Вопросы для гоСа по дисциплине «Общая и нефтяная геология»

№	Текст вопроса
1	Какие вопросы изучает наука – общая геология. Цели и значение геологии как науки. Связь дисциплины «Общая геология» с другими предметами.
2	Земля и Вселенная. Строение Вселенной. Гипотеза происхождения Вселенной. Состояние вещества и его изменение в процессе образования Вселенной.
3	Дать характеристику Солнца – характеристика вещества, температура на поверхнос -ти и внутри Солнца. Гипотеза происхождения планет Солнечной системы. Краткая характеристика планет Солнечной системы.
4	Характеристика небесных тел - астероиды, кометы, метеориты. Характеристика спутника Земли – Луны. Какое влияние оказывает Луна на процессы происходящие на Земле.
5	Теория происхождения Земли. Форма, строение, размеры, оболочки Земли. Понятие о массе и плотности Земли.
6	Магнитное поле Земли, дать характеристику. Гравитационное поле Земли, его распределение от полюса к экватору и влияние этих характеристик на жизнь Земли.
7	Тепота Земли и ее изменение с глубиной. Что является источниками тепла на Земле, дать характеристику геотермической ступени. Как происходит изменение темпера-турного градиента до центра Земли. Гидросфера Земли. Какие воды включает гидросфера, минерализация вод гидросферы Земли.
8	Химический состав Земли. По каким данным судят о химическом составе Земли на глубине. Что такое кларк, назвать основные восемь элементов которые составляют основной состав земной коры. Как меняется с глубиной химический состав Земли.
9	Внутренние оболочки и ядро Земли. Земная кора, строение, какими породами сложена земная кора, химическом составе земной коры. Континентальный и океанический типы земной коры. Строение , их мощности, основной состав пород которыми они сложены.
10	Мантия Земли. Состояние вещества в мантии, химический состав и плотность . Как распространяются волны по веществу мантии. Дать определение тектоносфере. Охарактеризовать поверхность Мохо. Дать объяснение литосферы.
11	Что такое минералы. Физические свойства минералов. Классификация минералов по химическому составу.
12	Самородные элементы, назвать основные минералы этой группы. Происхождение, встречаемость в природе. Силикаты, дать характеристику этой группе минералов , распространение в природе, назвать несколько минералов наиболее распространенных.
13	Сульфиды (сернистые соединения), назвать наиболее распространенные, происхождение, встречаемость в природе.
14	Сульфаты, назвать наиболее распространенные, которые относятся к этой группе минералов, происхождение, встречаемость в природе.
15	Минералы твердые, жидкие , газообразные. Назвать основные, которые относятся к этой группе минералов, происхождение, встречаемость в природе.
16	Окислы и гидроокислы. Назвать основные, которые относятся к этой группе минералов, происхождение, встречаемость в природе.
17	Карбонаты, какие минералы объединяет эта группа, их распространение в природе, назвать представителей этой группы минералов.
18	Какие минералы называются породообразующими. Назвать основные породообра-зующие минералы, слагающие коллектора нефти и газа, дать им краткую характеристику.
19	Что такое горные породы. Типы горных пород, происхождение и основные характеристики.
20	Магматические горные породы. На какие две группы делятся магматические горные породы. Как отличаются по химическому и минерало­гическому составам, по физическим свойствам.
21	Осадочные породы, их классификация. Каку роль они играют в образовании коллекторов нефти и газа. Привести примеры осадочных пород.
22	Терригенные породы, происхождение, на какие группы деляться по размеру обломков, роль в образовании коллекторов нефти и газа. Происхождение глин.
23	Хемогенные породы. Происхождение, роль в образовании коллекторов нефти и газа. Привести примеры наиболее распространенных хемогенных пород.
24	Органогенные породы. Происхождение, их роль в образовании коллекторов нефти и газа. Назвать представителей. Понятие о каустобиолитах.
25	Условия образования карбонатных пород, дать характеристику основным породам, их роль в образовании коллекторов нефти и газа.
26	Метаморфические породы, процесс образования, привести примеры представите-лей метаморфических пород, их роль в образовании коллекторов нефти и газа.
27	Понятие об основных геологических процессах, влияющих на внешнюю и внутреннюю жизнь Земли. Факторы влияющие на эти процессы.
28	Какие факторы влияют на экзогенные процессы. В чем заключается разрушительная и созидательная работа экзогенных процессов.
29	Объяснить процесс выветривания, какие факторы его вызывают. Что такое выветривание физическое, химическое и органическое.
30	Какие факторы вызывают процесс денудации, как меняется рельеф в результате денудации.
31	Что такое аккумуляция, за счет каких факторов происходит аккумуляция, как меняется рельеф в результате аккумуляции.
32	В чем заключается геологическая деятельность подземных вод, морей, океанов. На какие зоны делится дно морей и океанов. Какие породы образуются в зоне шельфа.
33	Что вызывает эндогенные процессы. Охарактеризовать основные формы тектонических движений. Что вызывает трансгрессию, регрессию.
34	Основные структурные элементы земной коры. В каких структурах в основном находятся УВ. Как влияют эндогенные процессы на разрушение залежей.
35	Основные задачи исторической геологии. На какие данные опирается историческая геология.
36	Объяснить что такое абсолютная и относительная геохронология. Деление истории Земли на эры, периоды, эпохи, века.
37	Методы определения возраста пород. По каким данным определяется возраст пород. Как используют данные о возрасте.
38	Особенности поисково-разведочных работна нефть и газ. Какая съемка на площади производится первой. На основании каких данных составляется проект на бурение первых скважин на площади.
39	В чем заключаются геологические методы исследования. Как производят отбор керна. Какие данные получают в лаборатории по керну.
40	Объяснить в чем заключается геологическая съемка при структурном бурении. Назначение геологической съемки.
41	Основные типы нефтей встречаемые в природе. Основные физические свойства нефти. Какую роль играют обломочные породы в формировании коллектора.
42	Нефть, ее состав, физические и товарные свойства.
43	Фракционный состав нефти, типы нефтей встречаемые в природе, формула нефти, объяснить значение цифр в формуле.
44	Нефтяной газ, его компонентный состав и физические свойства.
45	Химический состав природных углеводородных газов. Что такое горючий газ. Дать определение «жирным газам», что такое сухой газ. Понятие о газоконденсате.
46	Гипотезы о происхождении нефти и газа. Основной принцип неорганической теории. Из каких илов образуются углеводороды.
47	Основные формы залегания горных пород. Что такое природные резервуары. Какие пласты являются ловушками нефти и газа
48	Какие типы залежей нефти и газа существуют в природе. Что такое плас-товая залежь, литологическая залежь, массивная.
49	Дать объяснение что такое месторождение нефти и газа, что такое местоскопление нефти и газа. Элементы залежи.
50	Типы порового пространства. Как влияет литология пласта на тип порового прост-ранства. Причины разрушения залежей.
51	Какие породы называются коллектором, дать объяснение по каким поровым пространствам в горных породах движутся УВ, их виды, форма, размеры
52	Понятие о миграции и аккумуляции нефти и газа. Миграция внутри пласта, внутри резервуара, межрезервуарная. Факторы миграции и физическое состояние мигрирующих углеводородов.
53	Породы – коллекторы, их характеристики. Нефтенасыщенность пород -коллекторов. Дать определение коэффициенту нефтенасыщенности.
54	Пластовые воды нефтяных и газовых месторождений. Как влияют пластовые воды на процесс разработки. Химический состав пластовых вод. Физические свойства пластовых вод
55	Что такое остаточная вода. Остаточная вода и ее влияние на извлечение нефти и газа. Методы уменьшения влияния остаточной воды на извлечение нефти и газа.
56	Коллекторские свойства горных пород: пористость, проницаемость, карбонатность, остаточная вода, гранулометрический состав, дать определение.
57	Что такое литология пласта, как влияет литологический состав пород на коллектор-ские свойства.
58	Методы определения пористости пород. Приборы для определения пористости. Методы определения проницаемости пород. Приборы для определения проницаемости.
59	Методы поисково-разведочных работ. С какой целью проводятся геологоразведочные работы на нефть и газ. Какой комплекс исследований осуще­ствляется в процессе гео-логоразведочных работ.
60	Геологическая и структурно-геологические съемки. Что изучают при геологической съемке на местности. Если местность мало обнажена, то как вскрываются коренные породы в отдельных точ­ках на местности.
61	В чем заключаются задачи и области развития геолого-разведочных работ на нефть и газ. Какие виды работ проводят на площади первыми. На основании чего составляют проект на бурение скважин.
62	Построение геолого-геофизических разрезов скважин Расчленение продуктив-ной части разреза скважины. Геологическая неоднородность пласта и ее влияние на коллекторские свойства.
63	Как проводится детальная корреляция разрезов скважин. На основании чего строятся разрезы скважин. Для чего скважины коррелируют.
64	В чем заключается подготовка месторождений к разработке, какие задачи должны быть решены для достижения этой цели.
65	Какие исследования проводятся в процессе бурения при изучении скважин и зале-жей. Методы изучения керна на основании которых составляется геохронологическая шкала.
66	Методика построения структурных карт. По каким данным производят построение. Назначение структурной карты.
67	Доразведка месторождений. В какой период изучения месторождения проводят доразведку. В чем заключается процесс доразведки.
68	Источники энергии в пластах. Механизм движения жидкости по пласту. Что является энергией пласта при водонапорном режиме.
69	Рассказать принцип сейсмической съемке, что получают в лабораторных условиях по результатам съемки. Исходных данных для составления проектных документов на бурение структуры Как располагают первые скважины.
70	В чем заключается различие в расположении разведочных скважин на газовых месторождениях по сравнению с нефтяными. Основное свойство газа, что отличает разработку газовых месторождений от нефтяных.
71	Рассказать в чем заключаются геохимические методы. Газовый метод. Микробиологический метод.
72	На какие категории подразделяются глубокие скважины в зависимости от задач бурения. Назначение параметрических скважин. Назначение разведочных скважин.
73	Из каких этапов со­стоит весь процесс геологоразведочных работ на нефть и газ. Какие работы выполняются в поисковый этап. В чем заключаются региональные работы.
74	Стадия подготовки площадей (структур) к глубокому поисковому бурению. В чем заключаются более деталь­ные геологические, геохимические и геофизические исследования на второй стадии поискового этапа.
75	Вскрытие пласта первичное, вскрытие пласта вторичное. Виды перфорации. Песко-струйная перфорация, методика вскрытия, оборудования для пескоструйной перфора-ции. Количество отверстий перфорации в зависимости от породы коллектора.

Составила: Калмыкова А.Г.

1 . Какие вопросы изучает наука – общая геология. Цели и значение геологии как науки. Связь дисциплины «Общая геология» с другими предметами.

Термин «геология» произведен от двух греческих слов: «гео» — земля и «логос» — знание, наука. Иначе говоря, это наука о Земле, но такое определение оказывается недостаточным, прежде всего потому, что есть и другие науки о Земле — география, геофизика, геохимия. У всех этих наук объект общий — Земля, но предметы разные. География изучает устройство поверхности Земли, ее взаимодействие с водой и воздушной оболочкой, с населяющим Землю органическим миром. Геофизика занимается исследованием внутреннего строения Земли, физического состояния ее недр, ее физических полей — гравитационного (поле силы тяжести), магнитного, теплового, электрического. В задачу геохимии входит изучение химического состава Земли и ее отдельных оболочек, судьбы (миграции) атомов химических элементов и их изотопов.

Геология в широком смысле включает все эти науки, но в более узком и строгом смысле ее предметом является в основном верхняя каменная оболочка Земли — земная кора, а точнее, литосфера, охватывающая кроме коры верхнюю часть промежуточной, между ядром и корой, оболочки — мантии.

Современные геологические науки раньше обозначалась понятием — естественная история ископаемых тел.

Теоретическое значение геологии – это знание происхождения и развития Земли, условий образования и эволюции земной коры, ее строения и состава во взаимодействии с внешними оболочками — водной (гидросферой), воздушной (атмосферой) — составляет необходимое звено материалистического мировоззрения. Оно позволяет понять, как совершается переход от неорганического к органическому миру, изучаемому биологией, субстратом (почвой) для которого служит земная кора.

Задача прикладной геологии — изучение геологических условий мест, предназначенных для возведения различного рода сооружений — гражданских и промышленных зданий, плотин, каналов и т. п.— в целях обеспечения их устойчивости. Решение этой задачи возлагается на инженерную геологию, а в районах развития многолетней мерзлоты — на мерзлотоведение (геокриологию). К этой задаче примыкает еще одна, также очень важная — предотвращение или заблаговременное предупреждение о грозных геологических явлениях — обвалах, оползнях, землетрясениях, вулканических извержениях (последние две задачи решаются вместе с геофизикой) и др.

Динамическая геология— изучает геологические процессы, т. е. процессы, которые изменяют земную кору и ее поверхность, ведут к разрушению одних горных пород и к созданию других. Эти процессы подразделяются на экзогенные (рожденные внешними причинами) и эндогенные (рожденные внутренними причинами). Экзогенные процессы протекают под действием солнечной энергии в сочетании с гравитационной (силой тяжести); эндогенные — под действием внутренней энергии, внутреннего тепла Земли, также в сочетании с гравитационной энергией. В природе, в геологической среде наблюдается тесное переплетение, взаимодействие эндо- и экзогенных процессов. Так, горы образуются под действием внутренних, глубинных сил, вызывающих их поднятие, но детали их рельефа формируются экзогенными процессами — деятельностью ледников, рек и т. д.

Минералогия — наука о минералах — природных химических соединениях, слагающих горные породы или встречающихся отдельно. Поскольку минералы обычно имеют форму кристаллов, минералогия тесно связана с физической наукой — кристаллографией, а поскольку форма кристаллов в свою очередь связана с химическим составом, то и с кристаллохимией — наукой, одновременно и физической, и химической.

Науки о земной коре, объекты минералогии:

Минералогия — раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, классификации.

Петрология (Петрография) — раздел геологии, изучающий магматические, метаморфические и осадочные горные породы — их описание, происхождение, состав, текстурно-структурные особенности, а также классификацию.

Литология (Петрография осадочных пород) — раздел геологии, изучающий осадочные породы.

Структурная геология — раздел геологии, изучающий формы залегания геологических тел и нарушения земной коры.

Кристаллография — первоначально одно из направлений минералогии, в настоящее время скорее физическая дисциплина.

Науки о современных геологических процессах или динамическая геология:

Тектоника — раздел геологии, изучающий строение земной коры (геотектоника, неотектоника и экспериментальная тектоника).

Вулканология — раздел геологии, изучающий вулканизм.

Сейсмология — раздел геологии, изучающий геологические процессы при землетрясениях, сейсморайонирование.

Геокриология — раздел геологии, изучающий многолетнемёрзлые породы.

Науки об исторической последовательности геологических процессов:

Историческая геология — отрасль геологии, изучающая данные о последовательности важнейших событий в истории Земли. Все геологические науки в той или иной степени имеют исторический характер, рассматривают существующие образования в историческом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением истории формирования современных структур. История Земли делится на два крупнейших этапа — эона, по появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах и позволяющих по данным палеонтологии провести определение относительного геологического возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой — время открытой жизни, а до этого был криптозой или докембрий — время скрытой жизни. Геология докембрия выделяется в особую дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и многократно метаморфизованных комплексов и имеет особые методы исследования.

Палеонтология изучает древние формы жизни и занимается описанием ископаемых останков, а также следов жизнедеятельности организмов.

Стратиграфия — наука об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основных источников данных для стратиграфии является палеонтологические определения[3].

Прикладные дисциплины

Геология полезных ископаемых изучает типы месторождений, методы их поисков и разведки. Делится на геологию нефти газа, геологию угля, металлогению.

Гидрогеология — раздел геологии, изучающий подземные воды.

Инженерная геология — раздел геологии, изучающий взаимодействия геологической среды и инженерных сооружений.

Смежные и прочие науки

Геохимия — раздел геологии, изучающий химический состав Земли, процессы, концентрирующие и рассеивающие химические элементы в различных сферах Земли.

Геофизика — раздел геологии, изучающий физические свойства Земли, включающая также комплекс разведочных методов: гравиразведка, сейсморазведка, магниторазведка, электроразведка, радиометрия

Петрофизика — прикладной раздел наук о Земле, находящийся на стыке геологии, геофизики, а также физики вещества. Петрофизика изучает различные физические свойства горных пород, взаимосвязи их между собой и с физическими полями Земли.

Геобаротермометрия — наука, изучающая комплекс методов определения давления и температур образования минералов и горных пород.

Микроструктурная геология — раздел геологии, изучающий деформацию пород на микроуровне, в масштабе зёрен минералов и агрегатов.

Геодинамика — наука, изучающая эволюцию Земли в планетарном масштабе, связь процессов в ядре, мантии и земной коре

Геохронология — раздел геологии, определяющий возраст пород и минералов.

История геологии — раздел истории геологических знаний и горного дела.

Агрогеология — раздел геологии о поиске добыче и использовании агроруд в сельском хозяйстве, а также о минералогическом составе сельскохозяйственных почв.

Некоторые разделы современной геологии выходят за пределы Земли — космическая геология или планетология, космохимия, космология.

2. Земля и Вселенная. Строение Вселенной. Гипотеза происхождения Вселенной. Состояние вещества и его изменение в процессе образования Вселенной.

Земля́ — третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.

Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиарда лет назад и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник — Луну. Предположительно жизнь появилась на Земле примерно 3,9 млрд лет назад, то есть в течение первого миллиарда после её возникновения. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а также формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную для жизни солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия существования жизни на Земле. Радиация, обусловленная самой земной корой, со времён её образования значительно снизилась благодаря постепенному распаду радионуклидов в ней. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростями порядка нескольких сантиметров в год. Изучением состава, строения и закономерностей развития Земли занимается наука геология.

Вселе́нная — не имеющее строгого определения понятие в астрономии и философии. Оно делится на две принципиально отличающиеся сущности: умозрительную (философскую) и материальную, доступную наблюдениям в настоящее время или в обозримом будущем. Если автор различает эти сущности, то следуя традиции, первую называют Вселенной, а вторую — астрономической Вселенной, или Метагалактикой (в последнее время этот термин практически вышел из употребления). Вселенная является предметом исследования космологии.

Теория Большого взрыва

Теория Большого взрыва строится на том, что материя и энергия, из которых состоит все сущее но Вселенной, ранее находились в сингулярном состоянии, т.е. в состоянии, характеризующемся бесконечной температурой, плотностью и давлением. В состоянии сингулярности не действует ни один закон физики, а все, из чего на данный момент состоит Вселенная, заключалось в микроскопически малой частичке, которая в какой-то момент времени пришла в нестабильное состояние, в результате чего и произошел Большой взрыв.

Изначально теория Большого взрыва носила название «динамическая эволюционирующая модель». Термин «Большой взрыв» получил широкое распространение в 1949 г. после публикации работ ученого Ф. Хойла.

На данный момент теория Большого взрыва разработана настолько хорошо, что ученые берутся описать процессы, которые начали происходить во Вселенной через 10—43 с после Большого взрыва.

Существует несколько доказательств теории Большого взрыва, одним из которых является реликтовое излучение, пронизывающее всю Вселенную и возникшее в результате Большого взрыва благодаря взаимодействию частиц. Реликтовое излучение может рассказать о первых микросекундах после рождения Вселенной, о тех временах, когда она находилась и горячем состоянии, а галактики, звезды и планеты еще не образовались.

Изначально реликтовое излучение также было только теорией, и вероятность его существования рассматривал Г. А. Гамов в 1948 г. Измерить реликтовое излучение и доказать действительность его существования смогли только в 1964 г. американские ученые благодаря новому прибору, который обладал необходимой точностью. После этого реликтовое излучение печально исследовали с помощью наземных и космических обсерваторий, что позволило увидеть, какой была Вселенная в момент своего рождения.

Еще одним подтверждением Большого взрыва является космологическое красное смещение, которое заключается в уменьшении частот излучения, что доказывает удаление звезд и галактик друг от друга вообще, и от Млечного пути в частности.

Теория Большого взрыва ответила на множество вопросов о возникновении нашей Вселенной, но и вместе с тем стала причиной появления новых загадок, которые остаются без ответов и сейчас. Например, что же стало причиной Большого взрыва, почему точка сингулярности стала нестабильной, что было до Большого взрыва, как появилось время и пространство?

Многие исследователи, например Р. Пенроуз и С. Хокинг, изучая общую теорию относительности, добавили в ее уравнения такие показатели, как пространство и время. По их мнению, эти параметры также появились в результате Большого взрыва вместе с материей и энергией. Следовательно, у времени тоже есть определенное начало. Однако из этого также следует, что должна существовать некая Сущность или Высший разум, который не зависит от времени и пространства, и присутствовал всегда. Именно этот Высший разум и стал причиной возникновения Вселенной.

Изучение того, что было до Большого взрыва — новый раздел в современной космологии. На вопрос о том, что же было до рождения нашей Вселенной и что ей предшествовало, пытаются ответить многие ученые.

Большой отскок

Эта интересная альтернативная Большому взрыву теория говорит о том, что до нашей Вселенной существовала другая. Таким образом, если рождение Вселенной, а именно Большой взрыв, рассматривали как уникальное явление, то в данной теории это лишь одно звено из цепи реакций, в результате которых Вселенная постоянно воспроизводит саму себя.

Из теории следует, что Большой взрыв не является точкой начала времени и пространства, а появился и результате предельного сжатия другой Вселенной, масса которой, по этой теории, не равна нулю, а лишь близка этому значению, при этом энергия Вселенной мс бесконечна. В момент предельного сжатия Вселенная имела максимальную энергию, заключенную в минимальный объем, в результате чего произошел большой отскок, и родилась новая Вселенная, которая также начала расширяться. Таким образом, квантовые состояния, существовавшие в старой Вселенной, просто изменились в результате Большого отскока и перешли в новую Вселенную.

В основе новой модели рождения Вселенной лежит теория петлевой квантовой гравитации, которая помогает заглянуть за Большой взрыв. До этого считалось, что все во Вселенной появилось в результате взрыва, поэтому вопрос о том, что же было до него, практически не ставился.

Данная теория принадлежит к числу теорий квантовой гравитации и объединяет в себе общую теорию относительности и уравнения квантовой механики. Предложили ее в 1980-х гг. такие ученые, как Э. Аштекар и Л. Смолин.

Теория петлевой квантовой гравитации говорит о том, что время и пространство дискретны, т.е. состоят из отдельных частей, или маленьких квантовых ячеек. На малых масштабах пространства и времени ни ячейки создают разделенную прерывистую структуру, а на больших — появляется гладкое и непрерывное пространство-время.

Рождение новой Вселенной происходило в экстремальных условиях, которые заставляли квантовые ячейки отделяться друг от друга, этот процесс и был назван Большим отскоком, т.е. Вселенная не появилась из ничего, как при Большом взрыве, а начала быстро расширяться из сжатого состояния.

М. Божовальд стремился получить сведения о Вселенной, предшествующей нашей, для чего несколько упростил некоторые квантово-гравитационные модели и уравнения теории петлевой квантовой гравитации. В данные уравнения входят несколько параметров состояния нашей Вселенной, которые необходимы для того, чтобы узнать, какой была предыдущая Вселенная.

Уравнения содержат взаимодополняемые параметры, позволяющие описать квантовую неопределенность об объеме Вселенной до и после Большого взрыва, и отражают тот факт, что ни один из параметров предшествующей Вселенной не сохранился после Большого отскока, поэтому в нашей Вселенной он отсутствует. Иными словами, в результате бесконечной цепи расширения, сжатия и взрыва, а затем нового расширения образуются не одинаковые, а разные Вселенные.

Теория струн и М-теория

Идея того, что Вселенная может постоянно воспроизводить себя, многим ученым кажется разумной. Некоторые полагают, что наша Вселенная возникла в результате квантовых флуктаций (колебаний) в предшествующей Вселенной, поэтому вполне вероятно, что в какой-то момент времени и в нашей Вселенной может возникнуть такая флуктация, и появится новая Вселенная, несколько отличная от настоящей.

Ученые идут в своих рассуждениях дальше и предполагают, что квантовые колебания могут произойти в любом количестве и в любом месте Вселенной, в результате чего появляется не одна новая Вселенная, а сразу несколько. На этом строится инфляционная теория возникновения Вселенной.

Образовавшиеся Вселенные отличны друг от друга, в них действуют разные физические законы, при этом все они находятся в одной огромной мегавселенной, но изолированы друг от друга. Сторонники данной теории утверждают, что время и пространство не появились в результате Большого взрыва, а существовали всегда в нескончаемой череде сжатия и расширения Вселенных.

Своего рода развитием инфляционной теории является теория струн и ее усовершенствованный вариант - М-теория, или теория мембран, которые строятся на цикличности мироздания. Согласно М-теории, физический мир состоит из десяти пространственных и одного временного измерения. В этом мире находятся пространства, так называемые браны, одной из которых и является наша Вселенная, состоящая из тpёx пространственных измерений.

Большой взрыв — результат столкновения бран, которые под воздействием огромного количества энергии разлетелись, затем началось расширение, постепенно замедлившееся. Выделенные в результате столкновения излучение и вещество остывали, появились галактики. Между бранами находится положительная по плотности энергия, вновь ускоряющая расширение, которое через некоторое время снова замедляется. Геометрия пространства становится плоской. Когда браны вновь притягиваются друг к другу, квантовые колебания становятся сильнее, геометрия пространства деформируется, а места таких деформаций в будущем становятся зародышами галактик. Когда браны сталкиваются друг с другом, цикл повторяется.

В перечисленных выше научных концепциях возникновения Вселенной отсутствует Творец как созидающая одухотворенная сила. Однако кроме них существуют иные теории появления мироздания, в которых в качестве созидающего фактора выступает Высший разум, названный в каждой из теорий по-разному.

Креационизм

Данная мировоззренческая теория происходит от латинского слова «creations» — «творение». Согласно этой концепции, наша Вселенная, планета и само человечество являются результатом творческой деятельности Бога или Творца. Термин «креационизм» возник в конце XIX в., а сторонники этой теории утверждают истинность истории о сотворении мира, изложенной в Ветхом Завете.

В конце XIX в. происходило быстрое накопление знаний в различных областях науки (биологии, астрономии, физики), широко распространенной стала теория эволюции. Все это привело к противоречию между научными знаниями и библейской картиной мира. Можно сказать, что креационизм появился как реакция консервативных христиан на научные открытия, в частности, на эволюционное развитие живой и неживой природы, которые в это время стали доминирующими и отвергали появление всего сущего из ничего.

3. Дать характеристику Солнца – характеристика вещества, температура на поверхности и внутри Солнца. Гипотеза происхождения планет Солнечной системы. Краткая характеристика планет Солнечной системы.

Со́лнце— единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеороиды, кометы и космическая пыль.

По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V (жёлтый карлик). Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³.

Температура поверхности Солнца — 5778 кельвин (5505 ° C).

Это экстремальная температура, из-за чего, для солнечного света характерный желтый цвет. Если бы температура была даже несколько ниже, он был бы красноватым. А если выше - солнечный свет был бы голубоватого цвета.

Поэтому Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).

Температура короны Солнца (верхний слой атмосферы) составляет около нескольких миллионов градусов Кельвина.

Температура ядра Солнца составляет около 13 600 000 ° К (13599726,85 ° C). Такая высокая температура характерна для атомов водорода соединенных вместе с атомами гелия, чтобы сформировать процесс, называемый ядерный синтез.

Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов, то есть оно образовалось из останков звёзд первого и второго поколений (соответственно популяций III и II).

Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (свет необходим для начальных стадий фотосинтеза), определяет климат.

Солнце состоит из водорода (≈73 % от массы и ≈92 % от объёма), гелия (≈25 % от массы и ≈7 % от объёма) и других элементов с меньшей концентрацией: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также малое количество прочих элементов.

Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150—175 тыс. км (то есть 20—25% от радиуса Солнца), в которой идут термоядерные реакции, называется солнечным ядром. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды и в ~6,6 раз выше плотности самого плотного металла на Земле — осмия), а температура в центре ядра — более 14 млн К

Масса Солнца составляет 99,87 % от суммарной массы всей Солнечной системы.

Средняя удалённость Солнца от Земли — 1,496·10⁸ км

Текущий возраст Солнца (точнее время его существования на главной последовательности), оценённый с помощью компьютерных моделей звёздной эволюции, равен приблизительно 4,5 млрд лет

По мере того, как Солнце постепенно расходует запасы своего водородного горючего, оно становится всё горячее, а его светимость медленно, но неуклонно увеличивается. К возрасту 5,6 млрд лет, через 1,1 млрд лет от настоящего времени, наше дневное светило будет ярче на 11 %, чем сейчас. Уже в этот период, ещё до стадии красного гиганта, возможно исчезновение жизни из-за повышения температуры поверхности Земли, вызванного увеличением яркости Солнца и парникового эффекта, индуцированного парами воды. К этому моменту Солнце достигнет максимальной поверхностной температуры (5800 К) за всё своё время эволюции в прошлом и будущем вплоть до фазы белого карлика; на следующих стадиях температура фотосферы будет меньше. Несмотря на прекращение жизни в её современном понимании, жизнь может остаться в океанах

Масса Солнца недостаточна для того, чтобы его эволюция завершилась взрывом сверхновой. После того как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана, и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированный из ядра Солнца белый карлик, очень горячий и плотный объект, но размером только с Землю. Изначально этот белый карлик будет иметь температуру поверхности 120 000 К и светимость 3500 солнечных, но в течение многих миллионов и миллиардов лет будет остывать и угасать. Данный жизненный цикл считается типичным для звёзд малой и средней массы.

Гипотезы о происхождении солнечной системы

К настоящему времени известны многие гипотезы о происхождении Солнечной системы, в том числе предложенные независимо немецким философом И.Кантом (1724—1804) и французским математиком и физиком П.Лапласом (1749—1827). Точка зрения И. Канта заключалась в эволюционном развитии холодной пылевой туманности, в ходе которого сначала возникло центральное массивное тело — Солнце, а потом родились и планеты. П. Лаплас считал первоначальную туманность газовой и очень горячей, находящейся в состоянии быстрого вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного тяготения, туманность вследствие закона сохранения момента импульса вращалась все быстрее и быстрее. Под действием больших центробежных сил, возникающих при быстром вращении в экваториальном поясе, от него последовательно отделялись кольца, превращаясь в результате охлаждения и конденсации в планеты. Таким образом, согласно теории П. Лапласа, планеты образовались раньше Солнца. Несмотря на такое различие между двумя рассматриваемыми гипотезами, обе они исходят от одной идеи — Солнечная система возникла в результате закономерного развития туманности. И поэтому такую идею иногда называют гипотезой Канта—Лапласа. Однако от этой идеи пришлось отказаться из-за множества математических противоречий, и на смену ей пришло несколько «приливных теорий».

Наиболее знаменитая теория была выдвинута сэром Джеймсом Джинсом, известным популяризатором астрономии в годы между Первой и Второй мировыми войнами. (Он также был ведущим астрофизиком, и лишь в конце своей карьеры обратился к созданию книг для начинающих.)

Происхождение солнечной системы

Рис. 1. Приливная теория Джинса. Звезда проходит рядом с Солнцем, вытягивая из него вещество (рис. А и В); планеты формируются из этого материала (рис. С)

Согласно Джинсу, планетное вещество было «вырвано» из Солнца под воздействием близко проходившей звезды, а затем распалось на отдельные части, образуя планеты. При этом наиболее крупные планеты (Сатурн и Юпитер) находятся в центре планетной системы, где некогда находилась утолщенная часть сигарообразной туманности.

Если бы дела действительно обстояли таким образом, то планетные системы были бы чрезвычайно редким явлением, так как звезды отделены друг от друга колоссальными расстояниями, и вполне возможно, что наша планетная система могла бы претендовать на роль единственной в Галактике. Но математики снова бросились в атаку, и в конце концов приливная теория присоединилась к газообразным кольцам Лапласа в мусорной корзине науки.

Современная теория происхождения солнечной системы

Согласно современным представлениям, планеты солнечной системы образовались из холодного газопылевого облака, окружавшего Солнце миллиарды лет назад. Такая точка зрения наиболее последовательно отражена в гипотезе российского ученого, академика О.Ю. Шмидта (1891—1956), который показал, что проблемы космологии можно решить согласованными усилиями астрономии и наук о Земле, прежде всего географии, геологии, геохимии. В основе гипотезы О.Ю. Шмидта лежит мысль об образовании планет путем объединения твердых тел и пылевых частиц. Возникшее около Солнца газопылевое облако сначала состояло на 98% из водорода и гелия. Остальные элементы конденсировались в пылевые частицы. Беспорядочное движение газа в облаке быстро прекратилось: оно сменилось спокойным движением облака вокруг Солнца.

Пылевые частицы сконцентрировались в центральной плоскости, образовав слой повышенной плотности. Когда плотность слоя достигла некоторого критического значения, его собственное тяготение стало «соперничать» с тяготением Солнца. Слой пыли оказался неустойчивым и распался на отдельные пылевые сгустки. Сталкиваясь друг с другом, они образовали множество сплошных плотных тел. Наиболее крупные из них приобретали почти круговые орбиты и в своем росте начали обгонять другие тела, став потенциальными зародышами будущих планет. Как более массивные тела, новообразования присоединяли к себе оставшееся вещество газопылевого облака. В конце концов сформировалось девять больших планет, движение которых по орбитам остается устойчивым на протяжение миллиардов лет.

С учетом физических характеристик все планеты делятся на две группы. Одна из них состоит из сравнительно небольших планет земной группы — Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Их вещество отличается относительно высокой плотностью: в среднем около 5,5 г/см3, что в 5,5 раза превосходит плотность воды. Другую группу составляют планеты -гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Эти планеты обладают огромными массами. Так, масса Урана равна 15 земным массам, а Юпитера— 318. Состоят планеты-гиганты главным образом из водорода и гелия, а средняя плотность их вещества близка к плотности воды. Судя по всему, у этих планет нет твердой поверхности, подобной поверхности планет земной группы. Особое место занимает девятая планета — Плутон, открытая в марте 1930 г. По своим размерам она ближе к планетам земной группы. Не так давно обнаружено, что Плутон — двойная планета: она состоит из центрального тела и очень большого спутника. Оба небесных тела обращаются вокруг общего центра масс.

В процессе образования планет их деление на две группы обусловливается тем, что в далеких от Солнца частях облака температура была низкой и все вещества, кроме водорода и гелия, образовали твердые частицы. Среди них преобладал метан, аммиак и вода, определившие состав Урана и Нептуна. В составе самых массивных планет — Юпитера и Сатурна, кроме того, оказалось значительное количество газов. В области планет земной группы температура была значительно выше, и все летучие вещества (в том числе метан и аммиак) остались в газообразном состоянии, и, следовательно, в состав планет не вошли. Планеты этой группы сформировались в основном из силикатов и металлов.

Меркурий

Планета Меркурий – необычная и удивительно загадочная планета, находящаяся ближе всех остальных планет к Солнцу (первое место). Расстояние от Солнца – 58 млн. км. Диаметр в целом по экватору – 4860 км. Общая плотность практически одинакова с земной. Собственное вращение слишком медленное.

Любой космонавт, который оказался бы на планете, увидел поразительную картину: заходы и восходы Солнца в некоторых зонах Меркурия можно увидеть 2 раза в сутки.

Венера

Венера – соседка Земли. Планета находится наиболее близко к Земле, но ближе к Солнцу, что ставит её на вторую позицию. Расстояние – 108 млн.км. Диаметр в целом по экватору – 12100 км. Общая плотность меньше земной. Ось вращения не наклонена, поэтому смена времен года не наблюдается.

Венера плавает в лучах Солнца во время зари, вечером или утром.

Земля

Третья по счету планета – наша планета. Расстояние – 150 млн. км. Диаметр в целом по экватору – 12756 км. Общая плотность – 5520 кг/куб.м. Собственное вращение оптимальное, существует смена времен года.

Главная особенность планеты – наличие жизни.

Марс

Марс – наиболее видимая и привлекательная планета. Расстояние – 228 млн.км. от центра Солнца ставит ее на четвертое место. Диаметр в целом по экватору – 6800 км. Общая плотность – 0,72 земной. Собственное вращение аналогично земному, существует смена времен года.

До сих пор достоверно не выяснено, была ли жизнь на этой планете или нет. Кроме того, красный цвет звезды вызывает непередаваемый восторг.

Юпитер

Юпитер – наиболее значительная по размерам планета и пятая по счету от цента солнечной системы. Это придает ей величественность. Расстояние – 778 млн. км. Диаметр в целом по экватору – 142000 км. Общая плотность меньше земной в 4 раза. Собственное вращение незначительно, смены времен года практически нет.

Основная загадка данной планеты – пятна, бури и вихри.

Сатурн

Сатурн занимает почетное 2 место среди планет – гигантов и шестое по удаленности от Солнца. Расстояние – 1427 млн. км. Диаметр в целом по экватору – 120000 км. Общая плотность намного ниже земной, планетное вещество жиже, чем вода. Собственное вращение медленно, смены времен года практически нет.

Главная загадка планеты – кольца и спутники.

Уран

Уран (седьмое место) – небесный «колобок» Солнечной системы. Расстояние – 2870 млн.км. Диаметр в целом по экватору – 49200 км. Общая плотность ниже земной. Ось направлена на Солнце. Один полюс освещен, второй – нет.

Основная загадка планеты – обладает 8 кольцами, которые находятся в плоскости экватора.

Нептун

Нептун – потрясающая, 8 планета. Расстояние – 4500 млн. км. Диаметр в целом по экватору – 47000 км. Общая плотность меньше чем земная в 3 раза. Собственное вращение вокруг своей оси, наклон 29 градусов, существует смена времен года.

Основная особенность планеты - за 157 лет не завершено ни единого оборота вокруг Солнца.

Плутон

Плутон – последняя, девятая планета Солнечной системы. Расстояние – 5900 млн. км. Диаметр в целом по экватору – 3000 км. Общая плотность аналогична Юпитеру. Собственное вращение незначительно.

Основная загадка планеты – наименьшая изученность.

4. Характеристика небесных тел - астероиды, кометы, метеориты. Характеристика спутника Земли – Луны. Какое влияние оказывает Луна на процессы происходящие на Земле.

Небесные тела — это объекты, расположенные в Наблюдаемой Вселенной. Такими объектами могут являться естественные физические тела или их ассоциации. Все они характеризуются обособленностью, а также представляют собой единую структуру, связанную гравитацией или электромагнетизмом.

Каждое небесное тело имеет особые характеристики, например, способ зарождения, химический состав, размеры и др. Это дает возможность классифицировать объекты, объединяя их в группы.

Классификация небесных тел Солнечной системы по составу:

Силикатные небесные тела. Данная группа небесных тел именуется силикатной, т.к. основным компонентом всех ее представителей являются каменно-металлические породы (около 99% от всей массы тела).

К этой категории относятся 4 планеты (Венера, Меркурий, Земля и Марс), спутники (Луна, Ио, Европа, Тритон, Фобос, Деймос, Амальтея, др), более миллиона астероидов, обращающихся между орбитами двух планет — Юпитера и Марса (Паллада, Гигея, Веста, Церера и др.). Показатель плотности — от 3 грамм на кубический сантиметр и более.

Ледяные небесные тела. Эта группа является самой многочисленной в Солнечной системе. Основная составляющая — ледяная компонента (углекислота, азот, водяной лед, кислород, аммиак, метан и др.).

Эта группа включает одну планету Плутон, крупные спутники (Ганимед, Титан, Каллисто, Харон и др.), а также все кометы.

Комбинированные небесные тела. Составу представителей данной группы присуще наличие в больших количествах всех трех компонент, т.е. силикатной, газовой и ледяной. К небесным телам с комбинированным составом относится Солнце и планеты-гиганты (Нептун, Сатурн, Юпитер и Уран). Эти объекты характеризуются быстрым вращением.

Астеро́ид (распространённый до 2006 года синоним — малая планета) — относительно небольшое небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. Астероиды значительно уступают по массе и размерам планетам, имеют неправильную форму и не имеют атмосферы, хотя при этом и у них могут быть спутники.

Общая классификация астероидов основана на характеристиках их орбит и описании видимого спектра солнечного света, отражаемого их поверхностью.

Астероиды объединяют в группы и семейства на основе характеристик их орбит. Обычно группа получает название по имени первого астероида, который был обнаружен на данной орбите. Группы — относительно свободные образования, тогда как семейства — более плотные, образованные в прошлом при разрушении крупных астероидов от столкновений с другими объектами.

Коме́та — небольшое небесное тело, обращающееся вокруг Солнца по весьма вытянутой орбите в виде конического сечения.

Орбиты комет проходят вокруг Солнца и имеют вытянутую форму. Эти объекты, сближаясь с Солнцем, образуют след, состоящий из газа и пыли. Иногда он остается в форме комы, т.е. облака, которое тянется на огромное расстояние — от 100000 до 1,4 млн. км от ядра кометы. В других случаях след остается в форме хвоста, длина которого может достигать 20 млн. км.

Ядро — твёрдая часть кометы, в которой сосредоточена почти вся её масса. Ядра комет на данный момент недоступны телескопическим наблюдениям, поскольку скрыты непрерывно образующейся светящейся материей.

Кома — окружающая ядро светлая туманная оболочка чашеобразной формы, состоящая из газов и пыли. Обычно тянется от 100 тысяч до 1,4 миллиона километров от ядра. Давление света может деформировать кому, вытянув её в антисолнечном направлении. Кома вместе с ядром составляет голову кометы. Чаще всего кома состоит из трёх основных частей:

Внутренняя (молекулярная, химическая и фотохимическая) кома. Здесь происходят наиболее интенсивные физико-химические процессы.

Видимая кома (кома радикалов).

Ультрафиолетовая (атомная) кома.

Хвост ­– у ярких комет с приближением к Солнцу образуется «хвост» — слабая светящаяся полоса, которая в результате действия солнечного ветра чаще всего направлена в противоположную от Солнца сторону. Несмотря на то, что в хвосте и коме сосредоточено менее одной миллионной доли массы кометы, почти 99,9 % свечения, наблюдаемого нами при прохождении кометы по небу, происходит именно из этих газовых образований. Дело в том, что ядро очень компактно и имеет низкое альбедо (коэффициент отражения).

Метеори́т — тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта.

Большинство найденных метеоритов имеют массу от нескольких граммов до нескольких килограммов (крупнейший из найденных метеоритов — Гоба, масса которого, по подсчетам, составляла около 60 тонн[1]). Полагают, что в сутки на Землю падает 5—6 тонн метеоритов, или 2 тысячи тонн в год

Космическое тело размером до нескольких метров, летящее по орбите и попадающее в атмосферу Земли, называется метеорным телом, или метеороидом. Более крупные тела называются астероидами.

Явления, порождаемые при прохождении метеорными телами через атмосферу Земли, носят названия метеоров или, в общем случае, метеоритным дождём; особо яркие метеоры называют болидами.

Луна – естественный спутник Земли и неповторимый инопланетный мир, в котором побывало человечество. Луна вращается вокруг Земли по орбите, большая полуось которой равна 383000 км (эллиптичность 0,055). Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°09. Период вращения равен 27 суток 7 часов 43 минуты. Это сидерический или звездный период. Период синодический – период смены лунных фаз – равен 29 суток 12 часов 44 минуты. Период вращения Луны вокруг своей оси равен сидерическому периоду. Поскольку время одного оборота Луны вокруг Земли точно равно времени одного оборота ее вокруг оси, Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Луна – самый заметный объект на небе после Солнца. Максимальная звездная величина равна – 12,7m. Масса спутника Земли составляет 7,3476*1022 кг (в 81,3 раз меньше массы Земли), средняя плотность p = 3,35 г/см3, экваториальный радиус – 1 737 км. Стягивание с полюсов почти не имеется. Ускорение свободного падения на поверхности составляет g = 1,63 м/с2. Тяготение Луны не смогло удержать ее атмосферу, если она когда-то и была.Атмосферы на Луне фактически нет. Это объясняет внезапные перепады температур в несколько сотен градусов. В дневное время температура на поверхности достигает 130 C, а ночью она снижается до –170 C. В то же время на глубине 1 м температура почти всегда неизменная. Небо над Луной всегда черное, поскольку для образования голубого цвета неба необходим воздух, который там отсутствует. Нет там и погоды, не дуют и ветры. Кроме того, на Луне царит полная тишина.

Влияние Луны на Землю заметно в нескольких природных явлениях. Самое впечатляющее из них — это солнечное затмение.

Сегодня механизм феномена изучен достаточно хорошо. Луна, проходя между Солнцем и Землей, преграждает путь свету. Часть планеты попадает в тень, и ее жители могут наблюдать более или менее полное затмение. Интересно, что не всякий спутник смог бы проделать такое. Для того чтобы мы могли периодически любоваться полным затмением, должны соблюдаться определенные пропорции. Будь у Луны другой диаметр, или располагайся она чуть дальше от нас, и с Земли можно было наблюдать лишь частичные затмения дневного светила. Впрочем, есть все основания полагать, что в далеком будущем реализуется один из этих сценариев.

Влияние Луны на земные процессы в первую очередь проявляются в приливах и отливах. Этот феномен — результат действия сил гравитационного притяжения. Причем приливы возникают не только на Земле. Наша планета таким же образом воздействует на спутник.

Достаточно близкое расположение делает влияние Луны на Землю таким заметным. Естественно, сильнее притягивается та часть планеты, к которой ближе подошел спутник. Если бы Земля не вращалась вокруг оси, возникшая приливная волна двигалась с востока на запад, располагаясь точно под ночным светилом. Характерная периодичность приливов и отливов возникает из-за неравномерного воздействия то на одни, то на другие участки планеты. Вращение Земли приводит к тому, что приливная волна движется с запада на восток и несколько опережает движение спутника. Вся толща воды, бегущей чуть впереди ночного светила, в свою очередь воздействует на него. В результате Луна ускоряется, изменяется ее орбита. Это и является причиной удаления спутника от нашей планеты.

Влияние Луны на земные процессы на этом не заканчивается. Образующаяся приливная волна постоянно встречается с материками. В результате вращения планеты и ее взаимодействия со спутником возникает сила, противоположно направленная движению земной тверди. Следствием этого становится замедление вращения Земли вокруг оси. Как известно, именно продолжительность одного оборота и является эталоном длительности суток. С замедлением вращения планеты увеличивается продолжительность дня. Она растет достаточно медленно, но каждые несколько лет Международная служба вращения Земли вынуждена несколько изменять эталон, с которым сверяются все часы.

Земля и Луна воздействуют друг на друга уже около 4,5 миллиарда лет, то есть со дня своего появления (по версии ряда ученых, спутник и планета сформировались одновременно). Весь этот период, как и сейчас, ночное светило удалялось от Земли, а наша планета замедляла свое вращение. Однако полной остановки, как и окончательного исчезновения не предвидится. Замедление планеты будет продолжаться до тех пор, пока ее вращение не синхронизируется с движением Луны. В этом случае наша планета повернется к спутнику одной стороной и так и «застынет». Приливные волны, которые вызывает на Луне Земля, уже давно привели к подобному эффекту: ночное светило всегда смотрит на планету «одним глазом». К слову, на Луне нет океанов, но есть приливные волны: они образуются в коре. Такие же процессы протекают и на нашей планете. Волны в коре малозаметны по сравнению с движением в океане, и эффект от них незначительный.

5 . Теория происхождения Земли. Форма, строение, размеры, оболочки Земли. Понятие о массе и плотности Земли.

Происхождение Земли определяет ее возраст, химический и физический состав.

Академик О. Ю. Шмидт научно доказал, что планеты (в том числе и Земля) образовались, из твердых раздробленных частиц, захваченных Солнцем. При прохождении сквозь скопление таких частиц силы притяжения захватывали их, и они начинали двигаться вокруг Солнца. В результате движения частички образовывали сгустки, которые группировались и превращались в планеты. По гипотезе О. Ю. Шмидта, Земля, как и другие планеты Солнечной системы, с начала существования была холодной. В дальнейшем в теле Земли начался распад радиоактивных элементов, вследствие чего недра Земли начали разогреваться и растапливаться, а ее масса — расслаиваться на отдельные зоны или сферы с различными физическими свойствами и химическим составом.

Академик В. Г. Фесенков для объяснения своей гипотезы исходил из того, что Солнце и планеты образовались в едином процессе развития и эволюции из большого сгустка газово-пылеватой туманности. Этот сгусток имел вид очень сплюснутого дископодобного облака. Из наиболее густого горячего облака в центре образовалось Солнце. В силу движения всей массы облака на его периферии плотность была неодинакова. Более плотные частички облаков стали центрами, с которых начали формироваться будущие девять планет Солнечной системы, в том числе и Земля. В. Г. Фесенков сделал вывод, что Солнце и его планеты образовались почти одновременно из газово-пылеватой массы, имеющей высокую температуру.

По современным космогоничным представлениям Земля образовалась около 4,7 млрд. лет назад из рассеянного в солнечной системе газово-пылеватого вещества. В результате дифференциации веществ Земли под действием ее гравитационного поля в условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки — геосферы: ядро (в центре), мантия, земная кора, гидросфера и атмосфераВопрос о происхождении Земли изучен еще недостаточно, и ученые всего мира усиленно работают в этом направлении.

Земля относится к планетам земной группы, и, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в Солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля среди этих четырёх планет имеет наибольшие плотность, поверхностную гравитацию и магнитное поле. Это единственная известная планета с активной тектоникой плит.

Внутреннее строение.

Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии) и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая.

Недра Земли делятся на слои по химическим и физическим (реологическим) свойствам, но в отличие от других планет земной группы, Земля имеет ярко выраженное внешнее и внутреннее ядро​​. Наружный слой Земли представляет собой твёрдую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. От мантии она отделена границей с резким увеличением скоростей продольных сейсмических волн — поверхностью Мохоровичича. Твёрдая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу. Под литосферой находится астеносфера, слой относительно низкой вязкости, твёрдости и прочности в верхней мантии. Значительные изменения кристаллической структуры мантии происходят на глубине 410-660 км ниже поверхности, охватывающей переходную зону, которая отделяет верхнюю и нижнюю мантию. Под мантией находится жидкий слой, состоящий из расплавленного железа с примесями никеля, серы и кремния — ядро​​ Земли. Сейсмические измерения показывают, что оно состоит из 2 частей: твёрдого внутреннего ядра с радиусом ~1220 км и жидкого внешнего ядра, с радиусом ~ 2250 км

Размеры

экваториальный радиус - 6378,2 км,

полярный радиус - 6356,8,

длина меридиана - 40008,5 км,

длина экватора - 40075,7 км,

площадь поверхности Земли - 510 млн. км2

Средняя плотность Земли равна 5520 кг/ м

Масса твёрдой оболочки Земли:

5,98*10²⁴ кг

6. Магнитное поле Земли, дать характеристику. Гравитационное поле Земли, его распределение от полюса к экватору и влияние этих характеристик на жизнь Земли.

Магнитное поле Земли или геомагнитное поле — магнитное поле, генерируемое внутриземными источниками. Предмет изучения геомагнетизма.

На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли. По мере удаления от поверхности Земли усиливается воздействие солнечного ветра: со стороны Солнца геомагнитное поле сжимается, а с противоположной, ночной стороны, оно вытягивается в длинный «хвост».

Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Это область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.

Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется магнитной осью Земли. Окружность большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси, называется магнитным экватором. Вектор магнитного поля в точках магнитного экватора имеет приблизительно горизонтальное направление

Слабые магнитные поля - техногенного и естественного происхождения - оказывают влияние на циркадные ритмы и физиологические функции человека, что в итоге сказывается на общем состоянии. В природных условиях человек подвержен лишь естественным электромагнитным полям, на которые он настроился на протяжении всего процесса эволюции на планете Земля.

Эксперименты подтверждают существование прямого воздействия крайне низкочастотных колебаний геомагнитного поля на организм человека. Исходя из этих сведений можно заключить, что во время магнитных возмущений на Земле (то есть во время магнитных бурь) низкочастотные вариации геомагнитного поля будут отрицательно воздействовать на самочувствие и здоровье людей.

Гравитационное поле Земли — поле силы тяжести, обусловленное тяготением Земли и центробежной силой, вызванной её суточным вращением. Характеризуется пространственным распределением силы тяжести и гравитационного потенциала.

Разницу между напряженностью реального гравитационного поля и теоретического (нормального) поля называют аномалией силы тяжести. Эти аномалии бывают вызваны как различным вещественным составом и плотностью горных пород, так и видимыми неровностями земной поверхности (рельефом). Однако далеко не всегда горы вызывают увеличение силы тяжести (положительную аномалию), а океанические впадины — их недостаток (отрицательную аномалию). Такое положение объясняется изостазией (от греч. isostasios — равный по весу) — уравновешиванием твердых и относительно легких верхних горизонтов Земли на более тяжелой верхней мантии, находящейся в пластичном состоянии в слое астеносферы.

Значение силы тяжести исключительно велико. Она определяет истинную фигуру Земли – геоид. Подкоровые течения в астеносфере вызывают тектонические деформации и движения литосферных плит, создавая крупные формы рельефа Земли. Сила тяжести обусловливает гравитационные рельефообразующие процессы: эрозию, оползни, осыпи, обвалы, селевые потоки, движение ледников в горах и т. д. Сила тяжести определяет максимальную высоту гор на Земле. Она удерживает атмосферу и гидросферу, ей подчиняется перемещение воздуха и водных масс. Сила тяжести помогает людям и многим животным удерживать вертикальное положение. Геотропизм — ростовые движения органов растений под влиянием силы земного тяготения — обусловливает вертикальное направление стеблей и первичного корня. Недаром гравитационная биология, возникшая в эпоху, когда человек начал обживать мир без тяжести — Космос, включает растения в число своих экспериментальных объектов. Силу тяжести необходимо учитывать при рассмотрении буквально всех процессов в географической оболочке. Без учета силы тяжести нельзя рассчитать исходные данные для запусков ракет и космических кораблей, невозможна гравиметрическая разведка рудных полезных ископаемых и нефтегазоносных структур.

7 . Теплота Земли и ее изменение с глубиной. Что является источниками тепла на Земле, дать характеристику геотермической ступени. Как происходит изменение температурного градиента до центра Земли. Гидросфера Земли. Какие воды включает гидросфера, минерализация вод гидросферы Земли.

Различают теплоту внешнюю, солнечную, исходящую от Солнца, и теплоту внутреннюю, поступающую из недр Земли.

Протекающие на поверхности и в недрах планеты геологические процессы в первую очередь обусловлены тепловой энергией. Источники энергии подразделяются на две группы: эндогенные (или внутренние источники), связанные с генерацией тепла в недрах планеты, и экзогенные (или внешние по отношению к планете). Интенсивность поступления тепловой энергии из недр к поверхности отражается в величине геотермического градиента

Геотермический градиент – приращение температуры с глубиной, выраженной в ⁰С/км. «Обратной» характеристикой является геотермическая ступень – глубина в метрах, при погружении на которую температура повысится на 1 С.

Источниками эндогенной энергии являются следующие.

1. Энергия глубинной гравитационной дифференциации, т.е. выделение тепла при перераспределении вещества по плотности при его химических и фазовых превращениях. Основным фактором таких превращений служит давление. В качестве главного уровня выделения этой энергии рассматривается граница ядро – мантия.

2. Радиогенное тепло, возникающее при распаде радиоактивных изотопов. Согласно некоторым расчётам, этот источник определяет около 25% теплового потока, излучаемого Землёй. Однако необходимо принимать во внимание, что повышенные содержания главных долгоживущих радиоактивных изотопов – урана, тория и калия отмечаются только в верхней части континентальной коры (зона изотопного обогащения). Например, концентрация урана в гранитах достигает 3,5 • 10–4 %, в осадочных породах – 3,2 • 10–4 %, в то время как в океанической коре она ничтожно мала: около 1,66 • 10–7 %. Таким образом, радиогенное тепло является дополнительным источником тепла в верхней части континентальной коры, что и определяет высокую величину геотермического градиента в этой области планеты.

3. Остаточное тепло, сохранившееся в недрах со времени формирования планеты.

4. Твёрдые приливы, обусловленные притяжение Луны. Переход кинетической приливной энергии в тепло происходит вследствие внутреннего трения в толщах горных пород. Доля этого источника в общем тепловом балансе невелика – около 1-2 %.

Расчёты температур в недрах планеты дают следующие значения: в литосфере на глубине около 100 км температура составляет около 1300 0С, на глубине 410 км – 1500 0С, на глубине 670 км – 1800 0С, на границе ядра и мантии – 2500 0С, на глубине 5150 км – 3300 0С, в центе Земли – 3400 0С.

На поверхности планеты важнейшую роль имеет экзогенный источник тепла – солнечное излучение. Ниже поверхности влияние солнечного тепла резко снижается. Уже на небольшой глубине (до 20-30 м) располагается пояс постоянных температур – область глубин, где температура остаётся постоянной и равна среднегодовой температуре района. Ниже пояса постоянных температур тепло связано с эндогенными источниками.

Гидросфе́ра (от др.-греч. ὕδωρ — вода и σφαῖρα — шар) — водная оболочка Земли.

Общий объём воды на планете — около 1 533 000 000 кубических километров

Бо́льшая часть воды сосредоточена в океане, намного меньше — в ледниках, континентальных водоёмах и подземных водах. Солёные океанические воды составляют свыше 96 % массы гидросферы, вода ледников — около 2 %, подземные воды — примерно столько же, а поверхностные воды суши — 0,02 %

Различные природные воды, находясь в соответствующих термодинамических условиях, энергично мигрируют и, растворяя многие вещества оболочек Земли, находятся на различных стадиях минерализации. Любая природная вода по существу представляет собой естественный раствор. Даже наиболее чистые атмосферные воды характеризуются слабой минерализацией, что впервые было экспериментально установлено Н. Е Федоровой. В атмосферных осадках малой минерализации содержится 10—25 мг/л растворенных веществ. Общая сумма растворенных веществ в атмосферных водах колеблется в пределах от 10 до 550 мг/л

Количество растворенных веществ определяет соленость морской воды. По определению, предложенному М. Кнудсеном, соленость представляет собой массу (в граммах) растворенного неорганического вещества в 1 кг морской воды после того, как весь бром и иод замещены эквивалентным содержанием хлора и все органическое вещество полностью окислено. Для оценки состава морской воды введено представление о хлорности. Хлорность определяется как содержание хлора (в граммах) на 1 кг морской воды, в которой бром и иод полностью замещены хлором. Согласно эмпирической формуле Кнудсена, между соленостью и хлорностью существует зависимость: S = 0,03+1,8050 Сl.

Средняя соленость воды мирового океана равна 35 г/кг, или 35‰, а средняя хлорность 19‰. С ростом солености увеличивается плотность воды. В целом соленость Мирового океана колеблется в узких пределах от 33 до 36‰. Изменение солености поверхностных вод океана в общем носит зональный характер: она достигает максимумов 35,5‰ у тропиков и понижается у экватора до 34,5‰; отмечается понижение в сторону полярных областей. С глубиной соленость также несколько понижается и достигает 34,5‰.

8. Химический состав Земли. По каким данным судят о химическом составе Земли на глубине. Что такое кларк, назвать основные восемь элементов которые составляют основной состав земной коры. Как меняется с глубиной химический состав Земли.

Масса Земли приблизительно равна 5,9736·1024 кг. Общее число атомов, составляющих Землю, ≈ 1,3-1,4·1050.

Кора - это прежде всего кварц (кремниевая двуокись) и другие силикаты типа полевого шпата.

Кора колеблется от 5 до 70 км в глубину от поверхности. Самые тонкие части океанической коры, которые лежат в основе океанических бассейнов (5-10 км) и состоят из плотной (мафической (англ.) ) железо-магниевой силикатной породы, такой как базальт

Химический состав Земли (по массе) следующий:

Железо 32,6%

Кислород 29,5%

Кремний 15,2%

Магний 12,7%

Никель 2,4%

Сера 1,9%

Кальций 1,5%

Алюминий 1,4%

Титан 0,05%

На остальные элементы приходится 1,2%.

Из-за сегрегации по массе область ядра, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %) и около 1 % других элементов.

Примечательно, что углерода, являющегося основой жизни, в земной коре всего 0,1 %.

Геохимик Франк Кларк вычислил, что земная кора чуть более, чем на 50 % состоит из кислорода. Наиболее распространённые породообразующие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 2 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO₂), глинозём (Al₂O₃), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K₂O) и оксид натрия (Na₂O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним.

Распросраненность элементов в земной коре определяют кларками.

Кларк-это среднее содержание элементов в каком либо образовании земной коры-в литосфере, гидросфере и т.д. или даже в толще пород какого то районы (местные кларки)

Основной хим состав коры:

Кислород 50

Кремний 25,8

Алюминий 7,3

Железо 4,1

Кальций 3,2

Натрий 2,3

Калий 2,2

Магний 2,08

С глубиной химический состав Земли меняется, о чем свидетельствуют изменения плотности и упругих свойств среды, установленные при изучении скорости прохождения через земной шар сейсмических волн. Не вызывает сомнения, что в связи с увеличением плотности с глубиной в составе вещества Земли возрастает роль тяжёлых элементов (Fe, Mg, Cr, Ni, Co).

9. Внутренние оболочки и ядро Земли. Земная кора, строение, какими породами сложена земная кора, химическом составе земной коры. Континентальный и океанический типы земной коры. Строение, их мощности, основной состав пород которыми они сложены.

Земля имеет в первом грубом приближении форму шара (фактический радиус Земли равен 6357-6378 км) и состоит из нескольких оболочек. Эти слои могут быть определены либо их химическими или их реологическими свойствами. В центре расположено ядро Земли с радиусом около 1250 км, которое в основном состоит из железа и никеля. Далее идёт жидкая часть ядра Земли (состоящее, в основном, из железа) с толщиной около 2200 км. Потом 2900 км вязкой мантии, состоящей из силикатов и оксидов, а сверху довольно тонкая, твердая земная кора. Она также состоит из силикатов и оксидов, но обогащена элементами, которые не встречаются в мантийных породах.

Поскольку средняя плотность материала поверхности составляет всего лишь около 3000 кг/м3 , мы должны заключить, что плотные материалы существуют в ядре Земли. Еще одно доказательство высокой плотности ядра происходит из изучения сейсмологии.

Сейсмические измерения показывают, что ядро делится на две части, твердое внутреннее ядро с радиусом ~ 1220 км [ 2 ] и жидкое внешнее ядро, с радиусом ~ 3400 км

Кора колеблется от 5 до 70 км в глубину от поверхности. Самые тонкие части океанической коры, которые лежат в основе океанических бассейнов (5-10 км) и состоят из плотной (мафической (англ.) ) железо-магниевой силикатной породы , такой как базальт

Хим состав коры

Кислород 50

Кремний 25,8

Алюминий 7,3

Железо 4,1

Кальций 3,2

Натрий 2,3

Калий 2,2

Магний 2,08

Земная кора – это комплекс горных пород. Горные породы представляют собой закономерные агрегаты минералов. Последние состоят из различных химических элементов. Химический состав и внутренняя структура минералов зависят от условий их образования и определяют свойства. В свою очередь, строение и минеральный состав горных пород указывают на происхождение последних и позволяют определять породы в полевых условиях.

Выделяют два типа земной коры – континентальную и океаническую, резко различающихся составом и строением. Первая, более легкая, формирует возвышенные участки – континенты с их подводными окраинами, вторая занимает дно океанических впадин (ложе океана с глубинами более 2500-3000 м). Континентальная кора состоит из трех слоев - осадочного, гранито-гнейсового и гранулито-базитового, мощностью от 30-40 км на равнинах до 70-75 км под молодыми горами. Океанская кора мощностью до 6-7 км имеет трехслойное строение. Под маломощным слоем рыхлых осадков залегает второй океанский слой, состоящий из базальтов, третий слой сложен габбро с подчиненными ультрабазитами. Континентальная кора обогащена кремнеземом илегкимиэлементами – Al, Na, K, C, –о сравнению с океанической.

10. Мантия Земли. Состояние вещества в мантии, химический состав и плотность. Как распространяются волны по веществу мантии. Дать определение тектоносфере. Охарактеризовать поверхность Мохо. Дать объяснение литосферы.

Ма́нтия — часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В мантии находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетах. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной поверхности.

Мантия сложена главным образом ультраосновными породами: перовскитами, перидотитами, (лерцолитами, гарцбургитами, верлитами, пироксенитами), дунитами и в меньшей степени основными породами — эклогитами.

Также среди мантийных пород установлены редкие разновидности пород, не встречающиеся в земной коре. Это различные флогопитовые перидотиты, гроспидиты, карбонатиты.

Земли в массовых процентах

O 44,8

Si 21,5 SiO2 46

Mg 22,8 MgO 37,8

Fe 5,8 FeO 7,5

Al 2,2 Al2O3 4,2

Ca 2,3 CaO 3,2

Na 0,3 Na2O 0,4

K0,03 K2O0,04

Сумма 99,7 Сумма 99,1

Верхняя мантия характеризуется резким нарастанием скорости распространения сейсмических волн с глубиной. Однако на этом фоне достаточно уверенно выделяются два слоя, различающиеся по скоростной характеристике. Внутри слоя, в интервале глубин 70 - 150 км, отмечается даже некоторое снижение (на величину около 3 %) скорости распространения сейсмических волн. Оно может быть обусловлено, например, развитием в этом интервале очагов плавления вещества мантии. С интервалом 75 - 150 км связано положение фокусов многих землетрясений и есть основание считать его одним из источников проявления внутренней активности нашей планеты. Эта часть слоя Гутенберга называется астеносферой, или волноводом.

Тектоносфера — это внешняя оболочка Земли, охватывающая земную кору и верхнюю мантию, основная область проявления тектонических и магматических процессов. Для тектоносферы характерна вертикальная и горизонтальная неоднородность физических свойств и состава слагающих её пород.

Граница (поверхность) Мохоровичича (сокращённо Мохо) — нижняя граница земной коры, на которой происходит резкое увеличение скоростей продольных сейсмических волн с 6,7—7,6 до 7,9—8,2 км/с и поперечных — с 3,6—4,2 до 4,4—4,7 км/с. Плотность вещества также возрастает скачком, предположительно, с 2,9—3 до 3,1—3,5 т/м³[1].

Установлена в 1909 году хорватским геофизиком и сейсмологом Андреем Мохоровичичем на основании сейсмических данных

Литосфе́ра (от греч. λίθος — камень и σφαίρα — шар, сфера) — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.

11. Что такое минералы. Физические свойства минералов. Классификация минералов по химическому составу.

Минера́л — природное тело с определённым химическим составом и упорядоченной атомной структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими свойствами. Является составной частью земной коры, горных пород, руд, метеоритов

Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав.

Структурными единицами минералов являются атомы, ионы и молекулы, кол-во которых в минералах может быть самым различным: от простых соединений (C, S) и бинарных (NaCl, MgO) до весьма сложных (турмалин). Для конституции минералов большое значение имеет состав и структура атомов. Электроны, вращающиеся вокруг атомного ядра, свойства и энергетическое состояние которых обуславливает способность атомов вступать в соединение, т.е. образовывать минералы. Для минералогии наибольшее значение имеют внешние подгруппы электронов. Образуя соединения, атомы могут изменять своё электронное строение, приобретая при этом валентное состояние. Особенности электронного состава и строения атомов хим. элементов полностью определяют их роль в составе минералов. Электроны в атомах имеют определенную величину, а электронные оболочки являются энергетическими уровнями атома. При образовании минералов происходит расщепление отдельных энергетических уровней атома с образованием энергетических зон. Размеры структурных единиц (атомов, ионов) определяются эффективным радиусом, т.е. радиусом сферы действия данного структурного компонента на окружающих его соседей. Величина радиуса иона (аниона и катиона) зависит от величины и знака заряда данного иона. Чем больше положительный заряд, тем меньше его радиус, и чем больше отрицательный заряд иона, тем больше его радиус (у катиона < у аниона). Размер радиуса одного и того же атома или иона может колебаться в определенных пределах в зависимости от ряда причин, главнейшей из которых является природа хим. связи.

Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Важнейшие свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:

Га́битус криста́ллов (лат. habitus — внешность) — наружный вид кристаллов, определяемый преобладающим развитием граней тех или иных простых форм. Примеры габитусов: призматический, бипирамидальный, ромбоэдрический, кубический и др.

Твердость. Определяется по шкале Мооса. По этой шкале, самым твёрдым эталонным минералом является алмаз (10 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1600, может резать стекло), а самым мягким является тальк (1 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1, царапается ногтем)

Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.

Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям.

Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.

Цвет — признак, с определённостью характеризующий одни минералы, и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре

Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.

Магнитность — зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.

Побежалость — тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления.

Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз)

Удельная плотность это термин, используемый для определения единичной массы минерала, представляет собой отношение плотности (массы на единицу объема) минерала к плотности воды.

Современная классификация минералов основана на их химическом составе и кристаллической структуре. Главнейшие породообразующие и рудные минералы, изучение которых входит в программу курса, объединяются в несколько классов.

1.Самородные элементы. В этот класс входят минералы, состоящие из одного элемента. Известно около 45 минералов этого класса, составляющих 0,01 % массы земной коры. К нему относятся: самородное золото Au, серебро Ag, медь Cu, платина Pt, графит C, алмаз C , сера S и др.

2.Сульфиды – соединения различных элементов с серой. Они также имеют небольшое значение в строении земной коры, но включают ряд минералов – важнейших руд на свинец, медь, цинк, молибден и др. К ним относятся: пирит (серный колчедан) FeS2, халькопирит (медный колчедан) CuFeS2, борнит Cu5FeS4, галенит (свинцовый блеск) PbS, сфалерит (цинковая обманка) ZnS, молибденит (молибденовый блеск) MoS2, киноварь HgS и др.

3.Галоидные соединения. Минералы этого класса в химическом отношении представляют собой соли галоидоводородных кислот. Наиболее распространены хлористые и фтористые соединения. К ним относятся галит (поваренная соль) NaCl, сильвин KCl, флюорит (плавиковый шпат) CaF2.

4.Оксиды и гидроксиды. В этот класс объединены минералы – соединения различных элементов с кислородом и гидроксильной группой. По количеству входящих в него минералов занимает одно из первых мест; на его долю приходится около 17 % массы земной коры. Минералы этого класса подразделяются на две группы: 1) оксиды и гидроксиды кремния (группа кварца) SiO2 и 2) оксиды и гидроксиды металлов. Кварц – один из наиболее распространенных минералов в земной коре, составляющий по весу около 12 % ее и входящий в состав почти всех генетических типов горных пород. К разновидностям кварца относятся: прозрачный горный хрусталь, фиолетовый аметист, дымчатый раухтопаз, черный морион и некоторые другие минералы. Скрытокристаллической разновидностью кварца является минерал халцедон; полосчатая разновидность халцедона – агатом; халцедон, загрязненный примесями, - кремнем. Гидроксид кремния представлен минералом, называемым опалом SiO2 ·nH2O.

В класс оксидов и гидроксидов металлов входит ряд важнейших рудных минералов: магнетит (магнитный железняк) FeO Fe2O3, гематит (железный блеск или красный железняк) Fe2O3, корунд Al2O3, хромит FeCr2O4; из гидроксидов – лимонит (бурый железняк) Fe2O3 nH2O, гидроксиды алюминия – минералы гиббсид Al(OH)3 и диаспор AlO(OH), входящие в состав бокситов (алюминиевой руды).

5. Карбонаты – соли угольной кислоты (H2CO3). В класс карбонатов входят минералы: кальцит (известковый шпат) CaCO3, прозрачная разность которого называется исландским шпатом, доломит CaMg(CO3)2, сидерит FeCO3, магнезит MgCO3 . К водным карбонатам относится красивый поделочный минерал малахит Cu2CO3(OH)2.

6. Сульфаты – соли серной кислоты (H2SO4). К ним относится гипс CаSO4 ·2H2O, ангидрит (безводный сульфат кальция) CaSO4, барит BaSO4 и др.

7. Фосфаты – соли ортофосфорной кислоты (H3PO4). Наиболее распространенными среди фосфатов является минералы апатит Сa5[PO4]3(F,OH,Cl) и скрытокристаллическая разность того же состава –фосфорит. Широко используются для производства удобрений и в химической промышленности.

8. Вольфраматы – соли вольфрамовой кислоты (H2WO4). К ним относятся минералы вольфрамит (Fe,Mn)WO4 и шеелит CaWO4, являющиеся рудой на вольфрам.

9.Силикаты – соли гипотетической кремниевой кислоты (одна из формул кислоты H4SiO4). В этот класс входят наиболее распространенные в земной коре породообразующие минералы, чрезвычайно сложные по химическому составу и участвующие в строении всех типов горных пород, особенно магматических и метаморфических. Они составляют примерно одну треть всех известных минералов. По Н. В. Белову, силикаты, включая и кварц, относящийся по структуре также к силикатам, составляют по весу более 90 % всей земной коры. Стройная классификация этого сложного класса минералов стала возможной лишь благодаря кристаллохимическим исследованиям, установившим тесную связь их структуры с химическим составом.

12. Самородные элементы, назвать основные минералы этой группы. Происхождение, встречаемость в природе. Силикаты, дать характеристику этой группе минералов, распространение в природе, назвать несколько минералов наиболее распространенных.

Саморо́дные элеме́нты — класс единой кристаллохимической классификации минералов.

Этот класс объединяет минералы, являющиеся по своему составу несвязанными в химические соединения элементами таблицы Д. И. Менделеева, образующиеся в природных условиях в ходе тех или иных геологических (а также космических) процессов.

каждый минерал этой группы по своему составу относится к какому-нибудь химическому элементу. Способы образования минералов этой группы очень разнообразны: их можно вкратце свести к двум главным видам генезиса. Некоторые самородные элементы (платина, осмий, иридий, большая часть железа, алмаз, значительная часть золота, висмута и др.) являются первичными образованиями т. е. они выделяются непосредственно из магмы или ее газовых или водных эманации. Другие относятся к вторичным образованиям, для выделения которых из их соединений необходимы те или иные химические реакции. Сюда относится медь, серебро, сурьма, ртуть, мышьяк, сера и др.

Есть самородные элементы, для которых известны обе формы генезиса; это относится к золоту, никелю, железу, углероду и др. Вообще в генетическом отношении самородные элементы чрезвычайно различны, причем образование одних (алмаз) еще далеко не ясно, а для других достаточно сложно.

Генезис – в основном, образуются при эндогенных процессах в интрузивных породах и кварцевых жилах, S – при вулканизме. При экзогенных процессах происходит разрушение пород, высвобождение самородных минералов (в силу их устойчивости к физическому и химическому воздействию) и их концентрация в благоприятных для этого местах.

Генетически связаны с процессами кристаллизации магмы (Pt, алмаз, графит), с гидротермальными (Аu) и осадочными (S) процессами.

В самородном состоянии в природе известно около 45 химических элементов (точнее, простых веществ), но большинство из них встречается очень редко. По подсчетам В. И. Вернадского на долю самородных элементов, включая газы атмосферы, приходится не более 0,1 % веса земной коры. Нахождение элементов в самородном виде связано со строением их атомов, имеющих устойчивые электронные оболочки.

Благородные элементы

Химически инертные в природных условиях элементы называются благородными; самородное состояние для них является наиболее характерным. К ним относятся золото Au, платина Pt и элементы платиновой группы: осмий Os, иридий Ir, рутений Ru, родий Rh, палладий Pd, а также относительно устойчивое серебро Ag и благородные газы.

Другие металлы

Из самородных металлов несколько чаще других встречается медь Cu.

Самородное железо Fe встречается преимущественно в виде метеоритов, их состав достаточно сложен (содержат никель, благородные металлы и другие элементы).

Такие металлы, как свинец Pb, олово Sn, ртуть Hg, цинк Zn, кадмий Cd, хром Cr, алюминий Al, индий In встречаются как самородные элементы гораздо реже.

Неметаллы

Очень часто в самородном состоянии встречаются углерод C (минералы углерода — алмаз и графит) и сера S.

Металлоиды

Реже встречаются так называемые полуметаллы, к которым относятся мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi, теллур Te.

13. Сульфиды (сернистые соединения), назвать наиболее распространенные, происхождение, встречаемость в природе.

Сульфиды составляют 0,25 % массы земной коры и представляют соединения тяжелых металлов Fe, Сu, Рb, Zn, Sb, Мо, Hg и др. с серой. Экономическое значение минералов этого класса весьма велико, так как они представляют собой руды цветных и редких металлов.

Большинство сульфидов обладает металлическим блеском. Сульфиды в большинстве случаев не обладают высокой твердостью.

Все сульфиды, за исключением некоторых разностей сфалерита, непрозрачны и имеют темную или окрашенную черту. Цвет у большинства сульфидов постоянный, характерный для каждого из них. Сульфиды с металлическим блеском в большинстве случаев тяжелые, с неметаллическим блеском – легкие.

Наиболее типичное происхождение сульфидов – гидротермальное.

В поверхностных условиях сульфиды большей частью представляют соединения неустойчивые – они более или менее легко окисляются и образуют сернокислые, углекислые, кислородные, водные соединения и покрываются коркой. Сульфиды служат рудой для извлечения различных химических элементов и имеют большое промышленное значение.

Сульфиды с химической точки зрения представляют собой производные сероводорода, насчитывают около 200 минеральных видов. Для многих сульфидов характерны яркая окраска, низкая твердость, высокая плотность. В зоне окисления сульфиды неустойчивы, легко разлагаются и переходят в карбонаты, сульфаты и другие минералы. Имеют очень большое практическое значение, так как являются важнейшими рудами меди, ртути, свинца, цинка, никеля кобальта, мышьяка.

Сульфиды делятся на 4 подкласса:

1. простые сульфиды - соединения катиона с анионом серы.

2. двойные сульфиды - соединения двух и более катионов с анионом серы.

3.дисульфиды - соединения катионов с анионной группой [S2]

4. сложные сульфиды или сульфасоли - смесь двойных сульфидов.

Сульфиды — природные сернистые соединения металлов и некоторых неметаллов. В химическом отношении рассматриваются как соли сероводородной кислоты H2S. Ряд элементов образует с серой полисульфиды, являющиеся солями полисернистой кислоты H2Sx. Главнейшие элементы, образующие сульфиды — Fe, Zn, Cu, Mo, Ag, Hg, Pb, Bi, Ni, Co, Mn, V, Ga, Ge, As, Sb.

Широко распространены в природе, составляя около 0,15 % от массы земной коры. Происхождение преимущественно гидротермальное, некоторые сульфиды образуются и при экзогенных процессах в условиях восстановительной среды. Являются рудами многих металлов — Cu, Ag, Hg (HgS), Zn, Pb, Sb, Co, Ni и др. К классу сульфидов относят близкие к ним по свойствам антимониды, арсениды, селениды и теллуриды.

Сероводород и сульфиды часто сопутствуют нефти и природному газу, а также содержатся в газах вулканических извержений (& пыли) и в водах минеральных источников

Неорганические сульфиды (от лат. sulphur — сера) — класс химических соединений, представляющих собой соединения металлов (а также ряда неметаллов В, Si, Р, As) с серой (S), где она имеет степень окисления −2. Могут рассматриваться как соли сероводородной кислоты H2S. Свойства сульфидов сильно зависят от металлов, входящих в их состав.

По физическим свойствам неорганические сульфиды разделяются на несколько групп:

Диэлектрики (сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов, MgS, Al2S3, BeS)

Полупроводники (сульфиды p-элементов, высшие сульфиды d- и f-элементов, а также Cu2S, Ag2S, ZnS, CdS, HgS)

Проводники (низшие сульфиды d- и f-элементов MS)

Сверхпроводники (например, La3S4)

Органические сульфиды (тиоэфиры) — соединения общей формулы R'-S-R, где R' и R — органические радикалы[1], серосодержащие аналоги простых эфиров.

Наиболее распространённые сульфиды:

Молибденит MoS2, Антимонит (стибнит) Sb2S3, Галенит PbS, Халькопирит (медный колчедан) CuFeS2, Пирит (железный колчедан) FeS2, Пентландит (железо-никелевый колчедан) (Fe, Ni)9S8, Сфалерит ZnS, Киноварь HgS, Халькозин Cu2S, Пирротин FenS(n+1), Борнит Cu5FeS4, Арсенопирит FeAsS и др.

14. Сульфаты,назвать наиболее распространенные, которые относятся к этой группе минералов, происхождение, встречаемость в природе.

Сульфа́ты — минералы, соли серной кислоты H2SO4. В их кристаллической структуре обособляются комплексные анионы SO42−. Наиболее характерны труднорастворимые сульфаты сильных двухвалентных оснований, особенно Ba2+, а также Sr2+ и Ca2+. Более слабые основания образуют основные соли, часто весьма неустойчивые (например сульфаты окисленного железа), более сильные основания — двойные соли и кристаллогидраты.

Образуются в условиях повышенной концентрации кислорода и при относительно низких температурах, то есть вблизи земной поверхности. Большей частью экзогенные, хемогенные (в месторождениях солей). Сульфаты Cu, Zn и других близких элементов образуются при разрушении сульфидов. В природе встречается 180 минералов сульфатов и на их долю приходится ~0,5 % массы земной коры

Свойства

Твёрдость 2—3,5

Удельный вес 1,5—6,4

Окраска разнообразная, большей частью светлая

Показатель преломления 1,44-1,88, двупреломление большей частью низкое

Большинство сульфатов хорошо растворимы в воде

Естественное содержание сульфатов в поверхностных и грунтовых водах обусловлено выветриванием и растворением серосодержащих минералов, в основном гипса, окислением сульфидов и серы, биохимическими процессами в водоносных слоях. В северных водоемах сульфатов обычно немного; в южных районах, где воды более минерализованы, содержание сульфатов увеличивается. Содержание сульфатов в водоемах может быть повышенным вследствие сброса в них серосодержащих сточных вод. В больших количествах сульфаты содержатся в шахтных водах и в промышленных стоках производств, в которых используется серная кислота.

Концентрация сульфатов в природной воде изменяется в широких пределах. В речных водах и в водах пресных озер содержание сульфатов колеблется от 5 –10 до 60 мг/дм3 , в дождевых водах– от 1 до 10 мг/дм3, в подземных водах содержание сульфатов часто значительно выше.

Повышенное содержание сульфатов ухудшают органолептические свойства воды и оказывают слабительное действие на организм человека.

В земной коре широко распространены:

гипс CaSO4x2H2O,

ангидрит CaSO4,

мирабилит (глауберова соль) Na2SO4x10H2O,

барит (тяжёлый шпат) ВаSО46.

Гипс - самый распространенный из этой группы минерал, встречается как компонент осадочных пород и часто присутствует в почвах тёплых засушливых областей. Добывается в больших количествах во многих странах; используется для изготовления штукатурки, цемента, как наполнитель при изготовлении бумаги и красок, а также в качестве удобрения при мелиорации солонцов. Безводный сульфат кальция, ангидрит встречается реже. Барит образуется как в метаморфических породах, так и в результате экзогенных процессов. Барит используется во многих областях человеческой деятельности в силу своей химической инертности: при изготовлении красок, бумаги, эмалей, а также как утяжелитель шоколада. Мирабилит формируется исключительно путём выпадения в осадок из холодных растворов на поверхности Земли. Встречается в галоморфных почвах. Месторождения обнаруживаются по берегам солёных озёр; используется главным образом для производства соды.

15. Минералы твердые, жидкие, газообразные. Назвать основные, которые относятся к этой группе минералов, происхождение, встречаемость в природе.

Минералы — это природные тела, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам, образующиеся в результате физико-химических процессов на поверхности или в глубинах Земли (или других космических тел), главным образом, как составная часть горных пород, руд, метеоритов, без вмешательства человека в эти процессы.

В этом отличие минералов от искусственных продуктов, получаемых в лабораториях, на фабриках и заводах.

В природе найдено и изучено более 3 тыс. минералов. В настоящее время ежегодно открывается около 30 их видов, из них только несколько десятков широко распространены, остальные — редки.

По физическому состоянию различают минералы

твердые (кварц, полевой шпат, слюда),

Большинство твердых минералов имеет постоянную структурную основу - кристаллическую решетку.

жидкие (вода, нефть, ртуть самородная)

газообразные (водород, кислород, углекислый газ, сероводород и др.).

Некоторые минералы в зависимости от условий могут быть как в жидком, так и в твердом состоянии (например, вода).

Твёрдость минералов принято определять не в абсолютных величинах, а путем сравнения с эталонными минералами, имеющими постоянную твёрдость. Для этого применяется так называемая шкала Мооса, в которой твёрдость возрастает от первого минерала до десятого:

тальк,

гипс,

кальцит,

флюорит,

апатит,

калиевый полевой шпат,

кварц,

топаз,

корунд,

алмаз.

Минералогия исследует происхождение, условия нахождения и природные ассоциации минералов. Со времени возникновения Земли примерно 4,6 млрд. лет назад многие минералы разрушились в результате механического дробления, химических преобразований или плавления. Но элементы, слагавшие эти минералы, сохранились, перегруппировались и образовали новые минералы. Таким образом, существующие ныне минералы являются продуктами процессов, развивавшихся на протяжении геологической истории Земли.

Восемь элементов составляют 99% массы земной коры и соответственно 99% массы слагающих ее минералов.

Кислород 50

Кремний 25,8

Алюминий 7,3

Железо 4,1

Кальций 3,2

Натрий 2,3

Калий 2,2

Магний 2,08

Главными минералами являются силикаты, на долю которых приходится ок. 35% всех известных минералов и ок. 40% - наиболее распространенных. Важнейшие из них - полевые шпаты (семейство алюмосиликатов, содержащих калий, натрий и кальций, реже - барий). Другие распространенные породообразующие силикаты представлены кварцем (впрочем, он чаще относится к оксидам), слюдами, амфиболами, пироксенами и оливином.

В изверженных породах главными минералами (в граните) могут быть калиевый полевой шпат (30%), натрий-кальциевый полевой шпат (30%), кварц (30%), слюды и роговая обманка (10%). В качестве акцессорных минералов могут присутствовать циркон, сфен, апатит, магнетит и ильменит.

Иногда некоторые вулканические породы (например, обсидиан) остывают столь быстро, что не успевает произойти их кристаллизация; подобные породы имеют стекловидный облик (вулканические стекла).

Когда коренные осадочные породы выветриваются или размываются, обломочный или растворенный материал оказывается включенным в состав осадочных пород. В результате химического выветривания минералов, происходящего на границе литосферы и атмосферы, формируются новые минералы, например, глинистые - из полевого шпата. Некоторые элементы высвобождаются при растворении минералов (например, кальцита) в поверхностных водах. Однако другие минералы, например кварц, даже механически раздробленные, сохраняют устойчивость к химическому выветриванию.

Высвободившиеся при выветривании механически и химически устойчивые минералы с достаточно высокой плотностью образуют на земной поверхности россыпные месторождения. Из россыпей, чаще всего аллювиальных (речных), добывают золото, платину, алмазы, иные драгоценные камни, оловянный камень (касситерит), минералы других металлов. В определенных климатических условиях формируются мощные коры выветривания, нередко обогащенные рудными минералами. С корами выветривания бывают сопряжены промышленные месторождения бокситов (руд алюминия), скопления гематита (железных руд), водных силикатов никеля, минералов ниобия и других редких металлов.

16. Окислы и гидроокислы. Назвать основные, которые относятся к этой группе минералов, происхождение, встречаемость в природе.

Окислы и гидроокислы — минералы, являющиеся соединениями металлов и неметаллов с кислородом.

В зависимости от химических свойств окислы разделяют

Кислотные или ангидриты (SiO2 и другие).

Основные (СаО и другие).

Амфотерные (Al2O3 и другие)

Безразличные или индифферентные (редкие)

Смешанные (FeFe2O4 и другие).

Простые окислы — это соединения одного элемента с кислородом. Широко распространены окислы двух-, трёх-, четырехвалентных элементов. Редки окислы с формулами А2О3, А2О4. Катион чаще всего представлен H, Si, Al, Fe, Ti, Mn, Sn, Pb, Mg, As, Sb, Bi, Cu, U и редко другими элементами.

Сложные окислы — представляют собой соединения с кислородом двух или более металлов различной валентности. Поскольку окислы некоторых металлов, входящих в сложные окислы, являются ангидритами, эти сложные окислы могут рассматриваться как соли соответствующих кислот: Алюминаты, антимонаты, антимониты, титанаты, ниобаты, танталаты и т.п. Среди сложных окислов различного состава распространены окислы с формулой АВ2О4, в которых А = Mg, Fe2+, Zn, Mn2+, Ni, Be, Cu; В = Al, Fe3+, Cr, Mg3+. К ним относятся минералы рядов шпинели, магнетита, хромита и других. Весьма важные сложные окислы содержат Nb, Ta, Ti, U, Th, TR.

Гидроокислы - представляют собой соединения металлов с гидроксильной группой [OH]−, полностью или частично замещающую ионы кислорода в окислах.

Простые гидроокислы. В них представлены катионы Fe3+, Al, Mg, Mn, Са, В, W и некоторых других металлов.

Большинство гидроокислов имеют слоистую структуру, характеризующуюся гексагональной или близкой к ней плотнейшей упаковкой ионов [OH]−. Большая часть гидроокислов образует пластинчатые кристаллы с совершенной спайностью, параллельной слоям структуры. Твердость по шкале Мооса 2—5, удельный вес малый. Образуются при низких температурах. Наиболее характерны для экзогенных месторождений и зон окисления.

Выделяют следующие группы минералов

Окислы меди (куприт)

Окислы и гидроокислы алюминия (Корунд, диаспор, бёмит, гидраргиллит, боксит, шпинель)

Окислы и гидроокислы железа, окислы титана и хрома (гематит, магнетит, гётит, лепидокрокит, лимонит, рутил, ильменит, хромит)

Окислы и гидроокислы марганца (пиролюзит, манганит, псиломелан, вад)

Окислы и гидроокислы олова, урана, тантала и ниобия (касситерит, уранинит, колумбит, танталит, пирохлор, микролит)

Окислы мышьяка, сурьмы, висмута, молибдена и вольфрама (арсенолит, сенармонтит, валентинит, бисмит, ферримолибдит, тунгстит).

Многие окислы и гидроокислы являются важными рудами на Fe, Al, Mn, Cr, Sn, U, Cu и другие.

17. Карбонаты, какие минералы объединяет эта группа, их распространение в природе, назвать представителей этой группы минералов.

Карбона́ты и ги́дрокарбонаты — соли и эфиры угольной кислоты (H2CO3). Среди солей известны нормальные карбонаты (с анионом СО32−) и кислые или гидрокарбонаты (с анионом НСО3−).

Из нормальных карбонатов в воде растворимы только соли щелочных металлов, аммония и таллия. Вследствие гидролиза растворы их показывают щелочную реакцию. Малорастворимы нормальные карбонаты кальция, бария, стронция и свинца. Все кислые карбонаты хорошо растворимы в воде; кислые карбонаты сильных щелочей также имеют слабощелочную реакцию.

Нормальные карбонаты широко распространены в природе, например: кальцит СаСО3, доломит CaMg(CO3)2, магнезит MgCO3, сидерит FeCO3, витерит ВаСО3, баритокальцит BaCa(CO3)2 и др. Существуют и минералы, представляющие собой основные карбонаты, например, малахит CuCO3·Cu(ОН)2

Гидрокарбонаты натрия, кальция и магния встречаются в растворённом виде в минеральных водах, а также, в небольшой концентрации, во всех природных водах, кроме атмосферных осадков и ледников. Гидрокарбонаты кальция и магния обуславливают так называемую временную жёсткость воды. При сильном нагревании воды (выше +60 °C) гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются на углекислый газ и малорастворимые карбонаты, которые выпадают в осадок на нагревательных элементах, дне и стенках посуды, внутренних поверхностях баков, бойлеров, труб, запорной арматуры и так далее, образуя накипь.

Карбонаты органические

Сложные эфиры угольной кислоты. Средние ациклические карбонаты — бесцветные жидкости с эфирным запахом; не растворимы или труднорастворимы в воде, этаноле, диэтиламине, аммиаке, растворяются в эфире, ацетоне, бутиламине, бензиламине; образуют азеотропные смеси с водой, спиртами, тетрахлорметаном, этиленхлоргидрином, гексаном, циклогексаном. Циклические — жидкие или легкоплавкие твёрдые вещества; растворяются в воде, смешиваются с ароматическими углеводородами, спиртами, карбоновыми кислотами, ацетоном, хлороформом; не растворимы в алифатических углеводородах, сероводороде; образуют азеотропные смеси с гликолями. Наиболее употребителен диметилкарбонат

Карбонаты кальция, магния, бария и др. применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na2CO3 и NaHCO3): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле. Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь составной частью буферных систем крови, поддерживающих постоянство её рН

18. Какие минералы называются породообразующими. Назвать основные породообразующие минералы, слагающие коллектора нефти и газа, дать им краткую характеристику.

Породообразующие минералы — (англ. rock-forming minerals) — минералы, содержание которых в данной горной породе превышает 5 объемных %. Набор породообразующих минералов (наряду со структурно-текстурными особенностями) определяет название горной породы. В широком смысле, породообразующими минералами называются минералы, которые являются породообразующими в распространенных группах горных пород.

Основные породообразующие минералы:

- группа кварца и его разновидности;

- группа алюмосиликатов (корунд, полевые шпаты, слюды, каолинит);

- группа железисто-магнезиальных силикатов;

- группа карбонатов;

- группа сульфатов.

Все эти минералы различаются по своим свойствам, поэтому преобладание в породе тех или иных минералов меняет ее строительные свойства: прочность, стойкость, вязкость и способность к обработке (полированию, шлифованию и т. п.).

Коллекторами газа и нефти являются горные породы, обладающие способностью вмещать эти флюиды и отдавать их при разработке.

Горные породы расчленяются на три основные группы:

изверженные,

осадочные

метаморфические.

Последние являются результатом более или менее глубокого изменения изверженных и осадочных пород.

В природных условиях залежи нефти и газа чаще всего приурочены к терригенным и карбонатным отложениям. Породы, образовавшиеся при высокой температуре (изверженные и метаморфические), не могут служить коллекторами для углеводородов. Нахождение в этих породах нефти и газа является следствием миграции их в выветрелую часть пород, в которых в результате выщелачивания или выветривания, а также действия тектонических сил могли образоваться вторичные поры и трещины. Коллекторы изверженных и метаморфизованных пород относят к группе смешанных коллекторов.

Коллекторы нефти и газа бывают в основном двух типов:

гранулярные

трещинные.

Обычно гранулярными коллекторами являются песчано-алевритовые породы, характеризующиеся гранулярной пористостью и межзерновой проницаемостью; часть известняков и доломитов с оолитовой и трубчатой структурой пор подобны гранулярным коллекторам.

Большая часть нефтяных и газовых подземных резервуаров сложена породами осадочного происхождения: песчаниками, известняками и доломитами.

Основными коллекторами являются породы осадочного происхождения.

Они обычно характеризуются слоистостью, часто содержат органические остатки, иногда обладают яснокристаллическим строением при однородности минерального состава. По своему происхождению осадочные породы подразделяются на три большие группы: обломочные, химические и органогенные.

Обломочные породы являются продуктом разрушения различных горных пород.

Химические горные породы образуются из растворов соответствующих химических осадков:

- Каменная соль (основной минерал – галит) залегает в виде слоев и залежей;

- Гипс (основной минерал – гипс, примеси – ангидрит и глинистые материалы) имеет белую, серую, зеленовато-серую окраску; структура мраморовидная, крупнозернистая, волокнистая;

- Ангидрит (основной минерал – ангидгит, примеси – глинистые породы) представляет собой плотную зернистую породу белого, серого цвета. Ангидрит залегает совместно с гипсом и под влиянием воды может переходить в гипс;

- Доломит (основной минерал – доломит, примеси – кальцит, гипс, кварц) имеет серую окраску, белую или красноватую, структура зернистая, плотная;

- Известняк (основные минералы – кальцит и доломит, примеси – кварц, пирит, глинистые породы) один из наиболее распространенных из осадочных пород, окраска серая, белая, желтоватая. По сложению все известняки делятся на землистые, ракушечники, плотные и мраморовидные. Ввиду многообразия известняков их классифицируют по происхождению: органогенные (накопление известковых осадков организмов), хемогенные (осаждение карбонатов из водных растворов), обломочные (обломки известкового материала, сцементированные зернистым кальцитом), смешанные (материал органогенного, хемогенного и обломочного происхождения, характерный представитель – мергель).

Органогенные горные породы образуются в результате преобразования и накопления остатков животного мира (зоогенные) и растительного (фитогенные). К зоогенным относятся известняк – ракушечник, мел и др., к фитогенным – трепел, опока, торф, каменный уголь, нефть, асфальт. Органогенные горные породы отличаются значительной пористостью, многие из них растворяются воде, обладают большой сжимаемостью (особенно торф).

19. Что такое горные породы. Типы горных пород, происхождение и основные характеристики.

Го́рные поро́ды — природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Планеты земной группы и другие твёрдые космические объекты состоят из горных пород.

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (эффузивные и интрузивные), осадочные и метаморфические.

Магматические и метаморфические горные породы слагают около 90 % объёма земной коры, однако на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. Остальные 10 % приходятся на долю осадочных пород, занимающие 75 % площади земной поверхности.

Магматические горные породы по своему происхождению делятся на эффузивные и интрузивные. Эффузивные (вулканические) горные породы образуются при изливании магмы на поверхность Земли. Интрузивные горные породы, напротив, возникают при изливании магмы в толще земной коры.

По глубине формирования породы делятся на три группы: породы, кристаллизующиеся на глубине — интрузивные горные породы, например, гранит. Они образуются при медленном остывании магмы и обычно хорошо раскристаллизованны; гипабисальные горные породы образуются при застывании магмы на небольших глубинах, и часто имеют неравномернозернистые структуры (долерит). Эффузивные горные породы формируются на земной поверхности или на дне океана (базальт, риолит, андезит).

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы; воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактовый метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма — высокие температуры и давления.

Типичными метаморфическими горными породами являются гнейсы, разные по составу кристаллические сланцы, контактовые роговики, скарны, амфиболиты, мигматиты и др. Различие в происхождении и, как следствие этого, в минеральном составе горных пород резко сказывается на их химическом составе и физических свойствах.

Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. По способу своего образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы:

обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески, алевриты) — грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних;

глинистые породы — дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды;

хемогенные, биохемогенные и органогенные породы — продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических веществ (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки).

Промежуточное положение между осадочными и вулканическими породами занимает группа эффузивно-осадочных пород. Между основными группами осадочных пород наблюдаются взаимные переходы, возникающие в результате смешения материала разного генезиса. Характерной особенностью осадочных горных пород, связанной с условиями образования, является их слоистость и залегание в виде более или менее правильных геологических тел (пластов).

Разделение горных пород на магматические, метаморфические и осадочные не всегда очевидно. В осадочных горных породах, в процессе диагенеза, уже при очень низких (в геологическом смысле) температурах, начинаются минеральные превращения, однако породы считаются метаморфическими при появлении в них новообразованного гранита. При умеренных давлениях начало метаморфизма соответствует температуре 300 °C

20. Магматические горные породы. На какие две группы делятся магматические горные породы. Как отличаются по химическому и минерало­гическому составам, по физическим свойствам.

По глубине формирования породы делятся на три группы: породы, кристаллизующиеся на глубине — интрузивные горные породы, например, гранит. Они образуются при медленном остывании магмы и обычно хорошо раскристаллизованны; гипабисальные горные породы образуются при застывании магмы на небольших глубинах, и часто имеют неравномернозернистые структуры (долерит). Эффузивные горные породы формируются на земной поверхности или на дне океана (базальт, риолит, андезит).

Подавляющее большинство природных магм содержат в качестве основного компонента кремний и представляют собой силикатные расплавы. Много реже встречаются карбонатные и сульфидные и металлические расплавы

Важнейшая характеристика магматической породы — состав. Есть несколько классификаций магматических горных пород по составу (номенклатура горных пород). Наибольшее значение имеет классификация по содержанию в породах кремнезёма SiO2, и щелочей (Na2O + K2O). По содержанию щелочей породы делятся на серии. Выделяются породы нормальной, субщелочной и щелочной серий. Формальным признаком такого деления служит появление в породе специфических щелочных минералов. По содержанию SiO2 породы разделены на ультраосно́вные — SiO2 в породе меньше 45 %, осно́вные — если содержание SiO2 находится в диапазоне от 45 % до 54 %, средние — если от 54 до 65 % и кислые — содержание SiO2 больше 65 %

Образование магматических пород непрерывно происходит и сейчас, в зонах активного вулканизма и горообразования.

Вулканическое стекло

Нераскристаллизовавшиеся продукты быстро остывшей лавы, образующийся при закалке (быстром остывании) магматического расплава, достигшего земной поверхности. Может целиком слагать излившиеся липаритовые кислые, реже базальтовые эффузивные горные породы. Почти целиком слагает обсидиан, смоляной камень (пехштейн), перлит, пемзу, тахилит, сордавалитит. Показатель преломления 1,5.

Обсидиан

Магматическая горная порода, состоящая из вулканического стекла при содержании воды не более 1 %[8]; однородное вулканическое стекло, прошедшее через быстрое охлаждение расплавленных горных пород. Более богатые водой вулканические стёкла, вспучивающиеся при нагревании, относят к перлитам.

Пемза

Пористое вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав. Цвет пемзы в зависимости от содержания и валентности железа изменяется от белого и голубоватого до жёлтого, бурого и чёрного. Пористость достигает 60 %. Твёрдость по шкале Мооса около 6, плотность 2—2,5 г/см³, объёмная масса 0,3—0,9 г/см³. Большая пористость пемзы обусловливает хорошие теплоизоляционные свойства, а замкнутость большинства пор — хорошую морозостойкость. Огнестойка. Химически инертна.

21. Осадочные породы, их классификация. Какую роль они играют в образовании коллекторов нефти и газа. Привести примеры осадочных пород.

Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. По способу своего образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы:

обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески, алевриты) — грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних;

глинистые породы — дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды;

хемогенные, биохемогенные и органогенные породы — продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических веществ (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки)

Основные коллекторы нефти и газа

Промежуточное положение между осадочными и вулканическими породами занимает группа эффузивно-осадочных пород. Между основными группами осадочных пород наблюдаются взаимные переходы, возникающие в результате смешения материала разного генезиса. Характерной особенностью осадочных горных пород, связанной с условиями образования, является их слоистость и залегание в виде более или менее правильных геологических тел (пластов).

22. Терригенные породы, происхождение, на какие группы деляться по размеру обломков, роль в образовании коллекторов нефти и газа. Происхождение глин.

Терригенные накопления представляют собой горные породы, которые образовались в результате перемещения и распределения обломков - механических частиц минералов, разрушившихся при постоянном действии ветра, воды, льда, морских волн. Другими словами, это продукты распада, ранее существовавших горных массивов, которые вследствие разрушения подверглись химическим и механическим факторам, затем оказавшись в одном бассейне, превратились в твердую породу.

Теригенные горные породы составляют 20% от всех осадочных накоплений на земле, расположение которых также разнообразно и достигает до 10 км в глубину земной коры. При этом разная глубина расположения пород является одним из факторов, определяющим их структуру.

Обломочные породы (кластические). Эти осадочные породы образуются в результате разрушения прежде существовавших пород, переноса их обломков к бассейну осадконакопления и дифференциации в процессе осаждения.

Крупнообломочные породы (псефиты) состоят преимущественно из обломков различного состава размером более 2 мм. Различают крупнообломочные породы несцементированные и сцементированные.

Среднеобломочные породы {псаммиты) состоят из обломков с размером зерен 0,1—2 мм. Они могут быть несцементированными — пески и сцементированными — песчаники. По размеру зерен пески и песчаники разделяют на грубозернистые (1—2 мм), крупнозернистые (0,5—1 мм), среднезернистые (0,25—0,5 мм) и мелкозернистые (0,1—0,25 мм).

Мелкообломочные породы (алевриты) состоят из частиц с размером преимущественно 0,01—0,1 мм (по А. Н. Заварицкому). К несцементированным мелкообломочным породам относиться собственно алевриты, лёссы, суглинки, супеси.

Тонкообломочные породы (пелиты) — глинистые породы с раз¬мером частиц менее 0,01 мм, причем размер трети частиц не пре¬вышает 0,001 мм. Состоят из глинистых минералов, минералов обломочного (слюды, кварц, полевые шпаты и др.) и химического (карбонаты, сульфаты) происхождения. Типичными глинистыми минералами являются каолинит и монтмориллонит. Глина, со¬стоящая из каолинита, называется каолиновой (белые глины), а из монтмориллонита — бентонитовой.

Терригенные породы – состоящие из обломков, которые образуются при разрушении горных пород. Обломки переносятся водой или ветром, накапливаются в водоёмах и других естественных «ловушках» (т.е. тех местах, где они могут остановиться), образуя обломочные, или терриген-ные, осадки. Крупные глыбы и валуны часто остаются у подножия разрушающейся скалы. Они оторваны от материнской породы и, значит, также являются терригенными. В этом случае перенос обломков происходит под действием силы тяжести. Самая распространённая терригенная порода на Земле — песчаник, который образуется из терригенного осадка — песка.

Терригенные породы представлены сланцами, туфопесчаниками, полимиктовыми и полевошпатово-кварцевыми песчаниками, от мелко до грубозернистых и гравелитовых, преимущественно массивными, реже рассланцованными; в меньшей степени встречаются конгломераты, алевролиты и аргиллиты

Гли́на — мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило, породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % (мас) оксида кремния (IV) (SiO2), 39 % оксида алюминия (Al2О3) и 14 % воды (Н2O).

Al2O3 и SiO2 — составляют значительную часть химического состава глинообразующих минералов.

Свойства глин: пластичность, огневая и воздушная усадка, огнеупорность, спекаемость, цвет керамического черепка, вязкость, усушка, пористость, набухание, дисперсность. Глина является самым устойчивым гидроизолятором — водонепропускаемость является одним из её качеств. За счёт этого глиняная почва — самый устойчивый тип почвы, развитый на пустырях и пустошах. Развитие какой-либо корневой растительной системы в глиняных залежах невозможно.

23. Хемогенные породы. Происхождение, роль в образовании коллекторов нефти и газа. Привести примеры наиболее распространенных хемогенных пород.

Хемогенные породы обра¬зуются при выпадении растворенных веществ из истинных и коллоидных растворов на дне водоемов.

Структура пород, связанных с выпадением веществ из истин¬ных растворов, — кристаллическая, а из коллоидных — скрыто-кристаллическая. Текстура этих пород преимущественно слоистая, но иногда может быть массивной.

Основные хемогенные породы, с коллекторами которых свя¬зано более половины мировых выявленных запасов нефти, представлены известняками и доломитами.

Известняки — весьма распространенная порода, состоящая из минерала кальцита; бурно реагирует с соляной кислотой; цвет белый, желтоватый, серый. Типичными представителями известняков хемогенного происхождения являются известковый туф,

оолитовые известняки, плотные тонкозернистые известняки.

Доломиты по внешнему виду похожи на известняки; образу¬ются путем доломитизации известняков вследствие замещения в них части кальция магнием, а также путем химического выпа¬дения из раствора при большом содержании в воде магния. В отли¬чие от известняка порошок доломита слабо вскипает при дей¬ствии на него соляной кислотой.

Среди карбонатных пород следует отметить еще мергели. Это известково-глинистая порода, у которой глинистые частицы сце¬ментированы карбонатным цементом. В отличие от известняка на поверхности мергеля после капли соляной кислоты остается грязно-серое пятно.

Из других хемогенных пород рассмотрим следующие.

Галоидные породы, среди которых наиболее часто встре¬чаются соли натрия и калия, образуются обычно в результате отложения из водных бассейнов; залегают в виде пластов боль¬шой мощности; нередко служат хорошими покрышками для зале¬жей нефти и газа. Галоидные породы являются ценным минераль¬ным сырьем.

Сернокислые породы (гипс, ангидрит) образуются из водных растворов в условиях замкнутых бассейнов (озер и лагун); не¬редко гипсы и ангидриты переслаиваются с отложениями солей; ангидриты выпадают из растворов более насыщенных, чем те, из которых выпадает гипс; ангидриты и гипсы встречаются в осадоч¬ных породах, особенно в доломитах. Ангидриты могут служить коллекторами для нефти и газа.

Хемогенные горные породы (англ. Chemeia — химия; англ. Genes — рождение) — осадочные горные породы, образующиеся на дне водоемов при химическом осаждении из растворов или при испарении воды. Важную роль в их образовании играет испарение, поэтому второе их название — эвапориты. Основные пояса накопления эвапоритов сосредоточены в пределах умеренного и субтропического поясов.

Этот генетический тип охватывает группу сульфатных и галоидных пород. Сульфатные породы представлены ангидритом, гипсом, яшмой, джеспилитом, Галоидные породы представлены каменной солью и калийными солями — галитом, карналлитом и сильвинитом. Залежи калийных солей имеют большое экономическое значение.

Выделяют также водные хемогенные отложения пещер — пещерные отложения (кальцитового состава) из текучей и стоячей воды. Водные хемогенные отложения образуются в субаэральных и субаквальных условиях и представлены сталактитами, сталагмитами, кристаллами гипса, кальцитово-арагонитовыми сосульками, натечной корой.

24. Органогенные породы. Происхождение, их роль в образовании коллекторов нефти и газа. Назвать представителей. Понятие о каустобиолитах.

Эти породы формируются из остатков животных и растительных организмов. Структура их может быть органогенно-обломочной и детритусовой (детрит — перетертые обломки раковин). Текстура слоистая, иногда массивная.

К органогенным породам относят известняки органогенного происхождения. Они образуют известковые напластования, ти¬пичными представителями которых являются биогермы (рифы) и биостромы. С известняками рифовых массивов могут быть свя¬заны залежи нефти и газа. Разновидность органогенных извест¬няков - мел.

Ископаемые угли представляют собой ряд естественных твердых горючих ископаемых растительного происхождения, содержащих некоторое количество минеральных примесей. Угли характеризуются большим многообразием, что обусловлено их происхождением и степенью метаморфизма.

Различное происхождение отражается в петрографическом составе углей. Степень метаморфизма определяется физико-химическими и петрографическими показателями, а также зольностью. По происхождению ископаемые угли разделяются на две основные группы: гумолиты и сапропелиты. Гумолиты образова¬лись из высших растений, а сапропелиты — из низшего (водо¬рослей) и животного планктона в условиях зарастающих озер.

В свою очередь, гумолиты подразделяются на гумиты и липтобиолиты. Образование гумитов связано с разложением стеблевых частей высших растений в обводненных, сухих и частично проточ¬но-пойменных болотах. К гумитам относится подавляющее боль¬шинство встречаемых в природе углей. Гумиты разделяются на три основных класса, отличающихся степенью метаморфизма: бурые, каменные и антрациты. Липтобиолиты образовались в ре¬зультате накопления стойких (древесных) частей растений при биохимическом разложении растительного материала в проточно-пойменных болотах. Наряду с углеродом в состав углей входят - водород, кислород, азот, сера, глинистые минералы и др. От минеральных примесей зависит зольность ископаемых углей, ко-леблющаяся от 1 до 50 %. При зольности свыше 50 % угли пре¬вращаются в углистые глины или углистые аргиллиты.

Вместе с битумами угли представляют собой минеральные образования органического происхождения, способные гореть и объединяемые под общим названием — каустобиолиты.

ОРГАНОГЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ – осадочные горные породы, состоящие из остатков животных и растений и продуктов их жизнедеятельности. Организмы обладают способностью концентрировать определённые вещества, не достигающие насыщения в природных водах, образуя скелеты или ткани, которые сохраняются в ископаемом состоянии.

По вещественному составу среди органогенных горных пород можно выделить карбонатные, кремнистые, некоторые фосфатные породы, а также угли (см. Угли ископаемые), Горючие сланцы, нефть, твёрдые битумы. Органогенные горные породы карбонатные (Известняки) состоят из раковин фораминифер, кораллов, мшанок, брахиопод, моллюсков, водорослей и других организмов.

Своеобразными их представителями являются рифовые известняки, слагающие атоллы, барьерные рифы и другие, а также писчий мел. К органогенным горным породам кремнистым относятся: диатомит, спонголит, радиолярит и др. Диатомиты состоят из опаловых скелетов диатомовых водорослей, а также спикул кремнёвых губок и радиолярий. Спонголиты — породы, содержащие обычно более 50% спикул кремнёвых губок. Цемент у них кремнистый, из опаловых округлых телец, или глинистый, слегка известковистый, нередко включает вторичный халцедон. Радиоляриты — кремнистые породы, более чем на 50% состоящие из скелетов радиолярий, которые в современных океанах образуют радиоляриевый ил. Помимо радиолярий в них входят спикулы губок, редкие скорлупки диатомовых водорослей, кокколитофориды, опаловые и глинистые частицы. Многие яшмы имеют основу из радиолярий.

Органогенные горные породы фосфатные не имеют большого распространения. К ним относятся ракушечники из фосфатных раковин силурийских брахиопод — оболид, скопления костей ископаемых позвоночных (костяные брекчии), известные в отложениях разного возраста, а также гуано. Органогенные горные породы углеродистые — ископаемые угли и горючие сланцы — встречаются часто, но масса их в земной коре невелика по сравнению с карбонатными породами. Нефть и твёрдые битумы — своеобразные породы, основным материалом для образования которых послужил фитопланктон.

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 липтобиолитыВ 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.

25. Условия образования карбонатных пород, дать характеристику основным породам, их роль в образовании коллекторов нефти и газа.

К карбонатным породам относятся породы, которые на 50% и более сложены карбонатными минералами: кальцитом - CaCO3 , арагонитом - CaCO3, доломитом - Ca,Mg(CO3)2, реже сидеритом - FeCO3 и анкеритом Ca(Fe, Mg )[CO3]2.

Поскольку кальцит и доломит слагают мощные пласты и толщи известняков и доломитов, а анкерит и сидерит встречаются в осадочных породах в качестве включений, конкреций, в рассеянном виде, поэтому чаще рассматривают лишь известково-магнезиальные карбонатные породы.

По минералогическому составу известково-магнезиальные карбонатные породы подразделяются на известняки и доломиты. Эти породы часто содержат глинистую, алевритовую и песчаную примесь. Кроме того, встречаются карбонатные породы смешанного состава.

Карбонатные породы широко распространены в осадочной оболочке, слагая толщи мощностью сотни и тысячи метров. К этой группе принадлежат породы, в которых карбонатная фракция преобладает над некарбонатными компонентами.

Главнейшие породообразующие компоненты пород – карбонатные минералы, в первую очередь – кальцит, доломит, примеси обломочного и глинистого материала. В зависимости от соотношения этих основных составляющих карбонатные породы делятся на известково-доломитовую, терригенно-карбонатную и карбонатно-глинистую группы.

Известково-доломитовая группа включает в качестве ведущих породообразующих минералов кальцит и доломит. Порода, содержащая 50% и более кальцита, называется известняком, 50% и более доломита – доломитом. Наиболее чистые разности известняков содержат от 95 до 100% кальцита. Таковыми же будут содержания доломита CaMg(CO3)2 в чистых доломитах. Васе остальные разности известково-доломитовой группы являются породами смешанного состава.

Группа терригенно-карбонатных пород представляет относительно разнородное сообщество, включающее доломит, известняк с преобладанием доломита или кальцита с обязательной примесью терригенной составляющей различной размерности, а также известняки и доломиты глинистые, алевритовые, песчаные, гравийные, галечниковые. Выделяемые некоторыми литологами карбонатно-терригенные породы с содержанием карбонатов менее 50% строго к карбонатным породам не относятся. Это обломочные породы, сцементированные карбонатным материалом.

Как и кластические обломки, в составе карбонатов часто отмечается примесь глинистого вещества. Ряд карбонатных пород, известняков и доломитов, включающих глинистый материал, завершается мергелем с содержанием глинистой компоненты 25-50%.

Известняки – карбонатные породы, состоящие на 50% и более из кальцита и арагонита.

Выделяются 4 структурные, и по существу - это структурно-генетические группы карбонатных пород (М.С.Швецов,1958):

1) органогенные

2) зернистые

3) обломочные

4) значительно измененные

Есть две основные формы нахождения кальцита, позволяющие определить происхождение породы. Это хемогенный кристаллически-зернистый кальцит и кальцит, образующий скелетные части организмов, микроводорослевые структуры, оолиты, пеллеты, комки и сгустки.

Органогенные породы (почти исключительно известняки) по скелетным остаткам организмов подразделяют на биоморфные - биогермные и цельнораковинные и детритовые.

Биогермные известняки включают коралловые, мшанковые, водорослевые известняки. Они отличаются линзовидной, даже столбчатой формой залежи, неровной слоистостью или ее отсутствием, обычно спорами. Для биогермов характерно обилие прикрепляющихся организмов, образующих крупные скопления.

Представителями органогенных известняков являются рифовые биогермные известняки, состоящие из остатков колониальных или прирастающих организмов. Биогенные известняки слагают разнообразные тела или пласты. Они являются основой ископаемых рифов - органогенных построек, достигавших уровня моря, являющихся волнорезами. Рифы образуются различными организмами.Характерной особенностью рифовых известняков является залегание их в виде мощных и неправильных по форме массивов, резко возвышающихся над осадками, образовавшимися одновременно с ними.

Зернистые представляют собой продукт химической садки, происходящий в иловых водах. Они отличаются однородностью и плотностью. Сюда относятся известняки разнозернистые, оолитовые, пизолитовые, псевдооолитовые.

Известняки обломочные образуются в результате разрушения и перемыва более древних известняков и механической обработки скелетов известняковых организмов. Когда захороняются обломки поблизости от источников сноса (без механической обработки) образуются брекчии. Известняки, сформированные в результате механической обработки раковин, получили название органогенно-обломочных.

Известняки биогермные - это продукт жизнедеятельности животных и растений. К ним относятся биогермы - прижизненные скопления прикрепленных организмов, находящихся в положении роста, и биоценозы - прижизненные скопления организмов, обитающих вместе на определенном участке дна бассейна.

Хемогенные известняки образуются при седиментогенезе и раннем диагенезе. Хемогенная садка происходит в современных морях и океанах, а также в водоемах суши с аридным климатом. Роль хемогенной садки CaCO3 в геологическом прошлом была более значительной. В результате хемогенной садки образуются пелитоморфные, оолитовые известняки и многочисленные карбонатные конкреции в терригенных породах.

Доломитами называются породы, сложенные более чем на 50% минералом доломитом. В качестве примеси в породе присутствуют кальцит, реже пирит, халцедон, кварц, органическое вещество, ангидрит, глинистые минералы.

Распространены обломочные, водорослевые и хемогенные доломиты. Среди обломочных доломитов различают конгломераты, брекчии, породы со значительно меньшим размером зерен, иногда до размера песчаных (1-0,15 мм). Сложены они окатанными и угловатыми обломками доломита, которые сцементированы доломитовым или кальцитовым цементом. Присутствует примесь терригенного материала.

Обломочные доломиты получили распространение среди доломитовых толщ значительной мощности и образуются в результате перемыва этих толщ в условиях пляжа, на мелководье. Реже брекчии имеют химическое происхождение. Это брекчии выветривания на доломитовых породах.

В доломитах с органогенной структурой присутствуют различные органические остатки, сложенные пелитоморфным, тонкозернистым доломитом и сцементированы пелитоморфным или зернистым доломитом, в цементе нередко присутствует кальцит. Доломиты такого типа образуются при доломитизации известковых осадков или при эпигенетическом замещении известняков на стадиях катагенеза или метагенеза. Иногда в доломитах встречаются остатки брахиопод, мшанок, кораллов.

К органогенным - относятся водорослевые доломиты. Они сложены, в основном, водорослями синезелеными и зелеными, которые концентрируют в своих телах карбонат магния. Цементом в породе является доломит, его обычно очень мало. Биогермные доломиты отличаются высокой пористостью и кавернозностью. Иногда встречаются доломиты с переотложенными водорослями. Они отличаются тонкой горизонтальной слоистостью и большей плотностью.

Хемогенные доломиты сложены пелитоморфным и мелкозернистым доломитом, органические остатки практически отсутствуют, иногда содержат примесь глинистого вещества в виде тонких прослоев гидрослюдистого и монтмориллонитового состава.

Оолитовые доломиты сложены оолитами с радиально-лучистой и концентрическим строением, сцементированы они пелитоморфным и зернистым доломитом, редко содержат остатки морской фауны - криноидеи, моллюски.

Доломиты сложены в основном (на 50% и более) одноименным минералом. Часто отмечается примесь аутигенных кальцита, гипса, ангидрита, кремнезема, окислов железа, глинистого вещества, отмечаются целестин, флюорит, соли, тонкорассеянное органическое вещество, пирит или марказит, терригенные обломки. Органические остатки в доломитах редки и плохой сохранности. Обычно это ядра, реже отпечатки. По внешнему виду мало отличаются от известняков, что обуславливают необходимость их испытания слабым (2-5%) раствором соляной кислоты. Цвет доломитов белый, желтовато-белый, красноватый, желтый, зеленоватый, серый до черного (присутствие органического вещества). Битуминозные доломиты окрашены в коричневый цвет. Как правило, образует зернистые массы различной размерности от микрозернистых до крупнозернистых, могут быть кавернозными за счет пустот (каверн) выщелачивания. Органогенные биоморфные структуры встречаются редко

Пористость карбонатных, карбонатно-терригенных накоплений, лежащая в основе образования пластов-коллекторов, играет важную роль в геологии нефти и газа.

На происхождение доломитов существует несколько точек зрения. В настоящее время считается доказанным существование 3 генетических типов доломитов:

1. Доломиты первичные - седиментационные, образовавшиеся в результате хемогенной садки из вод бассейна. Такой тип доломитов получил широкое распространение в протерозойских и нижнепалеозойских отложениях.

2. Доломиты, которые образовались в период диагенеза при воздействии морских и иловых вод на известковые и известково-доломитовые осадки.

3. Доломиты, сформированные в результате метасоматоза (при катагенезе, метагенезе и гипергенезе) при воздействии вод, обогащенных магнием, на известняковые породы), так называемые эпигенетические доломиты.

К карбонатным породам смешанного типа относятся:

доломитовые известняки (25-50% доломита), известковые доломиты (более 50% доломита), кремнистые известняки и доломиты, углистые известняки, глинистые известняки-мергели.

Кремнистые известняки содержат до 25% кремнезема, силицитовые - до50% (Байков и др., 1980) . Породы характеризуются высокой прочностью, в них отчетливо видны выделения кремнезема. При содержании кремнезема более чем 50 % породы будут называться силицитами.

Углистые известняки содержат до 50% углистого материала, встречаются среди угольных пластов. Обычно породы черные, в них присутствуют отпечатки растений, обугленные растительные остатки, в этом и состоит их отличие от других карбонатных пород.

К этой группе карбонатных пород относятся известковые и доломитовые глины, алевролиты, аргиллиты, песчаники.

Мергели также относятся к породам смешанного состава. Это пелитоморфные, тонкозернистые, мягкие реже твердые породы различных цветов. Состав кальцит (редко доломит) и тонкий глинистый материал, который может присутствовать в значительном количестве (до 50%).

26. Метаморфические породы, процесс образования, привести примеры представителей метаморфических пород, их роль в образовании коллекторов нефти и газа.

Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

Тип метаморфизма Факторы метаморфизма

Метаморфизм погружения Увеличение давления, циркуляция водных растворов

Метаморфизм нагревания Рост температуры

Метаморфизм гидратации Взаимодействие горных пород с водными растворами

Дислокационный метаморфизм Тектонические деформации

Импактный(ударный) метаморфизм Падение крупных метеоритов, мощные эндогенные взрывы

Здесь приведены породы образовавшиеся в результате регионального метаморфизма (от менее к более метаморфизованным).

Глинистые сланцы — представляют начальную стадию метаморфизма глинистых пород. Состоят преимущественно из гидрослюд, хлорита, иногда каолинита, реликтов других глинистых минералов (монтмориллонита, смешаннослойных минералов), кварца, полевых шпатов и других неглинистых минералов. В них хорошо выражена сланцеватость. Они легко раскалываются на плитки. Цвет сланцев: зелёный, серый, бурый до чёрного. Содержат углистое вещество, новообразования карбонатов и сульфидов железа.

Филлиты [греч. филлитес — листоватый] — плотная темная с шелковистым блеском сланцеватая порода, состоящая из кварца, серицита, иногда с примесью хлорита, биотита и альбита. По степени метаморфизма переходная порода от глинистых к слюдяным сланцам.

Хлоритовые сланцы — Хлоритовые сланцы представляют собой сланцеватые или чешуйчатые породы, состоящие преимущественно из хлорита, а также актинолита, талька, слюды, эпидота, кварца и других минералов. Цвет их зелёный, на ощупь жирные, твердость небольшая. Часто содержат магнетит в виде хорошо образованных кристаллов (октаэдров).

Тальковые сланцы — агрегат листочков и чешуек талька сланцеватого строения, зеленоватого или белого цвета, мягок, обладает жирным блеском. Встречается изредка среди хлоритовых сланцев и филлитов в верхнеархейских (гуронских) образованиях, но иногда является результатом метаморфизации и более молодых осадочных и изверженных (оливиновых) горных пород. Как примесь присутствуют магнезит, хромит, актинолит, апатит, глинкит, турмалин. Часто к тальку в большом количестве примешиваются листочки и чешуйки хлорита, обусловливающие переход в тальково-хлористовый сланец.

Кристаллические сланцы — общее название обширной группы метаморфических пород, характеризующиеся средней (частично сильной) степенью метаморфизма. В отличие от гнейсов в кристаллических сланцах количественные взаимоотношения между кварцем, полевыми шпатами и тёмноцветными минералами могут быть разными.

Амфиболиты — метаморфическая горная порода, состоящая из амфибола, плагиоклаза и минералов примесей. Роговая обманка, содержащаяся в амфиболитах, отличается от амфиболов сложным составом и высоким содержанием глинозёма. В противоположность большинству метаморфических пород высоких ступеней регионального метаморфизма амфиболиты не всегда обладают хорошо выраженной сланцеватой текстурой. Структура амфиболитов гранобластовая (при склонности роговой обманки к образованию удлинённых по сланцеватости кристаллов), нематобластовая и даже фибробластовая. Амфиболиты могут образовываться как за счёт основных изверженных пород — габбро, диабазов, базальтов, туфов и др., так и за счёт осадочных пород мергелистого состава. Переходные разности к габбро называются габбро-амфиболитами и характеризуются реликтовыми (остаточными) габбровыми структурами. Амфиболиты, возникающие за счёт ультраосновных горных пород, отличаются обычно отсутствием плагиоклаза и состоят практически целиком из роговой обманки, богатой магнием (антофиллит, жедрит). Различают следующие виды амфиболитов: биотитовые, гранатовые, кварцевые, кианитовые, скаполитовые, цоизитовые, эпидотовые и др. амфиболиты.

Кварциты — зернистая горная порода, состоящая из зерен кварца, сцементированных более мелким кварцевым материалом. Образуется при метаморфизме кварцевых песчаников, порфиров. Встречаются в корах выветривания, образуясь при метасоматозе (гипергенные кварциты) с окислением медноколчеданных месторождений. Они служат поисковым признаком на медноколчеданные руды. Микрокварциты образуются из подводных гидротерм, выносящих в морскую воду кремнезём, при отсутствии других компонентов (железо, магний и др.).

Гнейсы — метаморфическая горная порода, характеризующаяся более или менее отчётливо выраженной параллельно-сланцеватой, часто тонкополосчатой текстурой с преобладающими гранобластовыми и порфиробластовыми структурами и состоящая из кварца, калиевого полевого шпата, плагиоклазов и цветных минералов. Выделяют: биотитовые, мусковитовые, двуслюдяные, амфиболовые, пироксеновые и др. гнейсы.

27. Понятие об основных геологических процессах, влияющих на внешнюю и внутреннюю жизнь Земли. Факторы влияющие на эти процессы.

Геологические процессы

Процессы, приводящие к изменению внутренней структуры Земли и земной коры, образованию и разрушению минералов и горных пород, изменению условий залегания горных пород, образованию и изменению рельефа земной поверхности, называются геологическими процессами. Геологические процессы принято делить на экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние).

Экзогенные процессы вызываются энергией, получаемой Землей от Солнца, притяжением Солнца и Луны, вращением Земли вокруг своей оси, действием силы тяжести. Эндогенные процессы обусловлены в основном энергией недр Земли. В настоящее время достижения космохимии позволили начать изучение связей эндогенных процессов с явлениями, происходящими во Вселенной.

Экзогенные процессы приводят к выравниванию форм рельефа местности, созданных как эндогенными, так и экзогенными процессами, происходившими ранее. Под влиянием колебаний температур, под действием ветра, воды, морского прибоя, ледников и т. п. происходит разрушение горных пород и перенос их в пониженные участки земной поверхности, главным образом в моря и океаны.

В результате эндогенных процессов происходят землетрясения и вулканические извержения, возникают разломы в земной коре; сминаются в складки мощные слои земной коры, образуются горные хребты и впадины. При охлаждении и застывании магмы, поступающей из недр Земли, образуются магматические горные породы. К эндогенным процессам следует отнести и явления метаморфизма горных пород, происходящие вне зоны выветривания земной коры под влиянием давления, температуры и химически активных веществ и вызывающие коренные изменения горных пород.

С течением времени эндогенные процессы приводят к изменению границ водных бассейнов, в связи, с чем часть осадочных пород оказывается на поверхности Земли, где она подвергается действию экзогенных процессов, В результате начинается новый цикл, соответствующий новой обстановке.

Геологические процессы подразделяются на две большие группы: процессы внешней динамики земли – экзогенные процессы и процессы внутренней динамики – эндогенные.

Принципиальное отличие между ними заключается в расположении источника энергии для их осуществления. Источник энергии для эндогенных процессов находится внутри самой планеты – это процессы радиоактивного распада, процессы гравитационной дифференциации вещества, приливно-отливные явления в литосфере, процессы уплотнения и разуплотнения вещества в недрах – все эти явления сопровождаются выделением энергии

Источником энергии для эндогенных процессов находится вне планеты Земля. Таковым источником является энергия Солнца. Как правило, энергия так или иначе преобразованная – в энергию ветра, текущей воды, морских волн и т.п.

Еще одна особенность геологических процессов заключается в том, что большинство из них это очень медленные явления и их результат становится заметным только через сотни, тысячи и миллионы лет. Конечно, существует небольшое количество сравнительно быстрых процессов, чей результат человек может наблюдать через несколько часов и даже минут после их начала – обвалы, оползни, землетрясения, извержения вулканов. Однако таких «быстрых» процессов очень немного. «Медленные» процессы, конечно, далеко не столь эффектны, чем «быстрые». Но от этого они не становятся менее грозными. Так, например, ежегодный ущерб от почвенной эрозии в денежном выражении не многим уступает ущербу от землетрясений за тот же период

Экзогенными (греч. «эксос» – снаружи, «генесис» – происхождение) процессами называются процессы внешней динамики Земли, обусловленные действием внешних агентов и происходящие в приповерхностной зоне.

Экзогенные причины условно можно поделить на 2 группы:

1) земные: выветривание, геологическая деятельность ветра, поверхностных текучих вод, подземных вод, ледников, морей и океанов, гравитационные процессы и др.

2) космические: воздействия Луны; планет; комет и астероидов; Солнца; Галактики (звезд). В этом случае вихри и бури разнообразных солнечных (и космических) излучений; энергия развития собственного земного вещества и силы вращения Земли, приливные напряжения, вызванные притяжением Луны, Солнца и планет.

28. Какие факторы влияют на экзогенные процессы. В чем заключается разрушительная и созидательная работа экзогенных процессов.

Экзогенные процессы делятся на 3 группы: выветривание, денудация (снос) и аккумуляция (накопление). Денудация и аккумуляция по эффекту воздействия на рельеф являются нивелирующими.

Воздействие силы тяжести и силы вращения оказывают влияние на ряд экзогенных факторов.

Климат Земли определяет генетические типы экзогенных процессов и, отчасти, интенсивность их воздействия на земную поверхность.

Под экзогенными факторами понимаются процессы рельефообразования, обусловленные выветриванием, денудацией и аккумуляцией. Они генетически и причинно связаны с эндогенными факторами, приповерхностным гравитационным полем Земли, ее климатом, а также влиянием Солнца и Луны.

Формы рельефа, в образовании которых главная роль принадлежит экзогенным процессам, называются морфоскульптурами.

Выветривание – сочетание процессов разрушения горных пород, слагающих земную поверхность под воздействием внешних оболочек и Солнца. Они подготавливают материал для дальнейших денудации и аккумуляция.

Источники энергии для процессов выветривания –энергия Солнца и физико-химическое воздействие атмосферы и гидросферы.

Климат определяет избирательное развитие основных генетических типов выветривания и влияет на скорость их течения.

Денудация по общему характеру воздействия – процесс снижения земной поверхности. Подразделяется на общую, или плоскостную, и линейную, развивающуюся избирательно.

Аккумуляция – процесс повышения земной поверхности. Может быть региональной и локальной.

Генетические типы денудации и аккумуляции зависят от физико-географической обстановки; возникновение процессов, их скорость и продолжительность полностью соответствуют источникам энергии.

Денудация и аккумуляция протекают только при наличии неровностей земной поверхности и прекращаются при их уничтожении.

В геоморфологическом аспекте эндогенные факторы порождают неровности земной поверхности, экзогенные факторы – нивелируют их. От соотношения эндогенных и экзогенных факторов зависит степень выравнивания.

На поверхности суши, в эпиконтинентальных морях, озерах, реках выделяются две основные обстановки развития экзогенных процессов: субаэральная (наземная) и субаквальная (подводная) .

В пределах суши различаются платформенная и орогенная обстановки, характеризующиеся различным развитием экзогенных процессов и коррелятивных им отложений.

В платформенных областях на обширных площадях с однообразными орографическими и климатическими условиями каждый из генетических типов экзогенных процессов получил самостоятельное и наиболее полное развитие.

Для орогенных областей со сложным контрастным рельефом в условиях ороклиматической зональности характерен парагенез генетических типов и их изменчивость в пространстве.

29. Объяснить процесс выветривания, какие факторы его вызывают. Что такое выветривание физическое, химическое и органическое.

Выве́тривание — совокупность процессов физического и химического разрушения горных пород и слагающих их минералов на месте их залегания: под воздействием колебаний температуры, циклов замерзания и химического воздействия воды, атмосферных газов и организмов[1].

Выветривание происходит за счёт совокупного воздействия на верхнюю оболочку литосферы агентов (факторов) выветривания из гидросферы, атмосферы и биосферы. В результате образуются кора выветривания и продукты выветривания. Выветривание может проникать на глубину до 500 метров[2]

Различают несколько типов выветривания, которые могут преобладать в разной степени:

Физическое или механическое (трение, лёд, вода и ветер)

Химическое

Биологическое (органическое)

Радиационное (ионизирующее)

Выве́тривание — разрушение и изменение горных пород под влиянием температуры, воздуха, воды. Совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованию продуктов выветривания. Происходит за счёт действия на литосферу гидросферы, атмосферы и биосферы. Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. Различают три вида выветривания: физическое (лёд, вода и ветер) (механическое), химическое и биологическое.

Чем больше разница температур в течение суток, тем быстрее происходит процесс выветривания. Следующим шагом в механическом выветривании является попадание в трещины воды, которая при замерзании увеличивается в объёме на 1/10 своего объёма, что способствует ещё большему выветриванию породы

Химическое выветривание — это совокупность различных химических процессов, в результате которых происходит дальнейшее разрушение горных пород и качественного изменения их химического состава с образованием новых минералов и соединений. Важнейшими факторами химического выветривания являются вода, углекислый газ и кислород. Вода — энергичный растворитель горных пород и минералов

Биологическое выветривание производят живые организмы (бактерии, грибки, вирусы, роющие животные, низшие и высшие растения).В процессе своей жизнедеятельности они воздействуют на горные породы механически (разрушение и дробление горных пород растущими корнями растений, при ходьбе, рытье нор животными).Особенно большая роль в биологическом выветривании принадлежит микроорганизмам.

30. Какие факторы вызывают процесс денудации, как меняется рельеф в результате денудации.

Денудация (от лат. denudatio — обнажение) — совокупность процессов сноса и переноса (водой, ветром, льдом, непосредственным действием силы тяжести) продуктов разрушения горных пород в пониженные участки земной поверхности, где происходит их накопление.

На темпы и характер денудации большое влияние оказывают тектонические движения. От соотношения денудации и движений земной коры зависит направление развития рельефа суши. При преобладании процессов разрушения и денудации над эффектом тектонического поднятия происходит постепенное снижение абсолютных и относительных высот и общее нивелирование рельефа. Особенно быстро процесс идёт в горах, где большие уклоны земной поверхности способствуют сносу. В результате длительного преобладания процессов денудации целые горные страны могут быть полностью разрушены и превращены в волнистые денудационные равнины (пенеплены). Следствием денудации являются и другие денудационные поверхности — педименты, педиплены, предгорные лестницы.

Об интенсивности денудации можно в известной мере судить по количеству наносов, выносимых реками (до нескольких тысяч тонн в год).

Термин «денудация» употребляется иногда и в более узком смысле — для обозначения процессов перемещения продуктов выветривания горных пород водой (иногда только водой), ветром, льдом или под воздействием силы тяжести с более высоких уровней на более низкие.

Денудационные равнины — равнины, созданные под воздействием экзогенных процессов, в частности, выветривания, которое не стоит понимать буквально как работу ветра. Выветривание есть процесс разрушения горной породы химическими, физическими и прочими природными процессами и явлениями.

Общее воздействие всех процессов разрушения и переноса горных пород называется денудацией. Денудация ведет к выравниванию поверхности литосферы. Если бы на Земле не было эндогенных процессов, то она давно имела бы совершенно ровную поверхность. Эту поверхность называют главным уровнем денудации.

Проявление процессов денудации зависит: от состава горных пород, геологического строения и климата. Например, форма оврагов в песках – корытообразная, а в меловых породах – V-образная. Однако, наибольшее значение для развития процессов денудации имеет высота местности над уровнем моря, или расстояние до базиса эрозии.

Таким образом, рельеф поверхности литосферы является результатом противодействия эндогенных и экзогенных процессов. Первые создают неровности рельефа, а вторые их выравнивают. При рельефообразовании могут преобладать эндогенные или экзогенные силы. В первом случае высота рельефа увеличивается. Это восходящее развитие рельефа. Во втором случае разрушаются положительные формы рельефа и заполняются углубления. Происходит снижение высот поверхности и выполаживание склонов. Это нисходящее развитие рельефа.

31. Что такое аккумуляция, за счет каких факторов происходит аккумуляция, как меняется рельеф в результате аккумуляции.

АККУМУЛЯЦИЯ (от лат. accumulatio — накопление * а. accumulation, aggradation; н. Akkumulation, Speicherung, Aufspeicherung; ф. accumulation; и. acumulacion) в геологии — накопление минеральных веществ или органических остатков на дне водоёмов и на поверхности суши. Процесс, противоположный денудации и зависящий от неё.

Области аккумуляции — это преимущественно пониженные пространства, чаще тектонического (прогибы, впадины и т.д.), а также денудационного (долины, котловины) происхождения. Мощность аккумулированных осадков зависит от интенсивности денудации и активности прогибания.

Различают аккумуляцию наземную (гравитационная, речная, ледниковая, водно-ледниковая, морская, озёрная, эоловая, биогенная, вулканогенная) и подводную (подводно-оползневая, прибрежно-морская, дельтовая, рифогенная, вулканическая, хемогенная и т.д.). С процессами аккумуляции связано образование различных типов экзогенных месторождений полезных ископаемых (в т.ч. россыпей).

Аккумуляция (лат. Accumulatio — накопление) — процесс накопления рыхлого минерального материала и органических остатков на поверхности суши и на дне водоемов.

Аккумуляция происходит у подножия склонов, в долинах и других отрицательных формах рельефа различного размера: от карстовых воронок до крупных прогибов и впадин тектонического происхождения, где аккумулирующиеся отложения образуют мощные толщи, постепенно превращающиеся в осадочные горные породы. На дне океанов, морей, озер и других водоемов аккумуляция есть важнейший экзогенный процесс.

Аккумуляция морских отложений. Суша является поверхностью выветривания и сноса обломочного материала, моря же являются областью отложения этого материала. Поэтому естественно, что осадки, принесенные с суши, располагаются более или менее близко от берега. Это валуны, галька, пески. Дно океанов покрыто отложениями, образующимися из остатков отмерших животных. Эти остатки формируют различные виды ила. На дне Мирового океана, как и в материковой земной коре, находятся залежи полезных ископаемых. Речная аккумуляция. При движении потока воды она ударяется в берега и дно русла, отрывая от них частицы грунта, тем самым разрушая горные породы. Струйное перемешивание обеспечивает перенос их на значительные расстояния. При замедлении скорости течения частицы грунта осаждаются и накапливаются, то есть аккумулируются. В низовьях рек, где происходит интенсивная аккумуляция, русла рек могут оказаться гораздо выше окружающей местности. Подобная ситуация часто встречается в нижнем течении реки Хуанхэ и других рек Восточного Китая. Воды их насыщены частицами тонких, легко разрушаемых пород — лессов, смытых с окрестных территорий. Отлагая эти частицы на дне и особенно по берегам, реки сами себя обносят «дамбами» и приподнимают свое русло. Грандиозные наводнения, возникающие при прорывах воды через них, наносят огромный ущерб. Например, в августе 1933 года из-за наводнения в Китае прекратили работу почти 40 тыс. предприятий и шахт, были разрушены десятки тысяч зданий. Вулканическая аккумуляция дает пеплы и каменные обломки, часто насыпая их горами. Так образовалась Ключевская сопка высотой 4750 м (Камчатка). Озерная и болотная аккумуляция. В зависимости от климатических и ландшафтных условий в озерах и болотах накапливаются торф, ил, различные соли, глина. Ледниковая аккумуляция. Она происходит в верхней части ледника, куда попадают новые слои снега, превращаясь затем в лед. Аккумуляция играет очень большую роль, она может привести к возникновению аккумулятивных форм рельефа. Например, аккумулятивные равнины образуются в результате накопления рыхлых пород. Такие равнины могут образовываться как на суше (Амазонская низменность, образовавшаяся вследствие деятельности реки Амазонки), так и в ложе океана.

32. В чем заключается геологическая деятельность подземных вод, морей, океанов. На какие зоны делится дно морей и океанов. Какие породы образуются в зоне шельфа.

Геологическая деятельность подземных вод.

Поверхностные воды – это совокупность всех вод, находящихся ниже поверхности Земли и дна поверхностных водоемов. Разрушительная деятельность подземных вод заключается в растворении и механическом размыве горных пород. С ней связаны карстовые явления, суффозия и оползни.

Карстовые явления – это совокупность процессов, выражающихся в растворении, выщелачивании горных пород и образования в них пустот в результате деятельности подземных вод. Наиболее подвержены карстовым явлениям известняки, доломиты, гипсы, ангидриты.

Суффозия (подкапывание) – это механическое вымывание пылевых частиц в рыхлых горных породах подземными водами, вызывающее оседание вышележащей толщи с образованием на поверхности небольших воронок, западин, блюдец.

Геологическая деятельность морей, океанов.

Дно морей и океанов разделяется на несколько зон, характеризующихся присущими только им особенностями физико-географических условий осадконакопления и состава органического мира. Это – шельф, континентальный склон, ложе Мирового океана с глубоководными впадинами. Самая мелководная зона в интервале глубин от 0 до 200 м называется шельфом или неритовой зоной. Шельфы являются опусканием суши и наступлением моря. Они являются подводным продолжениями материков.

От 200 – 2500 м – располагается континентальный склон.

От 2500 – 6000 м - ложе Мирового океан, там полный мрак и низкие температуры.

Разрушительная деятельность моря называется абразией. Она обусловлена действиям ветровых волн, морских течений, приливов и отливов, разрушающих берега и отложения в зоне шельфа.

Континентальный шельф, или материковая отмель, в геологиче­ском и топографическом отношении представляет собой продол­жение суши в сторону моря. Это зона вокруг континента от уровня малой воды до глубины, на которой резко меняется уклон дна. То место, где это происходит, называется кромкой континентального шельфа. Обычно кромку условно располагают на глубине 200 м, но известны случаи, когда резкое увеличение уклона происходит на глубине более 400 м или менее 130 м. В тех случаях, когда зона ниже уровня малой воды крайне нерегулярна и в ней встречаются глубины, намного превышающие типичные для континентального шельфа, применяют термин «бордерленд».

Рис.1.1. Профиль континентального шельфа.

На рис.1.1. представлен профиль континентального шельфа. За береговой линией 2 следует континентальный шельф 5, за кром­кой 4 которого начинается континентальный склон 5, спускаю­щийся в глубь моря. Континентальный склон начинается в среднем от глубины С = 120 м и продолжается до глубины С = 200—3000 м. Средняя крутизна континентального склона составляет 5°, макси­мальная — 30° (у восточного побережья о. Шри Ланка). За под­ножием 6 склона находится область отложения осадочных пород, так называемый континентальный подъем 7, уклон которого мень­ше, чем у континентального склона. За континентальным подъе­мом начинается глубоководная равнинная часть 8 моря.

По данным американских океанографов, ширина континенталь­ного шельфа находится в пределах от 0 до 150 км. В среднем же его ширина составляет около 80 км.

Диагенез осадков.

Перечисленные выше экзогенные процессы ведут к образованию отложений, которые можно разделить на две большие группы – морские и континентальные. Рыхлые осадки под действием физико-химических и биохимических факторов в течение длительного времени видоизменяются и постепенно превращаются в осадочные породы. Этот процесс носит название диагенеза.

С процессом диагенеза связано возникновение нефти и горючего газа из органического вещества, содержащегося в породах. Последовательное превращение остатков растений без доступа воздуха в торф, бурый уголь и антрацит также происходит в результате процессов диагенеза.

33. Что вызывает эндогенные процессы. Охарактеризовать основные формы тектонических движений. Что вызывает трансгрессию, регрессию.

Эндогенные процессы — геологические процессы, связанные с энергией, возникающей в недрах Земли.

К эндогенным процессам относят тектоническое движение земной коры, магматизм, метаморфизм, сейсмическую активность.

Главными источниками энергии эндогенных процессов являются тепло и перераспределение материала в недрах Земли по плотности (гравитационная дифференциация). Глубинное тепло Земли, по мнению большинства ученых, имеет преимущественно радиоактивное происхождение. Радиоактивное тепло, понижая вязкость материала, способствует его дифференциации, а последняя ускоряет вынос тепла к поверхности. Сочетание этих процессов ведет к неравномерности во времени выноса тепла и легкого вещества к поверхности, что, в свою очередь, может объяснить наличие в истории земной коры тектоно-магматических циклов. Пространственные неравномерности тех же глубинных процессов объясняют разделения земной коры на более или менее геологически активные области, например. на геосинклинали и платформы.

С эндогенными процессами связано формирование рельефа Земли и образование многих важнейших полезных ископаемых.

Движение тектонических плит— это грандиозный геологический процесс, ведущий к деформации верхних частей земной коры, но протекающий очень медленно. Поэтому в течение исторического времени движение континентов можно зафиксировать только с помощью особо точных измерений. Кроме того, движение плит вызывает эффекты, проявляющиеся в форме бедствий и катастроф.

Линии, по которым стыкуются плиты, — это эквивалент трещин в земной коре. Они называются «сдвигами» и представляют собой слабые места, через которые тепло и расплавленный камень, находящийся под корой, могут выйти наверх. Такое тепло способно согревать грунтовые воды, образовывать выходы пара и горячие источники. Иногда вода может нагреваться до тех пор, пока давление не достигает критической точки, после чего она вырывается на поверхность высоко в воздух. Так образуются гейзеры.

Тектонические движения — главная причина нарушения идеального диаметрально-симметричного сферически-слоистого сложения земной коры и образования в ней вещественных и морфологических неоднородностей всех форм и размеров — от микроплойчатости и кливажа до гигантских геосинклинальных поясов и литосферных плит. Поэтому, обсуждая проблему происхождения тектонических структур, мы вынуждены говорить главным образом о тектонических движениях, о механизмах и способах их возбуждения. При этом под тектоническими движениями мы понимаем разноориентированные пространственные перемещения горнопородных масс земной коры и контактирующих с ней масс верхней мантии Существование таких движений доказывается множеством геологических фактов.

Вулканическая деятельность. Внекоторых районах вверх по трещинам поднимается и застывает расплавленный камень. Новый расплавленный камень вскипает сквозь возвышенность отвердевшего камня и увеличивает ее высоту. Так образуется гора с центральным проходом, по которому расплавленная каменистая масса, или лава, может подниматься и оседать. Также она может затвердевать на более или менее длительный период, а затем плавиться снова. Этот процесс получил название магматизма.

Магматизм — проявление глубинной активности Земли, он тесно связан с ее тепловыми процессами и тектонической эволюцией. В результате магматизма формируются горные породы внутри земли или вулканы, т.е. происходят излияния расплавленной магмы из глубин Земли на ее поверхность.

По степени активности вулканы могут быть действующими или недействующими. Если вулкан демонстрирует определенную активность в течение длительных периодов времени, он не очень опасен, хотя периодические извержения, в ходе которых потоки лавы изливаются наружу, вынуждают эвакуировать находящиеся поблизости населенные пункты.

Намного опаснее вулканы, длительное время пребывающие в неактивном состоянии. У таких вулканов центральный проход, по которому лава поднималась раньше, обычно затвердевает, и потому новые потоки лавы, поднимающиеся из глубин в период усиления активности, не находят себе прохода. Нарастающее давление приводит к тому, что верхушка вулкана прорывается. При этом происходит резкий, неожиданный выброс газа, пара, твердых камней и раскаленной лавы. Если до этого вулкан долгое время оставался неактивным и возле него возникли людские поселения, то последствия извержения могут быть катастрофическими.

Землетрясения. Еще более губительным следствием движения тектонических плит являются землетрясения.

Землетрясениями называют подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Эндогенные процессы поднимают отдельные участки земной коры. Они способствуют образованию крупных форм рельефа — мегаформ и макроформ. Главный источник энергии эндогенных процессов — внутренняя теплота в недрах Земли. Эти процессы вызывают движение магмы, вулканическую деятельность, землетрясения, медленные колебания земной коры. Внутренние силы работают в недрах планеты и совершенно скрыты от наших глаз.

Морская трансгрессия (также трансгрессия моря) — геологическое явление, при котором уровень моря повышается по отношению к земле, и, в результате затопления, береговая полоса движется в направлении более высоких мест. Трансгрессия может происходить в результате опускания суши, поднятия океанического дна или увеличения объёма воды в океаническом бассейне. Трансгрессии (и регрессии, см. ниже) могут быть вызваны тектоническими явлениями, такими как орогенез, серьёзными климатическими изменениями (ледниковый период) или изостатическим движением после таяния ледника.

Регрессия моря (лат. regressio — обратное движение, отход) — отступание моря от берегов, понижение уровня моря относительно берега, имеющее следствием изменение береговой линии. Регрессия моря происходит из-за поднятия суши, опускания дна океана (из-за подводных землетрясений) или уменьшения объёма воды в океанических бассейнах (в периоды ледниковых эпох).

Регрессия Моря [regressio — движение назад] — отступание моря с суши. Вызывается поднятием суши, реже — уменьшением количества воды в Мировом океане, напр., в эпохи материкового оледенения. В замкнутых басс. может вызываться уменьшением объема воды в басс. Под влиянием изменения климатических условий (усыхания). Разрез от л., образовавшихся при отступании моря, характеризуется сменой, снизу вверх, более глубоководных от л. мелководными, напр., глины сменяются песками, а последние — конгломератами. Р. м. обычно слагается из ряда процессов более мелких наступаний и отступаний при преобладании последних.

34. Основные структурные элементы земной коры. В каких структурах в основном находятся УВ. Как влияют эндогенные процессы на разрушение залежей.

Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической. Масса земной коры оценивается в 2,8·1019 тонн (из них 21 % — океаническая кора и 79 % — континентальная). Кора составляет лишь 0,473 % общей массы Земли.

Земная кора составляет самую верхнюю оболочку твердой Земли и одевает планету почти сплошным слоем, изменяя свою мощность от 0 на некоторых участках средин-но-океанических хребтов и океанских разломов до 70—75 км под высокими горными сооружениями (Хаин, Ломизе, 1995). Мощность коры на континентах, определяемая по возраста­нию скорости прохождения продольных сейсмических волн до 8—8,2 км/с (граница Мохоровичича, или граница Мохо), достигает 30—75 км, а в океанических впадинах 5—15 км. Первый тип земной коры был назван океаническим, вто­рой — континентальным.

Океанская кора занимает 56% земной поверхности и обладает небольшой мощностью – 5–6 км. В ее строении выделяется три слоя (Хаин, Ломизе, 1995).

Первый, или осадочный, слой мощностью не более 1 км встречается в центральной части океанов и достигает мощности 10–15 км на их периферии. Он полностью отсутствует в осевых зонах срединно-океанических хребтов. В состав слоя входят глинистые, кремнистые и карбонатные глубоководные пелагические осадки (рис. 6.1). Карбонатные осадки распространены не глубже критической глубины накопления карбонатов. Ближе к континенту появляется примесь обломочного материала, снесенного с суши; это так называемые гемипелагические осадки. Скорость распространения продольных сейсмических волн здесь составляет 2–5 км/с. Возраст осадков этого слоя не превышает 180 млн лет.

Второй слой в своей основной верхней части (2А) сложен базальтами с редкими и тонкими прослоями пелагических осадков; базальты нередко обладают характерной подушечной (в поперечном сечении) отдельностью (пиллоулавы), но встречаются и покровы массивных базальтов. В нижней части второго слоя (2В) развиты параллельные дайки долеритов. Общая мощность 2-го слоя 1,5–2 км, а скорость продольных сейсмических волн 4,5–5,5 км/с.

Третий слой океанской коры состоит из полнокристаллических магматических пород основного и подчиненно ультраосновного состава. В его верхней части обычно развиты породы типа габбро, а нижнюю часть составляет «полосчатый комплекс», состоящий из чередования габбро и ультрамафитов. Мощность 3-го слоя 5 км. Скорость продольных волн в этом слое достигает 6–7,5 км/с.

Считается, что породы 2-го и 3-го слоев образовались одновременно с породами 1-го слоя.

Континентальная кора (Хаин, Ломизе, 1995) распространена не только в пределах собственно континентов, т. е. суши, за возможным исключением наиболее глубоких впадин, но и в пределах шельфовых зон континентальных окра­ин и отдельных участков внутри океанских бассейнов—микроконтинентов. Тем не менее общая площадь развития континентальной коры меньше, чем океанской, и составляет 41% земной поверхности. Средняя мощность континенталь­ной коры 35—40 км; она уменьшается к окраинам континен­тов и в пределах микроконтинентов и возрастает под горными сооружениями до 70—75 км.

В общем, континентальная кора, так же как и океанская, имеет трехслойное строение, но состав слоев, особенно двух нижних, существенно отличается от наблюдаемых в океанской коре.

1. Осадочный слой, обычно именуемый осадочным чехлом. Его мощность изменяется от нуля на щитах и менее крупных поднятиях фундамента платформ и осевых зон складчатых сооружений до 10 и даже 20 км во впадинах платформ, передовых и межгорных прогибах горных поясов. Правда, в этих впадинах кора, подстилающая осадки и обычно называемая консолидированной, может уже быть ближе по своему характеру к океанской, чем к континентальной. В состав осадочного слоя входят различные осадочные породы преимущественно континентального или мелководного морского, реже батиального (опять-таки в пределах глубоких впадин) происхождения, а также, далеко не повсеместно, покровы и силы основных магматических пород, образующие трапповые поля. Скорость продольных волн в осадочном слое составляет 2,0—5,0 км/с с максиму­мом для карбонатных пород. Возрастной диапазон пород осадочного чехла—до 1,7 млрд лет, т. е. на порядок выше, чем осадочного слоя современных океанов.

2. Верхний слой консолидированной коры выступает на дневную поверхность на щитах и массивах платформ и в осевых зонах складчатых сооружений; он вскрыт на глубину 12 км в Кольской скважине и на значительно меньшую глубину в скважинах в Волго-Уральской области на Русской плите, на плите Мидконтинента США и на Балтийском щите в Швеции. Золотодобывающая шахта в Южной Индии прошла по данному слою до 3,2 км, в Южной Африке—до 3,8 км. Поэтому состав этого слоя, по крайней мере его верхней части, в общем хорошо известен—главную роль в его сложении играют различные кристаллические сланцы, гнейсы, амфиболиты и граниты, в связи с чем он нередко именуется гранито-гнейсовым. Скорость продольных волн в нем составляет 6,0—6,5 км/с. В фундаменте молодых платформ, имеющем рифейско-палеозойский или даже мезозойский возраст, а частично и во внутренних зонах молодых складча­тых сооружений этот же слой сложен менее сильнометамор-физованными (зеленосланцевая фация вместо амфиболито-вой) породами и содержит меньше гранитов; поэтому здесь его часто называют гранитно-метаморфическим слоем, а типичные скорости продольных воли в нем порядка 5,5—6,0 км/с. Мощность данного слоя коры достигает 15—20 км на платформах и 25—30 км в горных сооружениях.

3. Нижний слой консолидированной коры.

Первоначально предполагалось, что между двумя слоями консоли­дированной коры существует четкая сейсмическая граница, получившая по имени ее первооткрывателя—немецкого геофизика—название границы Конрада. Бурение только что упоминавшихся скважин поставило под сомнение существо­вание такой четкой границы; иногда вместо нее сейсмика обнаруживает в коре не одну, а две (К1 и К2) границы, что дало основание выделить в нижней коре два слоя. Состав пород, слагающих нижнюю кору, как отмечалось, недостаточно известен, так как скважинами она не достигнута, а на поверхности обнажается фрагментарно.

Между двумя крайними типами земной коры—океанским и континентальным — существуют переходные типы. Один из них — субокеанская кора — развит вдоль континентальных склонов и подножий и, возможно, подстилает дно котловин некоторых не очень глубоких и широких окраинных и внутренних морей. Субокеанская кора представляет собой утоненную до 15—20 км и пронизанную дайками и силлами основных магматических пород континентальную кору. Она вскрыта скважиной глубоководного бурения у входа в Мексиканский залив и обнажена на побережье Красного моря. Другой тип переходной коры — субконтинентальный — образуется в том случае, когда океанская кора в энсиматических вулканических дугах превращается в кон­тинентальную, но еще не достигает полной «зрелости», обладая пониженной, менее 25 км, мощностью и более низкой степенью консолидированности, что отражается в понижен­ных скоростях сейсмических волн — не более 5,0—5,5 км/с в низах коры.

Основные геологические структуры – платформа и геосинклиналь.

Платформа - это тектоническая единица земной коры, подвергавшаяся колебательным движениям с небольшой амплитудой без резкого изменения своей первоначальной структуры.

Геосинклиналь - наиболее подвижный участок земной коры, сложенный мощными толщами осадочных горных пород с интенсивно прогибающимся дном и с интенсивным поднятием, превращающимся в горы.

Для образования скоплений углеводородов необходимо сочетание ряда условий: породы коллекторы, природные резервуары, ловушки, миграция.

Горные породы, обладающие пустотами и способностью вмещать, а затем при определенных условиях отдавать (т.е. пропускать через систему каналов, связывающих эти пустоты), жидкости и газы, называют породами-коллекторами. К таким породам относятся пески, песчаники, известняки, конгломераты, суммарный объем пор в которых составляет 18 - 30 и более процентов от общего объема породы, ( один кубический метр породы содержит 136 - 190 л нефти).

Породы-коллекторы обладают такими физическими свойствами как пористость, проницаемость, удельная поверхность, гранулометрический (механический) состав, механические свойства.

Пористость характеризует наличие пор и каналов между зернами, а также трещин и каверн. Коэффициент пористости определяют как отношение объема пустот к объему всей породы и выражают в долях единицы или в процентах. Жидкости и газы занимают те пустоты, которые соединены каналами и характеризуются коэффициентом пористости эффективной.

Проницаемостью горных пород называют их свойства пропускать сквозь себя жидкости и газы. Абсолютно непроницаемых пород нет – при соответствующем давлении можно продавить жидкость и газ через любую породу. Проницаемость породы тем меньше, чем меньше размер пор и каналов их соединяющих. Породы нефтяных и газовых месторождений имеют в основном капиллярные каналы, диаметром от 0.5 до 0.0002 мм. В каналах меньшего диаметра (субкапиллярные) поверхностные силы настолько велики, что движение жидкости в них практически не происходит. Единица проницаемости в системе СИ – 1м2 – проницаемость такой пористой среды, в которой через площадь 1м2 и длиной 1м при перепаде давления 1Па фильтруется 1м3 жидкости вязкостью 1Па·с. В промысловой практике пользуются единицей проницаемости дарси (Д), которая в 1012 меньше проницаемости в 1м2.

Величина 0.001Д = 1 миллидарси (мД). Проницаемость нефтяных и газовых пластов в пределах 100 – 2000 мД или (0,2 – 2) мкм2.

Удельная поверхность породы (удельная площадь поверхности) - суммарная поверхность зерен, составляющих породу, в единице ее объема. Ее значение в нефтесодержащих породах колеблется в пределах от 40000 до 230000 1/м. Породы, имеющие большую удельную поверхность непроницаемые (глины, глинистые сланцы и т.п.).

Г р а н у л о м е т р и ч е с к и й (механический) с о с т а в породы выражают как процентное содержание отдельных фракций (по размеру зерен) в образце породы. От гранулометрического состава породы зависят такие свойства пород, как пористость, проницаемость, удельная поверхность, капилярные свойства и т.д, а также количество нефти, которое остается в пласте после окончания эксплуатации в виде пленок, покрывающих поверхность зерен.

Коллекторские свойства карбонатных пород характерны трещиноватостью. Степень трещиноватости горной породы характеризуется объемной ( Т ) и поверхностной ( Р ) плотностью трещин и их густотой ( Г ).

М е х а н и ч е с к и е с в о й с т в а - наибольшее значение в нефтяных технологиях имеют упругость, прочность на сжатие и растяжение.

Для скопления углеводородов в породах коллекторах обязательно их перекрытие пластами непроницаемых пород, которые называют покрышками (глина, каменная соль, гипс, мергели, глинистые известняки).

Разрушение залежей в горных областях происходит в результате энергичного проявления геологических процессов, связанных со складкообразованием, магматизмом и крупными глыбовыми перемещениями, сопровождающимися метаморфизмом и энергичной денудацией, а также под действием гидравлического фактора. В платформенных областях разрушение залежей происходит значительно слабее, в основном под действием гео-биохимических процессов и вследствие денудации, как правило, не столь резкой, как в горных областях. Поэтому большинство известных естественных нефте газопроявлений на поверхности приурочено к горным областям.  [1]

Разрушение залежей под действием подземных вод может протекать как без химической деструкции в существенных масштабах углеводородных компонентов нефти и газа, так и вызываться их химическим преобразованием, глубина которого зависит от многих факторов. В первом случае правильнее говорить о переформировании залежей, поскольку углеводороды, покидающие в том или ином виде ловушку, в процессе ремиграции потенциально способны концентрироваться в новые залежи. Во втором случае подобная возможность исключается. Рассмотрим две группы этих процессов самостоятельно, хотя в определенных условиях они тесно связаны друг другом.  [2]

Механическая причина разрушения залежей УВ связана с переносом УВ движущими водами.  [3]

Наиболее часто разрушению залежей УВ способствуют раскрытие ловушек, эрозионные, геохимические ( биохимические) и гидродинамические ( гидрогеологические) процессы, дегазация нефтей, а также глубокий метаморфизм пород-коллекторов и содержащихся в них нефтей на больших глубинах.  [4]

35. Основные задачи исторической геологии. На какие данные опирается историческая геология.

Историческая геология, отрасль геологии, изучающая историю и закономерности развития земной коры и Земли в целом. Главные её задачи - восстановление и теоретическое истолкование эволюции лика земной поверхности и населяющего её органического мира, а также выяснение истории преобразования внутренней структуры земной коры и развития связанных с этим эндогенных процессов.

Историческая геология опирается на выводы частных геологических наук. Основой её служит стратиграфия, устанавливающая последовательность образования горных пород во времени и разрабатывающая систему хронологии геологического прошлого. Одним из главных разделов стратиграфии является биостратиграфия, использующая в качестве показателей относительного возраста горных пород остатки вымерших животных и растений и тесно связанная с палеонтологией. Наряду с относительной геохронологией развивается геохронология абсолютная, дающая возможность прямого определения абсолютного возраста пород (см. Геохронология).

Построение системы геологической хронологии является лишь необходимой предпосылкой собственно историко-геологических исследований, главное содержание которых состоит в воссоздании летописи многообразных экзогенных и эндогенных процессов, протекавших в минувшие времена на поверхности и в недрах Земли.

Восстановление этих процессов и физико-географической обстановки, в которой они протекали, включая распределение суши и моря, глубину и особенности гидрологического режима морских водоёмов, рельеф и климат, распространение организмов и их сообществ, составляет задачу палеогеографии.

Историческая геология изучает также историю формирования структуры земной коры (историческая геотектоника), поскольку движения и тектонические деформации земной коры являются важнейшими факторами большинства изменений, происходивших на Земле. В вопросах развития глубинного магматизма, вулканизма и метаморфизма, закономерно связанных с деформациями земной коры, Историческая геология тесно соприкасается с генетической петрографией. Особое значение для Историческая геология имеет учение о формациях исторически обусловленных естественных ассоциациях (парагенезах) горных пород, отражающих в своём составе и строении сложное взаимодействие разнообразных процессов, протекавших в прошлом.

Раньше других разделов Историческая геология сложилась стратиграфия, оформившаяся в самостоятельную дисциплину в начале 19 в., когда У. Смит в Великобритании, Ж. Кювье и А. Броньяр во Франции заложили основы биостратиграфического метода. Это позволило уже к середине 19 в. разработать в главнейших чертах шкалу относительной геохронологии. Ж. Кювье развил концепцию катастрофизма (см. Катастроф теория). В середине 19 в. в результате торжества униформистских идей Ч. Лайеля в Историческая геология произошёл отказ от катастрофической концепции и утвердились представления о непрерывном и постепенном преобразовании лика Земли. Во 2-й половине 19 в., после появления трудов Ч. Дарвина, в геологию проникло эволюционное учение. К этому периоду относится и оформление современной Историческая геология как науки.

Историческая геология были выявлены основные закономерности развития геологических процессов (возникновение и преобразование геосинклиналей и платформ, формирование материков, изменение характера магматизма в истории Земли и т. п.), намечена общая направленность в развитии земной коры и планеты в целом.

36. Объяснить что такое абсолютная и относительная геохронология. Деление истории Земли на эры, периоды, эпохи, века.

Геохроноло́гия — комплекс методов определения абсолютного и относительного возраста горных пород или минералов. В число задач этой науки входит и определение возраста Земли как целого. С этих позиций геохронологию можно рассматривать как часть общей планетологии.

Одной из главных задач геологии является восстановление истории развития Земли – установление времени ее возникновения; последовательности развития; периодизации всех геологических событий. Для этого нужна геохронология.

Вся история Земли делится на два огромных по времени этапа Первый этап характеризуется отсутствием сложных живых организмов. Существовали лишь одноклеточные бактерии, обосновавшиеся на нашей планете примерно 3,5 млрд. лет назад. Второй этап начался примерно 540 млн. лет назад. Это время, когда живые многоклеточные организмы расселились по Земле. Здесь имеются в виду и растения, и животные. Причём средой их обитания стали и моря, и суша. Второй период продолжается по сей день, а его венцом является человек. Такие огромные временные этапы называют эонами. Каждому эону присуща своя эонотема. Последняя представляет собой определённый этап геологического развития планеты, который кардинально отличается от других этапов литосферой, гидросферой, атмосферой, биосферой. То есть каждая эонотема строго специфична и не похожа на другие. Всего насчитывается 4 эона. Каждый из них, в свою очередь, подразделяется на эры развития Земли, а те делятся на периоды. Отсюда видно, что существует жёсткая градация больших интервалов времени, а за основу берётся геологическое развитие планеты.

Относительная геохронология – время какого-либо события в истории Земли по отношению ко времени другого геологического события (древнее – моложе). Определяется относительный возраст по остаткам организмов и по соотношению пород (как правило, ниже лежащие древнее вышележащих). Единицы – эра, период, эпоха, век.

Абсолютная геохронология – измерение геологического времени в обычных абсолютных астрономических единицах – годах. Абсолютный геологический возраст – время, протекшее от какого-либо геологического события до современной эпохи, исчисляемое в млн. и тыс. лет. Определяется по распаду радиоактивных элементов, входящих в состав минералов (свинцовый или гелиевый метод), а также по скорости накопления осадков, количеству лент в ленточных глинах и др. признакам.

Изучение и детальное описание слоев с содержащимися в них ископаемыми остатками называется стратиграфией. На основании данных об органических остатках, о составе и соотношении отдельных слоев г/п в многочисленных разрезах земной коры можно составить единую стратиграфическую шкалу, в которой все отложения показаны в определенной последовательности.

В соответствии с этим разработана геохронологическая шкала, показывающая отрезки времени, на которые делится история Земли.

Отложения, слагающие поверхностную, известную нам часть земной коры в этой шкале подразделяется на 5 групп (эратем):

Эратема Система Время (млн. лет)

Кайнозойская P, N, Q 65

Мезозойская T, J, K ~180

Палеозойская Є, O, S, D, C, P 325

Протерозойская R, V 2030

Архейская >900

Эратемы делятся на системы, последние на отделы, отделы на ярусы, ярусы на горизонты. Для каждого отрезка геологического времени характерен свой комплекс фауны и флоры: наибольшие различия в составе органического мира относятся к эрам, менее характерны для периодов и еще слабее эти различия для смежных эпох – это палеонтологический метод установления относительного возраста и последовательности залегания пород.

Существует стратиграфический метод относительной геохронологии (позволяет сопоставлять и прослеживать отдельные слои, сходные по литологии, т.е. по составу породы, на значительные расстояния).

Методы определения абсолютной геохронологии наиболее важны, т.к. придают большую точность и определенность хронологии геологических событий.

Одним из таких методов является сезонно-климатический: известно, что развитие ряда геологических и биологических процессов связано с сезонными изменениями климата, например годичные кольца на стволах деревьев, годичные слойки роста на кораллах; годичные слои иногда обнаруживаются в осадочных породах, отложенных в поймах и дельтах рек, чаще в озерных отложениях, ленточных глинах, в которых чередуются песчаные и глинистые слои. Полагается, что эти глины откладывались в озерах, связанных с таяниями ледников и тонкие слои отлагались зимой, а грубые – летом. Серия их соответствует году…

Но более точен радиологический или изотопный метод (возраст минералов определяется по распаду радиоактивных изотопов).

Известны другие попытки определения абсолютного возраста – по сокращению земной поверхности, в результате остывания, по схожести хим. денудации, по схожести накопления известняков.

37. Методы определения возраста пород. По каким данным определяется возраст пород. Как используют данные о возрасте.

Изучением продолжительности и последовательности геологических событий занимается геохронология (от греч.ge+chronos+logos). Она в свою очередь подразделяется: на абсолютную и относительную.

Абсолютная геохронология устанавливает время возникновения горных пород и др. геологических явлений в астрономических единицах (годах).

Методы определения абсолютного возраста

1. Метод ленточных глин - основан на явлении изменения состава осадков, которые отлагаются в спокойном водном бассейне при сезонном изменении климата. За 1 год образуется 2 слоя. В осенне-зимний сезон отлагается слой глинистых пород, а в весенне-летний образуется слой песчаных пород. Зная количество таких пар слоев, можно определить - сколько лет формировалась вся толща.

2.Методы ядерной геохронологии

Эти методы опираются на явление радиоактивного распада элементов. Скорость этого распада постоянна и не зависит от каких-либо условий, происходящих на Земле. При радиоактивном распаде происходит изменение массы радиоактивных изотопов и накопление продуктов распада - радиогенных стабильных изотопов. Зная период полураспада радиоактивного изотопа, можно определить возраст минерала его содержащего. Для этого нужно определить соотношение между содержанием радиоактивного вещества и продукта его распада в минерале.

В ядерной геохронологии основными являются:

Свинцовый метод - используется процесс распада 235U, 238U, 232Th на изотопы 207Pb и 206Pb, 208Pb. Используются минералы: монацит, ортит, циркон и уранинит. Период полураспада ~4,5 млрд. лет.

Калий-аргоновый - при распаде К изотопы 40К (11%) переходят в аргон 40Ar, а остальные в изотоп 40Ca. Поскольку К присутствует в породообразующих минералах (полевые шпаты, слюды, пироксены и амфиболы), метод широко применяется. Период полураспада ~1.3млрд. лет.

Рубидий-стронциевый - используется изотоп рубидия 87Rb с образованием изотопа стронция 87Sr (используемые минералы - слюды содержащие рубидий). Из-за большого периода полураспада (49.9 млрд. лет) применяется для наиболее древних пород земной коры.

Радиоуглеродный - применяется в археологии, антропологии и наиболее молодых отложений Земной коры. Радиоактивный изотоп углерода 14С образуется при реакции космических частиц с азотом 14N и накапливается в растениях. После их гибели происходит распад углерода 14С, и по скорости распада определяют время гибели организмов и возраст вмещающих пород (период полураспада 5.7тыс. лет).

К недостаткам всех этих методов относятся:

невысокая точность определений (погрешность в 3-5% дает отклонение в 10-15 млн. лет, что не позволяет разрабатывать дробную стратификацию).

искажение результатов из-за метаморфизма, когда образуется новый минерал, аналогичный минералу материнской породы. Например, серицит-мусковит.

Тем не менее, за ядерными методами большое будущее, поскольку все время усовершенствуется аппаратура, позволяющая получать более надежные результаты. Благодаря этим методам установлено, что возраст Земной коры превышает 4.6 млрд. лет, тогда как до применения этих методов он оценивался лишь в десятки и сотни млн. лет.

Относительная геохронология определяет возраст пород и последовательность их образования стратиграфическими методами, а раздел геологии, изучающий взаимоотношения горных пород во времени и пространстве называется стратиграфией (от лат. stratum-слой +греч. grapho).

Методы относительной геохронологии подразделяются на:

биостратиграфические или палеонтологические,

не палеонтологические.

Палеонтологические методы (биостратиграфия)

В основе метода-определения видового состава ископаемых остатков древних организмов и представления об эволюционном развитии органического мира, согласно которого в древних отложениях находятся остатки простых организмов, а в более молодых - организмы сложного строения. Эта особенность используется для определения возраста пород.

Для геологов важным моментом является то, что эволюционные изменения в организмах и появление новых видов происходит в определенный промежуток времени. Границы эволюционных преобразований - это границы геологического времени накопления осадочных слоев и горизонтов.

Ископаемые организмы подразделяются на 2 типа. К первому относятся такие, которые существовали длительное время без особых изменений и встречаются в нескольких пластах осадочной толщи. Второй тип - это организмы, которые обитали в узком отрезке времени и встречаются в отдельных пластах осадочных пород. Их называют руководящие ископаемые или руководящие формы. Руководящие формы должны: часто и в больших количествах встречаться в слое и легко распознаваться; иметь узкий возрастной (или вертикальный) интервал распространения, но широкое горизонтальное распространение, чтобы можно было сравнить отдаленные разрезы.

Метод определения относительного возраста слоев с помощью руководящих ископаемых так и называется метод руководящих ископаемых. Согласно этому методу одновозрастными являются слои, в которых содержатся близкие руководящие формы. Этот метод стал первым палеонтологическим методом определения возраста пород. На его основе была разработана стратиграфия многих регионов.

Чтобы избежать ошибок, наряду с этим методом используется метод палеонтологических комплексов. В этом случае используется весь комплекс вымерших организмов, встреченный в исследуемой толще. При этом могут быть выделены:

1-ископаемые формы, жившие только в одном слое; 2-формы, впервые появившиеся в изучаемом слое и переходящие в вышележащий (проводится нижняя граница слоя); 3-формы, переходящие из нижнего слоя и закончившие свое существование в изучаемом слое (доживающие формы);4-формы, жившие в нижнем или верхнем слое, но не встреченные в изучаемом слое (верхняя и нижняя границы слоя).

Не палеонтологические методы

Основные из них подразделяются на:

литологические

структурно-тектонические

геофизические

Литологические методы разделения толщ опираются на различия отдельных слоев, составляющих изучаемую толщу по цвету, вещественному составу (минералого-петрографическому), текстурным особенностям. Среди слоев и пачек в разрезе находят такие, которые резко отличаются по этим свойствам. Такие слои и пачки легко определяются в соседних обнажениях и прослеживаются на большие расстояния. Их называют маркирующим горизонтом. Метод разделения осадочной толщи на отдельные пачки и слои называется метод маркирующих горизонтов. Для отдельных регионов или возрастных интервалов маркирующим горизонтом могут быть прослои известняка, кремнистых сланцев, конгломераты и т.п.

Минералого-петрографический метод применяется, когда отсутствует маркирующий горизонт и осадочная толща по литологическому составу достаточно однообразна, тогда для сопоставления в разрезе отдельных слоев и их относительного возраста опираются на минералого-петрографические особенности отдельных слоев. Например, в нескольких слоях песчаника установлены такие минералы как рутил, гранат, циркон и определили их % содержание. По количественному соотношению этих минералов разделяют толщу на отдельные слои или горизонты. Такую же операцию проводят в соседнем разрезе, а затем сопоставляют результаты между собой и проводят корреляцию слоев в разрезе. Метод трудоемкий - необходимо отобрать и проанализировать большое количество образцов. В тоже время метод применим для небольших площадей.

Структурно-тектонический метод - в его основе лежит представление о существования перерывов в осадконакоплении на крупных участках земной коры. Перерывы в осадконакоплении наступают тогда, когда участок морского бассейна, где накапливалась осадочная толща, становится приподнятым и на этот период здесь прекращается формирование осадков. В последующее геологическое время данный участок может вновь начать погружение, снова стать морским бассейном, в котором происходит накопление новых осадочных толщ. Граница между толщами представляет собой поверхность несогласия. По таким поверхностям проводят расчленение осадочной толщи на пачки и сопоставляют их в соседних разрезах. Толщи, заключенные между одинаковыми поверхностями несогласия рассматриваются как одновозрастные. В отличие от литологического метода структурно-тектонический метод используется для сопоставления крупных стратиграфических подразделений в толщах.

Частным случаем структурно-тектонического метода является метод ритмостратиграфии. В этом случае производят расчленение осадочного разреза на пачки, которые формировались в бассейне при чередовании погружения и поднятия поверхности осадконакопления, которое сопровождалось наступлением и отступлением моря. Такое чередование отразилось на осадочной толще как последовательная смена горизонтов глубоководных пород на мелководные и наоборот. Если такая последовательная смена горизонтов наблюдается в разрезе многократно, то каждую из них выделяют в ритм. И по таким ритмам сопоставляют стратиграфические разрезы в пределах одного бассейна осадконакопления. Этот метод широко используется для корреляции разрезов мощных угленосных толщ.

Определение относительного возраста магматических пород и рудных жил (или даек)

Процесс формирования магматических тел сопровождается их внедрением в осадочную толщу пород. Поэтому в основе определения их возраста лежит изучение взаимоотношений между магматическими и жильными телами и пачками осадочных пород, которые они пересекли, и возраст которых установлен.

Геофизические методы основаны на сравнении пород по физическим свойствам. По своей геологической сущности геофизические методы близки минералого-петрографическому методу, поскольку и в этом случае выделяются отдельные горизонты, сопоставляются их физические параметры и по ним проводится корреляция разрезов. Геофизические методы не носят самостоятельного характера, а применяются в комплексе с другими методами.

Рассмотренные методы абсолютной и относительной геохронологии позволили определить возраст и последовательность образования горных пород, а также установить периодичность геологических явлений и выделить этапы в длительной истории Земли. В каждый этап последовательно накапливались толщи пород, и это накопление происходило в определенный промежуток времени. Поэтому всякая геохронологическая классификация содержит двойную информацию и объединяет две шкалы - стратиграфическую и геохронологическую. Стратиграфическая шкала отражает последовательность накопления толщ, а геохронологическая шкала - соответствующий этому процессу период времени.

На основе большого количества данных по различным регионам и континентам была создана общая для земной коры Международная геохронологическая шкала, отражающая последовательность подразделений времени, в течение которых формировались определенные комплексы отложений и эволюцию органического мира.

В стратиграфии подразделения рассматриваются от крупных к мелким:

эонотема - группа - система - отдел -ярус. Им соответствуют

эон - эра - период - эпоха - век

Каждое подразделение в геохронологической шкале имеет свое название. Названия происходят от греческих слов (археос -древний и т.д.) или от места, где они впервые были выделены. Кроме того, каждое подразделение имеет свой цвет и индекс, который состоит из начальных букв названия подразделения и цифр. Например: D2ef означает - эйфельский ярус среднего девона. Такими индексами удобно пользоваться при составлении геологической карты или геологического разреза. Геологическая карта отражает распространение горных пород и их возраст на поверхности Земли. Поэтому она составляется на топооснове различного масштаба. Геологические разрезы показывают распространение горных пород от поверхности Земли до определенных глубин, спроектированных на вертикальную плоскость. В зависимости от поставленных геологических задач, разрезы также составляются в различном масштабе.

38. Особенности поисково-разведочных работ на нефть и газ. Какая съемка на площади производится первой. На основании каких данных составляется проект на бурение первых скважин на площади.

Геологоразведочные работы на нефть и газ, так же как и на другие полезные ископаемые, проводятся в два этапа. Сначала проводят работы, цель которых заключается в отыскании новых месторождений. Их называют поисковыми. После открытия месторождения нефти и газа на нем проводят работы, нацеленные на определение геологических запасов нефти или газа и условий его разработки. Их называют разведочными. Постановка дорогостоящего поискового бурения на площади должна быть обоснована положительной оценкой перспектив ее промышленной нефтегазоносности. Такая оценка складывается из положительных результатов геолого-геофизических работ на площади, выявивших благоприятную тектоническую или седиментационную структуру, а также из положительной оценки перспектив нефтегазоносности той структурно-фациальной зоны (провинции, бассейна), к которой эта площадь относится. В процессе проведения поисковых работ приходится последовательно рассматривать и оценивать целыйряд геологических обстановок, поисковых предпосылок и признаков нефтегазоносности, т. е. по существу дела осуществлять прогнозирование нефтегазоносности. Разведка нефтяных и газовых месторождений, так же как и выявление их, осуществляется при помощи бурения и испытания на приток скважин, которые в этом случае называются разведочными.

3адача поисков состоит в обнаружении промышленных скоплений нефти и газа. Для успешного и планомерного научно обоснованного решения этой задачи необходимо: а) знать факторы, определяющие размещение месторождений нефти и газа в земной коре, т. е. поисковые предпосылки; б) установить поисковые признаки месторождений нефти и газа; в) разработать комплекс эффективных поисковых методов и научиться его применять в соответствии с поисковыми признаками и природными условиями района поисков; г) по данным поисковых работ дать обоснованную оценку промышленных перспектив месторождений нефти и газа и своевременно отбраковать заведомо непромышленные проявления нефти и газа.

3адача разведки состоит в изучении месторождений с целью подготовки их к разработке путем проведения наиболее эффективных мероприятий, к числу которых относится правильно выбранная система разведки. Для решения этих задач необходимо знать следующее: а) форму и размеры залежей, входящих в месторождение; б) условия залегания полезного ископаемого; в) гидрогеологические условия, г) особенности строения коллекторских толщ, содержащих нефть и газ; д) состав и свойства нефти, газа и воды; е) сведения о сопутствующих компонентах.

Таким образом, в итоге поисково-разведочных работ на нефть и газ должны быть решены последовательно три основные задачи:

1) открытие залежи (месторождения) нефти и газа;

2) выделение месторождений, имеющих промышленное значение, и определение последовательности их детального изучения;

3) промышленная оценка месторождений, намеченных к детальному изучению, подсчет их запасов и изучение условий разработки.

Сейсмическая разведка (сейсморазведка) – это геофизический метод исследования строения земной коры, основанный на изучении распространения упругих волн, возбужденных искусственно с помощью взрывов или ударов. Горные породы различаются по упругим свойствам и поэтому в них скорости распространения упругих волн различны. На границах слоев, где скорости меняются, могут образоваться отраженные, преломленные, рефрагированные, дифрагированные и другие волны, регистрируя которые на земной поверхности, можно получить информацию о скоростном разрезе, а по нему судить о геологическом строении.

В сейсморазведке различают два основных метода: метод отраженных волн (МОВ) и метод преломленных волн (МПВ).

При сейсморазведке на акваториях (океанах, морях, озерах, реках) применение взрывов запрещено в целях сохранения фауны. Поэтому возбуждение упругих волн производится электроискровыми источниками, газовзрывными установками или пневматическими излучателями. При таком возбуждении волн амплитуда и давление на фронте ударной волны меньше, чем при взрыве, что оказывается неопасным для фауны. Съемки ведутся как по отдельным профилям (галсам), так и по площадям.

Стратиграфический анализ по сейсмическим данным использует характеристику границ между слоями, что позволяет определить изменения и перерывы в осадконакоплении бассейна.

Методы поисково-разведочных работ на нефть и газ – это способы изучения строения недр, выявления и изучения залежей нефти и газа. Важнейшими методами поиска и изучения благоприятных тектонических структур являются структурно-геологическое картирование, структурное бурение и различные методы прикладной геофизики.

Бурение скважин является основным и наиболее трудоемким способом изучения строения недр, выявления и разведки залежей нефти и газа. В соответствии с действующей классификацией различаются следующие категории скважин.

Опорные скважины бурят для изучения геологического разреза крутых геоструктурных элементов и оценки перспектив их нефтегазоносности. Бурение опорных скважин производится с большим отбором керна и сопровождается опробованием тех коллекторских толщ, с которыми может быть связана нефтегазоносность.

Параметрические скважины бурят для изучения геологического строения и' сравнительной оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления, а также для получения необходимых сведений о геолого-геофизической характеристике, разреза отложений с целью уточнения результатов сейсмических и других геофизических исследований.

Структурные скважины бурят для выявления и подготовки к глубокому бурению перспективных площадей. Эти скважины доводят до маркирующих горизонтов, по которым строят надежные структурные карты.

Поисковые скважины бурят на площадях, подготовленных к глубокому поисковому бурению с целью открытия новых месторождений или залежей нефти и газа. К поисковым относятся все скважины, заложенные на новой площади до получения первого промышленного притока нефти или газа, а также все первые скважины, заложенные на обособленных тектонических блоках или на новые горизонты в пределах месторождения.

Разведочные скважины бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью с целью подготовки залежей к разработке. При определении конструкций поисковых и разведочных скважин предусматривается возможность передачи этих скважин в фонд эксплуатационных.

Виды исследований при поисково-разведочных работах на нефть и газ различаются в зависимости от размеров объекта и степени детальности исследования этого объекта и разделяются на региональные и детальные.

В качестве региональных видов исследования применяют мелкомасштабное геологическое и структурно-геологическое картирование, магниторазведку, гравиразведку, электроразведку, различные методы сейсморазведки, гидрогеологические и геохимические исследования, бурение структурных, параметрических и опорных скважин и, наконец, широкие научные обобщения и экстраполяции.

Детальные исследования осуществляются применением крупномасштабного структурно-геологического картирования, структурного бурения, различных модификаций сейсморазведки отраженных волн, некоторых видов геохимических и гидрогеологических исследований и наконец бурения поисковых и разведочных скважин. Детальное изучение разреза осуществляется при бурении опорных скважин.

Подсчеты запасов нефти и газа месторождения производятся по завершению разведочных работ или определенного этапа этих работ, а также в процессе разработки месторождения. Кроме тогo, для перспективного планирования поисково-разведочных работ, а также прироста разведанных запасов и добычи нефти и газа периодически по каждой провинции производится подсчет так называемых перспективных запасов (С3) по всему фонду выявленных и подготовленных структур.

39. В чем заключаются геологические методы исследования. Как производят отбор керна. Какие данные получают в лаборатории по керну.

Изучение геологического разреза скважины в процессе ее бурения и испытания имеет целью определение литологии горных пород, вскрываемых скважиной, мощности пластов, их возраста; выявление нефтяных и газовых пластов; установление их продуктивности, коллекторских свойств, а также физико-химических свойств нефти, газа и воды.

Геологические методы исследования скважин.

К геологическим методам относится изучение разреза скважины непосредственно по образцам горной породы, нефти, газа и воды.

Керн — образец горной породы, извлеченный из скважины посредством специально предназначенного для этого вида бурения. Часто представляет собой цилиндрическую колонку (столбик) горной породы достаточно прочной, чтобы сохранять монолитность.

Количество отбираемого из скважины керна зависит от ее категории. В опорных скважинах проходка колонковыми долотами обычно составляет 100 % их глубины. В параметрических скважинах керн отбирается для получения необходимых данных о геологическом строении и нефтегазоносности новых перспективных территорий или зон. В поисковых скважинах керн отбирается в предполагаемых нефтегазоносных толщах, в разведочных — только в пределах той части нефтегазоносной толщи, которая включает продуктивные пласты.

В эксплуатационных скважинах керн отбирают в каждой десятой скважине только из нефтяных или газовых пластов для детального изучения их коллекторских свойств. В нагнетательных скважинах рекомендуется отбирать керн в каждой скважине из интервала продуктивного пласта, в который намечена закачка рабочего агента, для определения пористости и проницаемости пород.

В опорных, параметрических и поисковых скважинах шлам отбирают по всему стволу скважины, в разведочных — только в интервалах нефтегазоносных свит. В эксплуатационных, нагнетательных и наблюдательных скважинах шлам, как правило, не отбирают.

В большинстве случаев отбор керна производится при бурении породы полой стальной трубой, которая называется колонковой, а само бурение с отбором керна - колонковым. Внутри колонковой трубы находится керноприёмник (пробоотборник). Керноприемник состоит в основном из головки, керноприёмной трубы и кернорвателя. Керноприёмники разнообразны, так как приходится отбирать керн различных пород в различных условиях. Разбуривание породы при отборе керна происходит по кольцу и керноприемник как бы наползает на образующийся внутри кольца столбик породы. Образцы керна забираются в трубу в относительно неповреждённом состоянии. Разрушенная порода (шлам), не попавшая в керноприемник, выносится на поверхность промывочной жидкостью или сжатым воздухом (газом), нагнетаемым в скважину буровым насосом или компрессором. Керн заклинивают, отрывают от забоя и поднимают на поверхность. После изъятия керна из трубы, он расскладывается в керновые ящики в строгой последовательности нахождения его в геологическом разрезе скважины. Весь поднятый керн детально описывается и передается на хранение в кернохранилище. В дальнейшем керн исследуется и анализируется (химический, спектральный, петрографический и другие анализы) в лаборатории с помощью различных методов и на различном оборудовании, в зависимости от того, какие данные должны быть получены. Обычно при анализе используется небольшая часть керна. По истечение определенного времени согласно руководящим документам часть керна, не имеющая существенного значения, сокращается (ликвидируется). [1]

Выход керна определяют в процентах к пробуренному метражу. 100%-ный выход керна позволяет с полной достоверностью изучать горные породы, пересечённые буровой скважиной, и определять запасы полезного ископаемого.

40. Объяснить в чем заключается геологическая съемка при структурном бурении. Назначение геологической съемки.

Геологическая съемка - Один из основных методов изучения геологического строения верхних частей земной коры какого-либо района и выявления его перспектив в отношении минерально-сырьевых ресурсов. Геологическая съемка состоит из двух этапов: полевых исследований и камеральной обработки собранного материала. При полевых исследованиях составляется геологическая карта. Для этого планомерно и всесторонне изучаются естественные обнажения, горные выработки и буровые скважины и отмечаются на топографической карте под соответствующим порядковым номером с указанием элементов залегания горных пород, от обнажения к обнажению прослеживаются и наносятся на карту геологические границы, выявляются по залеганию горных пород тектонические структуры. В обнажениях и по кернам буровых скважин изучаются горные породы, их состав, генезис, взаимоотношения, устанавливается предварительно возраст горных пород, форма сложенных ими геологических тел, ведутся наблюдения за структурой интрузивных пород. Одновременно производятся тщательные наблюдения за всеми проявлениями полезных ископаемых в обнажениях, в делювиальных и элювиальных высыпках, путем шлихового опробования, а при детальной съемке - с помощью горных и буровых работ. Особенно внимательно изучаются контактовые зоны газо- и нефтепроявления. Ведутся также наблюдения за рельефом и подземными водами, для детального изучения которых производятся специальные работы. Все наблюдения записываются в особую книжку (геологический дневник) с указанием местонахождения обнажения и под тем же номером, что и на карте. Обнажения по возможности фотографируются, а все наблюдающиеся в них особенности геологического строения зарисовываются. Производится отбор образцов горных пород (осадочных - послойно, а магматических - из контактовых зон и внутренних частей массива), полезных ископаемых и послойный сбор остатков фауны и флоры. Все образцы нумеруются согласно записи в дневнике и снабжаются этикеткой. В настоящее время при Геологической съемке широко применяются аэрометоды и геофизические методы (последние особенно необходимы для выявления полезных ископаемых). В процессе камеральной обработки уточняются результаты полевых исследований: изучаются собранные в поле образцы горных пород и полезных ископаемых путем специальных лабораторных исследований - микроскопических, химических, спектроскопических, люминесцентных и др.; определяются фауна и флора; вычерчиваются графические приложения - колонки, разрезы, карты и составляется геологический отчет. По окончании камеральной обработки наиболее характерные образцы горных пород, полезных ископаемых, фауны и флоры сдаются в музей на хранение, а дневники - в фонды. Геологический отчет, карты, образцы и дневники являются основными документами проделанной работы. В зависимости от назначения Геологическая съемка подразделяется на маршрутную и площадную. Маршрутная Геологическая съемка ведется по каким-либо ходам - чаще всего по рекам, иногда удаленным одна от другой на большие расстояния. Площадная Геологическая съемка делится по масштабу на мелкомасштабную (1:1 000 000 и 1:500 000), среднемасштабную (1:200 000 и 1:100 000) и крупномасштабную или детальную (1:50000 и крупнее). При площадной съемке район покрывается маршрутами более или менее равномерно. Детальные съемки ведутся с применением горных работ и мелкого бурения. На закрытых площадях горные работы применяются при Геологической съемке начиная с масштаба 1:1 000 000.

41. Основные типы нефтей встречаемые в природе. Основные физические свойства нефти. Какую роль играют обломочные породы в формировании коллектора.

Классификация нефти — разделение нефтей на классы, типы, группы и виды в зависимости от их состава, свойств и степени подготовки.

Химические классификации

Ареометр — прибор для измерения плотности нефти, принцип работы которого основан на Законе Архимеда

На ранних этапах развития нефтяной промышленности одним из самых основных показателей качества нефтепродуктов служила плотность. В зависимость от неё нефти стали подразделять на несколько классов[4]:

лёгкие (ρ1515 < 0,828);

утяжелённые (ρ1515 0,828—0,884);

тяжёлые (ρ1515 > 0,884).

Лёгкие нефти характеризуются большим содержанием бензиновых фракций и малым количеством смол и серы, основным применением таких нефтей было получение смазочных масел высокого качества. Тяжёлые нефти содержали в себе большое количество смол и для получения масел необходимо было обрабатывать нефть избирательными растворителями, адсорбентами и другими веществами. Тем не менее, тяжёлая нефть широко и успешно применялась в производстве битумов. Основным недостатком разделения нефтей по её плотности является то, что классификация приблизительна и на практике закономерности каждого класса не всегда подтверждались.

Классификация, которая бы отражала непосредственно химический состав нефти, была предложена Грозненским нефтяным научно-исследовательским институтом (ГрозНИИ). В её основу было положено преимущественное содержание какого-либо класса углеводородов в составе нефти:

парафиновые нефти

парафино-нафтеновые нефти

нафтеновые нефти

парафино-нафтено-ароматические нефти

нафтено-ароматические нефти

ароматические нефти

Первый класс нефтей характеризуется тем, что бензиновые фракции содержат >50 % парафиновых углеводородов, а масляные фракции — < 20 % твёрдых парафинов, а количество смолисто-асфальтеновых соединений этих нефтей крайне мало. В состав парафино-нафтеновых нефтей входит большое количество нафтеновых углеводородов и небольшое количество парафиновых; по составу твёрдых парафинов и смолисто-асфальтеновых соединений они схожи с парафиновыми нефтями. Нафтеновые нефти характеризуются большим содержанием (≈ 60 %) нафтеновых углеводородов, содержание твёрдых парафинов, смол и асфальтенов очень низко. Четвёртый класс нефтей отличается приблизительно одинаковым содержанием парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, в то время, как твёрдый парафин не достигает 1—1,5 % по составу; количество смолисто-асфальтеновых веществ в составе достигает 10 %. В составе нафтено-ароматических нефтей преобладают углеводороды этих классов, причем их процентное содержание увеличивается по мере утяжеления нефти, а в лёгких фракциях нефтей данного класса содержатся и парафиновые углеводорода, а количество твёрдых парафинов не превышает 0,3 %;при этом количество смол и асфальтенов в составе нафтено-ароматические нефтей достигает 15—20 %. Ароматические нефти отличаются высокой плотностью и большим преобладанием в них аренов

По содержанию серы в нефти делятся на[16]:

малосернистые; < 0,5 %

сернистые; < 0,1 %

высокосернистые. < 0,2 %

По содержанию парафина нефти разделяют на три вида:

П1 – малопарафиновые (парафина менее 1,5 %);

П2 – парафиновые (1,51–6 %);

П3 –высокопарафиновые (более 6 %).

Нефть (от персидского нефт – вспыхивать, воспламеняться) – горючая, маслянистая жидкость со специфическим запахом от светло-коричневого (почти бесцветного) до темно-бурого (почти черного) цвета.

Сырая нефть – жидкая природная ископаемая смесь углеводородов широкого физико-химического состава, которая содержит растворенный газ, воду, минеральные соли, механические примеси и служит основным сырьем для производства жидких энергоносителей (бензина, керосина, дизельного топлива, мазута), смазочных масел, битума и кокса.

Товарная нефть – нефть, подготовленная к поставке потребителю в соответствии с требованиями действующих нормативных и технических документов, принятых в установленном порядке.

К основным характеристикам нефти и нефтепродуктов относятся:

1) плотность;

2) молекулярная масса (вес);

3) вязкость (динамическая и кинематическая);

4) температуры вспышки, воспламенения и самовоспламенения;

5) температуры застывания, помутнения и начала кристаллизации;

6) электрические или диэлектрические свойства;

7) оптические свойства;

8) растворимость и растворяющая способность.

42. Нефть, ее состав, физические и товарные свойства.

Нефть – это жидкое полезное ископаемое, состоящее в основном из углеводородных соединений. По внешнему виду это маслянистая, обычно коричневатая или чёрная жидкость со специфическим запахом. Однозначно говорить о составе нефти сложно, потому что в ней присутствуют сотни различных твёрдых, жидких и газообразных соединений.

Важнейшими характеристиками нефти являются её элементный, фракционный и групповой состав.

Элементный состав нефтей характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов – C, H, O, N и S. Углерода в нефти 82,5–87 %, водорода 11,5–14,5 %, кислород встречается в виде различных соединений (кислоты, фенолы, эфиры) в количестве 0,05–3,6 %. Азота в нефти не более 1,7 %, содержание серы составляет от десятых долей процента до 5–8, редко 14 %. Сера – крайне нежелательный компонент нефти, потому что она способствует коррозии оборудования.

При сжигании нефтей образуется небольшое количество золы – обычно сотые доли процента. В золе обнаружены кальций, магний, железо, алюминий, кремний, фосфор, ванадий, никель, германий, хром и др. Считается, что эти элементы входили в состав органических соединений, из которых образовалась нефть.

Нефть состоит из многокомпонентной смеси углеводородов. Обычными методами перегонки не удаётся разделить их на индивидуальные соединения со строго определёнными физическими константами. Поэтому пользуются понятием фракционного состава нефти. Фракция (дистиллят) – это доля нефти, выкипающая в заданном интервале температур. При температуре начала кипения выпадает первая капля сконденсировавшихся паров. Испарение фракции прекращается при температуре конца кипения. Процентное содержание фракций в нефтях характеризует возможность получения дистиллятов моторных топлив и смазочных масел. Бензины выкипают в пределах 30–205 оС, керосины при 150–315, дизельные топлива при 180–350, масла до 350 оС и выше. Большинство нефтей содержит 15–25 % бензиновых фракций, выкипающих до 180 оС, и 45–55 % фракций с температурой конца кипения 300–350 оС.

Фракционный состав является важным показателем качества нефти. В процессе перегонки на нефтеперерабатывающих заводах при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют части — фракции, отличающиеся друг от друга пределами выкипания.

При атмосферной перегонке получают следующие фракции, выкипающие до 350 °С, — светлые дистилляты:

до 100 °С — петролейная фракция;

до 180 °С — бензиновая фракция;

140–180 °С — лигроиновая фракция;

180–220 °С — керосиновая фракция;

220–350 °С — дизельная фракция.

Последнее время фракции, выкипающие до 200 °С, называют легкими, или бензиновыми, от 200 до 300 °С — средними, или керосиновыми, выше 300 °С — тяжелыми, или масляными.

Все фракции, выкипающие до 350 °С, называют светлыми, остаток после отбора светлых дистиллятов (выше 350 °С) называется мазутом. Дальнейшая ректификация мазута при атмосферном давлении крайне затруднена, поэтому его разгоняют под вакуумом, при этом получают следующие фракции в зависимости от переработки:

для получения топлива (350–500 °С) — вакуумный газойль (вакуумный дистиллят);

более 500 °С — вакуумный остаток (гудрон).

Получение масел происходит в следующих температурных интервалах: 300–400 °С — легкая фракция, 400–450 °С — средняя фракция, 450–490 °С — тяжелая фракция, более 490 °С — гудрон. Асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО) также относят к тяжелым компонентам нефти — Тпл ~80 °С.

Групповой состав нефти характеризует количественное содержание трёх основных групп углеводородов: парафиновых, нафтеновых и ароматических (рис. 2.2). Выбор метода переработки, ассортимент и эксплуатационные свойства получаемых нефтепродуктов зависят от группового состава.

Парафиновые (метановые, или алканы) углеводороды имеют химическую формулу СnH2n+2, где n – число атомов углерода. Оно может меняться от 1 до 60. В нормальных условиях при атмосферном давлении и температуре плюс 20 оС соединения с числом атомов углерода от 1 до 4 – это газы метан, этан, пропан, бутан. Если n равно 5–15, то это жидкости; при n ³16 парафины представляют собой твёрдые вещества. Температура плавления парафинов находится в пределах 52–62 оС. На глубине в условиях высоких температур и давлений они находятся в жидком состоянии, но при добыче начинают выпадать из нефти на забое скважин, в подъёмных трубах или промысловых нефтепроводах, тем самым засоряя их.

Нафтеновые углеводороды (цикланы) открыл в 1880-х гг. русский учёный В. В. Марковников. Цикланы имеют общую формулу СnH2n, их молекулы циклического строения. Нафтеновые углеводороды, как и метановые, тоже насыщенные. Они являются основными компонентами моторных топлив и смазочных масел.

Ароматические углеводороды (арены) – важная и обширная группа. Их формула СnH2n-6, где n начинается с 6. В структуре аренов имеются особые связи: атомы углерода через один соединены не одинарными, а двойными связями. Арены – непредельные углеводороды (ненасыщенные), для них характерны реакции замещения атомов водорода атомами других элементов – хлора, брома, йода; они вступают в реакцию с кислотами. Ещё ароматические углеводороды легко реагируют с водородом и в присутствии катализатора могут восстанавливаться до нафтенов. Это свойство используется при переработке нефтей на нефтеперерабатывающих заводах. Арены – хорошие растворители органических веществ, но они ядовиты. Индивидуальные ароматические углеводороды: бензол, толуол, ксилолы, нафталин – ценное сырьё для нефтехимического и органического синтеза.

Плотность определяется количеством массы в единице объема. Единицей плотности является кг/м3. На практике поль­зуются относительной плотностью, которая представляет собой отношение плотности нефти при температуре 20 °С к плотности воды при 4 °С. Плотность (относительная) нефти колеблется чаще всего в пределах 0,82—0,92. Как исключение встречаются нефти плотностью меньше 0,77 (дистилляты естественного фрак­ционирования нефтий) и тяжелые, густые асфальтоподобные нефти, плотность которых превышает 1,000 (остатки есте­ственного фракционирования). Различия в плотности нефти связаны с количественными соотношениями углеводородов от­дельных классов. Нефти с преобладанием метановых углеводо­родов легче нефти, богатых ароматическими углеводородами. Плотность смолистых веществ нефти выше 1,000, поэтому чем больше их в нефти, тем выше ее плотность.

Плотность нефти зависит от соотношения количества легкокипящих и тяжелых фракций. Как правило, в легких неф­тях преобладают легкокипящие (бензин, керосин), а в тяже­лых—тяжелые компоненты (масла, смолы). Поэтому плот­ность нефти дает первое приближенное представление о ее составе.

Плотность нефти в пластовых условиях меньше, чем на зем­ной поверхности, так как в пластовых условиях нефти содер­жат растворенные газы.

Застывание и плавление нефти происходит при различных температурах. Обычно нефти в природе встречаются в жидком состоянии. Однако некоторые нефти загустевают при незначительном охлаждении. Температура застывания нефти зависит от ее состава. Чем больше в ней твердых парафинов, тем выше ее температура застывания. Смолистые вещества ока­зывают противоположное влияние — с повышением их содер­жания температура застывания понижается.

Вязкость—свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению ее частиц при движении. Различают динамическую (абсолютную) вязкость нефти и кинематическую .

Динамическая вязкость выра­жается величиной сопротивления взаимному переме­щению двух слоев жидкости с поверхностью 1 см2, отстоящих друг от друга на 1 см, при относительной скорости перемеще­ния 1 см/с. За единицу динамической вязкости принят пуаз (П) с размерностью дин*с/см2.

Кинематическая вязкость представляет собой отношение ди­намической вязкости данной жидкости к ее плотности при той же температуре. Единица кинематической вязкости – стокс, равный см2/с (в системе СИ — м2/с).

Из различных углеводородов, составляющих нефть, наимень­шей вязкостью обладают парафиновые, а наибольшей—на­фтеновые.

Испаряемость. Испарение – процесс перехода жидкости у поверхности на открытом воздухе из жидкого состояния в парообразное. При этом нефть теряет наиболее лёгкие фракции. Если нефть находится в закрытых резервуарах, то при определённых условиях возможно испарение до какой-то предельной величины.

Давление насыщения. В пластовых условиях важным свойством нефти является давление насыщения нефти газом. Это наименьшее давление, при котором нефть полностью насыщается газом, или давление, при незначительном снижении которого из смеси появляются пузырьки газа.

Удельная теплоёмкость. Удельная теплоёмкость нефти – количество тепла, которое необходимо затратить для нагревания 1г нефти на 1°С. Удельная теплоёмкость колеблется в пределах 0,4 – 0,5 кал (г*°С)-1­­­­. С повышением плотности нефти она уменьшается.

Растворимость. Нефти и нефтепродукты легко растворяются в органических растворителях: бензине, хлороформе, сероуглероде и др. Растворимость нефти в воде мала. Так, в 1м3 воды может раствориться 270г керосина. Нефть и её продукты являются хорошим растворителем для ряда веществ: йода, серы, каучука, многих смол и растительных и животных жиров. Нефть ничтожно мало растворяет воду в количествах, измеряемых тысячными долями процента.

Электропроводность. Нефть и её производные по отношению к электрическому току являются изоляторами.

Товарные свойства нефти – фракционный и групповой составы нефти, содержание серы и масел, теплота сгорания.

43. Фракционный состав нефти, типы нефтей встречаемые в природе, формула нефти, объяснить значение цифр в формуле.

Фракционный состав является важным показателем качества нефти. В процессе перегонки на нефтеперерабатывающих заводах при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют части — фракции, отличающиеся друг от друга пределами выкипания.

При атмосферной перегонке получают следующие фракции, выкипающие до 350 °С, — светлые дистилляты:

до 100 °С — петролейная фракция;

до 180 °С — бензиновая фракция;

140–180 °С — лигроиновая фракция;

180–220 °С — керосиновая фракция;

220–350 °С — дизельная фракция.

Последнее время фракции, выкипающие до 200 °С, называют легкими, или бензиновыми, от 200 до 300 °С — средними, или керосиновыми, выше 300 °С — тяжелыми, или масляными.

Все фракции, выкипающие до 350 °С, называют светлыми, остаток после отбора светлых дистиллятов (выше 350 °С) называется мазутом. Дальнейшая ректификация мазута при атмосферном давлении крайне затруднена, поэтому его разгоняют под вакуумом, при этом получают следующие фракции в зависимости от переработки:

для получения топлива (350–500 °С) — вакуумный газойль (вакуумный дистиллят);

более 500 °С — вакуумный остаток (гудрон).

Получение масел происходит в следующих температурных интервалах: 300–400 °С — легкая фракция, 400–450 °С — средняя фракция, 450–490 °С — тяжелая фракция, более 490 °С — гудрон. Асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО) также относят к тяжелым компонентам нефти — Тпл ~80 °С.

Классификация нефтей – распределение нефтей на классы, типы, группы и виды.

По составу дистиллятного части нефти делят на пять классов: метановая, метано-нафтенов, нафтенов, метано-нафтено-ароматическая и нафтено-ароматическая.

По содержанию серы нефть делят на малосернистую (до 0,5%), сернистую (0,5-2%) и высокосернистую (свыше 2%).

По содержанию фракций, выкипающих при перегонке до температуры 350 ° С, ее делят на типы: Т1 (свыше 45%), Т2 (30-45%), Т3 (менее 30%).

По содержанию базовых масел нефти делят на четыре группы: М1 (свыше 25%), М2 (20-25%), М3 (15-20%) и М4 (менее 15%).

По содержанию твердых парафинов ее делят на три вида: П1 (менее 1,5%), П2 (1,5-6%), П3 (свыше 6%).

По содержанию смол и асфальтенов нефть делят на малосмолисту (до 10%), смолистое (10-20%) и високосмолисту (свыше 20%).

В практике употребляется условное разделение нефти на легкую, среднюю и тяжелую соответствии с плотностью до 850, 850 – 950 и более 950 кг/м3.

В нефтяной промышленности, зачастую употребляется классификация нефти по месту добычи, плотностью и содержанием серы.

По преобладанием (более 75% по массе) какого-либо одного из классов углеводородов различают, во-первых, 3 основных класса нефтей, а именно:

1) метановые (М),

2) нафтеновые (Н),

3) ароматические (А).

Во-вторых, различают также 6 смешанных классов нефтей, в которых при ~ 50% по массе какого-либо одного класса углеводородов содержится дополнительно не менее 25% другого класса углеводородов, то есть классы:

4) метано-нафтеновые (М-Н),

5) нафтенов-метановый (Н-м),

6) ароматические-нафтеновые (А-Н),

7) нафтенов-ароматический (Н-А),

Нефть ароматические-метановые (А-М),

9) метано-ароматический (М-А).

В смешанном (10) типе нефти (М-Н-А) все классы углеводородов содержатся примерно поровну.

Главную часть нефтей составляют три группы углеводородов – алканы, нафтены и арены.

Алканы (в литературе Вы можете также столкнуться с названиями предельные углеводороды, насыщенные углеводороды, парафины) химически наиболее устойчивы. Их общая формула СnH(2n+2). Если число атомов углерода в молекуле не более четырех, то при атмосферном давлении алканы будут газообразными. При 5-16 атомах углерода это жидкости, а свыше – уже твердые вещества, парафины.

К нафтенам относят алициклические углеводороды состава CnH2n, CnH(2n-2) и CnH(2n-4). В нефтях содердится преимущественно циклопентан С5Н10, циклогексан С6Н10 и их гомологи.

Арены (ароматические углеводороды). Они значительно беднее водородом, соотношение углерод/водород в аренах самое высокое, намного выше, чем в нефти в целом. Содержание водорода в нефтях колеблется в широких пределах, но в среднем может быть принято на уровне 10-12% тогда как содержание водорода в бензоле 7,7%. А что говорить о сложных полициклических соединениях, в ароматических кольцах которых много ненасыщенных связей углерод-углерод! Они составляют основу смол, асфальтенов и других предшественников кокса, и будучи крайне нестабильными, осложняют жизнь нефтепереработчикам.

44. Нефтяной газ, его компонентный состав и физические свойства.

Приро́дный газ — смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При нормальных условиях (101,325 кПа и 0 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.

Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — от 70 до 98 %. В состав природного газа могут входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана:

этан (C2H6),

пропан (C3H8),

бутан (C4H10).

Природный газ содержит также другие вещества, не являющиеся углеводородами:

водород (H2),

сероводород (H2S),

диоксид углерода (СО2),

азот (N2),

гелий (Не) и другие инертные газы.

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Для облегчения возможности определения утечки газа в него в небольшом количестве добавляют одоранты — вещества, имеющие резкий неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц). Чаще всего в качестве одоранта применяется тиолы (меркаптаны), например, этилмеркаптан (16 г на 1000 м³ природного газа).

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано иное):

Плотность:

от 0,68 до 0,85 кг/м³ (сухой газообразный);

400 кг/м³ (жидкий).

Температура самовозгорания: 650 °C;

Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;

Удельная теплота сгорания: 28—46 МДж/м³ (6,7—11,0 Мкал/м³)[1] (то есть 8-12 кВт·ч/м³);

Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.

Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх[

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти; выделяющихся в процессе добычи и подготовки нефти. К нефтяным газам также относят газы, выделяющиеся в процессах термической переработки нефти (крекинга, риформинга, гидроочистки и др.), состоящие из предельных и непредельных (метана, этилена) углеводородов.

Нефтяные газы применяют как топливо и для получения различных химических веществ. Из нефтяных газов путём химической переработки получают пропилен, бутилены, бутадиен и др., которые используют в производстве пластмасс и каучуков

Попутный нефтяной газ является побочным продуктом нефтедобычи, получаемым в процессе сепарации нефти.

Попутный нефтяной газ — смесь газов, выделяющаяся из нефти, состоящая из метана, этана, пропана, бутана и изобутана, углекислого газа, азота и сероводорода, содержащая растворенные в ней высокомолекулярные жидкости (от пентанов и выше) и различного состава и фазового состояния.

45. Химический состав природных углеводородных газов. Что такое горючий газ. Дать определение «жирным газам», что такое сухой газ. Понятие о газоконденсате.

Приро́дный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ. Природный газ относится к полезным ископаемым, одно из важнейших горючих ископаемых, занимающее ключевые позиции в топливно-энергетических балансах многих государств.

Природный газ является важным сырьем для химической промышленности.

В пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде.

Энергетическая и химическая ценность природного газа определяется содержанием в нём углеводородов. Очень часто в месторождениях он сопутствует нефти. Разница в составе природного и попутного нефтяного газа имеется. В последнем, как правило, больше сравнительно тяжёлых углеводородов, которые обязательно отделяются, прежде чем использовать газ.

Химический состав

Природные углеводородные газы представляют собой смесь предельных углеводородов вида СnН2n+2. Основную часть природного газа составляет метан CH4 — до 98 %.

В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана: - этан (C2H6), - пропан (C3H8), - бутан (C4H10), а также другие неуглеводородные вещества: - водород (H2), - сероводород (H2S), - диоксид углерода (СО2), - азот (N2), - гелий (Не)

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах, так называемых одорантов. Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан.

Горючие газы – вещества с низким порогом теплоты сгорания. Это основной компонент газообразного топлива, которое используется для газоснабжения городов, в промышленности и других сферах жизнедеятельности. Физико-химические характеристики таких газов зависят от наличия в их составе негорючих компонентов и вредных примесей.

Физические свойства

Жаропроизводительность – максимальная температура, выделяемая при полном сгорании сухого газа в теоретически необходимом количестве воздуха. При этом выделяемое тепло расходуется на нагревание продуктов сгорания. Для метана этот параметр в °С равен 2043, бутана – 2118, пропана – 2110.

Температура воспламенения – наименьшая температура, при которой происходит самопроизвольный процесс воспламенения без воздействия внешнего источника, искры или пламени, за счет теплоты выделяемой частицами газа. Этот параметр особенно важен для определения допустимой температуры поверхности аппаратов, используемых в опасных зонах, которая не должна превышать температуру воспламенения. Для такой аппаратуры присваивается температурный класс.

Температура вспышки – наименьшая температура, при которой выделяется достаточное количество паров (на поверхности жидкости) для воспламенения от наименьшего пламени. Это свойство не стоит обобщать с температурой воспламенения, поскольку эти параметры могут разниться в значительной степени.

В зависимости от преобладания в нефтяных газах легких (метан, этан) или тяжелых (пропан и выше) углеводородов газы разделяются на сухие и жирные.

Сухим газом называют природный газ, который не содержит тяжелых углеводородов или содержит их в незначительных количествах.

Жирным газом называют газ, содержащий тяжелые углеводороды в таких количествах, когда из него целесообразно получать сжиженные газы или газовые бензины.

Газовый конденсат — смесь жидких углеводородов, конденсирующихся из природных газов.

Газовый конденсат представляет собой бесцветную или слабоокрашенную жидкость. В природных условиях (в залежах), как правило, находится в газообразном состоянии. Конденсируется из природных (пластовых) газов при снижении давления (ниже давления начала конденсации) и/или температуры (точка росы по углеводородам). Состоит из бензиновых (интервал кипения от 30-80 до 200°С), керосиновых (200-300°С) и, в меньшей степени, более высококипящих компонентов. Для большинства газовых конденсатов выход бензиновых фракций составляет 70-85%.[1]

В зависимости от наличия/отсутствия в продукте газов различают нестабильный газоконденсат (сырой газоконденсат), который содержит в своём составе растворённые газы, и стабильный газоконденсат, получаемый путём дегазации нестабильного (в основном методом ректификации).

В свою очередь стабильный конденсат в зависимости от места производства делится на промысловый конденсат (lease condensate - англ.), получаемый непосредственно на промысле, рядом со скважиной, и заводской конденсат (plant condensate - англ), производимый на газоперерабатывающих заводах.

46. Гипотезы о происхождении нефти и газа. Основной принцип неорганической теории. Из каких илов образуются углеводороды.

Существует 3 гипотезы о происхождении нефти и газа.

Гипотезу органического происхождения впервые высказал в 1759 году ученый М. В. Ломоносов, по которой нефть и газ образуются из остатков животных и растительных организмов под воздействием высоких температур и давления без доступа кислорода. Остатки животных и растительных организмов под воздействием при высокой температуре и давлении разлагаются. В результате разложения органических остатков образуются углеводороды как основная часть нефти и газа.

Гипотезу неорганического происхождения нефти и газа выдвинул в 1877 году Д. И. Менделеев, который объяснял, что углеводороды могут образовываться в недрах земли при воздействии перегретого водяного пара на карбиды тяжелых металлов под действием высоких температур и давлений. Во время горных процессов по трещинам-разломам в земную в земную кору поступает вглубь вода, которая на своем пути встречает карбиды железа и вступает с ними в реакцию. В результате реакций образуются окислы железа и в виде паров - углеводороды. Образовавшиеся углеводороды по тем же трещинам поднимаются в верхние слои земной коры и по проницаемым породам (песчаники известняки и др.) перемещаются к местам образования нефтяных залежей. До сих пор нет единого мнения о происхождении нефти и газа. Обе стороны имеют свои за и против. Во многом подтвердилась гипотеза органического происхождения. К настоящему времени большинство нефтяных месторождений в мире находятся в осадочных породах, содержащих окаменелые останки животных и растений. В то же время сторонники органического происхождения не могут обосновать огромные скопления останков животных и растений в местах, где органического вещества в осадочных породах сравнительно мало. Кроме того, имеются большие скопления нефти в Марокко, Венесуэле, и др. странах в метаморфических и изверженных породах, в которых органического вещества не может быть.

В 1892 г русский геолог В. Д. Соколов выдвинул «космическую» гипотезу возникновения нефтяных УВ в земной коре. Он утверждал, что УВ изначально присутствовали в газопылевом облаке. Затем из магмы стали выделятся и подниматься в газообразном состоянии по трещинам в верхние слои земного шара, где конденсировались и образовывали нефтяные месторождения.

Сторонники неорганического происхождения нефти и газа показывают, что образование нефти - процесс постоянный, пока в недрах земли есть вода, углекислый газ и восстановители (закись железа).

Согласно органической гипотезе, нефть образуется в морях и океанах. Остатки животных и растений организмов, входящих в состав планктона, накапливаются на морском дне в смеси глин и других частиц. Образуется специфический ил, называемый сапропель (I). Толща этого ила может быть затем перекрыта пластами других пород извести, глин и т.д. (II)

Сапропель попадает в условия повышения t° и p. Здесь органическое вещество преобразуется и формируется каменная нефть. Со временем (III) капли органического вещества сливаются, идет их химическая эволюция, и формируется истинная нефть. При перепадах давления нефть может покинуть материнские породы и начать миграцию через породы в земной коре (IV).

В процессе миграции нефть может встретить структуру, где она остановится и начнет накопляться.

2) Неорганическая концепция образования углеводородов заключается в следующем.

В мантии содержится весьма значительное количество углерода и водорода. При высоких p и t°, которые господствуют в мантии, может произойти синтез молекул нефтяного ряда. Из этих элементов сначала образуются молекулы легких газов – CH4, C2H6 и т.д. (СnH2n+2).

Используя трещиноватые зоны в литосфере эти газы поднимаются вверх, t° и p постепенно снижаются, что способствует продолжению синтеза все более тяжелых молекул жидких углеводородов. Они смешиваются, и к поверхности приходит истинная нефть.

47. Основные формы залегания горных пород. Что такое природные резервуары. Какие пласты являются ловушками нефти и газа

Первичные формы залегания образуются одновременно с формированием пород. Для осадочных пород это – слои и слоистые толщи, для магматических – глубинные массивы или потоки и покровы, для метаморфических – полосчатые толщи или массивы.

Слой – первичная форма залегания осадочных пород, это – однородное маломощное тело большой протяженности, отличающееся от смежных слоев составом, структурой, цветом. Элементы слоя – поверхности напластования - кровля и подошва, мощность

Слои объединяются в толщи. Различают согласное и несогласное залегание толщ по отношению друг к другу. Толщи залегают согласно, если кровли и подошвы слоев одной толщи параллельны кровлям и подошвам слоев другой толщи. При несогласном залегании подошва вышележащей толщи срезает слои нижележащих пород.

Вторичные или нарушенные формы залегания возникают уже после образования пород в результате складчато-разрывных движений.

Среди этих форм различают складчатые нарушения (дислокации) и разрывные нарушения.

Складкой называется изгиб слоя без разрыва его сплошности. В природе наблюдается большое разнообразие складок.

Складчатые или пликативные нарушения (дислокации) образуются без разрыва сплошности слоев. К ним относятся моноклиналь, флексура, синклинальная и антиклинальная складки.

Моноклиналь - самая простая форма нарушения первоначального залегания пород, выражается в общем наклоне слоев в одну сторону.

Флексура – коленообразная складка, образующаяся при смещении одной части толщи относительно другой без разрыва сплошности слоев.

Антиклиналь – складка, обращенная вершиной вверх, синклиналь – складка, обращенная своей вершиной вниз. Бока складок называют крыльями (К), внутреннюю часть – ядром (Я), вершины – замком (З), линия, делящая складку на две симметричные части – осью (О).

По положению оси в пространстве различают складки симметричные, асимметричные, наклонные, лежачие, по форме – изоклинальные (крылья //, сундучные и т.д.). Расположенные рядом синклинальная и антиклинальная складки называются сопряженными.

Разрывные нарушения (дислокации) образуются в результате интенсивных тектонических движений, вызывающих разрывы сплошности слоев. При этом образуются тектонические блоки, смещенные относительно друг друга. Смещение происходит по плоскости разрыва. Амплитуда смещения колеблется от долей метра до первых километров. К разрывным нарушениям относятся сбросы, горсты, грабены, надвиги, сдвиги.

Природный резервуар – это коллектор, частично или со всех сторон ограниченный непроницаемыми породами и являющийся естественной емкостью для нефти и газа, внутри которой возможна циркуляция флюидов.

Выделяются три основных типа: пластовый, массивный и литологически ограниченный.

Пластовый резервуар – это проницаемый пласт, ограниченный флюидоупорами в кровле и подошве.

Массивные резервуары представляют собой большую толщу проницаемых пород, от нескольких десятков до тысячи метров, которые перекрыты флюидоупором. Это может быть высокоамплитудная складчатая структура, рифовый массив или эрозионно-тектонический выступ. Залежи нефти или газа в таких резервуарах контролируются породами-покрышками, только в кровле и с боков коллектора, а внизу, по всей площади, они подпираются водой.

Литологически ограниченные резервуары – это линзовидные проницаемые тела, заключенные в толще непроницаемых пород.

По гидродинамическим условиям выделяются природные резервуары с открытой, полуоткрытой (полузакрытой) и закрытой гидродинамическими системами.

Гидродинамически открытые системы имеют связь с дневной поверхностью, которая может быть непосредственной и опосредованной. В первом случае проницаемые породы пластового или массивного ПР выходят на поверхность. Во втором случае связь с поверхностью происходит через проницаемые породы другого возраста и состава или по проводящим разрывным нарушениям. Формирование залежей нефти в резервуарах с открытой гидродинамической системой может произойти только за счёт гидравлического экранирования, когда нефть удерживается напором вод и капиллярными силами или за счёт образования асфальтовой пробки.

Полуоткрытые гидродинамические системы связаны с пластовыми ПР. Движение флюидов в них происходит на значительной площади от области питания к области разгрузки. Пластовые давления обычно соответствуют гидростатическим давлениям.

Гидродинамические системы массивных ПР на глубине связаны с пластовыми ПР и поэтому являются их разновидностью.

Гидродинамически закрытые системы связаны в основном с литологически ограниченными резервуарами, в которых движение флюидов ограничено или невозможно. В них часто образуются аномально высокие пластовые давления.

Ловушка углеводородов — часть природного резервуара, способная удерживать скопления углеводородов, вследствие её экранирования относительно непроницаемыми породами. Наличие ловушки — это первое условие формирования залежи. У резервуаров, литологически ограниченных со всех сторон, весь резервуар может являться ловушкой.

Типы ловушек:

Структурная (сводовая) – образованная в результате изгиба слоев;

Пликативные — образованы в результате изгиба слоев

Дизъюнктивные — образованы в результате разрыва сплошности слоев

Стратиграфическая – сформированная в результате эрозии пластов – коллекторов и перекрытия их затем непроницаемыми породами;

Тектоническая – образованная в результате вертикального перемещения мест обрыва относительно друг друга, пласт-коллектор в месте тектонического нарушения может соприкасаться с непроницаемой горной породой.

Литологическая – образованная в результате литологического замещения пористых проницаемых пород непроницаемыми.

Большинство залежей в мире (около 80 %) связано с ловушками структурного типа.

Наилучшими экранирующими свойствами обладают соли, ангидриты и монтмориллонитовые глины.

48. Какие типы залежей нефти и газа существуют в природе. Что такое пластовая залежь, литологическая залежь, массивная.

Как и любая классификация, классификация нефтяных и газовых залежей может осуществляться по разным их признакам (параметрам): по форме, размерам, фазовым соотношениям между нефтью и газом и др.

По соотношению в залежи запасов нефти, газа и конденсата Н.Е.Еременко (1968) выделил семь классов залежей:

1. Нефтяные залежи, мало насыщенные газом. Это так называемая "мертвая" нефть. В таких залежах давление насыщения во много раз ниже пластового давления и иногда близко к атмосферному. Газовые шапки в них отсутствуют.

2. Нефтяные залежи, недонасыщенные газом. В них давление насыщения также ниже пластового, но разница между ними незначительная. Газовая шапка отсутствует.

3. Нефтяные залежи, насыщенные газом. Давление насыщения близко к пластовому. Залежь газовой шапки не имеет, однако при снижении давления в процессе разработки в них могут возникнуть газовые шапки.

4. Газонефтяная залежь – залежь нефти с газовой шапкой, имеет газовую, газонефтяную и нефтяную части (см. рис.4). Запасы нефти в залежи резко преобладает над запасами газа в газовой шапке.

5. Нефтегазовая залежь – залежь газа с нефтяной оторочкой. Имеет газовую, газонефтяную и нефтяную части. Запасы газа в переводе на условное топливо преобладает над запасами нефти в нефтяной оторочке. По энергоемкости 1 млн. тонн нефти приравнивается 1 млрд. м3 газа.

6. Газоконденсатная залежь – залежь полужирного, жирного газа, содержащего растворенную нефть легких фракций – конденсат в количестве свыше 25 см3/м3. Содержание конденсата колеблется в значительных количествах. При падении давления в ходе разработки возможно появление жидкой – конденсатной фазы в виде оторочек в зоне ГВК. Некоторые газоконденсатные залежи содержат нефтяные оторочки значительных размеров. Такие залежи относятся к типу нефтегазоконденсатных.

7. Газовая залежь. Состоит из сухого (метанового) газа с низким конденсатным фактором (<25см3/м3). Каждая залежь требует своих условий разработки, т.к. разные залежи обладают своими энергетическими ресурсами и разными режимами. Естественное продвижение нефти в направлении к забоям скважин осуществляется за счет следующих сил: сил всплывания нефти над водой, силы упругого напора – силы расширения растворенного газа при снижении давления в пласте в процессе разработки залежи, расширения нефти, расширения сжатой воды, напора законтурных вод, упругого напора сжатых пород. Все эти силы срабатывают одновременно с момента начала снижения давления в пласте. Продолжительность их действия зависит от общего энергетического ресурса залежи и способов ее разработки.

Наиболее популярной в нефтегазовой геологии является классификация залежей нефти и газа по типу резервуаров, и ловушек, разработанная И.О.Бродом (1953). По этому показателю им выделяется три основные группы залежей: пластовые, массивные и литологически ограниченные. Позже (1963) в отдельные группы были выделены стратиграфически и тектонически экранированные залежи.

Пластовые залежи.

Залегают в пластовых резервуарах. Скопление нефти и газа формируются в той части резервуара, где существует ловушка. Здесь нефть и газ могут накапливаться и сохраняться от разрушения. Ловушки в пластовых резервуарах образуются на участках структурных изгибов в виде брахиантиклинальных и куполовидных складок, в зонах тектонического экранирования разрывными нарушениями, литологического замещения коллекторов покрышками и стратиграфического экранирования. Соответственно различаются:

1. Пластовые сводовые залежи. Они образуются в пластовых резервуарах в сводовых частях антиклинальных складок.

2. Пластовые тектонически экранированные залежи, образуются в пластах, нарушенных разломами.

3. Пластовые литологически экранированные залежи, образуются в зонах литологического замещения пласта-коллектора.

4. Пластовые стратиграфически экранированные залежи, образуются в пластах, срезанных эрозией и несогласно перекрытых более молодыми отложениями.

Типичными представителями пластовых сводовых залежей являются залежи нефтяных месторождений Среднего Приобья в Западной Сибири. Примерами стратиграфически экранированных залежей являются залежи Шаимского нефтеносного района.

Массивные залежи.

Образуются в резервуарах массивного типа под перекрывающими их флюидоупорами (покрышками). Различаются три разновидности массивных залежей:

1. Массивные сводовые (антиклинальные).

2. Массивные в погребенных рифовых массивах, состоящих из биогенных известняков.

3. Массивные в эрозионных выступах погребенного древнего рельефа, сложенных выветрелыми трещиноватыми породами-коллекторами.

Примерами массивных сводовых залежей являются залежи сеноманского газа в Западной Сибири, в том числе такие гигантские залежи, как Губкинское, Медвежье, Заполярное, Ямбургское, Уренгойское месторождения. Эти залежи образовались на глубине 800 – 1000м. под региональной глинистой покрышкой туронского яруса в сводовых частях антиклинальных складок валообразной и куполовидной форм, сложенных слабо уплотненными песчаниками и алевролитами.

Литологические залежи

Формируются в резервуарах литологически ограниченного типа. Такие резервуары состоят из песков, песчаников и имеют сложные, иногда весьма причудливые формы. Образовались в прибрежных частях древних морей – в узких заливах, на пляжах, баровых островах, вокруг островов и др. Часто это песчаные отложения погребенных русел древних рек, пойм и подпойменных террас. Залежи имеют формы пластов, линз, карманов, колец, полуколец, козырьков, рукавов, шнурков, полос и т.д. Шнурковые (рукавообразные) залежи широко развиты в Апшероно-Нижнекуринской провинции и на некоторых месторождениях Северной Америки. Честь их открытия принадлежит академику И.М.Губкину (1911 год), который впервые их выявил и описал

49. Дать объяснение что такое месторождение нефти и газа, что такое местоскопление нефти и газа. Элементы залежи.

Под месторождением нефти и газа понимается совокупность залежей одной и той же группы (например, сводовых пластовых или массивных и т. д.), находящихся в недрах земной коры единой площади.

Приведенное определение нуждается в пояснении, так как оно содержит некоторую условность и обобщенность. Условность состоит в том, что нефть и газ никогда не залегают в месте своего образования. Поэтому под термином «месторождение» надо понимать не место рождения нефти и газа, а место залегания ловушки, в которую попали эти полезные ископаемые вследствие миграции.

Обобщенность заключается в том, что месторождение нефти и газа может содержать от одной до нескольких десятков залежей. Единичная залежь может считаться месторождением в том случае, если с учетом запасов нефти и газа целесообразна ее разработка. Несколько залежей могут входить в одно месторождение при условии, если они характеризуются однотипными структурами, определяющими общность организации поисков, разведки и добычи нефти и газа.

Месторождения нефти и газа делятся на два класса:

I класс - месторождения, сформировавшиеся в геосинклинальных областях (например, в Азербайджане, Узбекистане);

II класс - месторождения, сформировавшиеся в платформенных областях (например, в Западной Сибири).

По величине извлекаемых запасов классифицируются на:

уникальные — более 300 млн т нефти или 500 млрд м³ газа;

крупные — от 30 до 300 млн т нефти или от 30 до 500 млрд м³ газа;

средние — от 5 до 30 млн т нефти или от 5 до 30 млрд м³ газа;

мелкие — от 1 до 5 млн т нефти или от 1 до 5 млрд м³ газа;

очень мелкие — менее 1 млн т нефти, менее 1 млрд м³ газа

Местоскопление нефти и газа - это место скоплений (ассоциация) залежей нефти и газа, приуроченных к одной или нескольким естественным ловушкам, расположенным на одной локальной площади. Залежи нефти и газа могут иметь промышленное и непромышленное значение.

А.А.Бакиров выделил (1960) пять основных классов локальных скоплений нефти и газа.

I Класс структурного типа. Формирование местоскоплений УВ этого класса обусловливается структурным фактором. Ловушкой для образования скоплений служат локальные структуры различного происхождения, структурные осложнения моноклиналей, а также дизъюнктивные нарушения, экранирующие в определенных условиях скопления нефти и газа.

II Класс литологического типа. Здесь в формировании местоскоплений УВ ведущая роль принадлежит литологическому фактору. Характер ловушки для образования скоплений нефти и газа предопределяет условия отложения и последующего преобразования пород, участвующих в строении пород коллектора, в том числе изменения их физических свойств по простиранию, выклинивание вверх по восстанию, линзовидный характер залегания и др.

III Класс рифогенного типа. В формировании местоскоплений УВ ведущая роль принадлежит рифогенным образованиям. Ловушкой для их образования обычно служат рифовые массивы.

IV Класс стратиграфического типа. Формирование местоскоплений УВ этого класса обусловливается фактором стратиграфически несогласного перекрытия коллектора практически нефте- и газонепроницаемыми образованиями более молодого возраста. Ловушкой для образования скоплений служат участки срезания и несогласного перекрытия коллектора слабопроницаемыми или непроницаемыми отложениями.

V Класс смешанного типа. Формирование местоскоплений УВ обусловливается тем или иным сочетанием структурного, литологического, стратиграфического и других факторов. По приуроченности к различным типам локальных ловушек выделяются местоскопления нефти и газа: структурного, рифогенного, литологического, стратиграфического и литолого-стратиграфического классов. В составе каждого из перечисленных классов можно выделить различные группы и подгруппы.

Залежью называется единичное скопление нефти и природного газа.

Основными параметрами залежей нефти и газа являются: форма, размеры, тип углеводородов, геологические и промышленные запасы, контуры нефтеносности, газоносности, абсолютные отметки газоводяных, газо-нефтяных, водонефтяных контактов, пластовое давление, пластовая температура, плотность нефти, абсолютные дебиты в скважинах (притоки за сутки), тип коллектора по пористости, проницаемости и др.

1. По типу углеводородов залежи бывают газовые, нефтяные, газо-нефтяные (нефтяные с газовой шапкой), нефтегазовые (газовые с нефтяной оторочкой), газоконденсатные, нефтегазоконденсатные (газоконденсатные с нефтяной оторочкой).

2. Форма залежей определяется формой ловушки и резервуаров. По этому показателю различаются следующие типы залежей: пластовые сводовые, массивные сводовые, пластовые сводовые литологически экранированные, пластовые сводовые тектонически экранированные. Наиболее распространенными являются пластовые сводовые залежи (Рис.4), в плане они имеют округлые, овальные формы. Залежи экранированного типа имеют в разрезе линзовидные, гнездовидные (карманообразные) формы, в плане – козырьковые (заливообразные), кольцевые, полосовидные, рукавообразные (шнурковые) и сложные формы.

3. Размеры залежей. Показателями размеров залежей являются: длина, ширина, площадь, толщина, высота, объем. Высотой залежи называется расстояние по вертикали от водонефтяного или газонефтяного контакта до наивысшей отметки ее кровли.

4. Промышленные запасы нефти и газа – это количество углеводородов, находящееся в залежи.

5. Водонефтяным контактом (ВНК) называется поверхность раздела нефти и воды в подошве залежи. Его положение (абсолютная глубина) определяется при разведочных работах бурением скважин и их испытанием. Чаще эта поверхность бывает ровной, плоской, горизонтальной. Она характеризуется соответствующей абсолютной отметкой, а при наклонном ее положении дополнительно определяется угол наклона. Иногда ВНК имеет не плоскую, а неровную, извилистую форму. Для залежей газонефтяного типа кроме ВНК определяют газонефтяной контакт (ГНК), его положение (абсолютную глубину) и контур в плане.

Внешний контур нефтеносности – это линия пересечения ВНК с кровлей залежи. Внутренний контур нефтеносности – линия пересечения ВНК с подошвой залежи. Для газовых залежей определяются внешний и внутренний контуры газоносности.

Газовая шапка – это скопление свободного газа над нефтью в залежи. Наличие свободного газа в нефтяной залежи свидетельствует о том, что давление в залежи равно давлению насыщения нефти газом при данной температуре, т.е. нефть полностью насыщена газом. Если пластовое давление выше давления насыщения, то весь газ растворится в нефти и газовая шапка не образуется. Параметры газовой шапки определяются отдельно в ходе разведки залежи.

6. Толщина продуктивного пласта залежи определяется для расчета объема залежи, она равна расстоянию по перпендикуляру от подошвы до кровли пласта. Если продуктивный пласт неоднороден по строению и содержит линзовидные включения непроницаемых пород, то определяют эффективную толщину, равную суммарной мощности проницаемых пропластков, насыщенных углеводородами. Она равна толщине пласта за исключением глинистых пропластков.

7. Коэффициент нефтенасыщенности – это степень насыщенности пор коллекторов нефтью. Он учитывает, что не все поры заполнены нефтью, а часть пор заполнена водой, сырая нефть всегда содержит воду. Коэффициент нефтенасыщенности в нефтяных залежах колеблется от 0,7 до 1,0, он уменьшается по мере приближения к водонефтяному контакту.

8. Коэффициент газонасыщенности – степень насыщенности пор коллекторов газом. Определяется для газовых залежей методом отбора и анализа проб сырого газа.

50. Типы порового пространства. Как влияет литология пласта на тип порового пространства. Причины разрушения залежей.

Пористость горной породы – это наличие в ней незаполненных твердым веществом пор. Емкостные свойства пород–коллекторов обусловлены наличием в них пустотного пространства, способного заполняться нефтью, газом или водой.

Пустоты бывают трех видов: поры, каверны и трещины. Соответственно и коллекторы образуют три основных типа: поровый, каверновый и трещинный, а также различные сочетания этих типов. Различают полную (абсолютную) и открытую пористость.

Полная пористость – это объем всех пор, находящихся в горной породе.

Открытая пористость – это объем пор, сообщающихся между cобой. Количественно та и другая пористость выражается коэффициентом пористости, который представляет собой отношение объема пор к объему образца породы.

По величине поровые каналы условно подразделяется на три группы:

Сверхкапиллярные – диаметр 2 – 0,5 мм;

Капиллярные – диаметр 0,5 – 0,0002 мм;

Субкапиллярные – диаметр менее 0,0002 мм.

По крупным (сверхкапиллярным) порам движения нефти и газа происходит свободно, а по капиллярным – при значительном участии капиллярных сил.

Субкапиллярные каналы, независимо от величины пористости практически непроницаемы (глины, глинистые сланцы, плотные известняки и др.).

Открытая пористость коллекторов на практике изменяется в широких пределах – от нескольких процентов до 35 %, в большинстве случаев она изменяется от 6 – 8 до 25 %. Пограничные значения пористости между коллектором и неколлектором лежат в пределах 4 – 6 %.

Кавернозность характерна для карбонатных пород, подверженных растворению. Каверны от пор отличаются лишь размерами. Принято к кавернам относить пустоты с размерами не менее 2 мм, т.е. более чем размер сверхкапиллярных пор. Коэффициент полной кавернозности и открытой кавернозности определяется аналогично коэффициентам пористости.

Трещиноватость горных пород обусловлена наличием трещин, не заполненных твердым веществом. Трещиноватостью обладают в основном плотные, крепкие, низкопоровые хрупкие породы. Наличие в такой породе разветвленной системы трещин обеспечивает коллекторскую емкость.

По степени раскрытости трещин выделяются макротрещины, видимые невооруженным глазом с раскрытостью более 0,1 мм, и микротрещины, различимые лишь в шлифах под микроскопом с раскрытостью менее 0,1 мм. Трещинный тип коллектора в чистом виде встречается редко. Как правило, микротрещинные участки породы имеют дополнительную емкость за счет пористости и кавернозности. На практике коллектора делят на поровые, каверновые, трещинные и смешанного типа: трещинно – поровые, трещинно – каверновые, трещинно – порово – каверновые, каверно – поровые и др.

Структура порового пространства определяется и зависит от:

- гранулометрического состава пород;

- формы и размера зёрен – по мере уменьшения величины зерен пористость, как правило, возрастает за счет возрастания частиц неправильной формы, зерна неправильной формы укладываются менее плотно, что приводит к увеличению пористости;

- укладки зёрен, например, при кубической укладке сферических зерен пористость составляет  47,6 %, при более плотной ромбической укладке  25,96 %

- сортировки зёрен, чем лучше отсортирован материал, тем выше пористость;

- однородности и окатанности зёрен – порода, содержащая более однородные и окатанные зерна, имеет более высокую пористость;

- степени и типа цементации (рис. 1.10, 1.11);

- степени трещиноватости горных пород;

- характера и размера пустот.

Характер цементации (рис. 1.10, 1.11) может существенно изменять пористость породы. Типы цементации порового пространства будут в большей степени предопределять размеры поровых каналов. А радиус зерен в меньшей степени оказывает влияние на величину пористости и, как правило, не определяет величины пористости.

Пористость пород продуктивных пластов определяют в лабораторных условиях по керновому материалу

Разрушение залежей представляет собой непрерывно действующий процесс частичного или полного рассеяния и распада УВ, составляющих залежь нефти или газа, или процесс перехода УВ в другие вещества: вязкие и твердые битумы. Разрушение залежей противостоит процессу формирования залежей. Началом процесса сокращения залежи является естественное истощение источника генерации УВ. Однако прекращение поступления УВ в залежь может произойти и вследствие появления преград на пути миграционного потока, связанного с перестройкой структурно плана.

Непосредственными причинами разрушения и переформирования залежей являются различные нарушения условий их залегания.

Выделяется ряд факторов разрушения залежей нефти и газа.

1. Тектонический фактор, который обусловлен следующими процессами:

1) изменением наклона пластов и раскрытием замка структурных ловушек;

2) рассечением залежи разрывными нарушениями;

3) осложнением структурной залежи внедрением масс каменной соли, глины, сопочной грязевулканической брекчии, магматических пород;

4) эрозией покрышки и вскрытием залежи;

5) уплотнением коллекторов;

6) увеличением проницаемости покрышки залежи при тектонических напряжениях;

2. Гидродинамический фактор связан с активностью пластовых вод, которые вымывают УВ из малоамплитудных структурных ловушек с пологими крыльями. Происходит это по А.А. Карцеву (1972) в случае, когда наклон водонефтяного (газоводяного) контакта меньше угла падения крыла сводовой ловушки.

Условием сохранения залежи от механического выноса УВ водой является неравенство:

Q < α,

где Q – угол наклона водонефтяного (газоводяного) контакта;

α – угол падения пласта на крыле ловушки.

3. Гидравлический фактор. Его действие связано с прорывом капиллярного давления избыточным давлением в залежи.

4. Физико-химический фактор. Метан и его гомологи обладают большой растворимостью в воде по сравнению с жидкими УВ. При нахождении газовых залежей в инфильтрационных водонапорных системах пластовые воды, омывающие залежи растворяют и выносят газы. Количество выносимых газов зависит от состава вод и термобарических условий. Действию этого фактора подвержены, главным образом, газовые залежи, которые погружаются.

Газы растворяются в пластовых водах, вплоть до исчезновения залежи и при тектоническом погружении, когда повышение пластового давления не компенсируется ростом газонасыщенности вод. Особо благоприятны для растворения залежей условия при температуре, превышающей 100-120 °С, когда растворимость метана в воде резко возрастает (А.А. Карцев и др., 2001).

5. Химический и биохимический факторы. Действие этих факторов тесно переплетается. Химическое разложение УВ нефтяных и газовых залежей происходит за счет кислорода, сульфатов, нитратов и различных окислов, растворенных в пластовых водах. В результате образуются: углекислый газ, вода, сероводород, аммоний и другие растворимые вещества, а также вязкие и твердые битумы.

Главными процессами распада УВ является их анаэробное окисление за счет сульфатов при участии сульфатредуцирующих бактерий и аэробное окисление кислородом воздуха и пластовых вод. Для окисления 1 г метана требуется 6 г сульфат-иона. Сероводород, получающийся при окислении УВ, образует над разрушенными залежами нефти и газа скопления свободной серы. Так, например, при образовании известных в Туркмении залежей серы было разрушено несколько триллионов кубических метров газа.

6. Термально-метаморфический фактор. Его действие связано с изменением состава нефтей и газов в залежах, вплоть до их полного разрушения в условиях жесткого катагенеза и метаморфизма. При деструкции лёгких нефтей образуется метан, а при деструкции тяжёлых высокосмолистых нефтей, кроме метана, образуются кериты и антраксолиты. При дальнейшем погружении газовых залежей и соответственном повышении температуры метан разлагается на углерод и водород, а антраксолиты превращаются в графит, рассеянный в коллекторе.

7. Диффузионный фактор. Концентрация УВ, находящихся в залежах в тысячи раз превышает концентрацию УВ в окружающих водонасыщенных породах. В результате возникает молекулярное диффузионное перемещение УВ в сторону меньших концентраций и над залежами нефти и газа образуется ореол рассеяния

51. Какие породы называются коллектором, дать объяснение по каким поровым пространствам в горных породах движутся УВ, их виды, форма, размеры

КОЛЛЕКТОР нефти и газа, горная порода, способная вмещать жидкие, газообразные углеводороды и отдавать их в процессе разработки.

Коллекторы подразделяются на:

1. Промышленные, из которых возможно получение достаточных по величине притоков флюидов.

2. Непромышленные, из которых получение таких притоков на данном этапе невозможно.

Нижние пределы параметров коллекторских свойств (проницаемости и полезной ёмкости), определяющие промышленную оценку коллектора, зависят от состава флюида (для газа в связи с его подвижностью они значительно ниже, чем для нефти) и типа коллектора (поровый, биопустатный, кавернозный, трещинный или смешанный).

Основные критерии коллектора нефти и газа - его емкостная и фильтрационная характеристики, определяемые вещественным составом, пористостью и проницаемостью, а в более общем виде - типом коллектора.

Принято все коллекторы нефти и газа разделять на терригенные и карбонатные.

Терригенные коллекторы.

Породы-коллекторы терригенного типа состоят из зерен минералов и обломков пород разных размеров, сцементированных цементами различного типа. Обычно эти породы представлены в разной мере сцементированными песчаниками, алевролитами, а также в виде смеси их с глинами и аргиллитами. Для характеристики терригенных коллекторов большое значение имеет их минералогический и гранулометрический составы.

Основной масса терригенных коллекторов относится к поровому типу, характеризующемуся межзерновым пустотным пространством, их называют межзерновыми (гранулярными); встречаются также коллекторы со смешанным характером пустотного пространства (трещинно-поровые и даже кавернозно-поровые разности - если часть зёрен сравнительно легко выщелачивается). Свойства терригенных коллекторов зависят, прежде всего, от гранулометрического состава, формы и характера поверхности, слагающих породу зёрен, степени их отсортированности, окатанности, вида упаковки обломочных зёрен; количества, состава и типа цемента. Эти параметры обусловливают геометрию порового пространства, определяют величины эффективной пористости, проницаемости, принадлежность пород к различным классам коллекторов порового типа. На фильтрационную способность терригенных коллекторов влияет также количество, минеральный состав и характер распределения глинистой примеси, снижающей проницаемость.

Карбонатные коллекторы.

Породы-коллекторы карбонатного типа слагаются в основном известняками и доломитами.

Для карбонатных коллекторов характерен наиболее широкий спектр типов: гранулярные (оолитовые и обломочные известняки), трещинные (плотные известняки и доломиты), кавернозные (результат карста), биопустотные (органогенные известняки). Особенности карбонатных коллекторов - ранняя литификация, избирательная растворимость, склонность к трещинообразованию - обусловили большое разнообразие морфологии и генезиса пустот. Качество карбонатных коллекторов определяется первичными условиями седиментации, интенсивностью и направленностью постседиментационных преобразований, за счёт влияния которых развиваются дополнительные поры, каверны, трещины и крупные полости выщелачивания. Карбонатные коллекторы характеризуются крайней невыдержанностью свойств и их значительным разнообразием в зависимости от фациальных условий образования, что затрудняет их сопоставление. Фациальные условия образования карбонатных пород в большей мере, чем в терригенных, влияют на формирование коллекторских свойств. По минеральному составу карбонатные породы менее разнообразны, чем терригенные, но по структурно-текстурным характеристикам имеют гораздо больше разновидностей.

Коллекторские свойства горных пород в первую очередь обусловливаются наличием в них пустот (пор, трещин и каверн). Поры — это пустоты, образованные межзерновыми пространствами и представляющие собой сложные капиллярные системы. Трещины — пустоты, образовавшиеся в результате разрушения сплошности породы, как правило, под действием механических напряжений, и характеризующиеся несоизмеримостью одного линейного размера по отношению к остальным. Каверны — пустоты значительного размера, образовавшиеся в результате выщелачивания горной породы. В отличие от пор в кавернах гравитационные силы преобладают над капиллярными.

Обычно к кавернам относят пустоты с линейными размерами более 1—3 мм.

Поровыми коллекторами сложены многочисленные месторождения нефти и газа земного шара. Кавернозного типа коллектор, как и чисто трещинного, встречается значительно реже. Чаще коллекторы бывают смешанного типа, особенно трещинно-порового. Коллектор порового и трещинно-порового типов, как правило, связан с терригенными породами В них содержится около 60% мировых запасов нефти и 76% запасов газа. Коллектор трещинного и кавернового типов характерны для карбонатных пород. В терригенных и карбонатных породах содержится 99% мировых запасов нефти и газа. Вместе с тем карбонатные отложения из-за высокой продуктивности обеспечивают около 60% мировой добычи нефти. В России основные коллекторы нефти и газа — терригенные породы. В то же время эксплуатируется и более 200 месторождений с карбонатными коллекторами. Удельный вес запасов нефти в карбонатных коллекторах и ее добычи из них постоянно возрастает.

Коллекторские свойства пород нефтяного и газового пласта характеризуются следующими показателями:

1) гранулометрическим составом пород;

2) пористостью;

3) проницаемостью;

4) капиллярными свойствами;

5) удельной поверхностью;

6) механическими свойствами;

7) насыщенностью пород водой, нефтью и газом.

По величине поровые каналы условно подразделяется на три группы:

Сверхкапиллярные – диаметр 2 – 0,5 мм;

Капиллярные – диаметр 0,5 – 0,0002 мм;

Субкапиллярные – диаметр менее 0,0002 мм.

По крупным (сверхкапиллярным) порам движения нефти и газа происходит свободно, а по капиллярным – при значительном участии капиллярных сил.

Субкапиллярные каналы, независимо от величины пористости практически непроницаемы (глины, глинистые сланцы, плотные известняки и др.).

Кавернозность характерна для карбонатных пород, подверженных растворению. Каверны от пор отличаются лишь размерами. Принято к кавернам относить пустоты с размерами не менее 2 мм, т.е. более чем размер сверхкапиллярных пор. Коэффициент полной кавернозности и открытой кавернозности определяется аналогично коэффициентам пористости.

Трещиноватость горных пород обусловлена наличием трещин, не заполненных твердым веществом. Трещиноватостью обладают в основном плотные, крепкие, низкопоровые хрупкие породы. Наличие в такой породе разветвленной системы трещин обеспечивает коллекторскую емкость.

По степени раскрытости трещин выделяются макротрещины, видимые невооруженным глазом с раскрытостью более 0,1 мм, и микротрещины, различимые лишь в шлифах под микроскопом с раскрытостью менее 0,1 мм. Трещинный тип коллектора в чистом виде встречается редко. Как правило, микротрещинные участки породы имеют дополнительную емкость за счет пористости и кавернозности. На практике коллектора делят на поровые, каверновые, трещинные и смешанного типа: трещинно – поровые, трещинно – каверновые, трещинно – порово – каверновые, каверно – поровые и др.

52. Понятие о миграции и аккумуляции нефти и газа. Миграция внутри пласта, внутри резервуара, межрезервуарная. Факторы миграции и физическое состояние мигрирующих углеводородов.

Как отмечалось выше, формирование залежей и месторождений нефти и газа может происходить только путем миграции их из дисперсного, рассеянного в породе состояния. С другой стороны, способность нефти и газа течь и рассеиваться в природной среде отрицательно влияет на сохранность скоплений этих видов полезных ископаемых в течение длительного геологического времени.

Под миграцией нефти и газа понимается любые перемещения в пределах литосферы. Различают два вида миграции - первичную, протекающую в нефтегазоматеринских породах, и вторичную, протекающую в проницаемых породах и приводящую как к формированию залежей нефти и газа, так и к их разрушению.

Основными факторами вторичной миграции являются гравитационный и гидравлический факторы.

Под гравитационным фактором вторичной миграции нефти и газа понимают действие силы тяжести. Под действием силы тяжести капли нефти и газа, попадающие в насыщенную водой породу-коллектор, будут •сплывать в кровельную часть пласта. Под действием сил всплывания (" архимедова сила") газ займет более высокое положение в пласте по сравнению с нефтью, в силу разностей их плотностей. Перемещению капель нефти или газа под действием силы всплывания препятствует капиллярное давление, существующее в заполненном водой пустотном пространстве породы. Перемещение капель нефти или газа возможно только в случае когда сила всплывания (давление прорыва, по В.П.Савченко) превысит величину капиллярного давления. Величина капиллярного давления зависит от размеров пор, межпоровых каналов, трещин, от степени гидрофильности породы, от сил возникающих на Поверхностях разделов нефть - вода, газ - вода и нефть - газ.

Под гидравлическим фактором вторичной миграции нефти и газа понимают действие градиентов давления, существующих в Гидродинамических системах. В случае существования в гидродинамической системе (инфильтрационной, элизионной, см. раздел 4.3) разных приведенных давлений, в системе возникают условия для движения воды. В своем движении вода увлекает вместе с собой мельчайшие капли нефти и газа. В этом же направлении могут передвигаться в кровельной части проницаемого пласта струи нефти и газа в свободной фазе. В этом случае перемещению капель нефти и газа также будут препятствовать капиллярные явления.

Выделяются три основные формы миграции. УВ перемещаются в пределах коллектора - вместе с водой в водорастворенном состоянии, в истинных и коллоидных растворах (пассивные формы миграции); - в свободном состоянии; - в виде ретроградных растворов.

Исходя из соотношения объема газов, находящихся в водорастворенном состоянии и в свободном (промышленные запасы газа составляют по оценке Л.М.Зорькина (1975), менее 10% от растворенных в воде), можно предположить, что наиболее универсальным механизмом вторичной миграции газообразных УВ является миграция газа в водорастворенном состоянии. В настоящее время нет единого взгляда на механизм формирования газовых скоплений.

Под первичной миграцией нефти понимают перемещение в геологическом пространстве микронефти и пузырьков газа, рассеянных в подземных водах и горных породах, в направлении к коллекторам и ловушкам. В результате этого процесса образуются первичные скопления нефти и газа – макронефть, залежи нефти. Первичная миграция осуществляется в водорастворенном, газорастворенном состоянии, либо в форме мелких пузырьков и капель.

Под вторичной миграцией понимают перемещение в геологическом пространстве макронефти и свободного газа в виде струй и потоков. Вторичная миграция нефти и газа осуществляется в свободном состоянии уже после формировании некоторых первичных скоплений нефти и газа или при перетоках из одной ловушки в другую из одного резервуара в другой при переформировании и разрушении залежей и месторождений. Чем меньше удельный вес углеводородов и чем проще построены их молекулы, тем больше их способность миграции через толщи пород. В природных условиях существует следующий ряд углеводородных веществ по степени возрастания миграционной способности: асфальт-мальты - "мертвая нефть" - недонасыщенная газом нефть - насыщенная газом нефть - смесь нефти и газа - газ с конденсатом - сухой газ.

Миграция жидкостей и газов через пористые и трещиноватые породы осуществляется по законам фильтрации. Миграция через практически непроницаемые среды осуществляется на молекулярном уровне по законам диффузии.

К факторам, влияющим на процесс миграции, относятся:

1. Давление. Под действием геостатического давления происходит уплотнение горных пород и отжатие из них воды, нефти и газа. Геодинамическое давление обусловлено движением подкоровых и внутрикоровых геологических масс. Оно вызывает смятие слоистых толщ в складки, разрывы их сплошности, дополнительное уплотнение горных пород, поднятие и опускание обширных территорий. Гидродинамическое давление (напор движущегося потока воды) определяет направление миграции подземных вод и растворенных в них углеводородов.

2. Температура - главный фактор преобразования РОВ в подвижные углеводороды. Она влияет на вязкость нефти, и при достижении критических значений разрушает сложные молекулы, повышая их миграционную способность.

3. Гравитационный фактор обуславливается разностью плотностей воды, нефти и газа. Он вызывает всплывание газа и нефти через толщи поровой воды. Процесс облегчается, если он происходит не по отдельным каплям, а в виде непрерывных струй и потоков. При малых размерах пор породы и при незначительных перепадах давлений в резервуаре гравитационные силы не в состоянии преодолеть силы трения и свободное движение подвижных веществ прекращается.

4. Гидравлический фактор обусловлен движением подземных вод и проявляется в тех частях артезианского бассейна, где происходит струйное движение вод внутри пластов. Существенную роль он приобретает при движении жидкостей по трещинам. При своем движении вода увлекает с собой капли нефти и пузырьки газа, способствуя их миграции на значительное расстояние.

5. Капиллярные и молекулярные силы играют существенную роль на стадии первичной миграции микронефти из глинистых пород в коллекторы. Чем меньше диаметр пор, тем больше капиллярные силы. Так как вода смачивает породу лучше, чем нефть, то в результате капиллярного давления она вытесняет нефть из мелких пор в более крупные.

6. Энергия, расширения газа. Сжатый газ, находящийся в растворенном состоянии или в газовой шапке, обладает способностью к расширению при снижении давления. При этом возникает дополнительное давление, способствующее вытеснению нефти или воды из ловушки и перетоку их по пласту в вышележащие ловушки.

7. Энергия упругого расширения жидкости и пород. Вода и горные породы на глубине находятся в сжатом состоянии. Коэффициент сжатия воды весьма мал, но при больших объемах воды снижение давления в пласте может вызвать значительное увеличение объема жидкости и ее перемещение в пространства.

Дальность миграции зависит от конкретных геологических условий, обеспечивающих действие необходимых сил и наличия путей миграции. При отсутствии путей миграции и при внутрипоровых давлениях, превышающих пластовое и предел упругости пород, могут возникнуть гидроразрыв и образование трещин. При низких внутрипоровых давлениях и при отсутствии путей миграции нефть и газ остаются в породе в захороненном рассеянном состоянии.

Различают внерезервуарную, внутрирезервуарную и межрезервуарную миграции.

Внерезервуарная миграция происходит на ранних стадиях превращения органического вещества в микронефть на стадиях уплотнения глинистых пород и отжимания из нее воды, газа и микронефти, завершается переносом их в природный резервуар.

Внутрирезервуарная миграция - это миграция по порам и трещинам пород резервуара, завершается формированием залежей нефти и газа. При этом на путях миграции внутри резервуара происходит разделение мигрирующей газовой и газонефтяной смеси по принципу дифференциального улавливания. Однако во многих случаях миграция приводит к смешению ранее разделившихся нефтей и газов.

Межрезервуарная миграция - вторичная миграция, происходит из нижележащего резервуара в вышележащий по зонам тектонических нарушений, трещиноватости и ухудшения качества покрышек.

По направлению в пространстве различают вертикальную и бо­ковую (латеральную) миграции. Направление миграции зависит от особенностей строения артезианского бассейна. И.М. Губкин писал: "Закон передвижения нефти в сущности прост: нефть выбирает линии наименьшего сопротивления и пробирается в каждом отдельном случаев в том направлении, в каком ей это легче сделать".

Аккумуляция нефти и газа – процесс накопления нефти и (или) газа в ловушках. B результате нефть и газ, рассеянные в пластовых водах, концентрируются в залежи. Аккумуляция - конечный этап сложного процесса Миграции нефти и газа из зон образования в зоны накопления. Cогласно гравитац. теории, осн. причиной Аккумуляции является плавучесть (всплывание в воде углеводородов). Аккумуляция происходит там, где нефть и газ не могут подняться выше вследствие того, что достигнут свод антиклинали или коллектор выклинился вверх по восстанию пластов. Mиграция A. н. и г. под напором движущейся воды составляет основу гидравлич. теории, согласно к-рой задерживаются в ловушке только нефть и газ. Пo капиллярной теории она обусловлена явлениями поверхностного натяжения, капиллярными и др. силами. Большинство исследователей объясняет Аккумуляцию комбинир. действием перечисленных выше сил.

53. Породы – коллекторы, их характеристики. Нефтенасыщенность пород-коллекторов. Дать определение коэффициенту нефтенасыщенности.

Главной составной частью природного резервуара является коллектор. Коллектор – это горная порода способная вмещать в себя флюид и отдавать, при существующих методах эксплуатации месторождений.

Любая порода, которая содержит сообщающиеся между собой поры, пустоты, трещины, может стать коллектором.

Выделяют следующие группы пород коллекторов по генезису:

Обломочные или терригенные,

Биогенные или органогенные и хемогенные,

Смешанные,

Нетрадиционные коллекторы.

Терригенные или обломочные коллекторы (межзерновые, гранулярные) - это породы, образовавшиеся в результате переноса и механического накопления продуктов дезинтеграции более древних пород. Поскольку обломочный материал чаще всего транспортируется с суши в результате процессов выветривания, их еще называют терригенными. Терригенные отложения состоят преимущественно из кварца, полевых шпатов, слюд, глинистых минералов и обломков пород.

Основная масса обломочной породы состоит из частиц, значительно более мелких, чем средние по размеру зерна. Эти мелкие частицы заполняют пустоты между более крупными зернами. Какую-то часть пустот заполняет цемент, состоящий из глинистого или карбонатного вещества. Обломки обычно связаны цементом. Цемент может быть сингенетическим – первичным и эпигенетическим – вторичным. Обломки обычно связаны цементом.

Хемогенные породы-коллекторы - это осадочные образования, состоящие из минерального вещества, выпавшего на месте его формирования и не подвергшегося переносу. К ним относятся известняки, мергели, доломиты, мел, кремнистые сланцы. Пустотное пространство хемогенных коллекторов образовано трещинами и кавернами выщелачивания.

Среди карбонатных коллекторов особое место занимают биогенные или органогенные толщи, образованные жизнедеятельностью организмов: кораллов, мшанок, моллюсков, диатомовых водорослей.

Нетрадиционные коллекторы, образовавшиеся при выходе газов из вулканической лавы (туфы). Газовое месторождение в туфах и лавах риолитов палеогена в Японии. Коллекторы метаморфических и магматических пород образовавшиеся в результате выветривания, выщелачивания, тектонической дезинтеграции - вторичных изменений пород. Месторождение Белый Тигр во Вьетнаме - коллектор образовался в результате выщелачивания и дезинтеграции гранитогнейсов.

Характеристика коллекторов дается по их основным свойствам:

пористости,

проницаемости,

структуре порового пространства.

По технологическим характеристикам коллекторы должны обладать определенной емкостью и проницаемостью.

Свойства горной породы вмещать (емкость) и пропускать (проницаемость) через себя жидкости и газы называются фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС).

Емкость определяется пористостью – объемом пустот в породе. Пористость по генетической классификации может быть:

Первичной - пустоты образуются в процессе осадконакопления и породообразования (промежутки между зернами – межзерновые поры, между плоскостями наслоения, камеры в раковинах и т.д.).

Вторичной - поры образуются в результате последующих процессов: разлома и дробления породы, растворения, перекристаллизации, возникновения трещин вследствие сокращения породы (например, при доломитизации) и других процессов. Пористость измеряется в про­центах.

Суммарный объем пустот в породе называется общей (теоретической, полной, абсолютной) пористостью.

Величина общей пористости еще недостаточное свидетельство коллекторских свойств породы. Поры и пустоты могут быть взаимосообщающимися и тупиковыми (изолированными).

Открытая пористость – это объем связанных, сообщающихся между собой пор. Коэффициент открытой пористости всегда меньше коэффициента общей пористости.

Эффективная пористость – это объем пор, из которых углеводороды могут быть извлечены при разработке, еще меньшая величина.

Объем пор зависит от формы и размеров частиц обломочной породы, их уплотненности, отсортированности, количества, качества и типа цемента.

Пористость обусловлена наличием:

Пор – пространство между отдельными зернами, слагающими горную породу.

Каверн – сравнительно крупных пустотных пространств, образовавшихся в результате действия процессов выщелачивания.

Трещин – разрывов сплошности горных пород, обусловленных литогенетическими причинами или тектонической деятельностью.

Проницаемость - способность горных пород фильтровать сквозь себя флюиды при наличии перепада давления.

Абсолютная проницаемость. Проницаемость образца керна, насыщенного одним флюидом, инертным по отношению к породе, зависит целиком и полностью от свойств породы, а не от насыщающего флюида. Как правило, абсолютной проницаемостью называют проницаемость керна по азоту или по воздуху.

Газопроницаемость (Проницаемость по воздуху, гелию, азоту и т.д). Проницаемость образца керна при пропускании через него газа зависит от давления. При высоких давлениях газопроницаемость приближается к значению абсолютной проницаемости, при низких - иногда значительно (на 50% и более) превышает её, что происходит из-за эффекта Клинкенберга - проскальзывания газа при низких давлениях.

Эффективная (фазовая) проницаемость. Проницаемость породы для отдельно взятого флюида (Ko, Kw) при числе присутствующих в породе фаз, большем единицы. Эффективная проницаемость зависит от степени насыщения флюидами(флюидонасыщенностей) и их физико-химических свойств.

Эффективная газопроницаемость. Как правило под эффективной газопроницаемостью понимают газопроницаемость породы при остаточной флюидонасыщенности (водонасыщенности). Определяется на образцах с остаточной водонасыщенностью также как и обычная газопроницаемость, с одним условием - при определении должны поддерживаться такие перепады давления, при которых не происходит вытеснения остаточного флюида.

Относительная проницаемость – отношение эффективной проницаемости к абсолютной.

Структура порового пространства определяется и зависит от:

- гранулометрического состава пород;

- формы и размера зёрен – по мере уменьшения величины зерен пористость, как правило, возрастает за счет возрастания частиц неправильной формы, зерна неправильной формы укладываются менее плотно, что приводит к увеличению пористости;

- укладки зёрен, например, при кубической укладке сферических зерен пористость составляет 47,6 %, при более плотной ромбической укладке 25,96 % (рис. 1.9);

- сортировки зёрен, чем лучше отсортирован материал, тем выше пористость;

- однородности и окатанности зёрен – порода, содержащая более однородные и окатанные зерна, имеет более высокую пористость;

- степени и типа цементации;

- степени трещиноватости горных пород;

- характера и размера пустот.

Характер цементации может существенно изменять пористость породы. Типы цементации порового пространства будут в большей степени предопределять размеры поровых каналов. А радиус зерен в меньшей степени оказывает влияние на величину пористости и, как правило, не определяет величины пористости.

Насыщенность – один из важных параметров продуктивных пластов, характеризует запасы нефти (газа и воды) в пласте, количественно оценивается величиной коэффициента S:

• водонасыщенностью – Sв;

• газонасыщенностью – Sг;

• нефтенасыщенностью – Sн.

Коэффициент нефтенасыщения - Отношение объема пор, заполненных нефтью, к общему объему пор породы. Показывает степень насыщенности нефтеносных пород нефтью.

Водонасыщенность (Sв) характеризует отношение объёма открытых пор, заполненных водой, к общему объёму пор горной породы. Аналогичны определение для нефте- (Sн) и газонасыщенности (Sг):

Параметр насыщенности нормирован и равен единице (S=1) или 100 %. То есть, для образцов пород, в случае фильтрации систем: нефти, газа и воды справедливо соотношение:

Sв + Sн + Sг = 1, Sг = 1 – (Sв + Sн). (1.19)

От объёма остаточной воды в залежи зависит величина статической полезной ёмкости коллектора. Статическая полезная ёмкость коллектора (Пст) характеризует объём пор и пустот, которые могут быть заняты нефтью или газом. Эта величина оценивается как разность объёма сообщающихся пор и объёма, занятого остаточной водой:

Пст = Vсообщ. пор – Vв ост .

54. Пластовые воды нефтяных и газовых месторождений. Как влияют пластовые воды на процесс разработки. Химический состав пластовых вод. Физические свойства пластовых вод.

Пластовые воды – обычные спутники нефтяных и газовых месторождений. Воды встречаются либо в тех же пластах-коллекторах, которыми контролируются нефтяные и газовые залежи, либо образуют самостоятельные чисто водоносные пласты. В первом случае вода занимает пониженные части пластов – коллекторов, подстилая залежи нефти и газа. Во втором случае водоносные пласты не имеют связи с залежами и располагаются выше и ниже продуктивных.

По своей генетической природе воды месторождений делятся на несколько форм:

Остаточные или молекулярно связанные воды, обволакивающие минеральные частицы пород, адсорбированные в капиллярных и субкапиллярных пустотах нефтяного пласта.

Седиментационные воды – это воды, залегающие в пласте с момента отложения осадка, т.е. синхронные времени формирования самой породы.

Инфильтрационные воды, т.е. проникшие в пласт извне за счет подпитки атмосферными осадками, водами рек, озер и морей. Области питания находятся в горах на значительном удалении от глубоко погребенных водонефтяных пластов. Эти пласты в горных системах обнажены и подвержены любым атмосферным явлениям, в т.ч. и проникновению поверхностных вод в пласты – коллекторы.

Элизионные воды – это воды, попадающие в пласт-коллектор путем выжимания поровых вод из уплотняющихся осадков, в т.ч. неколлекторов за счет роста геостатического давления или тектонических напряжений.

Воды технические или искусственные, специально закачиваемые в пласт для поддержания пластового давления и более полного вытеснения нефти водой.

Классификация пластовых вод по месту нахождения.

В промысловом деле воды нефтяных и газовых месторождений делятся на: