18.01.2021

Сапропелиты и горючие сланцы


В любых отложениях присутствует хотя бы в небольших количествах органическое вещество. Однако его больше всего в глинистых породах, и здесь оно наиболее интенсивно изучалось, поскольку предполагают, что богатые органикой глинистые сланцы являются нефтепроизводящими, а некоторые глинистые породы, называемые горючими, или битуминозными, сланцами, при нагревании выделяют нефть. Сапропелитами называют породы, сложенные нацело органическим веществом.

В отложениях органическое вещество встречается в четырех видах: кероген, асфальт, нефть и природный газ. Эти органические соединения имеют очень сложные составы. Их номенклатура не разработана, и эти четыре типа охватывают непрерывный спектр углеводородов.

Кероген — это темное, серовато-черное аморфное вещество, которое в переменных количествах содержится в глинистых породах. Кероген содержит 70—80% углерода, 7—11% водорода, 10—15% кислорода и немного азота и серы. Кероген горит при прокаливании на воздухе и поэтому иногда он называется пиробитумом. Молекулярная структура керогена не вполне ясна, но, согласно определению этого вещества, оно включает также углеводороды, которые нерастворимы в обычных органических растворителях, таких как эфир, ацетон, бензин или хлороформ. Кероген — главный компонент глинистых пород, богатых органическим веществом.

Асфальт, или битум, сходен по составу с керогеном, но растворим в обычных органических растворителях. Он содержит 80—85% углерода, 9—10% водорода и 2—8% серы, немного азота и следы кислорода. Асфальт выполняет поры и трещины в отложениях.

Углеводороды, которые при нормальных температурах и давлениях присутствуют в жидком виде, называются нефтью. Нефть содержит 82—87% углерода, 12—15% водорода и немного серы, азота и кислорода. Нефти очень изменчивы по молекулярному составу, но обычно содержат в различных пропорциях вещества четырех главных групп — парафины, ароматические соединения, нафтены и асфальты. Нефть встречается в порах многих пород в соответствующих геологических обстановках. Некоторые богатые органикой породы дают при возгонке нефть и поэтому называются горючими или битуминозными сланцами.

В табл. VIII показаны свойства и составы этих различных углеводородов, а также природного газа.

Глинистые породы с существенными количествами органического вещества описываются просто как углеродсодержащие глины. Они обычно имеют темную окраску.

Горючие сланцы — это породы, которые достаточно богаты органическим веществом для того, чтобы при прокаливании давать нефтяные продукты. Они образуются в ограниченных анаэробных морских и неморских обстановках с низкой энергией. Известные залежи горючих сланцев развиты в формации Грин-Ривер в штатах Юта, Колорадо и Вайоминг, где они отложились в серии эоценовых озер. Наличие в этих горючих сланцах трещин усыхания и других особенностей мелководных обстановок наряду с наложенным обогащением троной (карбонат натрия) заставляет предполагать, что здесь имела место осадочная обстановка континентальной себкхи. С ростом цен на нефть эти залежи начинают привлекать все больше внимания как источник получения нефти путем возгонки.

Другие известные залежи горючих сланцев встречаются в каменноугольных дельтовых фациях Мидленд-Воллей в Шотландии; они были одним из первых источников минеральной нефти в мире, полученной перегонкой. Эти горючие сланцы также имеют озерное происхождение. Особенно чистая разновидность шотландских горючих сланцев, называемая торбанитом, почти полностью сложена остатками водорослей Boiryococcus. Эта порода иногда называется богхедским углем, так как она тесно связана с сапропелевыми углями, называемыми также кеннельскими.

Как можно заметить, с увеличением содержания органического вещества обычные глины переходят через углеродсодержащие глины в горючие сланцы (или, строго говоря, в нефтеносные глины) и затем в преимущественно углеродистые сапропелиты, торбаниты и каменные угли.

Богатые органическим веществом глинистые породы являлись объектом интенсивных исследований, так как их обычно считали теми материнскими породами, из которых генерировались жидкие углеводороды. Велись широкие дискуссии относительно минимального количества органического вещества, необходимого для генерации углеводородов, связи между составом и типом генерированной нефти и температур, необходимых для перемещения нефти и газа.





Яндекс.Метрика