Преобразование каустобиолитов на стадиях диагенеза

В период отложения и позднее, находясь в составе молодых осад­ков, органический материал претерпевает сложные изменения. Он под­вергается различным по интенсивности микробиологическим химическим воздействиям. В этом процессе можно условно выделить три этапа: биохимическое разложение, поликонденсацию и переход в нерастворимое состояние – кероген,

Биохимическое разложение ОВ, осуществля­ется в осадке бактериями, грибами, водорослями.

Поликокденсация – это процесс синтеза полимеров. Он осуществляется в микробиальной среде на базе продуктов жизнедеятельности организмов; мономеров, продуктов их метаболизма, частично переработанных и часто токсичных, а также компонентов вмещающего илового осадка. Процесс протекает параллельно или сразу после био­химического разложения ОВ.

В результате поликонденсации образуются сначала жидкие, а позд­нее твердые продукты реакции органического синтеза.

Переход в нерастворимое состояние продуктов органического синтеза происходит в толще диагенетизируемого. осадка в процессе его захоронения. Этот процесс сопровождается уменьшением концентрации кислорода, гибелью многих микроорганизмов, увеличением роли восстановительных реакций. В процессе эволюции отношение кислорода и углерода меняется от 0,6 - в около поверхностных осадках, до 0,1 - в осадках, погруженных на глубины 50-100 м.

С увеличением глубины захоронения осадка органический материал приобретает более конденсированную структуру. Последнее выражается в его потемнении и увеличении твердости.

В синтезе твердых полимеров участвуют металлы, которых обычно много в иловых осадках. Одним из активных металлов является уран.

Твердые продукты поликонденсации называются керогеном.

Кероген - это органическое вещество, нерастворимое в органических растворителях, щелочах и кислотах.

Твердость керогена, нерастворимость его в органических и минеральных кислотах, обусловливает его устойчивость и способность сохраняться в осадочных породах Земли в течение миллионов лет. Вполне заслуженно кероген приобрел второе название – геополимер.

Наиболее часто кероген рассеян в минеральной массе пород в виде мелких буроватых, слабо прозрачных частиц. В связи с этим за керогеном закрепилось еще одно, менее корректное назы­вание - рассеянное органическое вещество (РОВ). Однако нередки случаи, когда кероген образуют скопления, давая начало угольным плас­там, нефтематеринским толщам, горючим сланцам,

Принято различать три ти­па керогена.

Кероген типа I имеет химический состав, в котором отношение Н/С > 1,5, О/С < 0,1 и много липидного материала. При пиролизе (550-600 %С) он продуцирует широкую гамму летучих компонен­тов и наибольшее количество нефти по сравнению с другими типами керогенов.

Формирование керогена типа I происходит в озерных обстановках, вмелких морях, болотах и лагунах, в условиях обильного накопления и слабого микробиального разложения водорослевого и планктоногенного материала в слабо – восстановительной среде. Примером керогена типа I является органическое вещество кукерских горючих сланцев Эстонии, тасманитов и куронгитов Австралии, богхедов Франции, торбанитов Шот­ландии, горючих сланцев Грин-Ривер (США).

Кероген типа II имеет химический состав, в котором отношение Н/С относительно высоко (1,5-1,0), а значение О/С – низ­кое (0,1-0,2). Значительную роль в составе играют полиароматичвские ядра, сложноэфирные связи, сульфидные связи, битумоиды. При пироли­зе кероген – II дает меньший выход продуктов, чем кероген-I. Однако они представлены нефтью и газом и составляют ~60% от всего органи­ческого вещества.

Образуется кероген типа II в морских резко – восстановительных обстановках, в осадках, обогащенных детритом зоо- и фитопланктона, раз­ложенного бактериями. Кероген типа II слагает нефтематеринские породы нижнетоарских горизонтов Парижского бассейна, пенсильванских гори­зонтов Северной Америки, доманиковых отложений Волго-Уральского, При­каспийского и Западно-Сибирского бассейнов менилитовых сланцев При­карпатья, хадумитовых сланцев Предкавказья, Сузакских сланцев Средней Азии, черных сланцев куонамской и малгинской свит Восточной Си­бири. Наиболее ярким представителем керогена типа – II является захороненное органическое вещество баженовской свиты Западной Сибири.

Кероген типа III имеет низкие значения Н/С (менее 1,0) и высокие значения атомного отношения О/С, достигающие 0,2-0,3. Строение его молекул напоминает строение молекул керогэна-П, но он не содержит сложно эфирных группировок. При пиролизе он выделяет очень мало нефтепродуктов и, несравненно, больше газа.

Образуется кероген типа-Ш из разложенных остатков высших наземных растений. Разложение происходит в субаэральных речных, в неморских паралических условиях. Их микробиальному разложению препятству­ет большая скорость накопления осадков и быстрое захоронение в мощ­ных осадочных толщах континентальных окраин.

Примером керогена типа-Ш может служить захороненное органическое вещество юрских отложений васюганской и тюменской свит Западной-Сибири, карбоновых отложений Кузбасса, сланцев Чаттагуга (США).

Классификация керогенов дана ван Д.Кревеленом, голандским уче­ным, крупнейшим специалистом в области химии полимеров. Она пред­ставлена в виде диаграммы на рис.1.

Рис 1. Диаграмма типов керогена ван Д. Кревелена