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, где меньше кислорода, органический материал лучше сохраняется)

Основные биопродуценты:

-высшая наземная растительность

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

-Бактерии — группа одноклеточных микроорганизмов, не имеющих оформленного ядра и размножающихся простым делением. Существует два вида Б -гетеротрофные (используют готовое орг вещ-во) и автотрофные (сами синтезируют ОВ)

-зоопланктон — мельчайшие организмы типа рачков, которые питаются фитопланктоном, например, копеподы.

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

-рыбы, макрофитобентос, микрофитобентос, ледовая флора, хемосинтез

Факторы:

1. свет (освещенность)

2. температура

3. наличие питательных вещ-в (азот- и фосфорсодержащие соединения, микроэлементы)

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. Углеводы (сахара, полисахара), как правило, легко разлагаются и не принимают участия в образовании нефти и газа. Однако бывают исключения, например, 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

Л игнин и целлюлоза также не принимают участия в нефтеобразовании.

• Липиды — сумма веществ, экстрагируемых каким-либо растворителем. Состоят из жиров восков и углеводородов. Ж иры — сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и н-жирных кислот (R1,R2,R3 - С₁₂-С₂₆ имеют только чётное число атомов С).

• В оски С₁₂-С₃₄ также только чётные

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

Ментол Гераниол

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

Лигнин — полифенол, который, наряду с целлюлозой, составл яет основу опорных тканей растений. Он играет важную роль в образовании угля, но не нефти.

Хемофоссилии (биомаркеры) — органические соединения, сохранившие структуру своих биологических предшественников.

Хемофоссилии являются биологическими индикаторами (маркерами), способными нести информацию о типах организмов, из которых было образовано органическое вещество, заключенное в осадках и условиях их накопления. Следовательно, они могут быть использованы для корреляции нефть-нефть, нефть нефтематеринское ОВ, а также для восстановления условий осадконакопления так же, как и макро- и микрофоссилии, обычно используемые геологами при корреляции и стратиграфии осадочных пород.

К числу наиболее часто используемых хемофоссилий относятся остатки хлорофилла – пристан и фитан, а также стераны и гопаны. По соотношению С27, С28, и С29 стеранов можно уверенно судить о типе биопродуцентов (морское неморское ОВ), а соотношение пристана к фитану (изо -С19\-изоС20) является надежным индикатором окислительно-восстановительных условий (Eh) среды осадконакопления. Это отношение может быть использовано как мера аэробного окисления исходной биомассы.

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 отмершей биомассы (некромассы) от аэробного окисления обязательным условием является наличие восстановительных условий в придонной зоне (сероводородное заражение).

В составе любых нефтей присутствуют реликтовые углеводороды - биомаркеры, которые указывают на те биопродуценты, из которых образовалось ОВ, генерировавшее затем нефть.

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

После отмирания организма, еще в водной среде начинается разложение органических остатков. Как правило, более 90% не достигают дна, а окисляются и разлагаются. Остальные попадают в иловые осадки, где протекает их диагенетичсское преобразование. Диагенез — совокупность химических и биохимических реакций, в результате которых биополимеры превращаются в геополимер (кероген), который 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 – керогена

Керогены — это полимерные органические материалы, которые расположены в существующих породах, таких как нефтеносные сланцы, и являются источником 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. По классификации Тиссо и Вельте выделяют три типа керогена:

Типы керогена

I тип - 1000 кг органического вещества (ОВ) дает 800 кг углеводородов. Для его образования характерны восстановительные условия осадконакопления, озерные фации. Залежи нефтей имеют низкий газовый фактор, отношение пристан/фитан в них около 0.5. Этот кероген встречается крайне редко, с этим типом не связано образование крупных и гигантских месторождений нефти . Типичный представитель формация Грин Ривер.

II тип - 1000 кг (ОВ) дает 500-700 кг углеводородов. Отношение пристан/фитан в диапазоне 0.5-1.5. Это типичные морские фации, с ними связаны все известные в мире крупные и гигантские месторождения. Разновидность керогена этого типа – тип IIS генерирует тяжелые сернистые нефти низкого качества (нефти Ближнего Востока, Татарии и Башкирии)

III 1000 кг (ОВ) дает 150-250 кг углеводородов. Это углеподобное органическое вещество, пристан/фитан > 2

Он связан с неморскими отложениями (озерно-болотные фации). С этим типом не связано образование крупных месторождений нефти -генерируются легкие, малосернистые, парафинистые конденсатоподобные нефти с высоким газовым фактором.