Гумусовое и сапропелевое органическое вещество (ОВ). Методы определения. Распределение разных типов ОВ в осадочном бассейне

Фоссилизированное органическое вещество горных пород по содержанию Н и строению молекул подразделяют на сапропелевый (Н/С_ат свыше 0,9) и гумусовый (Н/С_ат менее 0,9) типы и два промежуточных типа — сапропелево-гумусовый и гумусово-сапропелевый. Каждый тип по форме включений и степени их связи с минеральными компонентами подразделяют на ряд разновидностей со специфическими чертами состава. Сапропелевое органическое вещество в основном образуется за счёт органической массы фито-зообентоса и планктона морских и пресноводных водоёмов.

Гумусовое органическое вещество формируется преимущественно из остатков высшей растительности и почвенных микроорганизмов. Количество и состав фоссилизированных органических веществ зависят также от фациальных условий осадконакопления. Наибольшее содержание сапропелевого органического вещества характерно для морских относительно глубоководных карбонатно-глинистых литофаций, гумусового органического вещества — для терригенных пород озёрно-болотного генезиса. Низкие (до 0,2%) содержания сингенетического органического вещества характерны для красноцветных и чисто карбонатных пород. Генетическая связь "органическое вещество — литофаций" используется при палеогеографических реконструкциях и картировании нефтегазопродуцированных толщ. Суммарная масса углеводородов, выделившихся из органического вещества в процессе катагенеза, достигает 15%. Изучение органического вещества проводится: без выделения из породы (петрографические, люминесцентно-микроскопические, пирохроматографические методы), с выделением и последующим разделением на фракции, изучающиеся химическими, оптическими и другими методами. Концентрация и состав эпигенетического органического вещества являются показателями нефтегазоносности недр.

32. Какими растительными тканями могут быть сложены гумусовые угли в зависимости от условий превращения исходного материала на торфяной стадии? (Билет№9)

Уголь представляет собой твердую, горючую горную породу, образовавшуюся из отмерших растений в результате их биохимических, химических и физических изменений. Кроме органических составляющих в угле всегда содержатся минеральные примеси, количество которых колеблется в широких пределах (от 1-2 до 50 мас.%). Горючие осадочные образования, содержащие более 50 мас.% минеральных веществ, относятся к углистым породам или горючим сланцам. Превращение отмерших растений в уголь происходит в результате непрерывного процесса, в котором принято выделять две его основные фазы: 1) гумификация - превращение отмерших растений в торф и 2) углефикация - превращение торфа последовательно в бурый, каменный угли и антрацит. Углефикация подразделяется, в свою очередь, на две части: 1) диагенез угля, в ходе которого под влиянием преимущественно биохимических превращений за счет жизнедеятельности микроорганизмов торф превращается в бурый уголь и 2) метаморфизм, в течение которого бурый уголь под влиянием физических факторов повышенной температуры и давления горных пород превращается в каменный уголь и антрацит. Характер и глубина диагенеза и метаморфизма угля характеризуются степенью углефикации (низшей, средней или высшей).
Ископаемые угли характеризуются большим разнообразием химического состава, физических и технологических свойств. Это разнообразие обусловлено неодинаковым проявлением основных генетических факторов в геологической истории угля. Генетические факторы подразделяются на первичные, играющие основную роль на стадии гумификации, и вторичные, действующие после превращения торфа в бурый уголь. К первичным факторам относятся природа исходного растительного материала, условия его накопления, обводненность и химическая характеристика среды (ее окислительно-восстановительные свойства), в которой происходило преобразование растительных остатков. Ранее мы отметили, что групповой и химический состав высших и низших растений заметно отличаются. Независимо от сочетаний других генетических факторов, определяющих состав и свойства углей, высшие и низшие растения дают начало двум основным видам угля: гумолитам и сапропелитам. Первые образуются преимущественно из высших, вторые из низших растений в результате углефикации, соответственно, торфа и сапропеля. Последний образуется в результате изменений низших растительных и животных организмов в условиях повышенной обводненности и преимущественно восстановительной среды. После отмирания высших растений происходит гумификация их остатков, которая заключается в изменении растительных тканей в мягких условиях температур и давлений земной поверхности с бульшим или меньшим доступом влаги и кислорода воздуха. При этом химические и физические процессы преобразования органического вещества протекают за счет жизнедеятельности микроорганизмов биосферы. После перекрытия торфяника минеральным осадком из торфяной залежи начинает формироваться угольный пласт, при этом влажность торфа уменьшается, и к нему снижается доступ воздуха. В этих условиях микробиологическая деятельность замирает. Биохимические процессы гумификации сменяются геохимическими процессами углефикации. Вместо первичных факторов начинают действовать вторичные: повышенные температуры и давления земных недр. Глубины погружения угольных пластов, температура, давление и продолжительность их воздействия существенно различаются в пределах угольных бассейнов. Именно с этим связано наличие в отдельных бассейнах углей, неодинаковых по степени углефикации. Они составляют непрерывный генетический ряд: бурые угли - каменные угли - антрациты. При рассмотрении под микроскопом образцов углей разной степени углефикации хорошо различима их неоднородность, т.е. оказывается, что вещество угля, как правило, не является бесструктурной массой, а сформировано набором составных частей (микрокомпонентов или мацералов от латинского "macerare" - размягчать). При микроскопическом исследовании углей разной степени углефикации обнаружено, что мацералы внешне не изменяются при метаморфизме. Всего выделяют до нескольких десятков мацералов, причем микрокомпоненты, близкие по составу и свойствам, объединяют в группы. Для гумолитов предложено рассматривать три группы мацералов, имеющих различное происхождение и сформированных в разных условиях гумификации и диагенеза: витринит, липтинит и инертинит. Все они образованы из одного и того же растительного материала, но при разных сочетаниях первичных факторов углеобразования. Рассмотрим возможные пути образования основных групп микрокомпонентов. Пусть фрагменты растений (стволы, листья, корни, пыльца) оказываются под толщей воды, что ограничивает доступ кислорода к органическому веществу. Тогда его превращение происходит в восстановительной среде под воздействием анаэробных бактерий. В результате таких превращений образуются микрокомпоненты группы витринита. Условно витринит обозначается буквами Vt. При облегченном доступе кислорода усиливаются окислительные процессы, приводящие к разрушению биологических полимеров (целлюлозы, лигнина, белков) до жидких и газообразных продуктов. В этом случае в растительных остатках накапливаются устойчивые к окислению фрагменты: кутикулы (покровные ткани листьев), споры, смолы. Таким образом, вследствие биохимической деструкции органических макромолекул, в основном по связи углерод-гетероатом, получаются микрокомпоненты групп липтинита (L). Также в окислительной среде в результате интенсивной деятельности аэробных бактерий и низших грибов в условиях низкой обводненности основная масса целлюлозы и лигнина превращается в гумусовые вещества с низким содержанием водорода. В дальнейшем из них образуются мацералы группы инертинита (I).