16 Источники органического вещества. Влияние различных факторов на биопродуктивность.

Морская органика является основным источником органического углерода (большая часть земной поверхности занята водой и в водной среде органический материал лучше сохраняется):

биопродуценты:

высшая наземная растительность

фитопланктон — простейшие одноклеточные растительные организмы, относятся к водорослям (диатомовые, сине-зеленые).

Бактерии — группа одноклеточных микроорганизмов, неимеющих оформленного ядра и размножающихся простым делением (гетеротрофные (используют готовое) и автотрофные (синтезируют)).

зоопланктон — мельчайшие организмы типа рачков (копеподы)

зообентос — организмы населяющие дно моря (морские ежи, черви)

рыбы, макрофитобентос, микрофитобентос, ледовая флора, хемосинтез

Факторы:

1. свет (освещенность)

2. температура

3. источник питания

4. динамика среды

все фотосинтезирующие организмы сосредоточены в слое воды 80 м (фотический слой).

17 Состав биопродуцентов. Хемофоссилии. Какие биопроуценты и какие составляющие наиболее подходят для формирования нефтематеринского органического вещества.

Биопродуценты состоят:

• белки (протеины) — сложные полимеры, построенные из отдельных аминокислот. Белки биохимически неустойчивы, поэтому при отмирании организмов они разлагаются одними из первых.

Белки являются источником азота нефтей.

Глицин Пролин

NH₂

COOH

H₂C – COOH

• Углеводы — органические вещества, содержащие неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбонильную группу, а также несколько гидроксильных групп. Cn(H₂O)m

Лигнин и целлюлоза составляют опорные ткани живых организмов. В морских организмах целлюлозы нет, в то время как наземные растения на 80% состоят из нее.

Целлюлоза Хитин

С ахара (полисахара) легко разлагаются и не принимают участия в образовании нефти и газа.

• Липиды — сумма веществ, экстрагируемых каким-либо растворителем. С₁₂-С₂₆ четные

Состоят из жиров восков и углеводородов.

• Ж ир — сложный эфир.

В оски С₁₂-С₃₄ четные

• Углеводороды — органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода

Ментол Гераниол

все наземные растения содержат парафиновые налеты, содержащие С₂₁-С₃₅ нечетные.

Лигнин — полифенол, который, наряду с целлюлозой, составл яет основу опорных тканей растений

Хемофоссилии — ископаемые окаменелости (фоссилии) независимо от их размера или степени сохранности, определяется как морфологически организованные образования или остаток некогда жившего организма.

Хемофоссилии являются биологическими индикаторами (маркерами), способными нести информацию о типах организмов, из которых было образовано органическое вещество, заключенное в осадках. Следовательно, они могут быть использованы для характеристики, корреляции и восстановления условий осадконакопления так же, как и макро- и микрофоссилии, обычно используемые геологами.

Биополимеры — соединения нефти, унаследовавшие химические структуры своих биологических предшественников.

Наиболее подходящим материалом для образования нефтематеринского органического вещества являются липиды (С-76%, Н-12%, О-12%), наибольшее содержание которых наблюдается в фитопланктоне.

Наиболее благоприятной обстановкой для развития фитопланктона являются хорошо прогреваемые, освещенные зоны моря, обогощенные питательными веществами.

Для сохранения исходной биомассы от аэробного окисления является наличие восстановительных условий в придонной зоне (сероводородное заражение).

В составе любых нефтей присутствуют реликтовые углеводороды, биомаркеры, которые указывают на те биопродуценты, из которых образовалась нефть.

18 Диа-, ката-, метагенез. Три основных типа керогена.

После отмирания организма, еще в водной среде начинается разложение органических остатков. Как правило, больше 90% не достигают дна, а окисляются и разлагаются. Остальные попадают в иловые осадки. И при образовании органического вещества в иловых осадках и в первых сотнях метров до километра — диагенез — совокупность химических и биохимических реакций, в результате которых биополимеры превращаются в геополимеры (кероген), которые в свою очередь не растворяются ни в каких органических растворителях.

Стадия диагенеза протекает до глубины 1000 м до достижения температуры 50^OC.

Затем следует катагенез — процесс термического разрушения керогена, приводящий к образованию нефти и газа. Протекает при температуре 100^О-150^ОС, на глубине 1000-4000 м.

Метагенез — процесс жесткого химического разрушения керогена и образовавшихся из него нефти и газа. Конечный продукт — чистый кокс, метан, азот, сероводород.

Количество образовавшихся нефти и газа зависит от качества органического вещества.

Керогены — это полимерные органические материалы, которые расположены в существующих породах, таких как нефтеносные сланцы, и являются одной из форм нетрадиционной нефти. Они нерастворимы в обычных органических растворителях благодаря своей высокой молекулярной массе (более 1000 г⁄Моль). Каждая молекула керогена является уникальной, поскольку она представляет собой случайное сочетание различных мономеров.

Согласно теории появления органических нефтяных материалов остатки растений и морских организмов под воздействием высоких температур и давления преобразуется в первую очередь в кероген, затем в битум и, наконец, в нефть и газ.

Типы керогена

I 1000 кг органического вещества дает 800 кг углеводородов

восстановительные условия осадконакопления

пристан/фитан 0.5

встречается крайне редко

с этим типом не связано ни одно крупное месторождение

озерные фации

низкий газовый фактор

генерируются тяжелые сернистые нефти низкого качества

II 1000 кг органического вещества дает 500-700 кг углеводородов

пристан/фитан 0.5-1.5

III 1000 кг органического вещества дает 150-250 кг углеводородов

углеподобное органическое вещество

пристан/фитан > 2

связан с неморскими отложениями (озерно-болотные фации)

с этим типом не связано ни одно крупное месторождение

генерируются парафинистые нефти малосернистые, легкие

высокий газовый фактор