Значение геологии и геохимии нефти и газа в развитии нефтяной и газовой промышленности и повышении эффективности поисково-разведочных работ на нефти и газ.
Основные черты геохимии углерода.
Как известно, основные химические элементы нефтей и природных горючих газов – это углерод и водород, причем углерод, главный элемент углеводородов, в тоже время является главным биогенным компонентом, то есть основой жизни на Земле. Углерод – элемент 4 группы таблицы Менделеева, его порядковый номер 6, атомный вес 12,01. Атом углерода имеет два внутренних электрона и четыре электрона на внешней оболочке, которая может содержать восемь электронов. Эти четыре электрона позволяют атому углероду соединяться с четырьмя другими атомами. Основное свойство атома углерода (4 свободных места на внешней оболочке) приводит к тому, что его атом может легко соединяться с другими атомами самыми разнообразными способами и формировать сложные молекулы. Связь атомов углерода между собой, так же как и с атомами водорода, кислорода, азота, серы, фосфора и прочих элементов, входящих в состав органических соединений, может разрушаться под действием природных факторов. Наиболее устойчивыми соединениями углерода являются метан (тетраэдрическая структура) и углекислый газ. В природных соединениях встречаются три изотопа углерода 12С, 13С, 14С, причем, как правило, преобладает 12С. Изотоп 14С радиоактивен и распадается с периодом полураспада 5568+-30 лет, изотопы 12С и 13С стабильны. Известно, что углерод в природе часто образует легкие и легкоподвижные соединения, такие как углекислый газ (или диоксид углерода), метан, карбонат – ион и др. Подвижность, интенсивный круговорот в геосферах, участие в многообразных химических превращениях являются отличительными чертами углерода.
По распространенности в земной коре (твердой оболочке до глубины около 16 км) и в атмосфере (на высоте до 15 км) углерод занимает 11 место, как и в атмосфере Солнца. А вообще в космосе углерода довольно много. Для нефтяников большой интерес представляет та сравнительно небольшая часть углерода, которая заключена во внешних оболочках Земли, ничтожная доля углерода, связанная с живым веществом. Наивысшие концентрации углерода сосредоточены в глинах и карбонатах осадочной оболочки.
Углерод – основной химический элемент нефтей и газов – имеет сложную геохимическую историю. Как показал В.И.Вернадский, во всех частях геосферы соединения углерода геохимически взаимосвязаны, то есть находятся в сложном круговороте, который распадается на несколько циклов (жизненный цикл – тесно связан с углеродом атмосферы и гидросферы; седиментационно – денудационный цикл – в процессах седиментации участвуют две основные геохимические формы углерода – карбонаты, выпадающие из морской воды, остатки биоса суши и моря, которые в виде различных органических соединений входят в осадочные породы; метаморфический цикл – на стадии метаморфизма осадочных пород органический углерод представлен в основном конечными продуктами своих превращений – метаном и графитом. На стадии глубокого метаморфизма, как известно, стираются различия между породами осадочного и магматического генезиса).
Каустобиолиты, их классификация.
В 1888 году Потонье, изучая отпечатки древних растений и отложений горючих сланцев дал им название каустобиолиты. Каусто – горючие. Био – биогенного происхождения. Литы – камни. Горючие камни биогенного происхождения – каустобиолиты (уголь, горючие сланцы, природные горючие газы, нефти и все продукты преобразования нефтей). Сегодня все горючие полезные ископаемые подразделяются на 2 основных ряда: каустобиолиты угольного ряда и каустобиолиты нефтяного или битумного ряда.
Акаустобиолиты – это негорючие биогенные (органогенные) осадочные породы, рифогенные известняки, ракушечные и другие органогенные образы, состоящие из скелетов различных организмов. Каустобиолиты нефтяного ряда (нефть и продукты преобразования нефтей: мальты, азакирит, асфальтит, газы).
Каустобиолиты угольного ряда (торфы, бурые каменные угли, антроциты).
Каустобиоли́ты (от греч. καυστός — «горючий», βίος — «жизнь» и λίθος — «камень») — горючие полезные ископаемые органического происхождения, представляющие собой продукты преобразования остатков растительных, реже животных, организмов под воздействием геологических факторов. Термин впервые предложен немецким учёным Г. Потонье в 1888 г., разделившим каустобиолиты по происхождению на 3 группы: сапропелиты, гумиты и липтобиолиты. В настоящее время по условиям образования делятся на каустобиолиты угольного ряда (торф, ископаемые угли, горючие сланцы, янтарь), сингенетичные осадкообразованию, и каустобиолиты нефтяного и нафтоидного ряда (природные битумы: нефти, мальты, асфальты, озокерит, природный газ и др.), миграционные, эпигенетичные осадкообразованию. Наука, изучающая свойства этих ископаемых, условия образования и залегания, а также проблемы их добычи и переработки называется геологией каустобиолитов.