КАТАГЕНЕЗ. ГЛАВНАЯ СТАДИЯ НЕФТЕОБРАЗОВАНИЯ И ГАЗООБРАЗОВАНИЯ

Процесс преобразования осадочной породы в результате её погружения, при котором осуществляется повышение температуры и давления, вплоть до полной её перекристаллизации и, возможного прекращения участия в данном процессе воды в жидкой фазе, называется катагенезом.

Рис. 1.16. Схема вертикальной зональности образования углеводородов: I – по Рогозину, Неручеву, Успенскому (1974). Интенсивность генерации углеводородного газа рассеянным ОВ пород: 1-3 – кривые интенсивности генерации газа: 1 – сапропелевым органическим рассеянным веществом (РОВ) пород (в % на органическую массу буроугольной стадии С^г = 68%), 2, 3 – сапропелевым и сапропелево-гумусовым РОВ (в % на органическую массу средней буроугольной стадии) по данным А.Э. Конторовича и Е.А. Рогозиной; II – по Вассоевичу и др. (1974). Схема вертикальной зональности и генерации метана, жирного газа (С₂ – С₄) и нефти органическим веществом в процессе литогенеза R° - отражательная способность витринита в масле; П_нм – нефтематеринский потенциал – выход УВ (% от содержания С_орг на данном этапе катагенеза); III – по Вассоевичу (1974); IV – по Конторовичу и др. (1974). Интенсивность генерации битумоидов и углеводородных газов седикахитами в зоне катагенеза: ВЗГ – верхняя зона интенсивного газообразования; ГЗН - глубинная зона интенсивного газообразования (с добавлениями Баженовой и др. (2004).

Катагенез – это процесс преобразования сформировавшейся в результате завершения процесса диагенеза осадочной породы с участием воды за счёт постепенного повышения температуры и давления в результате погружения осадочной породы на глубину до более 9 км, где участие воды в процессе преобразования породы изменяется (участками прекращается) и начинает осуществляться стадия метагенеза или метаморфизма. Катагенез проявляется в виде перекристаллизации породы, отложением новых гидротермальных минералов, выносом захороненного органического вещества в виде нефте- и газопродуктов.

Применительно к осуществлению процессов (рис. 1.15 и 1.16.) нефте- и газообразования катагенез можно подразделить на три стадии: раннюю, среднюю и позднюю. Ранней стадии катагенеза соответствуют глубина 0,5-1,5 км и температура 20-65°С. Здесь продолжается генерация газа, начавшаяся в стадию диагенеза и начинается начальная стадия выделения из породы первых порций нефти. Средняя стадия катагенеза или главная стадии формирования нефти, подразделяется на ряд уровней, из которых наиболее благоприятными являются глубина 1,5-5,0 км при температуре 65-150°С. Ниже располагается менее благоприятная зона, соответствующая глубине 5,0-7,0 км и температуре 250-350°С. Первой из названных зон соответствует максимум выделения из пород нефти, второй – максимум выделения газа при постепенном замедлении выделения нефти. Третьей, поздней стадии катагенеза, соответствует затухающая стадия формирования нефти. Здесь глубина составляет 7,0-9,0 км, температура поднимается до 250-350°С и происходит постепенное прекращение генерации нефти, медленное затухание генерации газа.

В нижней точке зоны катагенеза роль воды в преобразовании резко сокращается, так как вода переходит в надкритическое состояние.

1.8.6. МЕТАГЕНЕЗ (МЕТАМОРФИЗМ). СТАДИЯ «ГАЗОВОГО ДЫХАНИЯ»

В стадию метагенеза (метаморфизма) происходит дальнейшее преобразование осадочной породы. Здесь начинается образование метаморфических минералов, возникающих только при повышенных температурах и давлении, формируются новые текстуры, т.е. первоначальный рисунок породы полностью затушевывается.

Глубины проявления этой стадии составляет более 9 км, температура – выше 350°С. Здесь процесс нефтеобразования уже закончился, а газообразование постепенно затухает. Процесс затухания выделения из пород газа до его полного прекращения именуется газовым дыханием.

Исследования по данному направлению проведены как российскими, так и зарубежными учёными. В СССР и России это работы Н.Б. Вассоевича, А.Э. Конторовича, В.И. Рогозина, С.Г. Неручева, В.А. Успенского, О.К. Баженовой, их ученики и последователи, из зарубежных ученых приведём в качестве примера Б. Тиссо и Д. Вельте, 1981 г. (рис. 1.17.).

Как видно из рисунка основные исследования данного вопроса в нашей стране приходятся на первую половину семидесятых годов. Группа авторов в различных регионах нашей страны пришли к близким выводам о генерации нефти и газа из осадочных пород сапропелевого типа при их преобразовании после перекрытия вышележащими отложениями и прохождения преобразований при повышенных давлении и температуре в зоне диагенеза и катагенеза.

Рис. 1.17. Схема эволюции органического вещества с момента его отложения до начала метаморфизма У – углеводы, АК – аминокислоты, ФК – фульвиокислоты, ГК – гуминовые кислоты, УВ – углеводороды, NSO – N-, S-, O-содержащие гетеросоединения (не углеводороды). (по Б. Тиссо и Д. Вельте, 1981 г.).

В стадию метаганеза, при которой происходит образование новых минералов, осадочные породы окончательно теряют признаки, позволяющие ранее относить их к осадочным породам, формируются метаморфические породы. Органическое вещество, оставшееся в составе породы здесь переходит в графит. При этом перестаёт генерироваться газ стадии «газового дыхания». Таким образом, генерация нефти и газа на глубине прекращается при преобразовании органического вещества породы в графит.

Кремнисто-глинистые осадочные породы, сформировавшиеся пена дне океана, которые в будущем суждено стать «плавлеными» гранитами в эту стадию преобразуются в гнейсы.