Каустобиолиты

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВПО  «СамГТУ»)

 

 

Кафедра «Геология и геофизика»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

По дисциплине: «Геология и геохимия нефти и газа»

   На тему: «Каустобиолиты»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                  Выполнил: студент 4-ЗФ-28 ГР.                                             Аюпов М. И.

                                             

 Проверил:   

преподаватель

Даниелян Б.З.

 

Самара  2016

Содержание:

Каустобиолиты_______________________________________________  3стр

Исходный материал каустобиолитов____________________________  4стр

Общая направленность преобразования остатков растительных организмов___________________________________________________  6стр

Транспортировка и накопление органического вещества_________ 10стр

Преобразование каустобиолитов на стадиях диагенеза____________11стр

Преобразование каустобиолитов на стадиях катагенеза и

Метагенеза___________________________________________________16стр

Генетическая классификация каустобиалитов___________________19стр

Условия образования каустобиолитов угольного ряда____________21стр

Характеристика угольных каустобиолитов угольного ряда_______ 24стр

Условия образования каустобиолитов угольного ряда природных битумов_____________________________________________________ 28стр

Характеристика каустобиолитов битумного ряда________________ 33стр

Физические свойства углей____________________________________39стр

Метаморфизм углей__________________________________________ 41стр

Практическое задание________________________________________ 42стр

Список литературы__________________________________________ 45стр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Каустобиолиты

 

Каустобиолиты – это горные горючие ископаемые, обогащенные органическим веществом (Потонье 1908 г.) При этом под органическим веществом понимается вещество, сложенное органическими компонентами в форме мономеров или полимеров, которые прямо или косвенно возникли из живого вещества. Минеральные компоненты: раковины, кости, зубы не входят в его состав.

 

Схема образования битумов (по Успенскому, Радченко, Козлову, Токареву, Карцеву)

 

Процесс

Название битумов

Группы

Сепарация

Газ

Озокерит

Сепарационные

Мальта

Окисление, микробиальные процессы

Оксибитумы

Хорсанный озокерит

Асфальт

Нефть

не парафинистая

парафинистая

Асфальтит

Альгарит

Оксикерит

Гуминокерит

Элатерит

Региональный метаморфизм

Пиробитумы

Керит

Газы

Гатчетит

Антраксолит

Шунгит

Континентальный и гидротермальный метаморфизм

Уголь, горючие сланцы

α-нафтиды

γ-нафтиды

β-нафтиды

Черные смолистые сланцы

Хризматиды

Кертизиды

Олефиниты

 

 

Исходный материал каустобиолитов

 

Органические соединения в земной коре могут возникать из различных источников и различными путями. В настоящее время можно указать следующие достоверные и предполагаемые источники образования каустобиолитов.

Остатки отмерших растительных и животных организмов и органических продуктов их жизнедеятельности.

Абиогенные реакции в литосфере, дающие продукты органического состава.

Магматический синтез.

Преобладающим является первый из указанных источников. Основная масса каустобиолитов (во всяком случае, все ископаемые угли и, по всей вероятности, основная масса нефти) имеют своим исходным материалом отмершие организмы. В настоящее время известны лишь единичные случаи нахождения органических продуктов абиогенных реакций в литосфере. Нет оснований отрицать широкое распространение таких реакций, однако возможно, что продукты их недостаточно устойчивы в земной коре.

Что касается третьего источника – синтеза органических соединений в магме, то вопрос о нем в настоящее время является предметом оживленных дискуссий. Накопленный материал не оставляет места для сомнений в том, что на определенной стадии остывания магмы в ней происходят реакции синтеза водорода и углерода с образованием простейших углеводородов. В результате различных процессов молекулы их усложняются и дают начало образованиям, па составу и свойствам вполне аналогичным нефтяным каустобиолитам. Разногласия касаются лишь масштабов магматического нефтеобразования. Существуют две крайние точки зрения. Одни исследователи, во главе с автором магматической гипотезы Н. А. Кудрявцевым, все запасы нефтяных каустобиолитов, заключенные в недрах нашей планеты, приписывают магматическому генезису; другие (большинство геологов-нефтяников), допуская (или не допуская) в незначительных масштабах магматическое нефтеобразование, приводящее лишь к минералогическим скоплениям, считают, что все запасы нефтяных каустобиолитов имеют биогенное происхождение. Ниже мы рассмотрим различные гипотезы нефтеобразования, а сейчас остановимся подробнее на главнейшем источнике подавляющего большинства каустобиолитов – остатках отмерших организмов.

Биосфера, т.е. оболочка Земли, населенная организмами, охватывает часть атмосферы, гидросферу и поверхностные слои литосферы. Верхний предел биосферы ограничен тропосферой; в гидросфере организмы распространены до самых больших океанических глубин. Нижний предел обитания организмов в литосфере оценивается различно, но, во всяком случае, не глубже 3000 м, причем уже на небольших сравнительно глубинах становится возможным существование только анаэробных организмов. По Вернадскому, общий вес биомассы достигает 1014 т. Наибольшую количественную роль в биомассе играют простейшие, обладающие колоссальной быстротой размножения. Преобладающая часть живых организмов обитает в водной среде. Так как доля животных организмов в биомассе по сравнению с растительными ничтожна, то последние являются главнейший исходным материалом каустобиолитов. Главными компонентами, из которых состоят живые растительные организмы, являются: клетчатка (целлюлоза), легнин, белки, жнры, воски, кутин, споронины, полленины, суберин, смолы. По степени химической устойчивости их можно разбить на две группы: относительно малоустойчивые (целлюлоза, лигнин, белки, жиры) и высокоустойчивые.

 

Общая направленность преобразования остатков растительных организмов

 

Общую направленность этих преобразований можно уяснить, сравнивая средний элементарный состав живых организмов и остатков после их отмирания. Главными элементами, из которых состоят те и другие, являются углерод, водород, кислород, сера и азот, организмы очень богаты кислородом.

 

Таблица 1 - Средний элементарный состав живых организмов и каустобиолитов разной степени преобразования

ВЕЩЕСТВО		Элементарный состав, %
		С	Р	N	S	O
ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ
	Высшие растения	49,7	6,1	-	-	44,2
	Планктон	50,08	7,32	8,29	1,22	33,09
ИСКОПАЕМЫЕ УГЛИ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ИЗ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ
	Торф	57,48	6,14	1,55	0,2	34,63
Гумиты:
	Бурый уголь	71,64	5,33	1,57	0,38	19,59
	Каменный уголь	83,71	5,12	1,68	0,52	10,52
	Антрацит	94,37	2,19	0,6	0,25	3,32
	Липтиты	81,57	0,915	0,45	1,08	8,35
ИСКОПАЕМЫЕ УГЛИ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ИЗ ПЛАНКТОНА
	Сапропель	59,07	7,84	3,61	2,63	30,55
	Сапропелит	72,31	8,87	0,82	2,14	17,21
НАФТИДЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ИЗ ПЛАНКТОНА
	Нефть	85,4	12,81	0,22	1,16	0,7
Ряд метаморфизма нафтидов:
	керит	84,22	7,65	1,26	1,52	5,15
	антраксолит	91,68	2,58	0,97	3,06	2,07
	шунгит	97,32	0,44	0,74	0,37	0,97

 

В табл. 1 приведен средний элементарный состав высших растений (древесина) и низших планктонных организмов (фито- и зоопланктона). Далее приведен средний элементарный состав каустобиолитов различного происхождения:

1) ископаемых  углей, образовавшихся из высших растений

2) ископаемых  углей, образовавшихся из планктона

3) нафтидов, исходным материалом которых также является планктон.

В каждой из этих рубрик каустобиолиты расположены в порядке, отвечающем степени их преобразования. Из данных таблицы видно, что по мере преобразования падает содержание кислорода и водорода и возрастает содержание углерода. С несколько меньшей отчетливостью эта закономерность видна в ряде метаморфизма нафтидов. Элементарный состав нефти по сравнению с элементарным составом исходного планктона характеризуется значительно повышенным содержанием водорода и очень низким содержанием кислорода, т.е. высокой степенью восстановленности, что резко отличает ее от других каустобиолитов. Процесс постепенно обогащения каустобиолитов углеродом называется карбонатизацией.

В биосфере непрерывно происходят два противоположных процесса: рост растительных и животных организмов, накопление громадных масс органических остатков после их отмирания и непрерывное разложение отмерших организмов кислородом воздуха и воды, микробами и т. п. Для нас достаточно сосредоточить свое внимание на растительном веществе, так как именно оно составляет подавляющую часть биомассы, по сравнению с которой доля животных организмов исчезающе мала. Нарастание живого растительного вещества происходит за счет усвоения углерода из углекислоты воздуха. Это усвоение совершается благодаря способности хлорофилла, содержащегося в зеленых частях растений, ассимилировать углерод под действием солнечного света (реакции фотосинтеза).

После отмирания высших растений их остатки могут накапливаться двумя способами: на месте произрастания (автохтонно) или путем переноса и вторичного отложения (аллохтонно). Способ накопления влияет на некоторые свойства углей (например, на их зольность, т.е. содержание в них минеральных примесей). Как увидим ниже, для превращения любых растительных остатков в каустобиолиты необходимым условием является погружение их на ту или иную глубину. Остатки высших растений проходят при этом следующие стадии превращения: торфяную, буроугольную, каменноугольную и антрацитовую. Конечным продуктом превращения, как сказано выше, является графит. Остатки планктонных организмов проходят стадии органического ила - сапропеля и сапропелита (сапропелевого угля); при дальнейшем преобразовании, как увидим ниже, сапропелит может перейти в каменный уголь, антрацит и графит. Таким образом, на крайних стадиях превращения обе генетические линии, идущие от высших растений и от планктона, сближаются и полностью сливаются в графите. В иных условиях преобразование остатков планктона может привести к возникновению нефти, а из последней – всего ряда нафтидов. И здесь превращение нафтидов, связанное с погружением земной коры, состоит в карбонатизации, приводящей на конечных стадиях к высокоуглеродистым каустобиолитам и, наконец, к графиту.