2. Схема происхождения горючих ископаемых.

Природные энергоносители – это ГИ, служащие источником тепловой энергии и химического сырья.

Растительные остатки

наземные растения водные растения (фито- и зоопланктон)

гуммиты сапропеллиты нефть природный газ

торф сапропель

бурый уголь горючий сланец

каменный уголь сапропелевый уголь

антрацит

Гумитовые ТГИ образовались из наземных, в основном высших растений. Сапропеллитвые ГИ происходят из водорослей, а также животных организмов (планктона), находящихся в застойных водоёмах.

Мысль о растительном происхождении углей высказал Ломоносов. Одним из доказательств растительного происхождения является то. что органическая масса и ГИ, и растений состоит изи одних и тех же химических элементов.

Сапропель – 1-я (торфяная) стадия получения ТГИ – биохим. процессы, которые сменяются геохим. процессами. Преобразование растительного материала в торф происходит при малом доступе воздуха или его отсутствии, когда растения целиком пропитаны водой или погружены в неё, или покрыты землёй. На второй стадии превращение торфа в бурый уголь происходит при повышении t° и Р. Основным направлением процесса углефикации является дальнейшее накопление углерода и потеря кислорода в результате термодеструкции.

Неодинаковое проявление первичных и вторичных факторов углеобразования сказывается в различии состава. Бурые угли по сравнению с торфом практически не содержат углеводов, в частности целлюлозы. В состав бурых углей входит значительное количество гуминовых кислот, поэтому часть органической массы этих углей способна растворяться в щелочах. Каменные угли практически не содержат гуминовых кислот. Развитие процессов углефикации проявляется в обезвоживании органической массы, увеличении содержания углерода, уменьшении содержания Н, О и выхода летучих веществ и изменении других свойств.

По сравнению с гумитовыми ТГИ одинаковой стадии метаморфизма сапропелевые отличаются более высоким содержанием Н и низким О. Почти весь О находится в составе карбоксильных, гидроксильных и карбонильных групп. Большая часть С и Н присутствует в виде парафинов и нафтенов.

3. Происхождение нефти

В настоящее время известно несколько теорий происхождения нефти: органическая, неорганическая, космическая и др. Наибольшее распространение получили первые две, при этом общепринятой является первая.

Органическая теория. Согласно ей, нефть представляет собой жидкую, в основном нерастворимую в воде фазу продуктов захоронения и окаменения органического вещества в водно-осадочных отложениях. Это многостадийный весьма длительный процесс. Начинается с осадконакопления, во время которого остатки животных организмов и растений выпадают на дно водных бассейнов, где начинают протекать биохимические процессы без доступа воздуха (гниение), сопровождающиеся их уплотнением и обезвоживанием с образованием керогена. Уже на этой стадии начинает выделяться метан.

Кероген – полимерное органическое вещество с относительной молекулярной массой более 1000, образующееся из остатков растений и микроорганизмов под воздействием высоких t° и Р. Каждая молекула керогена представляет собой случайное сочетание различных мономеров.

Важнейшим фактором является то, что одновременно с описанным выше явлением протекает смешение и накопление органических осадков с донными осадками минеральной природы. Эти формирующиеся материнские породы, пропитанные органическими остатками в процессе дальнейшего постепенного погружения на глубине около 1,5 км достигает верхней границы главной зоны нефтеобразования, где уже начинают протекать процессы термического и термокаталитического распада компонентов керогена. Т.е. вступает в силу главный фактор нефтеобразования – длительный прогрев при повышенных t° и Р. В результате образуются в большом количестве нефтяные углеводороды, в том числе низкомолекулярные – С5-С15. Эти углеводороды, дающие начало бензиновой и керосиновой фракций нефти, значительно увеличивают её подвижность и начинается постепенная миграция нефти в нефтяные коллекторы. При такой миграции по коллекторам в ловушки нефть всегда поднимается, поэтому её максимальные запасы располагаются на меньших глубинах, чем зона проявления главной фазы нефтеобразования.

При дальнейшем опускании пласта на глубины более 4,5 км t° поднимается до 180°C и наступает главная фаза нефтеобразования. Интенсивно идёт образование газов и протекают процессы углефикации остатков.

Т.о. можно сказать, что в результате термокаталитических процессов, протекающих при повышенных t° и Риз органических остатков происходит образование твердых углей, жидкой нефти и углеводородных газов. Последние, мигрируя и накапливаясь в природных резервуарах земной коры образуют нефтяные, нефтегазовые и газовые месторождения.

Присутствие соединений углерода с водородом в космических телах, наличие метана в атмосфере ряда планет позволили русскому ученому Н. Соколову еще в конце прошлого столетия высказать предположение о космическом происхождении нефти. Вполне законченную, стройную теорию неорганического происхождения создал Менделеев. Он выдвинул предположение о том, что углеводороды образуются в недрах земли под действием воды на карбиды (углеродистые соединения) тяжелых металлов. Опыты ряда его современников, как русских, так и иностранных химиков, показали, что при действии воды на углеродистые металлы (железо, алюминий) при высокой температуре и давлении образуются различные углеводородные соединения.

Отмечая наблюдающуюся связь выходов нефти и газа с горными хребтами, Д. И. Менделеев принял эту связь за всеобщую закономерность. Он рассматривал разломы, рассекающие земную кору по окраинам горных хребтов, как пути, для перемещения океанических и морских вод в недра земли и нефтяных паров — в обратном направлении, кверху. Смесь углеводородных паров и воды поднималась, по мысли Д. И. Менделеева, к охлажденным частям земной оболочки. Здесь часть смеси конденсировалась, давая скопления нефти, а другая часть пропитывала породы и образовывала горючие сланцы, жирные угли и другие битуминозные породы. Некоторая доля смеси окислялась и давала продукты, подобные асфальтам, и, наконец, основная ее часть так или иначе сгорала, образуя углекислоту и воду. Д. И. Менделеев полагал, что углеводородные пары конденсировались в холодных, хорошо проницаемых пластах, содержащих воду. В этих пластах нефть, всплывая над водой, накапливалась в ловушках разнообразной формы, образуя залежи.