166

Глава 7. Роль температуры и времени в созревании органического вещества осадков

Процедура численного восстановления термической истории осадочныx бассейнов использует ряд исxодныx параметров моделирования, известных с ограниченной точностью. К таким параметрам относятся начальные и конечные температурные распределения в бассейне, теплофизические свойства пород бассейна и другие. Вариации в значениях исходных параметров модели прямо или косвенно влияют на результаты численного анализа. Поэтому существенную роль в моделировании температурного режима осадочной толщи играют методы контроля палеотемпературных условий погружения осадков, позволяющие из множества допустимых вариантов модели выбрать наиболее вероятный. В системах численного моделирования эволюции осадочных бассейнов основными факторами, контролирующими правильность выбора исходных параметров модели, служат тепловой поток, глубинные температуры и отражательная способность витринита, Ro, измеренные в породах современного разреза осадочного бассейна (рис. 1-3в, г). В системе ГАЛО для оценки амплитуды и длительности периодов тепловой активизации и растяжения литосферы бассейна используется анализ относительных вариаций тектонического погружения фундамента (глава 6; рис. 1-3е, 3-6В). Теоретические оценки изменения степени зрелости ОВ осадочных пород по мере их погружения в бассейне и сравнение их со значениями, измеряемыми в современном разрезе, является важным фактором моделирования, обсуждению которого и посвящена данная глава.

7.1 Методы контроля палеотемпературных условий

Измерения температур, градиента температур и теплового потока в современном разрезе осадочного бассейна и сравнение их с вычисленными значениями относятся к важнейшим контролирующим факторам модели. Однако, все эти значения характеризуют локальный момент времени, они подвержены влиянию таких факторов как колебания климатических условий в плиоцен-четвертичный период, кратковременные изменения в гидрогеологическом режиме бассейна и других, которые в силу кратковременности имеют ограниченное влияние на процессы созревания органического вещества (ОВ) в осадках. Поэтому при моделировании бассейнов наряду с современной температурой или тепловым потоком желательно знать параметр, контролирующий палеотемпературные условия бассейна. Таким параметром может быть степень созревания ОВ в осадочных породах. Сравнение наблюдаемой степени созревания ОВ с рассчитанными в рамках численной модели эволюции осадочного бассейна может служить важным контролирующим фактором напряжённости палеотемпературных условий бассейна. Отражательной способности витринита принадлежит здесь ведущая роль.

Процессы изменения ОВ по мере погружения осадочной породы, увеличения её температуры и давления известны как диагенез и углефикация (Лопатин, Емец, 1987; Hunt, 1996). Угли образуются из растительных остатков в условиях недостатка кислорода (недостаточное окисление). Обширные болота с тропическим климатом наиболее предпочтительны для формирования угольных пластов. Морские и богатые кальцием болота дают угли с большим содержанием зол, серы и азота. При захоронении в песчаных породах доступ кислорода облегчается и ОВ окисляется. Поэтому ОВ, годное для интерпретации в палеогеотермических исследованиях, обычно сохраняется в глинах, алевролитах и известняках (Hunt, 1996).

Витринит – это минеральная группа, типичная для витрена и содержащая гумусовый материал торфяного происхождения. В свою очередь витрен - это литотип угля, характеризующийся алмазным или стеклянным блеском, чёрным цветом, кубической отдельностью и раковистым надломом. Витринит – наиболее общий продукт углефикации, который образуется в погружающихся осадках в кислых условиях. Если же условия погружения будут варировать от нейтральных до слабощелочных, то активность бактерий будет велика и при погружении образуются битуминоиды со слабоотражающими витринитами. Торф – первая стадия диагенеза, формируется в интервале температур от 20 до 50°С. При Т  50°С начинается выделение небольшого количества метана и превращение торфа в бурый уголь. Этот процесс обычно приурочен к глубинам 200-400 м. При температурах Т  70-100°С происходит высвобождение СО₂ и формирование угля. При Т  160-200°С уголь преобразуется в полуантрацит с выделением большого количества метана (Лопатин, Емец, 1987).