Общая генетическая классификация горючих ископаемых

Ранее было указано, что в настоящее время еще нет общепринятой генетической классификации горючих ископаемых, несмотря на имеющиеся многочисленные попытки в этом направлении. В геологической и специальной литературе описывается много различных классификационных схем. Такое обилие классификаций уже само по себе свидетельствует об отсутствии ясности в этом вопросе.

Современная классификация должна основываться на установлении законов взаимосвязи всех известных природных горючих ископаемых, должна создавать базу для дальнейшего углубления в сущности этих связей и подводить к разрешению вопроса происхождения горючих ископаемых. Иначе будет упущена основная цель их классификации.

Современная генетическая классификация горючих ископаемых должна основываться на знании обшей направленности геохимических процессов и путях преобразования исходного нефтематеринского вещества и как результат освещать вопросы происхождения, химии и физики горючих ископаемых. Сама классификационная схема в значительной мере базируется на том. какой точки зрения на происхождение нефти придерживается автор классификации.

Таким образом, к построению строго научной классификация можно приступать лишь после того, как будут детально изучены основные геохимические и физико-химические особенности горючих ископаемых и главным образом их групповой состав. Даже для нефтей, компонентный состав которых исследован наиболее полно существуют лишь смутные представления о строения особенно важной группы входящих в их состав смолисто-асфальтовых веществ. Неясен состав высших членов ряда каменных углей и антрацитов. Мало что известно о строении углеводородных соединений, слагающих органическую массу горючих сланцев.

В настоящее время наиболее надежным признаком, который может быть положен в основу общей классификации горючих ископаемых, является их элементарный состав. Впервые он был использован для классификации ископаемых углей. Однако при этом данные элементарного состава чаще всего служили для простой иллюстрации качества различных промышленных классов углей и лишь иногда на них основывались генетические вывозы. Этот подход следует признать безусловно правильным, так как составляющие горючую мaccy химические элементы являются, как правило, сингенитичными элементами, унаследованными горючими ископаемыми от исходного вещества.

Ниже мы приведем наиболее широко используемые генетические классификации горючих ископаемых.

Прежде всего отметим классификацию А.Ф. Добрянского, в основу которой положен элементарный состав. В графическом выражении классификация представлена в виде диаграммы, где на осях отложено процентное содержание углерода, водорода и кислорода. Горючие ископаемые располагаются в виде двух полос, одна из которых соответствует генезису гумусовых углей с переходом от древесины к антрациту, другая — генезису горючих битумного ряда от сапропелем до нефти (рис. 2).

В классификации А.Ф. Добрянского не учитывается глубокий геохимический смысл, скрытый в особенностях биогенных элементов. Этот смысл легко раскрывается при сравнении двух коэффициентов — отношений углерода к водороду и углерода к кислороду, и, наоборот, сильно затушевывается в трех компонентной диаграмме.

Cxeftia превращения сапропелитов от горючих сланцев через асфальты и мальты а нефти, предлагаемая Л.Ф. Добрянским, по-видимому, мало вероятна. Геологическая обстановка накопления и преобразования органических веществ о природе исключает возможность подобных превращений. Условия залегания асфальтов ясно говорят об их происхождении из нефти, а не наоборот.

Кроме того, генетическая классификация горючих ископаемых, особенно битумного ряда, вряд ли может быть построена на основе элементарного состава. Существенное принципиальное отличие многих битумов друг от друга, по-видимому, заключается не в отличии элементарного состава, который может быть одинаковым или очень близким, а и группировке атомов углерода и водорода, создающих качественное отличие молекул. Пути образования молекул, сходных по количественному содержанию атомов углерода и водорода, но различных построению, могут существенно различаться. Например, исследованиями С.М. Обрядчикова установлено, что углеводороды метанового ряда нормального строения возникают главным образом при температуре выше 300°C, в то время как изомерные формы этого же ряда в подавляющем большинстве случаев образуются ври более низких температурах.

В классификации С.М. Григорьева за основу взяты не весовые проценты углерода, водорода и кислорода, а атомные. Атомные соотношения элементарного состава более полно отражают процессы превращения отмерших растительных остатков в ископаемые угли (рис. 3).

Из диаграммы (см. рис. 3) видно, что при переходе углевода в растительное вещество и превращении его в различные твердые топлива происходит потеря части исходного вещества в виде воды, двуокиси углерода и метана. При образовании гумусовых углей происходит главным образом отщепление воды, а при образовании сапропелитов — отщепление воды и углекислоты примерно в равных отношениях.

Диаграмма в какой-то степени отражает процессы перехода от низшей стадии углеобразования к высшей. Так, например, растительное вещество может превратиться в торф при потере воды и углекислоты. Торф превращается в бурые угли при потере воды, а при потере воды и углекислоты — в каменный уголь.

Однако в классификации С.М. Григорьева все представлено весьма схематично и практически ее трудно использовать для широкого применения. Кроме того, она не отражает процесса изменения молекулярной структуры твердых горючих ископаемых.

В классификации горючих ископаемых, предложенной П.С. Лебедевым и В.С. Веселовским, положены в основу структурные характеристики, т. е. такие показатели элементарного состава, которые хотя бы в самой общей форме отражают строение молекул органической массы (рис. 4). Для этого авторы применили «степени конденсированности» молекул топлива, которые характеризуются общим содержанием углероде и «степенью окисленности» молекул окиси углерода; последняя характеризуется отношением 20—H:С.

В этой классификации нельзя считать достаточно обоснованным выбор параметров. Тем не менее эта диаграмма позволяет расположить топливо в ряды s зависимости от протекающих химических изменений.

Описание различных примеров научной классификации можно было бы продолжить. Многочисленность предложенных методов классификации горючие ископаемых свидетельствует о том, насколько необходима их научная классификация и вместе с тем как сложна эта задача.

По физическим признакам можно разделить горючие ископаемые на три основные группы: твердые, жидкие и газообразные.

Твердые или полутвердые горючие ископаемые, имеющие генетическую связь с нефтью, называют петролитами (от petroleum — нефть). Поэтому все твердые горючие ископаемые разделяются на две основные группы: I — ископаемые угли и горючие сланцы и 2 — петролиты (асфальты, озокериты, пиробитумы и пр.).