь имеет плотное сложение, черный цвет и обладает хрупкостью при твердости 2-2,5. Удельный вес 1,26-1,35 г/см3. В естественном залегании угольные пласты обычно не являются однородными, а представляют собой чередование линз, прослоев черных сажистых, плотных матовых и блестящих углей. Макроскопически различимые растительные остатки отсутствуют. Содержание летучих компонентов уменьшается. Резко возрастает, от 75 до 92%, количество углерода. Отсутствуют гуминовые кислоты.

В строении угольной массы принимают участие несколько разновидностей, отличающихся структурой, состоянием углистого вещества:

  1. фюзен – волокнистый матовый уголь со структурой древесины;
  2. дюрен – уголь, состоящий из частиц, сохранивших форму спор, кутикул и фюзенизированной клеточной ткани, сцементированных бесструктурной гелеподобной массой. Матовый или землистый, залегает в виде слоев, не имеющих внутренней слоистости;
  3. витрен – полностью гелефицированная клеточная ткань, бесструктурная коллоидная масса. Блестящий, стекловидный, обычно переслаивается с более мощными слоями углей иного типа;
  4. кларен – гелефицированная масса с примесью спор, смоляных телец. Пласты, линзы кларена, как правило, имеют слоистость.

В углях присутствуют обломочные зерна и часто отмечается примесь глинистого материала. Углепетрографическая систематика основывается на составе исходного материала, либо на его составных частях (кларен, витрен и т.д.), или на свойствах углей (однородные, полосчатые, штриховые, полублестящие, матовые угли).

Антрациты – это продукты преобразования каменных углей в стадию метагенеза (начального метаморфизма). Плотные, блестящие, черные, отличаются наибольшим среди углистых разностей удельным весом, твердостью и однородностью. В составе органической массы преобладает углерод (93-98%), весьма незначительное содержание летучих компонентов (2-5%).

Обобщая данные по составу углей, помимо преобладания в их составе углерода (60-98%), можно отметить присутствие кислорода от 2-х до 5%, водорода 1-12%, азота 1-3%. Отмечаются небольшие количества серы и фосфора. В углях установлена примесь редких, редкоземельных элементов, а содержание германия, урана, ванадия в отдельных случаях могут достигать промышленных концентраций.

Важным параметром качества угля является теплота сгорания: от 3500 ккал/кг у бурых углей до 8000 ккал/кг у антрацита. Зольность углей, определяемая примесью неорганического материала, колеблется от 2-3% до 40-50%. Этот показатель является своего рода таксонометрической границей для углей. Строго к углям можно отнести твердое горючее полезное ископаемое, имеющее зольность ниже 40%. При зольности выше 40% порода считается горючим сланцем.

Своеобразной категорией каустобиолитов являются коксующиеся угли, т.е. угли, которые при нагревании без доступа кислорода на несколько сот градусов (выше 800⁰С), превращаются во вспученную шлакоподобную массу в результате удаления летучих компонентов.

В природных условиях угольные пласты мощностью 2-3 и более метров объединяются в угольные серии, перемежаясь с глинистыми, песчаными и песчано-глинистыми отложениями. При этом формируются толщи циклического строения. В отдельных случаях мощность пластов угля на месторождениях может достигать 35-200 м. Залегание угольных пластов в угленосных толщах различное. Некоторые угольные пласты прослеживаются на сотни километров, другие – резко расщепляются на коротком расстоянии, образуя веер самостоятельных пластов.

Гумусовые каустобиолиты образуются за счет наземных растений, остатки которых накопились непосредственно на месте произрастания (автохтонные угли) или были перемещены до их захоронения (аллохтонные угли). Чаще всего угли формирует как автохтонный, так и аллохтонный растительный материал. Превращение растительных форм в уголь составляет ряд биогенных процессов (гумификация, затем углефикация), и позже абиогенных процессов (метаморфизация).

В ходе геологической истории углеобразование началось в связи с развитием наземной растительности в девонском периоде и продолжалось вплоть до четвертичного периода включительно. В Китае известны угли кембрийского возраста. Наиболее бурно процесс проявился в каменноугольный и пермский периоды (до 41% всех известных запасов угля). Отложения юрского и частично мелового периодов вмещают 14% запасов, накопления мела – 16%, палеогена и неогена – 18% мировых запасов угля.

На Урале угленакопление проявлено в широком стратиграфическом диапазоне. Оно известно в каменноугольном, пермском, триасовом, юрском периодах, а также в палеоген-неогеновый отрезок истории. В результате сформировалось несколько крупных угольных бассейнов, вместивших серию угленосных депрессий. Это Северо-Уральский, Южно-Уральский и Тургайский угольные бассейны.

Липтобиолиты

Липтобиолиты – редкая разновидность углей, не имеющая промышленного значения. Они образованы наиболее стойкими компонентами высших растений, не подверженных разложению: оболочки спор, кутикулы (тонкая пленка на эпидерме листьев, молодых стеблей), кора, скопления смолы. В зависимости от преобладающей компоненты растительной ткани липтобиолиты подразделяются на кутикуловые, споровые и другие разновидности. Липтобиолиты встречаются в виде линз и прослоев среди бурых, каменных углей. Они отличаются повышенным содержанием водорода и летучих веществ.

Сапропелиты

Сапропелиты представляют собой каустобиолиты, органический материал которых содержит очень мало остатков наземных растений. Образуются они за счет углефикации скоплений низших одноклеточных водорослей и состоят из остатков клеточной ткани, спор, кутикулы, а также из основной сапропелевой (битумной) и гумусовой массы желтоватого, бурого, зеленоватого цвета. Залегают в виде прослоев среди гумусовых углей, очень редко в виде самостоятельных пластов. Сапропелиты отличаются высоким содержанием летучих (до 90% органической массы), водорода (7-12%) и первичного дегтя. Они подразделяются на сапропелевые угли и собственно сапропель.

Сапропель это современный гелеобразный черный осадок, накапливающийся на дне болот и озер и состоящий из гниющих в анаэробной среде остатков водорослей. Сапропелевые угли подразделяются на 2 типа: кеннель и богхед. Кеннель представляет собой серый матовый сапропелит, легко загорающийся от спички. В основной массе рассеяны водоросли и споры. Богхед – массивный матовый однородной структуры светло- и темно-коричневого цвета, либо серый, зеленовато-бурый. Для богхедов характерен повышенный выход водорода и первичного дегтя. Сапропелиты являются ценным сырьем для газовой и химической промышленности.

Горючие сланцы. Это осадочные породы, тонкоплитчатые аргиллиты или мергели со значительным, до 50-60%, содержанием битуминозных веществ. По сути они являются глинистыми или известковыми углями-сапропелитами, загорающимися от спички. Горят коптящим пламенем, издавая запах жженой резины. Отличаются от углей большей зольностью и меньшей теплотворной способностью. В категорию горючих сланцев включают сланцы, содержащие гумусовое вещество, тождественное с гумусовым веществом бурых и каменных углей, кеннелевые и богхедовые сланцы, а также сланцы асфальтовые и породы, пропитанные нефтью. В горючей массе сланцев повышено содержание водорода, летучих веществ, присутствуют остатки водорослей, иногда раковины морских организмов. Из органических веществ в состав горючих сланцев входят петролены, битум, гумусовые вещества, присутствуют неорганические составляющие – алюмосиликаты, гидраты окислов железа, кальцит, гипс, пирит, сера и др. Цвет сланцев серовато-желтый, до бурого и черного. Формируются из осадков морских, озерных водоемов, лагун при одновременном осаждении глинистых и карбонатных частиц, тонкого органического ила, состоящего из мельчайших водорослей и других организмов. Разлагаясь под водой, без доступа воздуха, органические остатки постепенно превращают ил в темное горючее вещество, затвердевающее при диагенезе. Слагают протяженные пласты мощностью 15-20 м.

При нагревании горючих сланцев в специальных перегонных аппаратах из них получают напоминающее нефть вещество, при последующей переработке дающее парафин, бензин, керосин, смазочные масла и некоторые ценные химические вещества (ихтиол, фенол, битумы).

Важнейшие месторождения горючих сланцев известны в Прибалтике (диктионемовые сланцы), в Среднем Поволжье (близ Ульяновска), около Сызрани (каширские сланцы), а также в Заволжье, в районе Общего Сырта.

В настоящее время в угольной геологии закрепилось представление о формировании большинства месторождений на базе лесных болот, на месте произрастания растительности. Согласно этой точке зрения угли являются автохтонными образованиями. Однако это не единственная точка зрения. Некоторые ученные придерживаются несколько иной точки зрения, считая органический материал во многих случаях аллохтонным, привнесенным водными потоками. Перенос очень легких по удельному весу частиц растений может осуществляться в водной среде с весьма слабой энергией, что характерно для водных потоков, действующих в условиях обширных аллювиально-озерных заболоченных равнин.

www.geolib.net

Каустобиолиты. Реферат

Филиал Московского государственного университета

им. М.В. Ломоносова в г.Душанбе

Естественно-научный факультет

Реферат на тему:

Каустобиолиты: определение, классификация, номенклатура

Выполнил: студент 2-го курса

направления 020700 «Геология»

Тоиров Джамолиддин.

Душанбе-2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Введение 3

  1. Классификация каустобиолитов

  2. Твердыекаустобиолиты: классификация, номенклатура 7

  3. Жидкие каустобиолиты: классификация, номенклатура 10

Заключение

Литература

Введение

Каустобиолитами (греч. «каустос» — горючий, «биос» — жизнь и «литое» — камень), или горючими, а также органическими породами, называются геологические образования, больше чем наполовину состоящие из органических «минералов», или компонентов. Это особая группа горных пород, наиболее специфичная для нашей планеты (единственной, несущей жизнь), включающая наряду с твердыми также и жидкие горные «породы» — нефти (возможно, и газ), формирующаяся в основном за счет необычного источника — тел организмов (животных и растений), которые в свою очередь строят органичес­ кое вещество своих тел из атмосферных газов и воды под влиянием энергии Солнца. По экономическому значению, т. е. по той роли, которую они играют в экономике, политике и жизни человека, каустобиолиты превосходят все другое .минеральное вещество, добываемое человечеством. Исключительно велико и их научное, в частности историко-геологическое, значение. Важность и специфичность этой группы пород объясняют, почему она рассматривается в специальных дисциплинах — углепетро- графии, углегеологии, геологии и геохимии нефти и газа. По­ этому мы ограничиваемся кратким обзором, необходимым для понимания осадочного процесса, а за более глубокими и систе­ матическими сведениями следует обращаться к соответствую­ щим специальным руководствам (Аксенов, Жабрева, Колесниникова, 1986; Аммосов и др., 1987; Бакиров и др., 1982; Ботнева, 1987; Вассоевич, 1981, 1986, 1988 и др.; Высоцкий, 1979 и др.; Голицын, Голицын, 1989; Голицын, Прокофьева, 1990; Гольд­ берг, 1981; Губкин, 1975; Жемчужников, Гинзбург, 1960; Калин- ко, 1969, 1981, 1987; Карцев, 1978; Кравцов, 1982; Леворсен, 1970; Накопление..., 1990; Матвеев, 1960, 1966, 1968, 1969, 1979 и др.; Орлов, Успенский, 1936; Семенович, 1989; Семенович и др., 1987; Словарь..., 1988; Успенский, 1970; Хант, 1982; Цыркин, Олегов, 1989; Эттингер, 1988; Ягубянц, 1988; и др.).

Каустобиолиты относятся к органогенным горным породам - биолитам (рис.1), среди которых имеются и негорючие породы (акаустобиолиты), например, рифогенные известняки и другие образования, состоящие из скелетов различных организмов

Рис.1. Положение каустобиолитов среди горных пород

(по И.О. Броду и Н.А.. Еременко)

По условиям образования каустобиолиты разделяются на два ряда: угольный (гумусовый) и нефтяной (битумный).

Органические «минералы» сложны, изучены недостаточно и трудно диагностируются. Поэтому каустобиолиты классифицируются в основном по химическим особенностям, агрегатному или физическому состоянию и по более сложным, чем минералы, компонентам. С первыми классификациями, еще в рамках еди­ ной минералогии, и с самим понятием «органический минерал» можно познакомиться в книге Н. А. Орлова и В. А. Успенского (1936): «Выделение органических («горючих») минералов в са­ мостоятельную группу восходит еще ко времени раннего сред­ невековья, когда лишь в неясных и подчас странных формах выкристаллизовывались первые линии деления минеральных веществ на отдельные классы и группы. Уже в трудах арабско­ го ученого Авиценны (980—1037) мы видим их обособленными в отдельный класс «серы», куда входили все горючие вещества, т. е. собственно каустобиолиты, а также алмаз, графит и сера» (с. 5). Это объединение по принципу горючести ведет начало с античности (например, Плиний говорил, что битумы весьма •близко стоят к сере) и удерживается до начала XIX в. В пред­ ставлениях средневековых ученых «понятие «сера» имело не только физический, но и глубоко философский смысл», в част­ ности «как бы воплощало свойство горючести», и «ее название становилось лишь символом, выражающим это свойство»

РИС.2. генетическая классификация каустобиолитов

(ПО В.А. УСПЕНСКОМУ И О.А. РАДЧЕНКО)

Даже когда в конце XVIII в. стали «очищать» группу тсаустобиолитов от инородных минералов, в частности исклю­ чать из нее графит (а позже и алмаз как явно не биогенный), она все еще называлась сернистой. Неразделенность понятий «минерал» и «горная порода» по­ зволяла в единой классификации под именем минералов выде­ лять и то, что отвечает понятию «минерал», и «камни, земли», а также «горючие вещества» — уже породные тела.

Классификация каустобиолитов

Общая классификация каустобиолитов еще разрабатывается. Трудности связаны с разнородностью пород и веществ, с их резко различным физическим состоянием (твердые, жидкие и газовые, а также переходные между ними состояния) и разной «горючестью». Лучше разработаны частные классификации, раздельно рас­ сматривающие твердые, жидкие или газовые образования либо разделяющие их прежде всего по природе органического веще­ ства — на гумолиты и битумолиты. Например, И. И. Аммосов с соавторами (1987, с. 24) твердые горючие ископаемые подраз­ деляет на 3 типа и 7 подтипов (табл. 1). Если первые два типа — гумолиты и сапропелиты — тради- ционны, они выделялись Г. Потонье (Potonie, 1920) и Ю. А. Жемчужниковым (1948), то третий — органофлюидоли- ты — новый: это твердые вторичные органические ископаемые, образовавшиеся из флюидных фракций первых двух типов на путях их миграций, взаимодействий, застаивания, отвердения как в глубоких недрах при повышенных температуре и давле­ нии, так и в зоне гипергенеза

Таблица 1.

Основные генетические типы твердых горючих ископаемы

(По В.Т. Фролов)

Типы

Подразделения типов

  1. Гумолиты

1. Гумиты — в основном из лигнин-целлюлозных веществ

2. Липтобиолиты— из смол, восков, оболочек спор, ку­ тикулы

  1. Сапропелита

3. Телосапропелиты — сохраняется форма или анатоми- • ческое строение водорослей и других богатых жирами организмов

4. Сапроколлиты — исходный сапропелевый материал на месте залегания превращен в бесструктурную массу

III.Органофлюидолиты

Горючие сланцы

5. Нафтолиты — из мигрировавших углеводородных флю­ идов разного генезиса 6. Антрафлюидолиты — из мигрировавших термогенных углеводородных флюидов угольного ряда

7. Некромофлюидолиты— в основном из некрокислот, мигрировавших за пределы торфяника в виде раство­ ров, суспензий и эмульсий, ограниченно взаимодейст­ вовавших с термогенными флюидами разного исходно­ го материала. Сорби

Выделенные типы несомненно генетические, но вместе с тем они и гетерогенны, особенно третий тип. Поэтому правильнее их считать группами типов, или классами. В первой группе более мелкие подразделения намечены по различиям первичного ор­ ганического вещества, во второй — лишь по стадиям преобра­ зования одного и того же вещества, а в третьей — по разным признакам: то по исходному органическому веществу (антра­ флюидолиты), то по типу образующегося органофлюидолита (нафтолиты), независимо от исходного вещества, следовательно, включающего и антрафлюидолиты (разделение, возможно,есть, но нечеткое — включение термогенезиса), то по частным производным (некромовым кислотам, или некрокислотам) цел­ люлозы и лигнина на торфяной или буроугольной стадиях, а также по совсем иному ОВ (сорбированному в черносланце­ вых толщах). Главное деление каустобиолитов на твердые (см. табл.1), жидкие и газовые (см. 11.3 и 11.8), конечно, не генетическое, но удобное и объективное.

2. Твердые каустобиолиты

классификация, номенклатура

Твердые горючие ископаемые (см. табл. 11.1) представлены гумолитами, сапропелитами и органофлюидолитами. Вместе с ними удобно рассмотреть и горючие сланцы (ГС), в которых органическое вещество хотя и не преобладает, но как полезные ископаемые, т. е. как «руды», ГС тяготеют к каустобиолитам, и с ними они могут быть лучше поняты и описаны.

Твердые каустобиолиты изучаются петрологией органических веществ или более узко — петрологией угля — наукой начала XX в. Ее основы создали М. Д. Залесский (1928), Г. Потонье (1934), Р. Тиссен, М. Стопе, А. А. Гапеев (1949), Ю. А. Жемчужников (1948) и другие, а развили Е. Штах (Stach, 1975 и др.)» И. И. Аммосов (1961 и др.), В. И. Горш­ ков, Н. П. Гречишников, И. В. Еремин (1956 и др.), Ю. Р. Ма- зор, М. В. Голицын (1989,1990 и др.), И. Б. Волкова (1990) и д р.

    1. Гумулиты.

Гумолитами называют угли, образовавшиеся из остатков высших растений, главным образом из их лигнино-целлюлозных тканей, при недостатке кислорода во влажной среде, сначала в результате микробиологических процессов преобразования — гумификации (Жемчужников, 1935, 1948), а потом в результа­ те термобарических превращений — углефикации, или мета- морфизации органического вещества. Название происходит, ве­ роятно, от humus — земля, ибо гумусом называют основную чэсть органического вещества почв, происходящую главным об­ разом из высших растений, полностью утративших черты ана­ томического строения преимущественно в результате биохимического разложения. Это темноокрашенный и черный сложьшй агрегат (смесь) аморфных веществ — гумусовых веществ, по растворимости и экстрагируемости делящихся на фульвокислоты (ФК) — наиболее растворимые и высоко подвижные со­ единения, гуминовые кислоты (ГК) — группу нерастворимых в минеральных . и органических кислотах гумусовых соедине­ ний, преобладающих, например, в черноземах, гумины — неэкстрагируемые части гумуса, обогащенные наиболее устойчи* выми компонентами, часто остаточными от деградации и других превращений, и на гуматомелановые кислоты — группу гумусовых веществ с промежуточными между ФК и ГК свойства­ ми, растворяющихся в полярных органических растворителях (Почвоведение, 1989).

    1. Сапрополиты.

Сапропелевые угли (греч. «сапрос» — гнилой, «пелос» ил), или сапропелиты, образовавшиеся в основном из зоо- и фитопланктона в застойных водоемах типа лагун с весьма огра­ ниченным водообменом, состоят преимущественно из микроком­ понентов группы альгинита. От гумусовых углей они резко отличаются отсутствием слоистости, т. е. изотропностью, однородностью, высокой прочностью (с доисторических времен из нихизготовлялись браслеты), а также большим содержанием водорода (на низких степенях метаморфизма), дают много газа и смолы, т. е. являются каустобиолитами битумного или нефтяного ряда. Они матовые, массивные, пелитоморфные, имеют ра ковистый излом, светлои темно-коричневые, вязкие, загораются от спички. Если сохраняется анатомическое строение водорослей и других богатых жирами организмов, породы называются телосапропелитами, а если нацело состоят из бесструктурной, обычно желтоватой основной массы — сапроколлита- ми. Залегают линзами или прослоями в гумусовых углях или образуют самостоятельные слои. Связаны переходными с гумусовыми углями типами — гумитосапропелитами и сапропелитогумитами. Часто смешиваются с неорганическими компонентами и минералами, что намечает переход к горючим сланцам, по составу, типу и природе органического вещества в основном аналогичным сапропелитам. На стадии осадка сапропелевые угли представлены сапро­ пелем,'1АШ~Таттией, — илом" с преобладанием органического ве­ щества — тонкого или Трубого детрита водорослей, животных, осооентю часто насекомых, растений, нередко со значительной (до 30—50%) примесью терригенных и аутигенных минералов. Цвет темный, консистенция мягкая и жирная, строение одно­ родное или микрослоистое, содержание С до 60—70%. Обра­ зуется в озерах, болотах и лагунах при разложении органиче­ ского вещества без доступа кислорода. Часто встречается в торфе. Обычно содержит примесь гуминовых веществ. Балхашский сапропель называется балхашитом, австралийский — куронги- том, по имени лагуны-озера Куронг (Южная Австралия). При­ меняется как удобрение и лечебные грязи.

Сапропелиты связаны постепенным переходом с гумитами через кеннельские угли, или кеннели (англ. «candle» — све­ ча), — черные матовые и со слабым жирным блеском породы с раковистым изломом, обычно еще с правильной микрослоисто­ стью (отличие от богхедов), не содержат альгинита или его мало, часто обогащены спорами («споровые угли») или мелки­ ми частицами витринита, инертита, что указывает на сходство по мацеральному составу с кларитом, дуритом или тримацеритом (отличие в тонкозернистости и однородности), образуют слои толщиной до 80 см, встречаются в большинстве угольных месторождений, узнаются (как метакеннельский уголь) и на антрацитовой стадии, в частности по витринизированным спо­ рам.

    1. Горючие Сланцы

Горючими ископаемыми являются и неорганические по пре­ имущественному составу горные породы — горючие сланцы (ГС), которыми считаются чаще всего глинистые, карбонатные или кремневые пелитоморфные горные породы, обогащенные ор­ ганическим, в основном сапропелевым, веществом на 15—40% или более строго литологически — до 50%. Органическое вещество (ОВ) сланцев обычно называется керогеном, т. е. «воск рождающим» (с греческого). Так профессор Крум-Броун в 1912 г. предложил называть ОВ в шотландских горючих сланцах. ГС называют также битуминозными сланцами, хотя битумоидов в них мало (от долей процента до 2—3%, иногда больше), и лишь при нагревании до 500 °С они могут давать нефтеподобную жидкость (сланцевую нефть, или сланцевую смолу), а основная часть их органического вещества нерастворима в органических растворителях — это кероген в узком смысле слова (Голицын, Прокофьева, 1990). В нем повышенные кон­ центрации урана, железа, ванадия, никеля и молибдена

Мацеральный, или микрокомпонентный, состав ОВ ГС до­ вольно вариабелен: это прежде всего альгинит — остатки

планктонных водорослей в виде таломоальгинита, если оно со­ хранило клеточную структуру, и коллоальгинита — при утра­ те этой структуры и превращении в бесструктурную массу; сор- бомикстинит — тонкая бесструктурная смесь ОВ с глинистым веществом, в некоторых сланцах преобладающая; витринит раз­ ной структуры, липтинит, фюзинит и другие микрокомпоненты углей. М. В,-Голицын и Л. М. Прокофьева (1990) указывают ОВ неясной природы, условно названное псевдовитринитом и предположительно образовавшееся из фитобентоса и морской травы.

3. Жидкие каустобиолиты:

классификация, номенклатура

Жидкие и газовые горючие ископаемые, или нефть и газ, — самые важные в настоящее время полезные ископаемые, игра­ ющие решающую роль в экономике и политике государств. Это своеобразные каустобиолиты, большей частью встречающиеся не в твердом состоянии. Поэтому отнесение их к «-литам» до­ вольно условно, хотя в принципе правильно. Их чаще всего на­ зывали «битумами», «битумными образованиями», что подчер­ кивало их общее свойство — поведение как битумного вещест­ ва, т. е. растворимость в органических растворителях — хлороформе и спиртобензольной смеси. Узкое понятие «битумы» не включает углеводородные газы, так как это «жидкие (нефти), полужидкие (мальта) и твердые их производные (асфальт, асфальтит, озокерит и т. д.)» (Вассоевич, 1981, с. 40). Термин «битумоиды», обозначающий «углеводородистые вещества, со­ держащиеся в осадках и породах и обладающие способностью, как и нефть, растворяться в органических растворителях» (там ж е), по сути, не включает битумы, а только другие битумоподобные вещества и потому не является общим. В последнее время входит в употребление хороший термин «нафтиды» (Мура­ тов, 1954) — «общее название для нефтей и их природных дериватов» (там ж е), постепенно вытесняющий термин «биту­ мы». «Под термином «нафтиды» объединяются природные ор­ ганические'вещества (за исключением ископаемых углей), на­ ходящиеся в недрах в различных физических состояниях: га­ зообразном, жидком, твердом, растворенном или сорбирован­ ном. К ним относятся: углеводородные газы, газоконденсаты, нефти, природные битумы и газогидраты»

3.1. Углеводородные газы

Углеводородные, или горючие, газы — метан, этан, пропан и бутан — имеют огромное промышленное значение, как в ос­ новном положительное, так и отрицательное (взрывы в уголь­ ных шахтах), широко используются как лучшее топливо и сырье для производства пластмасс, искусственных волокон и многих других искусственных материалов «Породообразующим» газом является практически только- метан СН4, а его гомологи содержатся в нем редко в количе­ стве больше 20%. По этому признаку помимо чисто метановых различают газы сухие (примесей 1—5%), легкие (5—10%), тя­ желые (10—15%) и весьма тяжелые (>15% ). Тяжелые газы называются также жирными, а содержание в них тяжелых уг­ леводородов (ТУ) называется жирностью. Последняя умень­ шается в направлении миграции газов — происходит дифферен­ циация по весу (массе), а состав газов закрытых пор как бы фиксирует время закрытия пор. Чем тяжелее в залежах нефти», тем легче газы в их газовых шапках (меньше в них ТУ), т. е. зависимость обратная. УВ-газы смешиваются с азотом, диоксидом С и сероводоро- дом — до их преобладания, а также с водородом, содержание которого редко превышает 30%. Выделяются соответствующие градации (Калинко, 1987, с. 12) по сернистости — до семи, в немалой степени из-за ее вредности (отравляет природу и людей). Классифицируют газы и по содержанию газоконденсата — паров жидких УВ, содержание которых в газовой зале­ жи достигает 400—1000 г/м3 (знаменитые месторождения Кара- чаганакское, Астраханское и Уренгойское), а иногда до 1460— 1700 г/м3. По существу, все газовые залежи являются газоконденсатными, тем более что УВ-газы не только растворяются в нефти, но и сами могут ее растворять — до 1,65 кг/м2, а при 150 °С и 39 МПа — 36 кг. И многие нефтяные залежи в действительности нефтегазоконденсатные. Формы нахождения УВ-газов очень разнообразны — ведь это самый подвижный флюид Земли. М. К. Калинко делит их на свободные, растворенные и сорбированные. В первых различают газы в открытых и закрытых порах. В открытых порах встречаются не только «обыкновенные газы», но и газогидраты (ГГ) — кристаллические га зова- водные соединения, твердые, похожие на мокрый снег или лед, существующие не толь­ ко при температуре около точки замерзания воды (выше и ни­ же ее), но, в зависимости от давления, и при более высоких температурах.

3.2. Нефти

«Нефтями называют природные горючие гидрофобные бес­ цветные, коричневые, реже зеленоватые, прозрачные и непрозрачные жидкости с плотностью 0,75—1,10 г/см3 (в США — до 1 г/см3, что принято за границу между нефтью и природным битумом) — смеси и сложные растворы УВ, сернистых,, азотистых, кислородных, металлоорганических соединений (пор- фиринов и др.), смолистых, асфальтеновых веществ и приме­ сей элементов серы, евцнца, железа и др.» (Калинко, 1987, с. 28). Различают легкие (до 0,810 г/см3), средние (0,811 — 0,870), тяжелые (0,870—0,90) и очень тяжелые (>0,900 г/см3). Одно из важнейших свойств нефтей — способность растворять* УВ-газы (до 650 м3/м3), поэтому в недрах их плотность меньше: обычно 0,741—0,844 г/см3, но при разгазировании нефтей возрастает до 0,835—0,884 г/см3. Среднее содержание газа в нефтях в 50% залежей 26—86 м3/м3, содержание порфирина достигает 28—30% (месторождения Узень, Колодезное; Калин­ ко, 1987, с. 29). Наличие УВ в нефтях впервые было установлено в 1725 г., и к настоящему времени определено свыше ,700 индивидуальных УВ состава Q —С40. Нефть (греч. «нафта» — жидкий каустобиолит) и газ известны с древнейших времен. На берегах Евфрата существовал нефтяной промысел 6000—4000 лет до н. э., и нефть использовали как топливо, а битумы — в строительном и дорожном деле. В Древнем Египте нефть применяли для бальзамирования, в Древней Греции — в качестве топлива (Кравцов, 1982, с. 126). В 600 г. до н.э. Конфуций упомянул о скважинах на нефть глубиной в сотни метров, хотя часто получали ее как побочный продукт при бурении на соль (Хант, 1982, с. 16). И горючий газ использовался для выпаривания соли из рассолов. В Китае было создано буровое оборудование, позволившее уже в 1132 г. достичь глубины около 1000 м. Около 2000 лет назад была известна нефть в Сураханах около Баку, а в XVI в. при Борисе Годунове была привезена в Москву нефть («горячая вода густа») с Ухты. В конце XVIII в. на месторождении нефти в Бирме было пробурено свыше 500 скважин и добывалось около 40 000 т нефти ежегодно. В XIX и XX вв. добыча возрастала в геометрической прогрессии

3.3. Природные битумы

Под названием «природные битумы» (лат. «битум» — «вспыхивающая смола») — понимается большая группа при­ родных ОВ, образующих с нефтью непрерывные ряды переходов по составу и генезису, а также и по физическому состоянию (от жидкого к твердому). Многозначный термин «битумы» (Словарь..., 1968) отвечает ОВ с преобладанием смолистых компонентов над масляными, а И. С. Гольдберг (1981, с. 9—10) дал, может быть, наиболее развернутое определение: «Битумы — природные органические соединения с первичной углеводородной основой от высокомолекулярных минералов до веществ, состоящих из высокомолекулярных углеводородов и гетероатомных соединений и представляющих собой коллоидально-дисперсные растворы асфальтенов и смол в углеводородной масляной фазе». По элементному составу классы битумов сходны или мало различаются (Клубов, 1983; Козлов, Токарев, 1957; Орлов, Успенский, 1936; Преображенский, Саркисян, 1954; и др.). Более четко разделяются по групповому составу, в первую очередь по содержанию масел, асфальтенов и карбоидов, и некоторым физическим свойствам

Заключение

На заключение можно скачать что каустобиолитами или горючими, а также органическими породами, называются геологические образования, больше чем наполовину состоящие из органических «минералов», или компонентов. Это особая группа горных пород, наиболее специфичная для нашей планеты включающая наряду с твердыми также и жидкие горные «породы»

Каустобиолиты относятся к органогенным горным породам - биолитам среди которых имеются и негорючие породы (акаустобиолиты), например, рифогенные известняки и другие образования, состоящие из скелетов различных организмов

Органические «минералы» сложны, изучены недостаточно и трудно диагностируются. Поэтому каустобиолиты классифицируются в основном по химическим особенностям, агрегатному или физическому состоянию и по более сложным, чем минералы, компонентам. С первыми классификациями, еще в рамках еди­ ной минералогии, и с самим понятием «органический минерал» можно познакомиться в книге Н. А. Орлова и В. А. Успенского (1936): «Выделение органических («горючих») минералов в са­ мостоятельную группу восходит еще ко времени раннего сред­ невековья, когда лишь в неясных и подчас странных формах выкристаллизовывались первые линии деления минеральных веществ на отдельные классы и группы.

Твердые горючие ископаемыепредставлены гумолитами, сапропелитами и органофлюидолитами. Вместе с ними удобно рассмотреть и горючие сланцы (ГС), в которых органическое вещество хотя и не преобладает, но как полезные ископаемые, т. е. как «руды», ГС тяготеют к каустобиолитам, и с ними они могут быть лучше поняты и описаны.

Жидкие и газовые горючие ископаемые,— самые важные в настоящее время полезные ископаемые, игра­ ющие решающую роль в экономике и политике государств. Это своеобразные каустобиолиты, большей частью встречающиеся не в твердом состоянии. Поэтому отнесение их к «-литам» до­ вольно условно, хотя в принципе правильно. Их чаще всего на­ зывали «битумами», «битумными образованиями», что подчер­ кивало их общее свойство — поведение как битумного вещест­ ва, т. е. растворимость в органических растворителях — хлороформе и спиртобензольной смеси. Узкое понятие «битумы» не включает углеводородные газы, так как это «жидкие (нефти), полужидкие (мальта) и твердые их производные

ЛИТЕРАТУРА

  1. Геология и геохимия нефти и газа: Учебник для вузов / А.А. Бакиров и др. - М.: Недра, 1993. - 288 с.

  2. Основы геологии горючих ископаемых: Учебник для вузов / В.В. Семенович и др. - М.: Недра, 1987. - 397 с.

  3. Литология: книга 2/В.Т. Фролов .: 1993.-429с

14

studfiles.net

Каустобиолиты

  1. ВВЕДЕНИЕ

         Каустобиолиты – это горные горючие ископаемые, обогащенные органическим веществом (Потонье 1908г.) При этом под органическим веществом понимается вещество, сложенное органическими компонентами в форме мономеров или полимеров, которые прямо или косвенно возникли из живого вещества. Минеральные компоненты: раковины, кости, зубы не входят в его состав.  

     2. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КАУСТОБИОЛИТОВ НЕФТЯНОГО РЯДА - ПРИРОДНЫХ БИТУМОВ 

2.1 Объем и содержание термина «битум»

       В природе существуют многочисленные проявления и промышленные скопления минеральных веществ, которые являются продуктами изменения непосредственно нефти или дальнейшего изменения ее производных, состоящих в основном из углерода и водорода. Это мальты, озокериты, асфальты, асфальтиты, кериты и другие вещества, получившие название природных битумов. Они могут быть растворимы и нерастворимы в органических растворителях, иметь жидкую, вязкую или твёрдую консистенцию, но обязательной чертой битумов является эпигенетичность по отношению к вмещающей породе, то есть - миграционная природа их скоплений.

     Термин  «битум» имеет древнее происхождение. В настоящее время он применяется  в трех несколько различных понятиях: генетическом, аналитическом и техническом. Генетическое понятие включает каустобиолиты нефтяного ряда (нафтиды) и их аналоги - нафтоиды .

     Аналитическое понятие включает все вещества, извлекаемые  из горных пород органическими растворителями. Эти вещества называются по Н.Б. Вассоевичу битумоидами (битумоподобными). Обязательным признаком битумоидов является растворимость, а генетическое отношение к породе может быть различным – сингенетичным или эпигенетичным.

      Различают три аналитических типа битумоидов: 1) битумоид А - извлекаемый из горной породы органическими растворителями без предварительной её обработки соляной кислотой; 2) битумоид В - извлекаемый обычно из углей в условиях высокого давления после предварительного извлечения битумоида А; 3) битумоид С – присутствующий в горной породе в связанном с ней состоянии и извлекаемый после предварительного удаления битумоида А

1 Муратов В.Н. Геология каустобиолитов. – М.: Высшая школа, 1970.

и последующей  обработки породы соляной кислотой.

     Техническое понятие «битум» включает природные  асфальты, продукты переработки нефти, горючих сланцев, а также угля, торфа и древесины (дегти), которые используются в качестве технического сырья. Определяющими признаками здесь являются только технические свойства, позволяющие применять их с различными целями: для дорожного покрытия, гидроизоляции, приготовления лаков и др. Рекомендуемое название этих веществ - «технобитумы» . 

2.2 Условия образования битумов

       Образование природных битумов связано с различными процессами, которые проявляются обособленно или накладываются друг на друга. И.С. Гольдберг (1981) разделил эти процессы на три ряда: гипергенный (окислительный), фазово-миграционный и термально-метаморфический и составил генетическую классификацию природных битумов.

       Гипергенный (окислительный) ряд природных битумов. В зоне гипергенеза нефти подвергаются дегазации, воздействию инфильтрационных вод, которые содержат кислород и микроорганизмы. Изменение нефтей происходит вследствие вымывания воднорастворимых компонентов, окисления и биодеградации. Биодеградация - это преобразование нефтей микроорганизмами на границе раздела нефть - вода. Бактериальному разрушению подвергаются в первую очередь нормальные алканы средних и высших фракций нефтей. Известно более 30 родов и 100 видов бактерий, грибов и плесеней, развивающихся на нефти.   Углеводородокисляющие   бактерии   могут   существовать температуре 80-90 оС с минерализацией пластовых вод до 200 г/л.

     Все эти процессы сопровождаются постепенным  увеличением в нефтях доли смол и  асфальтенов, сернистых, кислородных  и азотистых соединений, повышением плотности, вязкости, а также - уменьшением  содержания алканов. В результате нефть меняет свои свойства и превращается в мальту и другие асфальтовые битумы (асфальты, асфальтиты), которые заполняют трещины и поровое пространство пород-коллекторов или образует кировые покровы на земной поверхности.

     Другая  линия, дающая начало группе киров (мальтам, асфальтам, асфальтитам) связана с легкими малосмолистыми метановыми, нафтеновыми и нафтеново-метановыми нефтями, которые после излияния на поверхность, подверглись выветриванию и окислению под действием кислорода воздуха и образовали залежи битумов вокруг выходов нефтеносных пластов.

     При дальнейшем интенсивном химическом и бактериальном окислении асфальтовых  битумов (мальт, асфальтов, асфальтитов), а также парафиновых битумов (озокеритов, гатчетитов), которые образуются при  физической дифференциации нефтей, формируется группа оксибитумов - глубоковыветрелых разностей битумов (оксикеритов, гуминокеритов, озокеритов хорсанов, элатеритов). Полная биодеградация озокеритов завершается образованием альгаритов, которые теряют характерные признаки исходного вещества.

     В результате окислительных процессов  во многих регионах мира сформировалось огромное количество поверхностных  нефтепроявлений, а также промышленных скоплений природных битумов. Эти  нефтепроявления дали в свое время  основание для проведения нефтепоисковых работ.

     Фазово-миграционный ряд природных  битумов. Битумы этого ряда образуются при дифференциации УВ в процессе их перемещения по порам и трещинам в связи с изменением термобарических условий и нарушением равновесного состояния в коллоидной системе нефти.

        Если из нефти происходит выделение лёгких фракций и газа, которые обладают меньшей вязкостью и лучшей миграционной способностью, то высокомолекулярные смолисто-асфальтеновые компоненты, находящиеся в ней в виде коллоидного раствора, теряют подвижность, осаждаются в пустотном пространстве коллектора и образуют залежи высоковязких битумов – мальт. Мальты далее могут трансформироваться в асфальты и асфальтиты.

     При миграции и аналогичной фазовой  дифференциации тяжелых газоконденсатов и высокопарафинистых нефтей образуется группа парафиновых битумов или парафинитов, которые разделяются на озокериты и гатчетиты.

     В процессе восходящей миграции, вследствие адсорбции породами смолисто-асфальтеновых  веществ и ароматических УВ, происходит фильтрация нефтей. С понижением температуры до 40 оС адсорбция возрастает. Данные А.Г. Милешиной показывают, что нефти в результате миграции и адсорбции могут терять до 48-53  % тяжелых компонентов от их исходного количества.

     Асфальтены  не растворимы в алканах, поэтому  если в залежь смолистой нефти поступает газ или легкие алкановые УВ, то в этом случае происходит нарушение равновесное состояние в коллоидной системе нефти и осаждение асфальтовых веществ. Этот процесс называется деасфальтизацией нефти. Выпавшие в осадок асфальтовые вещества образуют скопления мальты, асфальта, асфальтита или керита, в зависимости от степени смолистости нефти и термобарических условий.

     Термально-метаморфический  ряд природных  битумов. Этот ряд формируется в результате различных процессов: при пиролизе твердых битумов в условиях контактового метаморфизма с образованием природных нефтяных коксов и высших антраксолитов; при метаморфической деструкции нефтяных УВ в гидротермальных системах с образованием керитов и низших антраксолитов; при деструкции ОВ в условиях контактового метаморфизма, когда образуются пиронафтоиды, а также - при динамометаморфизме с образованием нафтоидов - продуктов выжимания битуминозных веществ из пород при интенсивных тектонических  напряжениях.

     В процессах контактового метаморфизма и динамометаморфизма участвуют в качестве исходного материала горючие сланцы, угли и доманикоидные породы. (Доманикиты - это породы с большим содержанием ОВ, от 8 до 20 %). При этом образуется сложный спектр битумов, среди которых В.А. Успенский и другие, а также И.С. Гольдберг выделяют альфа-, бета- и гамма-нафтоиды.

     Альфа-нафтоиды подобны дегтю и образуются из сапропелевых горючих сланцев. Они, при эволюции в зонах гипергенеза и катагенеза, могут дать битумы, аналогичные нефтяному ряду от мальт до антраксолитов.

     Бета-нафтоиды возникают в результате сепарации  продуктов возгона парафиновых  и олефиновых веществ в процессе гидротермального воздействия на исходное ОВ. При этом образуются озокеритоподобные рафинированные продукты – парафиниты (хризматиты, гатчетиты) и олефиниты. Олефиниты являются полимеризатами непредельных УВ. Для бета-нафтоидов характерна температура плавления, не превышающая 100 0С.

     Гамма-нафтоиды или кёртизиты - это органические минералы, состоящие преимущественно из поликонденсированных аренов. Они встречаются в сульфидно-ртутных месторождениях в виде кристаллов или кристаллических агрегатов желтого, оранжевого и синевато-зеленого цвета. Их плотность 1,2-1,3 г/см3, элементный состав: углерод 93,1-93,9 %, водород 5,5-6,1 %, температура плавления 300оС. Кёртизиты относятся к продуктам пиролиза ОВ под воздействием интрузий и гидротерм. Они не имеют аналогов среди нафтидов.

     Для всех нафтоидов характерны жильные  формы залегания, а также небольшие  включения.

     Таким образом, жидкие и газоконденсатные УВ системы образуют при воздействии  разных факторов в различных условиях широкий спектр природных битумов, которые различаются по своим свойствам, составу и условиям залегания. Для природных битумов также характерно то, что одинаковые их классы образуются в разных геолого-геохимических условиях. Например, мальты, асфальты и асфальтиты образуются при гипергенных и фазово-миграционных процессах, а кериты при фазово-миграционных и термально-метаморфических процессах.

3.  ХАРАКТЕРИСТИКА КАУСТОБИОЛИТОВ БИТУМНОГО РЯДА

         Нефть - вязкая жидкость черного или темно-коричневого цвета иногда,

2 Иванова Г.Н., Столбова Н.Ф. Практикум по петрографии осадочных пород. - Томск: Изд. ТПИ, 1992. 

при солнечном  свете, с зеленовато-желтым оттенком, реже почти бесцветная, жирная на ощупь, способная к перемещению в  недрах.

        Нефть образуется в зоне катагенеза в результате преобразования рассеянного ОВ. Последующая миграция нефти в природных резервуарах и аккумуляция в ловушках способствует формированию ее залежей. В химическом отношении нефть - сложная смесь алкановых (от 0 до 93 %), циклановых (от 1 до 80 %) и ареновых (от 3 до 35 %) УВ и гетероатомных (серо-, кислород- и азотсодержащих) органических соединений. Содержание углерода составляет 82-87 %, водорода 11-14 %, кислорода, серы и азота в сумме - 1-2 %, но может достигать 8 %. Эти гетероэлементы, а также некоторые металлы (ванадий, никель, железо и др.) и неметаллы (фосфор) содержатся в основном в смолисто-асфальтеновых веществах, представляющих собой высокомолекулярные конденсированные циклические структуры с боковыми УВ цепями и гетероатомами. Молекулярная масса смол колеблется в пределах от 500-2000, а асфальтенов – от 1000 до 10000 Содержание смол и асфальтенов составляет от 0 до 10 %. В гипергенно измененных нефтях содержание смолисто-асфальтеновых веществ может достигать 20-40 %. Из нефтей выделено и определено более 800 индивидуальных углеводородных и не углеводородных соединений и порядка 50 микроэлементов. В нефтях присутствуют реликтовые молекулярные структуры (хемофоссилии) - УВ и гетероатомные соединения, близкие по структуре углеводородного скелета к биологическим веществам или их фрагментам. Под действием катагенетических и гипергенных факторов, а также в результате миграционных процессов состав и свойства нефти меняется. Нефть почти всегда содержит в пластовых условиях растворённый газ, количество которого может достигать значений 600-750 м3 газа на тонну нефти. В физическом отношении нефть - это коллоидно-дисперсная система. Ее плотность колеблется в пределах от 0,72 до 1,05 г/см3 (обычно 0,82-0,90). Начало кипения 35-100 оС и выше, температура застывания колеблется от плюс 23 до минус 60 оС. По температурам кипения нефть содержит фракции, выкипающие в интервале температур от 35 до 600 оС. При увеличении содержания парафинов температура застывания нефти повышается, а при увеличении содержания смол - понижается. Нефть хорошо растворима в органических растворителях и практически не растворима в воде при нормальных условиях. Её растворимость в воде возрастает, начиная с температуры 100-110 0С и при повышении давления.

     Асфальтовые битумы - группа природных битумов, в составе которых преобладают асфальтово-смолистые вещества или их наиболее карбонизированные компоненты (карбены, карбоиды). К ним относятся классы мальт, асфальтов, асфальтитов, керитов, антраксолитов, оксикеритов и гуминокеритов.

stud24.ru

Каустобиолиты

Количество просмотров публикации Каустобиолиты - 428

Галоидные и сульфатные породы

Фосфатные породы

Желœезистые породы

Глиноземистые породы

К глиноземистым породам относятся латериты и бокситы, состоящие преимущественно из минœералов гидроокислов алю­миния – гидраргиллита͵ диаспора и бемита͵ а также некото­рой примеси гидроокислов желœеза. Образуются эти породы при выветривании богатых алюминием магматических пород, а бок­ситы также и при последующем переотложении (механическом и химическом) продуктов выветривания. Макроскопически по­роды сходные – рыхлые землистые или более твердые массы белого, желтого, бурого, буро-красного цвета͵ часто имеющие оолитовую структуру. Плотность пород около 2,5.

Бокситы являются важнейшей алюминиевой рудой.

Образование желœезистых осадочных пород, содержащих же­лезистые минœералы — окислы, гидроокислы и карбонаты и являющихся желœезными рудами, связано обычно с химическим выветриванием богатых желœезосодержащими минœералами по­род, преимущественно ультрабазовых. В континœентальных условиях они слагают их элювий. В последующем продукты выветривания перемещаются поверхностными и подземными водами и осаждаются в различных водоемах. Вероятно, в данном определœенную роль играют бактерии. Из этих осадков в про­цессе диагенеза возникают морские, озерные, болотные и дру­гие желœезные руды. Им присуща оолитовая, землистая, кон­креционная, натечная структуры. Преобладает бурая окраска разных оттенков до черной, плотность сравнительно большая.

Описанные выше в разделœе минœералов фосфориты – довольно распространенная порода осадочного происхождения, образование которой связано с гибелью, разложением и хими­ческой переработкой остатков морских организмов.

Используются фосфориты для производства химических удобрений.

Галоидные и сульфатные породы относятся к чисто хими­ческим образованиям, возникающим в результате выпадения-солеи из растворов. Часто образуют единые слоистые толщи.

Рассматриваемые ниже породы мономинœеральные, для их определœения пользуются свойствами, характерными для соот­ветствующих минœералов.

Наиболее распространенная порода первой группы — ка­менная соль, образующая обычно светлоокрашенные кристал­лические скопления, состоящие из минœерала галита. Часто цвет породы бывает изменен за счёт различных примесей, преиму­щественно механических.

Из сернокислых пород наибольшим распространением поль­зуется гипс, состоящий из минœерала гипса; подобно каменной соли, образует мелкозернистые кристаллические светлоокрашен­ные агрегаты. Совместно с гипсом встречается порода ангидрит, представляющая собой агрегат минœерала ангидрита. Ангид­рит — также светлоокрашенная порода, особенно характерна голубовато-серая окраска. Структура кристаллическая.

Каустобиолиты образуются из растительных и животных (планктон) остатков, преобразованных под влиянием биохими­ческих, химических и других геологических факторов. Эти по­роды обладают горючими свойствами и в связи с этим имеют очень важное практическое значение. К ним относятся породы ряда углей (торф, ископаемые угли) и горючие сланцы. К каустобиолитам относятся также нефть и продукты ее изменения. Методика их изучения существенно отличается от рассмотрен­ной выше и в данном пособии не разбирается.

Породы ряда углей, представляющие собой различные сте­пени разложения растительных организмов в условиях с за­трудненным доступом кислорода или без кислорода, пользу­ются в природе широким распространением.

Торф представляет собой более или менее рыхлую, земли­стую, пористую, желтую, бурую или черную гумусовую массу, содержащую в большем или меньшем количестве видимые остатки растительности. В виде примеси присутствует терриген-ный материал. Образуется в болотах при неполном перегнива-нии растительности в присутствии воды и при недостаточном притоке кислорода. По содержанию углерода торф стоит в ряду углей на последнем месте (углерода около 55 – 60%).

Ископаемые угли образуются преимущественно из древес­ной растительности (гумусовые угли), меньше из водорослей (сапропелœевые угли). Во всœех углях присутствует терригенная примесь. В углях процесс разложения органических веществ заходит значительно дальше, чем в торфе.

Бурые угли – плотная, темно-бурая или черная порода, с землистым, редко раковистым изломом, обычно с матовым бле­ском. Черта темно-бурая. Неразложившиеся части растений практически отсутствуют. Содержание углерода в них пример­но 60—70%.

Каменные угли – результат еще более глубоко зашедшего процесса разложения органического вещества в условиях повы­шенного давления и температур. Размещено на реф.рфСодержание углерода в них увеличивается до 82 – 92%. Порода черная, более плотная чем ‣‣‣бурый уголь, с землистым изломом, обычно с -матовым блеском и черной чертой (пачкает руки).

Антрациты – содержат углерода до 97%. Это еще более ‣‣‣плотные породы серовато-черного цвета с сильным полуметал­лическим блеском. Излом неровный, раковистый; рук не пачкает.

Плотность углей возрастает от 0,7 у торфа до 1,6 у антра­цита͵ твердость от 1 у бурых углей до 2,5 у антрацита.

Горючие сланцы – породы смешанного обломочного и органогенного происхождения; образуются на дне бассейнов при одновременном осаждении органического вещества (до 20 – 60%) и глинистых частиц.

Горючие сланцы тонкослоисты, обладают темно-серым или бурым цветом, при горении выделяют запах битума.

Встречаются горючие сланцы, пропитанные нефтяными би­тумами.

referatwork.ru

Нефть и газ — каустобиолиты

из "Основы нефтегазового производства Издание 2 "

Нефть и газ относятся к горючим полезным ископаемым, которые называются также каустобиолитами. Помимо нефти и газа, к каустобиолитам относятся торф, различные виды углей, горючие углистые сланцы, а также битумы. К горючим ископаемым относят и группу липтобиолитов, представляющих собой янтарь и его производные (древние смолы, отложившиеся в морском иле). [c.74] В химическом отношении каустобиолиты относятся к углеводородам (УВ), так как углерод и водород являются основными элементами горючих ископаемых. [c.74] Существуют различные классификации каустобиолитов, например, по физическому состоянию (жидкие, твёрдые и газообразные). Некоторые исследователи делили каустобиолиты на две большие группы — угли и битумы, другие подразделяли их на продукты, связанные с сапропелем (органический ил от разложившихся животных организмов) или гумусом (тоже ил, но из растительных остатков). [c.74] Наибольший интерес представляет классификация каустобиолитов В. А. Успенского и О. А. Радченко по генезису, т. е. по условиям образования первичных продуктов и последующего их изменения (в физическом и химическом отношении) в течение геологической истории. [c.74] Рассмотрим упрощённый вариант упомянутой классификации основных групп каустобиолитов — угольного и нефтяного рядов по стадиям преобразования различных видов УВ. [c.74] В настоящем разделе рассмотрим лишь отличительные особенности образования продуктов угольного и нефтяного рядов. [c.75] Торф и угли образуются за счет отмирания высших растений и низших организмов в пресноводных (континентальных) бассейнах (озёра и болота), реже — в морских условиях (морском иле). При разложении растительных остатков в приповерхностных условиях при некотором доступе кислорода воздуха образуется торф — первый продукт угольного ряда, который обычно бывает рыхлым и насыщенным водой до 85—95%. [c.75] Источником образованием нефти и природного газа является преимущественно органическое вещество морей и крупных внут-риматериковых водоёмов. Эти полезные ископаемые образуются в условиях погружения первоначальных осадков, богатых органическим веществом (ОВ), на большую глубину, где происходит преобразование ОВ в УВ нефтяного ряда под влиянием высоких температуры и давления. Количество УВ возрастает при погружении на глубину более 600 м в прямом соответствии с нарастанием пластовых температуры и давления. [c.75] Следовательно, первоначальная стадия, названная торфяной, характеризует два разных процесса, но находящихся на первой ступени образования первичных продуктов. Источники образования указанных каустобиолитов и условия протекания процессов преобразования органических остатков в УВ существенно различаются для продуктов угольного (торф) и нефтяного ряда (нефть и газ). [c.75] В дальнейшей геологической истории указанные продукты под влиянием различных условий могли подвергаться преобразованиям — метаморфизму, в результате чего происходили изменения их физического состояния и химического состава. Эти изменения приводят к возникновению двух различных по генезису продуктов углей и битумов, которые, однако, в своих преобразованиях проходят как бы одинаковые (параллельные) стадии. Эти стадии названы буроугольной, каменноугольной и антрацитовой. [c.75] При этом в химическом отношении от стадии к стадии происходит постепенный процесс карбонизации продуктов, т. е. [c.75] на буроугольной стадии в продуктах как угольного, так и нефтяного ряда содержание водорода (Н) колеблется в пределах 8—11%, углерода (С) 82—88% на каменноугольной стадии эти соотношения следующие Н — около 5—6%, С — 84—91%, а на антрацитовой соответственно Н — около 1,5—3%, С — 95—98%. [c.76] В угольном ряду на буроугольной стадии из торфа образуются бурые угли, в том числе их разновидности богхеды и гагаты, а также горючие сланцы. Богхеды и гагаты являются разновидностями ископаемого угля, причём, гагаты произошли из древесины, отложенной в морском иле. К горючим сланцам относятся глинистые, песчанистые, известковистые осадочные породы, обогащённые органическим веществом как гумусового, так и сапропелевого типа. [c.76] Асфальтиты в химическом отношении имеют более высокую обогащённость асфальтово-смолистыми веществами, а по физическому состоянию это твёрдые хрупкие битумы. Перечисленные продукты, образованные на буроугольной стадии метаморфизации нефтей, как и нефти, растворяются в органических растворителях и плавятся при Т = 90—юбх. [c.76] На каменноугольной стадии происходит дальнейшая метамор-физация углей и битумов. Из бурых углей образуются каменные угли, а из асфальтитов — кериты, которые внешне похожи на угли и используются наравне с каменным углём. [c.76] На аналогичной стадии метаморфизма в нефтяном ряду из керитов образуются антраксолиты — продукты высшей степени карбонизации нефтяных битумов. К ним относятся высшие и низшие антраксолиты и ш т1гиты — это твердые неплавкие и нерастворимые вещества. Они практически полностью состоят из углерода. Так, шунгит имеет состав С — 96—98,7%, Н = 0,25— 1,4%, N = 0,15-1,06%, 5 = 0,31-0,47%, 0= 1,2-1,78%. [c.77] Конечный продукт метаморфизма углей и битумов представляет собой графит, который состоит на 100% из углерода. Он как бы соединяет обе ветви каустобиолитов, хотя генезис их существенно различается. Графит не является каустобиолитом, т.к. он не горит, однако он генетически связан с двумя рядами каустобиолитов. Следовательно, залежи графита, встречающиеся в земной коре, могут представлять собой конечный продукт преобразования как углей, так и битумов. [c.77]

Вернуться к основной статье

chem21.info

Каустобиолиты. Принципы классификации.

ТОП 10:

Нефть относится к минеральным образованиям, которые объединяются в группу каустобиолитов. Слово каустобиолит состоит из греческих слов: к а у с т о с — гореть, биос — жизнь и литое — камень. В буквальном переводе название «каустобиолиты» означает: камни органического происхождения, способные гореть. К этой группе, кроме нефтей, относятся каменные угли, горючие сланцы и т. п.

Современное подразделение каустобиолиты по условиям образования на 2 группы: каустобиолиты угольного ряда, включающие сингенетичные осадкообразованию горючие породы — торф, ископаемые угли, горючие сланцы; каустобиолиты нефтяного (и нафтоидного) ряда, имеющие в основном миграционную природу, — нефть, асфальты, озокерит и др. Единой классификации каустобиолитов не разработано вследствие коренных различий в условиях образования, вещественном составе и технологических свойствах.

Каустобиолиты - среди осадочных породособое место занимают- горючие ископаемые, возникшие в результате преобразования органического вещества в земной коре. Каустобиолиты разделяют по исходному ископаемому веществу, (растения, животные), по условиям (окислительные или восстановительные) и степени преобразования исходного вещества (табл. 10).

 

Таблица 10. Каустобиолиты

 

1Условия преобразования
Окислительные 2Восстановительные
3 Исходное вещество
Метаморфизм Высшие растения (мох) Низшие организмы (ил, сапропель) Высшие растения Низшие организмы (ил, сапропель) Содержание углерода
Торф 450-60 5Сапропели Окаменевшие деревья 6Нефти 85-87
Бурый уголь 59-80 Горючие сланцы Мальты, асфальты 70,5 -90
Каменный уголь 70-95 Углистые сланцы 7Керит 77,5 - 88
8Антрацит 92-98 Антраксолиты, шунгиты 95-98
9Графит 100
                   

 

При преобразовании исходного органического вещества в окислительных условиях водород в исходном веществе окисляется, и в результате получаются породы угольного ряда. При преобразовании исходного вещества при недостатке кислорода, водород сохраняется, в результате получаются углеводороды битумного (нефтяного) ряда. По мере преобразования, исходное вещество освобождается от кислорода, водорода, серы, других примесей, относительное количество углерода в нем возрастает и оба ряда каустобиолитов сближаются, образуя в предельном случае чистый углерод – графит. В любой момент в процессе метаморфизма каустобиолиты могут оказаться в окислительных условиях, в результате чего получаются озокериты, элькериты, оксикериты, выветрелые угли и т.д.

Органическое вещество горючих ископаемых состоит из огромного числа различных молекул. Для гетеромолекулярных веществ характерно непостоянство свойств, фазовые превращения в них происходят постепенно, причем с возрастанием величины молекул их подвижность (летучесть, растворимость) уменьшается.

ДОПОЛНЕНИЕ

В зависимости от состава и характера горючей органической части каустобиолиты могут быть подразделены на угли и битумы, связанные между собой рядом постепенных переходов. Такое подразделение каустобиолитов на две группы определяется не столько составом исходного органического вещества, сколько условиями его захоронения в осадке и последующими биохимическими и геохимическими процессами, способствовавшими его преобразованию.

Независимо от того, принадлежит ли горючая составная часть каустобиолита к углям или битумам, в ней всегда содержится определенное количество химического элемента — углерода С, встречаемого в свободном состоянии в природе в виде алмаза, графита и угля. Однако значительно шире углерод распространен в виде различных соединений. Он входит в состав соединений, образующих нефть и все ее производные.

В каустобиолиты углерод попадает из животных и растительных организмов; последние заимствуют его в основном из атмосферы: растительные организмы во время своей жизни поглощают углекислоту и выделяют кислород.

Простейшим организмом является клетка, состоящая из оболочки и находящихся внутри нее протоплазмы и ядра. Протоплазма представляет собой прозрачное слизистое сероватое вещество, похожее на белок куриного яйца и обладающее всеми свойствами, какими характеризуется живой организм (раздражае-мостыо, ростом и т. д). Ядро, имеющее обычно вид пузырька с довольно ясным контуром, является средоточием созидательных процессов внутри клетки.

Вещество оболочки клетки называется клетчаткой; оно обычно состоит из целлюлозы и относится к группе органических соединений, известных под названием углеводов. Состав клетчатки в органической химии изображается формулой (С6Н10О5), причем элементарный анализ показывает, что образующие ее химические элементы находятся в следующих соотношениях: углерод С — 44,44%, водород Н — 6,17%, кислород О — 49,39%.

После гибели и разложения организмов перечисленные выше органические соединения участвуют вместе с минеральными телами в их постепенном переходе в осадочные отложения и в образовании основных типов каустобиолитов — углей и битумов. Поскольку условия накопления и дальнейшего преобразования органического материала в природе весьма различны, образующиеся каустобиолиты также отличаются большим разнообразием, составляя между крайними своими членами — антрацитами (группа углей) и нефтями (группа битумов) — ряд переходных типов.

Битумы встречаются в природе в виде газообразных, жидких и твердых веществ как в чистом виде, так и в смеси с другими минералами.

В смеси с неорганическим материалом битумы образуют битуминозные породы (битуминозные известняки, битуминозные песчаники и т. д.).

Характерной особенностью твердых и жидких битумов, отли­чающей их от углей, является их способность растворяться в бен­зине, скипидаре, бензоле, хлороформе и сероуглероде. Углево­дородные вещества, не растворимые в указанных жидкостях и обнаруживающие битуминозность только при сильном прокали­вании благодаря выделению при этом летучих битуминозных веществ, называются пиробитумами (например, антра-ксолиты, шунгиты, альбертиты и т. д.). Пиробитумы в смеси с минеральными неорганическими веще­ствами образуют пиробитуминозные породы, к ко­торым относятся некоторые битуминозные угли (богхеды), различ­ные горючие сланцы и тому подобные породы.



infopedia.su