Состав органики

Процесс нефтеобразования процесс длительный (от десятков до сотен млн. лет), сложный, еще до конца непонятый, тесно связан со стадиями литогенеза и проходит несколько этапов своего развития. На первом этапе идет созревание и образование рассеянных УВ (микронефти); на втором этапе - переход микронефти в нефть (нафтиды) [104].

Процесс идет очень медленно, пока осадки не погрузятся на глубину более 2 км, будучи перекрыты более молодыми слоями, и не нагреются. Лишь тогда наступит главная фаза нефтеобразования. На большей же глубине, порядка 6 км, и при более высокой температуре вместо нефти начнет образовываться газ [30].
Процесс нефтеобразования завершается лишь тогда, когда капли нефти, начнут собираться в более крупные скопления, что происходит только при отжимании нефти вместе со связанной водой из материнской породы под весом вышележащих слоев, напором газа и при ее переходе в пористые породы-коллекторы, в частности пески и песчаники.
Исходным веществом для формирования УВ является дисперсная органика. Исходная органическая материя для нефтяных и газовых УВ формируется из липидной части фито- и зоопланктона, бентоса, высшей наземной растительности, остатки которых накапливаются совместно с минеральной частью в субаквальных (океанических, морских, озерно-болотных) условиях.
Среднее содержание ОВ, попадающего в донные отложения, редко превосходит 1 % от массы осадка. Лишь относительно небольшая часть этого вещества (10-3 %) преобразуется в нефть. Остальная часть сохраняется в осадке и переходит в литифицированную породу. Органическое живое вещество бывает двух типов: автохтонное и аллохтонное.
Автохтонная органика образуется за счет организмов, населяющих морской бассейн (фитопланктон). Зоопланктон, зообентос, простейшие бактерии не являются первичными продуцентами, т. к. ведут синтез на основе ранее созданного ОВ [98]. Каждый год фитопланктон производит 21 млрд т Сорг., что составляет приблизительно 93 % от общего количества органики. Главную роль в создании первичной продукции в морях и океанах играют диатомовые водоросли, кокколиты, сине-зеленые водоросли, синтезирующие более 55 % ОВ. Из чистой биопродукции в осадок переходит лишь 85 млн т (3-9 %), остальные 90-97 % ОВ растворяются или «сгорают» на поверхности осадка. На количество накапливаемой органики влияют: литологический тип вмещающих осадков, длительность пребывания ее в воде и темп осадконакопления. При низкой скорости (2-6 мм за 1000 лет) сохраняется менее 0,01 % Сорг., при умеренной (20-130 мм за 1000 лет) - от 0,1 до 2 %; при высокой (660-1400 за 1000 лет) - от 11 до 18 % [141].
Аллохтонные органические остатки в растворенной форме приносят реки (363 млн т Сорг. в год), подземные глубинные стоки, твердые стоки с эоловым материалом (460 млн т Сорг. в год, 1/3 которого осаждается в зоне шельфа), в результате абразии берегов и вулканической деятельности (около 18 млн т). Их большую часть составляют гуминовые соединения, обладающие высокой биологической активностью. Максимальное количество ОВ концентрируется в мелководных водоемах (лагунах, заливах и бухтах) и в верхней части океанического шельфа [104]. Распад значительного количества ОВ приводит к сокращению мощности окисленного слоя осадков. Также накопление ОВ происходит в дельтах и авандельтах.
Остальная часть органики попадает в глубоководные условия (до глубин 4-5 км), где осаждаются мощные толщи илов. В этой зоне идет формирование карбонатных и кремнистых осадков, прочно связывающих ОВ с минеральной основой, тем самым, предохраняя его от растворения.
Рассеянное органическое вещество (РОВ) представлено в осадочных породах в виде органогенно-минерального комплекса, связанного с глинистыми и карбонатноглинистыми типами осадков или в виде детрита - углефицированных растительных остатков, распространенных в песчано-алеврито-глинистых осадочных толщах. Традиционно со времен Г. Потонье выделяют несколько типов ОВ, отличающихся по химическому составу и условиям образования: сапропелевый; гумусовый и сапропелево-гумусовый.
Различия в составе органики, отложенной из двух этих источников - гумуса и сапропеля, прослеживаются в составе нефтей, возникших за их счет. Накопление значительных масс органического вещества в осадках было возможно в условиях отсутствия или ограниченного доступа свободного кислорода, что могло происходить лишь в водной среде.
Гумус (humus) - сложное комплексное вещество, представляющее собой аморфный комплексный субстрат коричневого или черного цвета, обязанное своим происхождением разложению органических остатков растительного и животного происхождения, перерабатываемое микроорганизмами в аэробных и анаэробных условиях. Химически гумус состоит из остатков органики растительного происхождения наименее подверженных разложению; субстанций продолжающих разлагаться; комплексных веществ получившихся в результате разложения, в том числе и в результате гидролиза и окисления и веществ являющихся результатом жизнедеятельности микроорганизмов.
Сапропель состоит из минеральной и органической частей. Минеральная часть образовалась в результате выпадения из водных растворов элементов зольной пищи биомассы, глины, песка, и т. д. Органическая часть - в результате анаэробного биохимического разложения биомассы и ее последующего ресинтеза микроорганизмами.

Содержание гуминовых веществ в сапропеле достигает 70 %.
Сапропель (греч. «Sapros^-гнилой и «Pelos^-ил) - натуральные природные органические отложения пресноводных водоемов, исходным материалом которых являются водные растения и животные остатки в совокупности с привнесенными с суши частями растений, пыльцой, песком, глиной, а также растворами различных минеральных веществ.
В состав сапропеля входят все элементы пищи растений, такие как K2O, P2O5, CaCO. Сапропель снижает кислотность почвы и повышает влагоемкость пахотного слоя, является радиопротектором, т. е. способствует закреплению в почве в малоподвижной и недоступной растениям форме радиоактивного стронция и других тяжелых металлов.
Гуминовые вещества являются наиболее распространённым природным полимером на Земле. Они представляют собой органические соединения, образовавшиеся в процессе разложения растений, являются соединениями преимущественно кислотной природы и содержат значительное количество азота
Интенсивное преобразование ОВ происходит по мере погружения осадка на глубину на стадиях седиментогенеза, диагенеза и катагенеза. На последних двух стадиях изменения, происходящие с органикой особенно значительны.
До попадания в осадок все живое вещество в морских и океанических бассейнах подвергается бактериальному воздействию, в результате которого убывает количественно, и перестраивается, с существенным изменением своего химического состава.
Основную массу вещества исходных живых организмов, составляют, не считая воды, белки, углеводы, липиды и липоиды (жиры и воски), лигнин. В значительных количествах присутствуют пигменты, витамины, смолы.
Белки - сложные вещества, в состав которых входят углерод, водород, кислород, азот, сера и фосфор. В природных условиях они легко разрушаются до исходных мономеров и аминокислот. Поэтому в неживой природе вместо высокополимерных соединений белка встречаются обычно их мономерные структурные единицы - аминокислоты. Содержание аминокислот в современных морских осадках составляет примерно 0,5 мг/л. В осадочных породах аминокислоты присутствуют в остатках раковин, костях рыб и т. д. Часть ископаемых аминокислот связана с полимерами небелкового характера (гумино- выми веществами), часть находится в адсорбированном состоянии [17; 30].
За счет разложения аминокислот в раннем диагенезе образуются УВ, в основном низшие парафины нефтей, а также СО2, NH3, за счет которого в дальнейшем формируются азотистые соединения.
Углеводы в живом веществе представлены простыми сахарами и полимерами. В почвах, торфах и субаквальных осадках встречаются как моносахариды, так и олигосахариды (раффиноза, сахароза, мальтоза). В сапропелях углеводы составляют около 40 % всего ОВ. В древних отложениях почти нет свободных сахаров, но они присутствуют в составе полисахаридов (целлюлозы), и аминополисахаридов (хитин). Содержание аминосахаров в современных отложениях достигает 1 мг/л, а в древних - до 0,1 мг/л.
Липидо-липоидные компоненты (от греч. lipos - жир), живого вещества играют особенно важную роль в образовании нефтей. Из липидов в организмах наибольшее значение имеют жиры, т. е. эфиры, глицериды жирных кислот. При разложении они дают жирные кислоты, составляющие значительную часть живого вещества (в растительном материале от 5 до 25 %, в глубоководном зоопланктоне - около 14 %, в современных осадках - 0,002-0,006 %). Поскольку в осадочных породах встречаются преимущественно жирные кислоты с С14-С18, то их распад приводит к образованию с одной стороны, легких (С5-С18) и газообразных УВ (С1-С4), а с другой - высокомолекулярных УВ (С14-С18) и более тяжелых.
Воски представляют собой эфиры высокомолекулярных спиртов, очень стойкие соединения, которые хорошо сохраняются в породах.
Растительные смолы и бальзамы, а также УВ живого вещества примыкают к липидам. Растительные смолы устойчивы, в ископаемом состоянии - это янтарь. Углеводороды (преимущественно метанового типа) в живом веществе обычно встречаются в незначительных количествах. Не совсем ясно - в свободном или в связанном состоянии находятся эти УВ в живых формах. Однако, учитывая их высокую биохимическую устойчивость, можно считать, что они непосредственно аккумулируются в осадках. Но путем подобной прямой «трансляции» в осадки попадает лишь часть УВ, главным образом, метановых.
Пигменты в живом веществе количественно занимают небольшое место, но с геохимической точки зрения они интересны, так как обнаруживаются в нефтях в неизмененном виде и в виде своих производных. Пигменты представлены двумя группами: каратиноидами и производными хлорофилла и гемина. Пигменты группы хлорофилла, по-видимому, являются переносчиками биогенного азота из организмов в нефть.
Лигнин образует важнейшую часть вещества древесных высших растений и является высокополимерным соединением. Разрушаясь, лигнин в качестве осколков дает ароматические альдегиды, например ванилин в ископаемой древесине, лигнитах. Из осколков лигнина за счет синтеза идет образование такого важного компонента природного ОВ, как гуминовые кислоты и родственные им соединения.

<< | >>

↑

Источник: Чернова О.С.. Основы геологии нефти и газа: учебное пособие. 2008

Еще по теме Состав органики:

- Историческая геология, палеонтология - Геодезия - Геология -