Условия преобразования органических веществ

ОРГАНИ́ЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО́ (ОВ) в геологии, природные органические соединения, присутствующие в почвах, поверхностных и подземных водах, большинстве горных пород и осадков, а также в атмосфере.
Первоисточник OВ – растения и животные.
ОВ находится в твёрдом (уголь, сланцы, твёрдые битумы), жид­ком (нефть, жидкие битумы) и газообразном (парообразном) состоянии (газ и газоконденсат); в концентрированном (уголь, нефть, газ) или рассеянном (мелкие включения в осн. массе минер. вещества) виде.
Концентрация (% по массе) рассеянного OВ в горных породах обычно не превышает 1, концентрированное OВ в каустобиолитах составляет: в угле 50–100, углистых и горючих сланцах 20–50; нефтяных и газоконденсатных скоплениях 5–8 (относительно массы породы-коллектора).
B горных породах содержание OВ составляет: в глинистых 0,9%, алевритистых 0,45%, карбонатных и песчаных породах 0,2%; в атмосфере и гидросфере до 0,1%.
ОВ в породах находится в виде: минералов и их компонентов; автономных, обладающих собств. формой и размерами включений диаметром 0,001–0,01 мм (дисперсное ОВ), 0,01–1 мм (микродетрит) и св. 1 мм (макродетрит); автономных включений жидкой, полужидкой и твёрдой консистенции, форма и размер которых зависят от параметров межзернового пространства; в сорбированном состоянии на поверхности и внутри кристаллич. решётки минералов.

B магматичекие породы ОВ попадает при ассимиляции ими осадочных пород, внедрении битумов, образующихся при контактовом метаморфизме ОВ осадочных пород и миграции нефти и газа.
ОВ пород подразделяют на две категории:
сингенетичное – поступившее в осадок вместе c осн. минеральной массой и претерпевающее вместе c ней постседиментац. преобразования,
эпигенетичное – внедрившееся в горную породу на её постседиментац. этапе (ОВ магматич. пород, нефть, газ, пластовые и жильные битумы).
B сингенетичных ОВ выделяют: автохтонное – образовавшееся за счёт продукции фациальной среды, в которой отложился осадок; аллохтонное – поступившее либо из др. одновозрастных фациальных сред, либо унаследованное осадком из размывающихся более древних пород.
Изучение ОВ проводится без выделения из породы (петрографический, люминесцентномикроскопич., пирохроматографич. методы) и c выделением и последующим разделением на фракции, изучающиеся химическими, оптическими и др. методами.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОВ
ОВ горных пород, находящихся на ранних этапах преобразования в протокатагенезе (см. Катагенез рассеянного органического вещества), по содержанию водорода H и строению молекул органики подразделяют на сапропелевый (H/Cат – отношение атомов водорода к углероду в образце – св. 0,9) и гумусовый (H/Cат менее 0,9) типы и два промежуточных типа – сапропелево-гумусовый и гумусово-сапропелевый.
Существует много др. классификаций ОВ (в зависимости от способов и целей анализов), одна из наиболее распространённых основана на данных пиролиза и разделяет ОВ в зависимости от величины - углеводородного индекса (HI) на 4 типа
(по 2 в гумусовом и сапропелевом ОВ), в каждом из которых выделяются разновидности co специфичекими чертами химичекого и петрографич. состава.
САПРОПЕЛЕВОЕ ОВ в основном образуется за счёт органической массы планктона, фито- и зообентоса морских и пресноводных водоёмов, иногда с примесью гумусового ОВ.
ГУМУСОВОЕ ОВ формируется преимущественно из остатков высшей растительности и почвенных микроорганизмов.
Количество и состав ОВ зависят также от фациальных условий осадконакопления. Наибольшее содержание сапропелевого ОВ характерно для морских относительно глубоководных глинистых и карбонатноглинистых литофаций, гумусового ОВ – для терригенных пород озёрноболотного генезиса.
Низкие (до 0,2%) содержания сингенетич. ОВ характерны для красноцветных и чисто карбонатных и песчаных пород. Генетическая связь ОВ и литофации, в которой оно находится, используется при палеогеографических реконструкциях и картировании нефтегазоматеринских пород. Концентрация и состав эпигенетичного ОВ являются показателями нефтегазоносности недр.

Накопление ОВ
НакоплениеОВ
Водная среда, анаэробные условия, застойный режим, пониженная сульфатность; накопление и захоронение ОВ при седиментации осадка.
ПЕРВЫЙ ЭТАП включает стадии седиментогенеза и диагенеза, т. е . ту часть жизни осадка , в рамках которой все его преобразования nротекают под большим или меньшим воздействием биосферы.
Естественная история органического вещества, захороняющегося в осадках и претерnевающего вместе с ними постеnенное погружение, очень сложна и богата событиями.
С достаточной отчетливостыо в ней выделяются три самостоятельных этаnа , которые отличаются друг от друга по набору факторов, по характеру процессов преобразования и особенностям материального обмена с окружающей средой.

СОСТОЯНИЕ
ОВ и УВ
ИСХОДНОЕ ОВ ОСАДКОВ В ДИФФУЗИОННО-РАССЕЯННОМ
СОСТОЯНИИ
ИСТОЧНИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОВ В УГЛЕВОДОРОДЫ
•Геостатическое давление (уплотнение пород);
•биохимическое воздействие организмов и ферментов;
•каталитическое воздействие минералов;
• нисходящие тектонические движения (устойчивое прогибание).

Массы органического вещества убывают вследствие разрушения основной его доли и частично пополняются новой его генерацией, несравненно меньшей по масштабам. При этом те и другие процессы протекают со снижающейся активностью по мере снижения степени участия в них биогенных факторов . В среднем более 90-95% от общей суммы потерь исходного органичесиого вещества связано с этим этапом его истории.
Рассматриваемый этап завершается окончательным формированием генетичесиого типа органичесиого вещества, который в дальнейшем остается неизменным, хотя его состав и химическая структура в последствии претерпевают очень глубокие преобразования . На этом этапе окончательно формируется и фациально-генетический тип вмещающего осадка , причем значительная роль в этом принадлежит органическому веществу.

С переходом ко второму этапу преобразования органического вещества происходит коренное изменение природы тех факторов , которые определяют поведение органического вещества.
В органическом веществе идет своеобразное, сильно замедленное термическое разложение; каждое структурное изменение, длительно nодготовлявшееся и строго закономерное, по всей вероятности , существенно отличается по своему характеру от того , что происходит в условиях кратковременного лабораторного эксперимента.
Образующиеся низкомолекулярные продукты катагенной деструкции по мере накопления могут отделяться, благодаря чему в окружающей среде появляется новая фаза органического вещества – высокоподвижные миграционные системы. Частью это типичные для минерального компплeкca продукты - углекислота , вода , сероводород, аммиак и, вероятно , свободный азот, частью же углеводородные соединения.
Со ВТОРЫМ ЭТАПОМ преобразования органического вещества связаны генерация нефти и широкие диффузные подвижки битуминозных веществ в осадочной толще .

Источники преобразования ОВ в УВ
-Геостатическое давление (устойчивое интенсивное прогибание);
-повышенный тепловой поток; внутренняя химическая энергия ОВ, связанная с его молекулярной
- перестройкой в УВ нефтяного ряда;
радиоактивные минералы вмещающих пород
СОСТОЯНИЕ
ОВ и УВ
УВ нефтяного ряда на стадии диагенеза и катагенеза осадков в рассеянном состоянии.

ТРЕТИЙ ЭТАП преобразования органического вещества возможен только в условиях геосинклинальных погружений с присущей им повышенной активностью теплового режима .
Осадочный материал здесь теряет свой нормальный осадочный облик, вступая в тесное взаимодействие с продуктами магматической природы. Как и на предшествующих этапах, количество органического вещества nродолжает убывать, но механизм этой убыли принципиально иной.
Если на втором этапе термический распад органического вещества выглядел как автономное преобразование, суммарная масса продуктов которого в принципе должна уравновешиваться массой катагенных потерь , то на третьем этапе в силу исчерпания ресурсов автономного преобразования процесс возможен лишь в форме взаимодействия с минеральной средой по типу металлургических процессов .
Основным направлением такого рода процессов должна быть генерация углекислоты за счет кислорода некоторых рудных окислов, но нельзя исключать и возможность вторичных реакций, ведущих, в частности, к образованию углеводородных продуктов (метана) .

ЖАР + ВРЕМЯ ПРЕОБРАЗУЮТ ОРГАНИЧЕСКУЮ МАТЕРИЮ В ОСАДКАХ В КЕРОГЕН И ПОДВИЖНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ;
• АНАЛОГИЯ С ПРИГОТОВЛЕНИЕМ
ПИЩИ;
• ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ УВ (НО НЕ ИХ СЖИГАНИЯ)
ЗРЕЛОСТЬ ИСХОДНОЙ ОРГАНИКИ