Состав органической части менилитовых сланцев

22.03.2020

Как уже отмечалось ранее, менилитовые битуминозные сланцы давно привлекали внимание геологов и геохимиков, так как возможна их генетическая связь с нефтью карпатских месторождений. Первым об этом высказался Ф. Посенный еще в 1865 г. За последние пятьдесят лет господства теории «нефтематеринских пород» менилитовые сланцы рассматривались как классический пример такого рода образований. Однако комплекс специальных геологических и геохимических исследований сланцев менилитовой серии, проводившийся в Институте геологии и геохимии ископаемых АН Украины, показал ошибочность этих представлений. В процессе изучения данного вопроса был накоплен большой фактический материал по химическому составу, природе и фациальным условиям образования менилитовых сланцев и их органического вещества, содержащийся в ряде трудов: В.Б. Порфирьев и И.В. Гринберг; И.В. Гринберг; Н.Р. Ладыженский, В.Б. Порфирьев, И.В. Гринберг, Н.Р. Ладыженский, В.Ф. Линецкий и др.; М.Г. Габинет, Е.К. Лазаренко и Е.Л. Сливко и др.

Согласно проведенным исследованиям, органическая часть битуминозных менилитовых сланцев, содержание которой доходит до 25% (табл. 150), представляет собой так называемый «кероген» — однородную бесструктурную красновато-бурую в проходящем свете, твердую субстанцию. Она, как правило, равномерно пронизывает минеральную массу сланцев, образуя местами тонкие прослои, линзочки и другие формы мелких скоплений. В противоположность другим аналогичным сланцам, например эстонским кукерситам, в керогене менилитовых сланцев не удается обнаружить никаких форменных элементов даже с помощью электронного микроскопа.
Состав органической части менилитовых сланцев

Это необычайно тонкая диспергированность органического вещества в минеральной части породы и прочная химическая связанность с минералами последней являются характерной особенностью менилитовых сланцев. Большой комплекс геохимических исследований не оставляет сомнений в участии в процессах формирования менилитовых сланцев явлений взаимодействия органического геля (очевидно, продукт разложения фитопланктона) с активным гелем вулканогенного SiO2.

Уже на первых этапах накопления и биохимического преобразования исходной органической субстанции должно было иметь место выделение кислород-, сера- и азотсодержащих групп. При этом протекали сложные процессы не только полимеризации и поликонденсации, но также и активное взаимодействие органического комплекса с аморфным кремнеземом. Уже в этих процессах формирования минеральноорганического комплекса заложены потенциальные возможности консервации основного (после процессов биохимического преобразования) элементарного состава органической массы.

В соответствии с современными представлениями кероген битуминозных сланцев рассматривается как комплекс высокомолекулярных соединений. Одна из основных особенностей строения последних — наличие в них молекул многократно повторяющихся мономеров. Поликонденсация этих мономеров приводит к образованию высокополимерных форм. В случае керогена битуминозных сланцев органическая субстанция характеризуется неоднотипностью мономера, но все данные химических исследований свидетельствуют о его высокомолекулярном строении. Кероген менилитовых сланцев не только не растворим в воде, но даже в жестких условиях при давлении до 900 атм и выше и при температуре выше 200° С не дает водорастворимых фрагментов. Из керогена не выделяются какие-либо фрагменты даже в самом глубоком вакууме, пока нагрев органической субстанции не достигнет температуры ее деструкции. Все это позволяет характеризовать кероген менилитовых сланцев как сплошную химически связанную «поликонденсатную систему».

Как уже подчеркивалось выше, органическое вещество менилитовых сланцев является совершенно бесструктурным, в основном тонко диспергированным в минеральной массе и образующим тонкие прослои и скопления, хорошо видимые в шлифах. Это твердая углеобразная форма фоссилизированного органического вещества, находящаяся па буроугольной стадии метаморфизма.

Учитывая данные, полученные при исследовании физико-химических свойств керогена, а также ряд специальных расчетов теоретического характера на базе данных элементарного состава керогена, размеры и соотношение атомарного состава и, наконец, комплекс электроноскопических, термографических и рентгеноструктурных определений, представляется возможным высказать предположение о единой взаимосвязанной системе «карбоцепных» и «гетероцепных», контактирующих и химически связанных друг с другом фрагментов.

Органическая масса сланцев рассматривается как химически связанная система различных зон. «Лабильная зона» представляет относительно активную часть, разрушающуюся и экстрагирующуюся органическими растворителями и водными растворами щелочей. Эта зона максимально насыщена активными функциональными, в том числе карбонильными, группировками и сложными эфирами.

Результаты всех экспериментов и особенно опыты превращения сланцев в условиях выдержанного обводнения, высоких температур и давлений, показавшие большое увеличение выхода гуминовых и битумных веществ, свидетельствуют о значительном содержании в керогене карбонильных групп.

Последние способны подвергаться «расшивке» (гидратации) с помощью молекулы воды при высокой температуре и давлении, углубляя при этом указанную лабильную зону, что обусловливает резкое увеличение выхода битуминозных веществ «угольного происхождения». Лабильная периферийная зона органического вещества (зона «А») постепенно переходит в более плотную конденсированную органическую массу (зона «Б»), перекрывающую основную минеральную часть — кремневый скелет («В»), с которой органическая масса связана системой кислородсодержащих и других функциональных групп.

В свете этих представлений становится понятным целый ряд физико-химических свойств керогена менилитовых сланцев и, в частности, исключительно высокая прочность связи органической и минеральной массы, что полностью исключает возможность миграции из них «нефтяных битумов». Эта точка зрения на структуру связи органического н минерального веществ находится в полном согласии с представлением об условиях образования сланцев при взаимодействии минерального (кремневый) и органического геля. Дальнейшая судьба этих продуктов взаимодействия связана с обезвоживанием осадка и интенсивным коллоидным старением.

Обезвоживание является важнейшим условием формирования керогена и, как уже отмечалось, приводит к торможению процессов разрушения гетероорганических систем и сохранению основного качественного элементарного состава биохимически усредненной органической массы. Следовательно, в общем плане кероген менилитовых сланцев представляется как своеобразный высокомолекулярный взаимосвязанный комплекс минеральной основы и органического покрова различной плотности.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна