Органическое вещество в стратисфере Ф Кларк определил

Органическое вещество в стратисфере

Ф. Кларк определил среднее содержание Сорг в осадочных породах в 0, 65%. По Н. Б. Вассоевичу кларк Сорг – 0, 58% Кларковые значения для осадочных пород континентов – 0, 50% (Ронов, Ярошевский, 1976) для океанов – 0, 51% (Троцюк, Марина, 1988)

При таких содержаниях 1 м 3 породы содержит 13 – 15 кг Сорг. По Викману (1965) общее содержание органического вещества в породах земной коры 6 • 1015 т.

Закономерность П. Траска: в глинистых породах Сорг в два раза больше чем в алевритовых, в последних – в два раза больше, чем в песчаных. Субкларки по Н. Б. Вассоевичу: глинистые породы – 0, 9%, алевриты – 0, 45%, песчаные и карбонатные породы – 0, 2%

При содержании > 0, 1 вес. % Снк породы имеют серый цвет. При содержании > 0, 5 вес. % Снк породы имеют темно-коричневый или черный цвет.

Классификация осадочных пород по содержанию ОВ (Сорг или Снк) Рассеянное ОВ (РОВ) Концентрированное ОВ (КОВ) Подгруппа Содержание Снк , % Характеристика 1 < 0, 61 (0, 6 – кларк) Сильно РОВ 2 0, 62– 2, 5 Умеренно РОВ 3 Группа 2, 51– 10 Слабо КОВ 4 10, 01– 40 Умеренно КОВ 5 >40 Значительно КОВ Доманикиты Баженовиты Ходумиты Каустобиолиты

Типы включений ОВ в осадочных породах I тип – тонкодисперсное (частицы < 0, 005 мм), преимущественно сорбированное автохтонное ОВ. II тип – детритовое (частицы > 0, 005 мм), четко отделенное от вмещающей породы автохтонное ОВ. III тип – заполняющее межзерновое пространство аллохтонное ОВ.

Типы включений ОВ в осадочных породах I тип III тип

Аналитические группы ОВ Растворимые компоненты Битумоиды – извлекают органическими растворителями (хлороформ, бензол, петролейный эфир, ацетон и др. ) Гуминовые вещества – извлекают водным раствором щелочи Нерастворимые компоненты – кероген (основная часть ОВ – 40 -90%)

Битумоиды Битумоид А – свободный битум, извлекаемый из измельченной породы органическими растворителями без кислотной обработки. Битумоид С – вещество, извлекаемое органическими растворителями после кислотной обработки (HCl – 10%). Микронефть – наиболее легкая и миграционноспособная часть битумоидов

Гуминовые вещества Гуминовые кислоты – продукт ранних стадий преобразования ОВ (торфяной, буроугольной). Затем они полимеризуются и не растворяются в щелочах (каменноугольная стадия).

Генетические типы ОВ Сапропелевое ОВ – остатки одноклеточных организмов, низших растений и животных ОВ промежуточного типа Гумусовое ОВ – остатки высших растений

Сапропелевое ОВ Алиновое ОВ – много H, мало O, N. При пиролизе (550– 600°С) продуцирует много летучих веществ. Амикагиновое ОВ – много N, H, мало O. При пиролизе продуцирует меньше летучих, чем алиновое ОВ.

Гумусовое ОВ Арконовое ОВ – мало H, много O. При пиролизе продуцирует мало летучих веществ.

Деление осадочных пород по составу и содержанию ОВ Породы с остатками: высших растений одноклеточных, низших растений и животных Породы, обогащенные битумом ОВ >50% Угли – группа гумолитов сапропелитов ОВ 20– 50% Углистые породы Горючие сланцы ОВ <20% Породы с гумолитовым РОВ Породы с сапропелитовым РОВ Битуминозные породы

Деление осадочных пород по содержанию ОВ сапропелевого типа 100% Сапропелевые угли 50 Горючие сланцы 20 Доманикиты 5 Доманикоиды 0, 5 0, 1 Субдоманикоиды Прочие породы

Сапропелевый уголь (гагат)

Горючий сланец (кукерсит, силур)

Доманикит (доманиковый горизонт, верхний девон, Русская плита, Урал)

Битуминозный песчаник

Накопление и преобразование ОВ

Стадии образования и преобразования осадочных пород Седиментогенез – образование осадочного материала, его транспортировка и осаждение Литогенез – преобразование осадка в горную породу и ее изменения Метаморфизм – преобразование осадочной горной породы в метаморфическую Осадок Осадочная порода Метаморфическая порода

Седиментогенез Образование осадочного материала Выветривание (гипергенез) Вулканизм Биопродукция Транспортировка осадочного материала Эоловая Водная Ледовая Осаждение (седиментация) Механическое Химическое Биологическое

Соотношение биомассы и годовой биопродукции автотрофов разных ландшафтов Земли (по В. А. Успенскому) Ландшафты Биомасса, % Годовая биопродукция, % Суша 99, 73 36, 98 Болота 0, 12 0, 92 Озера, реки 0, 01 1, 09 Океан 0, 14 61, 01

Баланс органического углерода в океане (по Е. А. Романкевичу)

Литогенез Гипергенез Диагенез Преобразование осадка в горную породу Катагенез Изменения осадочных пород под действием давления, температуры, флюидов и времени Метагенез (апокатагенез) Глубокие (предметаморфические) преобразования осадочных пород Метаморфизм

Диагенетические преобразования ОВ Биохимическая (микробиальная) стадия преобразования ОВ, особенности которой определяет окислительновосстановительный потенциал среды (Eh). Eh среды определяют: 1. количество свободного кислорода 2. количество ОВ

В окислительных обстановках происходит аэробное бактериальное окисление ОВ ОВ + O 2 => CO 2 + H 2 O 1. Если кислорода достаточно – все ОВ удаляется из осадка (сгорает). 2. Если кислорода недостаточно для окисления всего ОВ – в осадке возникают восстановительные условия.

В восстановительных обстановках происходит анаэробное бактериальное окисление (брожение) ОВ ОВ + H 2 O => CO 2 + H 2 CO 2 + 4 H 2 => CH 4 + 2 H 2 O

Болотный газ

Продукты диагенетического преобразования ОВ Метан, гуминовые кислоты, битумоиды (мало), кероген (основной поставщик УВ в диагенезе). Углекислый газ, сероводород, метан, азот. Пирит, сидерит.

Продукты диагенетического преобразования ОВ Сапропель Торф

Продукты диагенетического преобразования ОВ Осадки накапливаются медленно. Жидкие и газообразные продукты легко удаляются. Осадки накапливаются быстро. Жидкие и газообразные продукты перемещаются вбок и в вышележащие слои. За чет погружения растут давление и температура.

Литогенез Гипергенез Диагенез Преобразование осадка в горную породу Катагенез Изменения осадочных пород под действием давления, температуры, флюидов и времени Метагенез (апокатагенез) Глубокие (предметаморфические) преобразования осадочных пород Метаморфизм

Катагенетические и метагенетические преобразования ОВ Термокаталитические (абиотические) стадии преобразования ОВ – изменения под действием температуры, давления, флюидов и времени. Степень преобразования вещества определяют с помощью шкал углефикации.

Витринит

Шкала углефикации (по И. И. Амосову) Марка угля ОС витринита, 10 Ra Палеотемпература, С° Б 71 95 Д 72– 77 100– 130 Г 78– 84 135– 165 Ж 85– 95 170– 205 К–ОС 96– 110 210– 230 Т 111– 115 230– 250 ПА–А >115 >250

Бурый уголь Протокатагенез Мезокатагенез Каменный уголь Апокатагенез Метаморфизм Антрацит Графит

Стадии литогенеза (по Н. Б. Вассоевичу) Стадия Диагенез Протокатагенез Градация МК 1 Мезокатагенез Апокатагенез (метагенез) Метаморфизм МК 2 МК 3 МК 4 МК 5 АК 1 АК 2 АК 3 АК 4 Шкала углефикации Торф Б Д Г Ж К ОС Т ПА А Графит

Вертикальная зональность образования углеводородов в осадочных породах (по В. А. Соколову и Н. Б. Вассоевичу)

Главная фаза нефтеобразования – «нефтяное окно» Глубина кровли – 1, 5 -3, 5 км, температура – 50 -100°С. Глубина подошвы – 3, 1 -8 км, температура – 150 -210°С. Градации мезокатагенеза – МК 1 – МК 3. Стадии углефикации – Д, Г, Ж.

Главная фаза нефтеобразования – «нефтяное окно» Первая стадия (МК 1, МК 2; Д, Г) – активная генерация керогеном жидких углеводородов. Образуется «микронефть» . Вторая стадия (МК 2, МК 3; Г, Ж) – активная миграция жидких углеводородов, которые отделяются от материнского ОВ и минеральных компонентов породы, растворяются в воде и сжатых газах. «Микронефть» преходит в «макронефть» .

Главная фаза газообразования Нижняя часть зоны мезокатагенеза (градации МК 4, МК 5), верхняя часть зоны апокатагенеза (градация АК 1). Стадии углефикации – К, ОС, Т. Из керогена выделяется преимущественно метан.

Круговорот органического углерода на Земле (по Вельте) ОВ осадочных пород CO 2 Фотосинтез Животные Измененный органический материал в почвах и осадках Остатки растений и животных Малый цикл (дни – тыс. лет) Нефть и газ ОВ метаморфических пород Большой цикл (млн лет)