Материнские породы и образование углеводородов

Происхождение углеводородов и условия их накопления

Крупные концентрации органического вещества в осадочных от­ложениях, представленные в виде угля, нефти или природного газа, называются ископаемыми топливными ресурсами.

Порода, содержащая исходный органический материал, назы­вается материнской породой. Обычно материнские породы представ­лены аргиллитами или сланцами, являющимися очень распростра­ненным типом пород и составляющими около 80% объема пород осадочной толщи.

Существует множество гипотез относительно происхождения уг­леводородов, конкурирующих между собой в течение длительного времени. Гипотеза, которой большинство исследователей отдают предпочтение в последнее время, основана на предположении, что нефть и газ образовались из фитопланктона (микроскопических плавающих растений) и в меньшей степени из водорослей и фораминифер. В мировом океане фитопланктон и бактерии являются основным источником органического вещества, накапливаемого в осадочной толще. Большая часть органического материала оседает в глинах, превращаемых в сланцы. В процессе этого превращения органические соединения преобразуются (в основном за счет теп­ла) в минеральные вещества, находящиеся в газообразном, жид­ком или полутвердом состоянии и состоящие из углеводородов.

На суше деревья, кустарники и травы являются основным постав­щиком органического вещества, содержащегося в сланцах. Эти круп­ные наземные растения богаты содержащимися в них смолистыми веществами, смолами и лигнином, которые, претерпевая измене­ния, сохраняются в основном в твердом состоянии и поэтому явля­ются в большей степени источником угля, чем нефти и газа.

В большей части сланцев, относящихся к морским и озерным отложе­ниям, температура погребенных слоев не достигает уровня, необходи­мого для превращения молекул исходного органического вещества в молекулярные соединения, составляющие основу нефти и природно­го газа. То, что происходит на самом деле, может быть объяснено как процесс образования крупных молекул смолоподобного твердого вещества, называемого керогеном и содержащегося в так называемых нефтяных (нефтеносных) сланцах. Кероген может быть превращен в нефть и газ путем помещения образца нефтеносного сланца в реторту и последующего его нагрева.

В естественных условиях кероген превращается в нефть и газ за счет роста температуры, сопровождающего процесс постепенного погре­бения осадочной толщи. Химический процесс подобного превраще­ния керогена в нефть и газ аналогичен подобным реакциям крекин­га, происходящим обычно при температурах выше 60°С.

Температурный интервал между 60 и 175°С получил наименова­ние нефтяного интервала (см. рис. 2). При температурах, превы­шающих 175°С, интенсивность генерации жидких углеводородов резко убывает с ростом температуры и образование газообразного вещества становится доминирующим процессом. При пластовых тем­пературах выше 225°С образование углеводородов прекращается в силу того, что кероген уже использовал ранее свою способность к генерации нефти и газа.

Рис. 2. Зависимость образования углеводородов от температуры

Длительный и сложный процесс химических превращений исход­ного органического материала в углеводородное вещество называ­ется созреванием. Необходимо иметь в виду, что нефть и газ могут претерпевать дальнейшие химические изменения и после форми­рования углеводородных залежей. Это, в частности, служит объяс­нением тому факту, что углеводороды, добываемые из различных месторождений, обладают различными свойствами.

Существует два типа подтверждений тому, что углеводороды яв­ляются продуктом декомпозиции органического вещества:

· нефть обладает оптическими свойствами, характерными только для углеводородов, полученных из органического вещества;

· нефть содержит азот и некоторые другие соединения, источником которых, как полагают, может быть только живая материя.

Нефть практически обнаружена во всех морских осадочных поро­дах. Многочисленные пробы, взятые в районах континентального шельфа и вдоль его основания, подтверждают, что мелкодисперс­ные глины, залегающие под океаническим дном, содержат в себе до 8% органического вещества. Это дает основание геологам пола­гать, что нефть имеет органическое происхождение и является продуктом превращения органического вещества, содержащегося в морских отложениях.

Большая часть крупнейших месторождений углеводородов мира была обнаружена в районах континентального шельфа древних морей. Однако осадочные толщи озерного типа могут быть на­столько же перспективными. Многие нефтяные месторождения, открытые в различных частях мира, относятся к осадочным тол­щам озерного типа. На рис. 4 схематично изображены осадочные толщи и сопутствующие им скопления углеводородов.

Дата добавления: 2014-12-29