Свойства каустобиолитов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Свойства каустобиолитов

горный порода нефть уголь

Каустобиолитами называются осадочные образования, которые на 50% и более состоят из органических компонентов. Иными словами, каустобиолиты - это преимущественно органические горные породы. Здесь уместно отметить, что хотя подавляющее их большинство образовалось биогенным или биохемогенным путем, допускается существование и небиогенных каустобиолитов. Прежде всего, речь идет о нефти, небольшая часть которой может иметь неорганическое происхождение. Однако в последние годы гипотезы эндогенного происхождение органических компонентов отвергаются большинством специалистов.

Каустобиолиты подразделяются на две большие группы:

твердые (торф, сапропель, уголь, горючие сланцы и т.д.)

жидкие (нефть, битумы, горючие газы)

Торф представляет собой осадочную породу, которая слагается преимущественно растительными остатками различной степени разложения. Содержание органического углерода в массе достигает 50-60%. Помимо собственно органики, в торфе содержатся терригенные примеси и сидерит. Если торф накапливался в низовом болоте, то содержание зольной составляющей относительно невелико. При накоплении торфа в верховом болоте процентное содержание зольной составляющей в нем, как правило, повышено.

Сапропель представляет собой озерный или долотный ил. Содержание органического углерода достигает 60-70%. Однако на долю терригенного материала в такой породе может приходиться от 30 до 50%. Углерод в сапропелях присутствует в 4-х формах, включая растительные остатки, гуминовые соединения (преобладающая форма), обугленную органику и карбонатные минералы. Часто образование сапропелей связано с общим процессом торфообразования. Однако перегнивание органического вещества при образовании сапропеля происходит в условиях недостатка кислорода.

Горючие сланцы представляют собой прочные породы, содержание органического углерода в которых может достигать 80%. Горючие сланцы представляют собой глинистую, известковистую, кремнистую породу. Их структура обычно тонкослоистая. Окраска породы коричневато-серая, коричнево-желтая, оливково-серая. Порода обладает способностью в тонкой пластинке или куске загораться от спички, издавая специфический запах горящей резины. Горючая часть сланцев сапропелевая или гумусово-сапропелевая. Органическое вещество равномерно распределено в обычно преобладающей пелитовой, реже раковинно-детритовой минеральной массе. Накопление горючих сланцев происходило в пресноводных озерах, морских лагунах, а также в морях с нормальным режимом солености на небольшой глубине.

Наиболее распространенным видом твердых каустобиолитов является уголь. По генезису различают следующие виды углей:

гумусовые

липтобиолиты

сапропелиты

Очень часто уголь содержит то или иное количество терригенных примесей и, в таком случае он может быть определен как уголь глинистый, пелитовый, алевритистый, алевритовый, песчанистый или песчаный. Обломочные породы также могут отличаться повышенным содержанием обычных компонентов угля, что позволяет выделять среди них углистые разности (например, углистые песчаники или углистые глины).

Наиболее полно разработана классификация гумусовых углей. Они образуются в ходе преобразования (метаморфизма) крупных остатков древесной растительности. На начальной стадии образуются бурые угли с содержанием Сорг 60-75%. При преобладании крупных остатков хвойных растений образуется лигнит, тогда как мелкоперетертые остатки растений, сохраняющие тем не менее первоначальную структуру, называются землистыми бурыми углями. При большем воздействии на породу (при температурах 100-3000С и давлениях 1000-3000 атм) образуются каменные угли с содержанием органического углерода порядка 75-092%. В зависимости от их технических характеристик различают угли коксующиеся, длиннопламенные и тощие. Конечной стадией преобразования гумусовых углей является формирование антрацита с содержанием Сорг 92-97%. В углях содержатся следующие мацералы (микрокомпоненты):

фюзен (волокна с клеточным строением)

витрен (гелифицированное бесструктурное вещество с раковистым изломом и редкими остатками клеточной структуры)

кларен (преобладает витренитовая масса, но с наличием некоторого количества частиц растительной ткани хорошей сохранности)

дюрен (подобен кларену, но витренитовая масса имеет подчиненное значение)

Липтобиолиты состоят их микрокомпонентов растительности с очень хорошей сохранностью (споры, кутикулы, смоляные тельца, частицы коры и т.п.). Название этому типу породы дается по преобладающему компоненту. Цвет породы бурый, коричневый.

Сапропелиты - порода, слагаемая остатками водорослей, спор и сапропелевой гумусовой массой. Порода стекловидная с раковистым изломом. Цвет светло-коричневый или бурый. Могут гореть на воздухе. Обычно сапропелиты образуют прослои и линзы в гумусовых углях.

Образование всех видов угля связано с повышенной продуктивностью биомассы, часто в условиях гумидного климата. В болотах, речных поймах или в речных дельтах происходит накопление большого количества органического вещества. Не менее важна достаточно высокая скорость осадконакопления, которая приводит к консервации растительных остатков в осадочных толщах. В геологической истории Земли выделяют 4 эпохи углеобразования:

карбон-пермь (до 40% всех углей)

юра (14%)

мел (16%)

палеоген-неоген (28%)

Наиболее качественные угли связаны с верхнепалеозойскими комплексами, однако это объясняется, скорее, большей длительностью процессов углефикации.

Наиболее распространенным видом жидких каустобиолитов является нефть. Она представляет собой сложный раствор твердых и газообразных углеводородов в жидких углеводородах. По составу выделяют следующие виды нефти:

метановая

метанонафтеновая

нафтеновая

нафтено-метано-ароматическая

нафтено-ароматическая

ароматическая

Компонентами нефти являются парафиновые углеводороды (насыщенные) типа CnH2n+2, нафтеновые (ненасыщенные) углеводороды типа CnH2n, ароматические углеводороды типа CnH2n-x (x=6,8,10...). Также нефти содержат большое количество соединений кислорода, азота и серы. Парафиновые нефти отличаются бурым цветом светлых оттенков или же они бесцветны. Нафтеновые нефти, наоборот, черные, бурые и, как правило, тяжелые.

По образованию нефть может быть органической (зоогенной или фитогенной) и неорганической (космической или магматической). Общепризнанной является миграционная теория нефти. Согласно ей, нефть образуется в богатых органическим веществом (часто рассеянным) осадках, накапливаемых, как правило, в пределах шельфа. По мере погружения осадка и отжатия воды это вещество концентрируется, превращаясь в микронефть. Продуцирующая жидкие каустобиолиты порода называется нефтематерианской. По мере увеличения температур и давлений нефть выжимается и мигрирует в толще осадочных пород, часто распространясь по ослабленным зонам. Она концентрируется в т.н. ловушках, которые, с одной стороны, способствуют концентрации нефти, а, с другой, препятствуют ее дальнейшему распространению. Породы, по которым происходит миграция нефти, получили название коллекторов. Одновременно с миграцией и концентрацией в ловушках происходит дифференциация углеводородов с отделением собственно нефти, природного газа и воды. Те породы, в которых происходит накопление нефти, имеют название нефтеносных. В их роил часто выступают все те же коллекторы, по которым происходит миграция. В осадочных бассейнах встречается и очень сложная ситуация, когда один и тот же осадочный комплекс оказывается одновременно и нефтематеринским, и нефтеносным. Такое происходит, в частности, при чередовании мощных пачек обогащенных органическим веществом глинистых пород с более редкими песчаниковыми прослоями. Такое строение имеет майкопская серия, активно разрабатываемая в настоящее время в Азербайджане.

Твердые битумы представляют собой по сути окислившуюся нефть. Среди них выделяется 5 типов:

озокерит

мальта

асфальт

асфальтит

керит

антраксолит

Озокерит - групповое название битумов, масляная часть которых сложена в основном твердыми углеводородами преимущественно парафинового ряда (церезинами). В зависимости от содержания жидких масел и смолистых веществ цвет озокеритов варьирует от светло-желтого до почти черного, а консистенция - от мягкой, пластичной, до твердой, хрупкой. Озокериты встречаются в форме жильных скоплений или пластовых залежей. В последних они заполняют поровое пространство коллектора.

Мальта - групповое название вязких битумов, промежуточных между нефтями и асфальтенами. Рамки класса мальт определяются содержанием масляных компонентов от 40 до 65%. При этом консистенция, удельный вес, коксовое число зависят, главным образом, от соотношения количества смол и асфальтенов. В условиях преобладания последних консистенция мальт может быть твердой. Содержание углерода составляет 80-87%, водорода - 10-12%. Содержание серы и кислорода колеблются в широких пределах.

Асфальт - групповое название битумов, промежуточных между мальтами и асфальтитами. Обычно к асфальтам относятся высоковязкие, полутвердые и твердые легкоплавкие битумы. Граница между нефтями и битумами устанавливается по содержанию масла 50%. Наиболее типичные разности асфальтов содержат близкие количества масел, смол и асфальтенов.

Асфальтит - групповое название твердых высокоплавких асфальтовых битумов, составляющих высшее звено в ряду разностей, полностью (или практически полностью) растворимых в хлороформе, бензоле и аналогичных растворителях. Асфальтиты отграничиваются от асфальтов по сордержанию масел не выше 25%, а от керитов - по растворимости в хлороформе.

Керит - групповое название твердых, хрупких углеподобных битумов, полностью не растворяющихся в хлороформе и не плавящихся без разложения. Излом раковистый или неровный, обычно слабо блестящий. По степени метаморфизма керит подразделяются на низшие (альбертиты) и высшие (импсониты).

Антраксолит - групповое название антрацитоподобных битумов высшей степени метаморфизма. Эта порода нерастворима в хлороформе и других аналогичных растворителях. При нагревании она не плавится и не дает жидких продуктов разложения. Выход бензольного кокса выше 90%. Излом раковистый, блестящий. Содержание углерода выше 90%. Антраксолиты встречаются в виде мелких жильных включений и гнезд обычно в сочетании с магматическими породами и минералами гидротермального генезиса. Высшие антраксолиты получили название шунгитов.

Что касается горючих газов, то они связаны или с угольными, или с нефтяными месторождениями. В первом случае по составу они преимущественно метановые, тогда как во втором в их составе преобладают более тяжелые углеводороды. Горючие газы следует рассматривать как дериваты других каустобиолитов, которые рассматривались выше.

Размещено на Allbest.ru