Общие сведения о горючих ископаемых – каустобиолитах

Понятие о каустобиолитах. В зависимости от агрегатного, или фазового, состояния горючие ископаемые подразделяются на твёрдые, жидкие и газообразные. Главное их свойство – способность гореть определяется сходством элементного состава, в котором преобладают углерод и водород, а также присутствуют три основных гетероэлемента: кислород, азот и сера. Соотношение данных элементов определяет свойства и фазовое состояние полезных ископаемых, от которых в свою очередь зависят способы их добычи и использования в качестве источника энергии и сырья для химической промышленности. Начало классификации твёрдых горючих ископаемых - углей и горючих сланцев положил немецкий учёный Г. Потонье (1908), для которых он ввёл термин «каустобиолиты». В переводе с греческого этот термин означает: горючий (каустос) камень (литос) биогенного (биос) происхождения.

Позже основатель теории органического происхождения нефти и газа Иван Михайлович Губкин распространил понятие «каустобиолиты» на все горные породы и минералы, богатые органическим веществом (ОВ) и обладающие способностью гореть, включая нефти и другие природные битумы – производные от нефти: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты, антраксолиты и другие.

Классификации каустобиолитов

Среди различных классификаций каустобиолитов широкое распространение получила генетическая классификация каустобиолитов В.А.Успенского и О.А. Радченко (1964, 1979), в которой каустобиолиты по условиям образования разделяются на два генетических ряда:угольный или гумусовый и нефтяной или битумный (рис. 1).

Рисунок 1.

Каустобиолиты угольного рядапредставлены концентрированными формами горючего ископаемого вещества сингенетичного осадкам и осадочным породам – это: торфы, сапропелиты, разнообразные угли и горючие сланцы.

Каустобиолиты нефтяного рядапредставлены залежами горючих углеводородных газов, нефтей и её производных – природных битумов, а также их аналогов. Залежи каустобиолитов нефтяного ряда имеют миграционную природу, то есть являютсяэпигенетичными по отношению к вмещающим горным породам и по генезису разделяются на три линии:окислительную, или гипергенную, термическую, или термально-метаморфическую и фазово-миграционную. В зависимости от степени метаморфизма или окисления природные битумы могут иметь вязкую, вязкопластичную и твёрдую консистенцию, быть растворимыми или не растворимыми в органических растворителях и нефтях (таблица 1).

М.К. Калинко все природные органические вещества нефтяного ряда, включая углеводородные газы и газовые гидраты, объединил термином «нафтиды», который получил широкое распространение.

Существует также особая генетическая ветвь природных битумов, которая не связана своим происхождением с нефтью и представлена продуктами локального воздействия на концентрированное ОВ высоких температур или тектонических напряжений. Природные битумы этой генетической ветви называются нафтоидами,то есть нефтеподобными.

Общие и отличительные признаки и свойства каустобиолитов: 1) горючесть; 2) биогенное происхождение; 3) образование в процессе литогенеза в осадках и осадочных породах из ОВ высших растений или планктона, сапрофитов и бентоса; 4) эволюция или преобразование в результате изменения геохимических условий, температуры и давления; 5) преобладание в элементном составе углерода, который образует различные по сложности и молекулярной массе соединения с водородом; 6) присутствие кислород- серо- и азотсодержащих органических соединений.

При погружении горных пород с ростом литостатического давления и пластовой температуры происходят катагенетические преобразования горных пород и содержащихся в них каустобиолитов. Катагенез каустобиолитов заключается в карбонизации или углефикации ОВ, при этом в каустобиолитах растет содержание углерода за счёт уменьшения количества водорода и других гетероатомов. При температурах выше 300°С, соответствующих региональному метаморфизму, все каустобиолиты превращаются в органический графит.

Таблица 1. Свойства природных битумов

Класс	Консистенция	Плотность, г/см3	Раствори-мость в хлорофор-ме, %	Содержание масел, %	Температура плавления (размягчения), °С
Нефти	От жидкой до вязкой	0,73-1,04	100	65-100	От 40-24 и ниже
Мальты	От вязкой до твердой	0,96-1,05	100	65-40	35-40
Асфальты	То же	1,03-1,10	100	40-25	До 100
Асфальтиты	Твердая	1,10-1,20	100 или  100	Меньше 25	100-300
Кериты	То же	1,07-1,30	20-10 и меньше	Меньше 5	Не плавятся
Антраксолиты	Очень твердая	1,3-2,0	Нерастворимы	-	То же
Озокериты	От вязкой до твердой	0,85-0,97	100	45-95	от 35-40 до 85-100

Отличительные признаки и свойства каустобиолитов: 1) отношение залежей к вмещающей породе: каустобиолиты угольного ряда сингенетичны, а каустобиолиты битумного ряда эпигенетичны; 2) генетический тип исходного органического вещества: для каустобиолитов угольного ряда исходным в основном является ОВ высших растений, а для каустобиолитов битумного ряда – ОВ низших организмов (планктона, бентоса, сапрофитов); 3) концентрация исходного ОВ в осадках и осадочных породах: каустобиолиты угольного ряда связаны с концентрированным ОВ, а каустобиолиты битумного или нефтяного ряда – с рассеянным ОВ.

СОСТАВ, СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИИ НЕФТЕЙ