Нефть, уголь, торф. Проткнутые слои. Уголь нефть торф это


Нефть, уголь, торф. Проткнутые слои

ТОП 10:

 

Ни для кого сегодня не секрет, что нефть, уголь и торф – это измененная со временем органика, находившаяся ранее на поверхности нашей планеты. В основном это бывшие леса. Эти природные ископаемые датируются материалистами сотнями миллионов лет, так как, по их мнению, именно такое время нужно было для их образования. Поэтому некоторые эволюционисты считают полезные ископаемые одним из доказательств почтенного возраста нашей планеты. Однако не все ученые-материалисты категоричны в этом вопросе. Дело в том, что имеются бесспорные факты, которые заставляют задуматься над объективностью распространенного мнения.

Как уже было отмечено выше, все исследованные наидревнейшие органические вещества, включая и полезные ископаемые, имеют в своем составе значительное количество углерода-14, чего не может быть согласно эволюционной модели, так как это радиоактивное вещество должно было полностью распасться за полсотни тысяч лет.

Кроме этого, исследования показали, что для образования данных ископаемых вовсе не нужны миллионы лет. Упомянутые выше извержения вулкана на горе Святая Елена разрушили многие доводы материалистов. Вызванные вулканом оползни наполнили крупное озеро Спирит Лейк десятками тысяч поломанных и вырванных с корнями деревьев. Плавая по поверхности в большом количестве, стволы, обтираясь друг о друга, сбрасывали на дно кору. Спустя некоторое время деревья начали тонуть. Спустившиеся через несколько лет под воду исследователи увидели интереснейшую картину: на дне озера местами лежал трехметровый слой коры, начавший превращаться в уголь или торф.

Здесь стоит немного остановиться в рассуждении о полезных ископаемых и переключиться на другую тему. Дело в том, что аквалангистов удивили не только быстро образующиеся горючие ископаемые. Донный пейзаж представлял из себя странный лес – из осадочных слоев вертикально торчали стволы деревьев. Физика образования данного «леса» проста: некоторые деревья были вырваны с корнями, поэтому потонули корневищами вниз, где их основание быстро занесло так, что они как бы вросли в донные отложения. Скорость их затопления была различна и глубина озера, на которой они находили свое пристанище, тоже. Поэтому эти деревья представляли собой нечто похожее на остатки окаменелых лесов, якобы ранее населявших Землю в разные этапы времени: ниже – более древние, выше – более близкие к нам. Пока не было сделано данное открытие, Национальный Парк США Йеллоустон гордился своим окаменелым лесом, расположившимся на различных высотах, якобы демонстрируя разные временные отрезки жизни Земли. Как выяснилось, такой лес мог возникнуть быстро в результате катастрофы, именно поэтому у деревьев Йеллоустон такие же короткие, обломанные корневища, как и у утонувших стволов в озере Спирит Лейк.

Вертикально стоящие окаменелые деревья являются хорошим подтверждением быстрого отложения слоев. Сегодня в твердых породах часто встречаются вертикальные стволы деревьев, как бы «протыкающие» несколько слоев песчаника, угля, известняка и пр., свидетельствуя о быстром образовании пластов. Такая ситуация возможна лишь в том случае, когда во время потопа некоторые деревья тонули тяжелым корневищем вниз, а затем по фракциям на дно оседал грунт. И это происходило довольно быстро, иначе верхняя часть ствола успела бы сгнить.

 

 

Рис. Проткнутые слои. Окаменелые деревья пронизывают несколько слоев

 

Давайте теперь снова вернемся к полезным ископаемым. Существует еще несколько связанных с ними фактов, подтверждающих молодой возраст нашей планеты.

Например, многие месторождения нефти и газа располагаются в пористых породах. Тем не менее до настоящего времени они находятся в недрах Земли под очень высоким давлением. Если бы эти полезные ископаемые образовались много миллионов лет назад, то это давление давно бы рассеялось в пористой среде.

Имеется и явно полезный эффект от практического применения теории творения: ученые-креационисты, понимая, что для образования нефти и угля потребовалось непродолжительное время, в результате опытов открыли процесс быстрого изготовления жидких горючих материалов из органики и угля из древесины. Достаточно было лишь подвергнуть образцы давлению при высокой температуре. Результаты этих исследований сегодня широко применяются в предпринимательской деятельности в разных странах мира. То есть ископаемые нефть и уголь – это органика (растения, животные), как-то оказавшаяся в одном месте и видоизмененная под действием давления и температуры. Сложно представить, как это могло происходить в течение миллионов лет. Ведь если бы деревья и живые организмы умирали постепенно на протяжении длительного времени, то они, как и сегодня, просто бы сгнивали, формируя почву – верхний слой Земли. Зато катастрофа потопа хорошо объясняет это явление. Во время потопа огромнейшие массы растительности и останков животных потоками воды и течениями сносились в определенные места, где их впоследствии заваливало извергающимися горячими породами, двигающимися оползнями или пластами земли и покрывало затем огромными толщами воды, которые создавали давление в тысячи атмосфер, формируя в считаные месяцы торф, уголь или нефть (в зависимости от условий). После катастрофы такие месторождения оказывались в разных местах и на разных расстояниях от поверхности.

 



infopedia.su

Уголь и торф. - 25 Июля 2013

Запасы растительного сырья на планете весьма велики, но, есть альтернатива – запасы угля, нефти, газа, торфа. В отличие от древесного угля, все эти материалы образовались из органического материала животного и растительного происхождения за многие миллионы лет.

Раньше других, человек освоил торф, представляющий собой растительное сырье, подвергшееся бескислородному гниению под слоем воды и смешанного (минерально-органического) ила. Глубина образования торфа невелика, 5-30 метров, поэтому плотность сравнительно мала (сухой торф 0,8-0,9 гр./см3). Это объясняет достаточно высокую зольность 10-20%, что не позволяет получать из торфа качественный кокс. В отличие от углей, торф образуется за небольшой интервал времени в 40-500 лет, поэтому материал торфа отличается от исходной древесины не столько термодеструктивным распадом и низкотемпературным пиролизом под высоким давлением, сколько постепенным микробиологическим разрушением наиболее "вкусной” части (моно- и олигосахариды, белки), сопровождающиеся уплотнением и засолением "огрызков” целлюлозного скелета и лигнина.

Данные процессы аналогичны действию ионообменных смол при их заполнении катионами металлов (отсюда и высокая зольность), болота обычно находятся в низинах и не имеют стока воды, поэтому недостатка в минеральных солях там нет. Если бы не хемосорбция (адсорбция, протекающая с образованием химической связи) и адсорбция, то вода в болотах была бы не намного преснее морской. Что касается моно- и олигосахаридов с белками, то ими питаются многочисленные бактерии и грибы, обитающие в болотах, при этом, процесс питания осуществляется в основном в толще воды, так как "выгрызать” корм из древесины и другого растительного сырья микрофлоре не сподручно из-за лигнина и большой глубины залегания торфяно-илистого слоя.

Продуктами жизнедеятельности этих микроорганизмов является: болотный метан и другие газы, отравляющие болотный воздух и предающие ему характерный гнилостный запах.

Из-за пористости и волокнистости, унаследованных от растительного сырья, торф сгорает быстрее, чем уголь, и имеет теплоту сгорания, порядка 22 МДж/кг, для бурых углей этот показатель составляет около 20,5, для лучших коксующихся углей 36. Видим, что торф имеет более высокую теплотворную способность, чем древесина (17 МДж/кг), несмотря на более высокую зольность (древесина 1,5-2% против 10-20%), это связанно с более высоким содержанием лигнина, представляющего собой полифенольные и другие ароматические соединения, являющиеся наиболее калорийными компонентами древесного сырья.

В отличие от торфа, угли залегают на большой глубине (образование угля происходит на глубине не менее 150-200 метров), что приводит к более высокой плотности и, подчас, более низкой зольности. В состав золы, при этом входит больше малорастворимых в воде соединений: известь, глинозем, песок. В золе растительного сырья и торфа значительно больший процент составляют соли, оставшиеся от времени жизни растения и ионы, которые макромолекулы адсорбировали из грунтовых вод. При этом, из-за большой продолжительности образования (не менее нескольких миллионов лет) и высоких давления (а также, влияние тектонического тепла), все или почти все углеводы переходят в графитоподобную структуру углерода, а компоненты лигнина подвергаются деструкции до мономеров, сопровождающуюся декарбоксилированием (отрыв карбоксильной группы в виде диоксида углерода), дегидратацией и другим деструктивным превращениям.

Образовавшиеся мономеры представляют собой, в основном высококипящие жидкости, легко возгоняющиеся кристаллы и смолисто-полимерные структуры. Они образуют так называемую "каменноугольную смолу”, которая адсорбирована в пустотах графитовой структуры или заключена в микрокапсулы. При нагревании угля без доступа воздуха происходит десорбция и вскипание компонентов смолы, что приводит к разрыхлению структуры (становится как губка), смола при этом улетает, ее можно конденсировать в холодильнике, охлаждаемом водой. Каменноугольная смола содержит много ценных веществ, имеющих большое промышленное значение (бензол, ксилол, кумол, антрацен, фенантрен и др.). К сожалению, эти вещества выделяются в виде многокомпонентной смеси, которую очень трудно разделить с высокой чистой компонентов. Поэтому, каменноугольная смола используется для получения узких фракций богатых тем или иным компонентом, и используется для не особо ответственных производств (производство топливных присадок, некоторых взрывчатых веществ, в качестве растворителя и др.).

В отличие от торфа, в процессе образования углей, микроорганизмы и грунтовые воды играют намного меньшую роль. При этом, следует учесть, что граница между торфами и углями весьма условна и очень расплывчата. Считают, что если в структуре сохранились сколько-то молекул целлюлозы, значит это торф, если вся или почти вся целлюлоза перешла в углистую графитоподобную массу, значит это уголь. Многие залежи углей (особенно бурых) образовались из залежей торфа, путем их ухода на большую глубину в результате тектонических изменений. Как правило, чем древнее залежи угля, тем глубже они залегают и большую плотность имеют, характерный графитовый блеск таких углей значительно чище и ярче. Наиболее древний сорт углей – антрацит, на первый взгляд мало отличим от графита (теплота сгорания антрацита 35 МДж/кг). При этом, антрацит содержит соли практически только в виде соединений включения (размещение на атомном уровне между слоями атомов углерода в графитовой структуре), такие соединения носят название – клатратные комплексы, и характерны для графита.

Залежи графита, представляющие интерес для промышленности, образовались из залежей антрацита на глубине не менее 5-6 км, под влиянием тектонического тепла (500-800оС). При этом все органические соединения разложились до углерода, а высокое давление сформировало из углерода графитовую структуру. Существую залежи графита чисто вулканического происхождения.

Спорным является вопрос образования залежей алмазов, ибо они возможно, образовались из залежей графита, но на большой глубине и при высочайшем давлении, глубина образования алмазов, ни как не меньше 40-50 км и более. При этом не совсем понятно, как на такую глубину могли попасть залежи углей растительного происхождения. Поэтому, ученые склонны считать, что алмазы образовались при температуре расплавленной мантии (2000-4000оС) и давлении мантии (3000-5000 атм.) в пузырьках всплывающего шлака на стадии формирования земной коры (см. статью). При этом, обогащение шлака углеродом происходило за счет восстановления углерода из диоксида, расплавленными металлами мантии. Непонятно, только, почему углерод не растворился в металлах, вероятно, при столь высокой температуре, растворимость углерода в металлах не очень высока, или мантия уже насыщенна растворенным углеродом. Все-таки, мы еще очень мало знаем о своей планете. Ведь, самая глубокая шахта на сегодняшний день, это, как раз шахта по добыванию алмазов (южная Африка около 8000 метров под землей). Российскими учеными была достигнута глубина бурения около 13 километров, но, это было произведено в исследовательских целях и, насколько мне известно, сейчас данный проект закрыт из-за проблем с финансированием.

В целом, угли, большей частью, уже пережили свой золотой век (18-19-й и начало 20-го веков), нефть практически вытеснила их из химической промышленности, а атомная энергетика серьезно потеснила в выработке тепла и электроэнергии. Но, новые технологии использования углей и сейчас придают им вторую жизнь, хотя, разведанных запасов (вряд ли неразведанных много) угля на планете осталось на 200-300 лет (оптимистичная оценка) при нынешней добыче. При этом, следует учесть, что качество и рентабельность добычи углей постепенно падает. В частности, при сегодняшней технологии черной металлургии и ее потребностях, запасов коксующихся углей осталось лет на сто, что весьма озадачивает ученых поиском новых технологий их более экономичного и продуктивного использования. Но, об этом в другой раз.

www.chemfive.info

ИСКОПАЕМОЕ ТОПЛИВО - это... Что такое ИСКОПАЕМОЕ ТОПЛИВО?

ИСКОПАЕМОЕ ТОПЛИВО, термин для обозначения УГЛЯ, НЕФТИ и ПРИРОДНОГО ГАЗА, образовавшихся миллионы лет назад из окаменевших остатков растений и животных. По своей природе ископаемое топливо является невосстановимым источником энергии.

Нефть, газ и уголь сформировались из от-ожений когда-то живших организмов под воздействием высокой температуры и давления. Свыше 80% нефти и газа, используемых в настоящее время, сформировались в наслоениях, которые образовались в мезозое и в третичный период между 180 и 30 млн. лет назад из морских микроорганизмов, накопившихся в виде остаточных пород на морском дне. Основные составляющие нефти и газа сформировались, когда органические остатки еще не полностью окислились, а углерод, углеводород и подобные компоненты присутствовали в небольших количе ствах. Слои осадочных пород покрыли остатки этих веществ, температура и давление, действовавшие на них, увеличились, и жидкий углеводород скопился в пустотах скал. Запасы угля образовались в разные эпохи, но, прежде всего, в каменноугольный период (360 — 286 млн. лет назад). Количество образовавшейся нефти и угля зависело от температуры и скорости образования наслоений. В идеале требовалось до 3 км наслоений. Залежи нефти и газа перемещались кверху — сначала газ и более легкая нефть, в то время как более тяжелый битум оставался ближе к месту образования — до тех пор, пока не попадал под образовавшиеся сверху слои плотных непроницаемых пород. Нефть и газ образовались из слоев планктона, погребенных под толстым слоем осадочных отложений (А). Повышение температуры и давления на глубине сначала привели к тому, что нефть и газ выделились из морских организмов и соединились в толстые слои, называемые керотенами. По мере появления внешних наслоении температура на глубине повышалась, что привело к образованию длинных цепочек атомов водорода и углерода.которые выделились из керогена и образовали тяжелую вязкую нефть. Когда температура повысилась еще больше, образовалась ценная легкая нефгь и природный газ. Нефть накапливалась в -резервуарах» пород в проницаемых породах,таких как песчаники, которые впитываюг нефть, как губка. Для того, чтобы образовались месюрожде-ния нефти, нефть должна «затечь» между слоями непроницаемых пород, таких как глини-сгый сланец (В). При сдвиге таких пород образовывапись разломы, которые сами породы и «запечатывали»(1). Туда-то и "Загекали» нефгь и газ, так как полости имели сводчатую фор-му (2). Образование основных залежей угля (C-G) началось в середине каменноугольного периода. В го время экваториальные зоны Земги были жаркие и влажные, а пышные тропические леса росли на обширных болотах (С). 8 таких условиях появились большие залежи торфа (1), чаще всего они располагались по типу"Сэндвича» между слоями осадочных отложений, таких как глинистый сланец (2), залежи которого образовались в период временного отхода воды В пермский период моря отступили, v многие прибрежные тропические равнины превратились в пустыни (D) Другие породы из осадочных огложенйи, таких как песчаник (3), покрыли глинистый сланец и торф. С повышением давле • ния и температуры залежи торфа начали превращаться в уголь Около 150 млн лег назад (Е) пусгыни были покрыты отмелями тропических морей,где образовались залежи известняка (4). Около 50 млн. лет назад пласты поверхностных огложе-ний Земли разрушались пробивающимися наверх горами,из-за чего находящиеся под ними породы (F) перемещались еще ниже. Преобразования продолжались, превращая уголь в высококачественный антрацит (5). Сегодня антрацит добывают из пластов, имеющих толщину залегающих до 30 м. По приблизительным подсчетам было предсказано,что мировых запасов угля хватиг лишь на несколько десятков лет, в действительности же их хватит лет на 300. Некоторые восточноевропейские страны и США имеют самые большие запасы. Западная Европа, Индия, Китай, Бразилия, Южная Америка и Австралия также имеют большие запасы высококачественного угля, образованного в каменноугольный и пермский периоды. Коричневый третичный лигнит (бурый уголь) найден в Центральной Европе и на Украине В Антарктиде также имеются огромные неиспользованные запасы каменного угля,разработка которых может привести к необратимому стихийному бедствию. Подсчегы запасов нефги очень сложны, гак как все время огкры-ваются новые месторождения. Но некото -рые ученые подсчитали, что мы уже использовали от четверти до одной десятой всех запасов нефти.

Научно-технический энциклопедический словарь.

dic.academic.ru

34. Каустобиолиты: торф, сапропель, ископаемые угли.

К каустобиолитам относятся торф, сапропель, горючие сланцы, ископаемые угли, нефть, битумы и горючие газы. По составу, свойствам и условиям образования они подразде­ляются на две подгруппы: торфа, сапропеля и ископаемых углей и нефти, битумов и горючих газов.

Торф, сапропель и ископаемые угли.

Торф представляет. собой скопление растительных остатков разной степени разложенности и гелификации. Химическим анализом в торфе обнаружены воски, смолы, жирные кислоты, углеводы, лигнин и продукты его превращения — гуминовые кислоты, остатки неразложенных растений, содержащих лигнин и целлюлозу. Сложение его волокнистое, землистое, цвет бурый, обычно содержит терригенные примеси и минеральные новообразования (сидерит, мивианит и др.). Содержание углерода в органической массе 1 (без воды и золы) около 55—60%.

Торф образуется в болотах и торфяниках. Растительность болот (мхи, травы, древесные формы), отмирая, падает на дно, где В условиях затрудненного доступа кислорода при участии бактерий разлагается (процесс оторфенения).

к Месторождения торфа многочисленны в странах с равнинным Шельефом и умеренно-влажным и влажным тропическим климатом: северная лесная зона СССР, Полесье, Колхида, побережье «Атлантического океана вблизи Флориды, Индонезия (некоторые области) и др. Применяется как местный вид топлива.

Сапропель — ил, содержащий большое количество орга­нического вещества (синоним гиттия). Основная масса его состоит из тонкого и грубого детрита водорослей, различных жи­вотных (микроорганизмы, насекомые и др.) и растений. Всегда содержит терригенные примеси и минеральные новообразования до 30—50%)- В общем это темная, мягкая и жирная масса однородного или микрослоистого строения, состоящая из раз­личных органических кислот и содержащая углерода до 60— 70%.

Сапропель образуется в болотах и озерах при захоронении | на дне водорослей, животного планктона и других организмов и разложения их без доступа воздуха (процесс гниения). Наблюдается в большинстве болот совместно с торфом и во многих позерах северной лесной зоны СССР. Сапропель без примеси гуминовых веществ (чистый) встречается сравнительно редко (опи­сан в озере Балхаш — балхашит и в Южной Австралии). Приме­няется как удобрение и в медицине (лечебные грязи).

Горючие сланцы — это глинистые или известковистые, часто тонкослоистые породы буровато-серого и зеленовато-серого цвета, содержащие органическое вещество от 20 до 60%.

Органическое вещество представляет собой остатки водорос­лей и животного 'планктона, преобразованные процессами гние­ния и последующими изменениями в сапропелитовую коллоидную массу. Таким образом, горючие сланцы, по существу, являются зольными сапропелитами. Они лето загораются от спички, горят коптящим пламенем и издают запах жженной резины. Органиче­ское вещество из сланцев извлекается сухой перегонкой. В них содержится углерода 60—80%, водорода до 10% на органиче­скую массу (без влаги и золы).

Наряду с вышеописанными встречаются сланцы, пропитан­ные нефтяными битумами (в нефтеносных областях). Битумы нефтяного ряда легко извлекаются из сланцев органическими растворителями. Сланцы такого рода не имеют практического значения.

Образование горючих сланцев происходит в пресноводных озерах, лагунах и морях. Месторождения их известны в По­волжье, бассейне Печоры (верхнеюрские), в Прибалтике (палео­зойские), Шотландии и др.

Горючие сланцы применяются как минеральное топливо.

Ископаемые угли. Классификация ископаемых углей основана на генезисе, составе и свойствах. По генезису выде­ляются угли, образовавшиеся из остатков древесной раститель­ности— гумиты, или гумусовые угли, из спор, кутикулы, пробки, коры и других смолистых частей древесных растений — липтобиолиты и угли из скоплений водорослей — сапропелиты. Между основными типами углей существуют постепенные переходы.

Гумусовые угли. Среди ископаемых углей наибольшим распро­странением пользуются гумусовые. Они бывают бурого, темно­серого или черного цвета, матовые и блестящие с различной интенсивностью блеска, удельный вес изменяется от 1,1 до 1,7, твердость 1—3 по шкале Маоса. В составе гумусовых углей раз­личают несколько ингредиентов.

  1. Фюзен — матовый волокнистый ингредиент с шелковистым блеском, хрупкий и мягкий (пачкает пальцы), имеет клеточное строение. Если стенки клеток набухшие и отверстия малы или их нет совсем, говорят о ксиленофюзене, ксиловитренофюзене и витренофюзене.

  2. Витрен — блестящий со стеклянным блеском и (раковистым изломом, твердый и хрупкий ингредиент, состоящий из бесструк­турного или со следами клеточной структуры гелефицированнош вещества.

  3. Кларен — блестящий ингредиент, состоящий из гелефици- рованной массы с небольшим количеством включений форменных элементов: спор, кутикулы, смоляных телец, различно изменен­ных остатков растительных тканей и т. п.

  4. Дюрен — матовый, плотный, (в отличие откларена и витре- на всегда вязкий ингредиент сероватого цвета, состоит из основ­ной массы и форменных элементов. Основная маоса может быть фюзенизированной и гелефицированной. Количество последней всегда небольшое. В зависимости от характера преобладающих микрокомпонентов выделяют споровый, кутикуловый и другие дюрены.

В настоящее время различают также переходные ингредиен­ты между клареном и дюреном: дюрено-кларены и кларено-дюрены.

Большинство гумусовых углей состоит в основном из кларена, дюрена и переходных ингредиентов. Витрен и фюзен обычно при­сутствуют в незначительном количестве.

Благодаря чередованию различных ингредиентов угли имеют полосчатое сложение, реже встречаются однородные угли, со­стоящие из одного ингредиента.

Главная примесь в углях — обломочный песчано-глинистый материал, содержание которого изменяется от нескольких про­центов до 50%, затем следуют сульфиды железа, карбонаты же­леза и ряд других минералов (до 35 названий). В золе углей иногда накапливаются редкие элементы: ванадий, германий, уран,торий и др.

По степени метаморфизации растительного вещества и про­дуктов его разложения выделяются бурые, каменные угли и антрациты.

Бурые угли бывают бурого, коричневого до черного цвета, матовые или слабо блестящие. Содержание углерода 60—75% на органическую массу. Они содержат гуминовые вещества, лег ко извлекаемые едкой щелочью или другими реактивами. Среди бурых углей следует упомянуть особые разновидности: лигнит п землистый уголь.

Лигнит — это уголь с древесным строением, представляет со­бой целые стволы и обломки стволов хвойных растений (твер­дый, вязкий).

Землистый бурый уголь имеет землистое сложение и состоит из аттритового вещества и бесструктурной массы. Под аттритом подразумевается тонкая смесь мелко раздробленных гелефици- рованных и фюзенизированных и других микрокомпонентов.

Каменные угли — темно-серого до черного цвета в различной степени блестящи, реже матовые и не содержат гуминовых ве­ществ, извлекаемых едкой щелочью. Содержание углерода от 75 до 92% на органическую массу. Каменные угли классифици­руются по выходу летучих веществ, содержанию углерода, спе- каемости и другим показателям (табл. 51).

Антрациты — наиболее высокометаморфизованные угли, име­ют темно-серую окраску, сильный металлический блеск. Близкие по составу петрографические ингредиенты в антрацитах просмат­риваются с трудом. Содержание углерода в антрацитах 91—97% на органическую массу.

Угли залегают в виде пластов различной мощности (обычно небольшой 1—3 м, редко 10—15 м), линз, последние достигают большой мощности (100 м и более). Пласты угля могут иметь простое и сложное строение (проклинены прослоями породы).

Породы почвы и кровли угольного пласта представлены гли­нами, аргиллитами, глинистыми сланцами, реже песчано-глини­стыми и песчаными породами и известняками. Глинистые породы часто имеют каолинитовый состав.

О качестве углей можно судить по техническому анализу, ког­да определяется содержание золы, влаги, летучих веществ, кокса и серы, и по элементарному анализу, когда определяется содер­жание главных химических элементов угля.

Липтабиолиты сложены стойкими компонентами древесной растительности, пропитанными воскоподобными или смолистыми веществами. Они состоят в основном из оболочек спор, кутикулы, пробковой ткани и смоляных телец — продуктов жизнедеятельно­сти растений. Липтобиолиты обычно залегают в виде прослоек, линз и гнезд среди гумусовых углей, редко образуют целые пла­сты; они окрашены в буроватые и коричневатые тона, вязкие и массивные. Среди них различают споровые, кутикуловые, коро­вые (лопиниты) и угли, состоящие из смоляных телец (рабдопис- ситы, пирописситы). Липтобиолиты отличаются от гумусовых уг­лей высоким выходом летучих (до 70—90%) и повышенным со­держанием водорода.

Сапропелиты. К сапропелитам относятся богхеды, кеннель- богхеды и сапроколлиты. Это матовые угли массивного сложения с раковистым изломом светло-коричневого, серо-черного и жел­то-бурого цвета, вязкие. Они так же, как и горючие сланцы, загораются от спички и при горении издают запах жженной ре­зины.

Сапропелиты залегают в виде линз и прослоев среди гумусо­вых углей, реже образуют самостоятельные пласты. Состоят они из остатков водорослей (овальные тела), иногда спор и сапропе­левой и гумусовой основной массы светло-бурого или зеленова­того цвета. Некоторые разности целиком состоят из бесструктур­ной желтоватой основной массы (сапроколлиты). Отличаются от гумусовых углей высоким выходом летучих (до 90%), первично­го дегтя и высоким содержанием водорода. Сапропелиты и лип- гобиолиты сохраняют свою индивидуальность среди бурых и ка­менных углей при невысокой степени метаморфизации. На стадии тощих углей и антрацитов благодаря высокой метаморфизации •органического вещества различие между гумусовыми, сапропели­товыми и липтобиолитовыми углями стираются. В этом случае судить об исходном веществе можно только по химическим ана­лизам. Ниже приведен элементарный состав различных гумусо­вых углей, липтобиолитов, сапропелитов и нефти.

Согласно современным представлениям в процессе образова­ния угля можно различать три последовательных стадии.

Первая стадия — накопление органического вещества и прев­ращение его в торф. В эпохи углеобразования на земной поверх­ности существовали обширные заболоченные прибрежно-морские и аллювиальные равнины, покрытые лесом. Поколения растений гибли и накапливались в болотах на месте роста растений (автохтоно) или в других местах (аллохтонно).

В болотах при затрудненном доступе воздуха и участии бак­терий растительные ткани разлагались и превращались в торф.

В зависимости от водного режима болот и торфяников (положе­ние уровня грунтовых вод, проточные или непроточные болота) преобладали либо процессы гелефикации — разбухания и превра­щения в коллоид, либо процессы фюзенизации — обугливания. Смолистые части растений при этом мало изменялись. Таким пу­тем образовались залежи торфа.

Вторая стадия — превращение торфа в бурый уголь. Благода­ря опусканию земной поверхности болота и торфяники покрыва­лись морскими или озерными водами, на слой торфа отлагались различные осадки, мощность которых постепенно наращивалась. Толщи осадков, содержащие торф, перемещались из зоны осад­кообразования в стратисферу и попадали в среду с повышенными давлением и температурой. В процессе перемещения происходило уплотнение, отжим воды и другие физико-химические изменения. В результате повышалось содержание углерода (процесс углефи­кации). Таким путем из торфа возникает бурый уголь. На этом процесс образования углей во многих случаях заканчивается (карбоновые бурые угли Подмосковья, третичные бурые угли Украины и др.). Для того чтобы образовались каменные угли, необходим более сильный преобразующий фактор.

Третья стадия — переход бурого угля в каменный уголь и ан­трацит. Преобразующим фактором является накопление мощной толщи осадочных пород и погружение пластов бурого угля на глубины порядка 5—10 км, где температура возрастает до 100— 300° С, а давление — до 1000—3000 атм. Некоторую роль играет также внедрение магмы (повышение температуры) и, возможно, складкообразовательные движения (повышение давления и тем­пературы) .

В процессе метаморфизации органического вещества происхо­дит дальнейшее повышение содержания углерода (обуглерожи­вание) и одновременно уменьшение содержания летучих веществ, изменение структуры (появление анизотропии).

Установлено, что степень углификации или метаморфизма углей зависит от мощности толщи покрывающих угли пород. Чем больше мощность покрывающих уголь пород, тем меньше они содержат летучих. Эта закономерность проявляется во многих бассейнах мира, в том числе и в Донецком. Мощность угленосной толщи Донбасса увеличивается с северо-запада на юго-восток, в этом же направлении увеличивается степень метаморфизма уг­лей: на северо-западе развиты длиннопламенные угли, на юго­востоке — антрациты.

Анализируя распределение углей во времени (в страти­графическом разрезе), можно выделить три наиболее важные эпохи углеобразования: каменноугольно-пермская 41% запасов углей Земного шара, юрская — 4% запасов углей1и третичная — 54%.Если рассматривать распространение углей в пространстве — на поверхности суши, то увидим, что угли одной эпохи углеобра­зования встречаются в одних областях, другой — в других. Вопрос о закономерности размещения углей на земном шаре — тео­рия поясов и узлов угленакопления — разработан П. И. Степано­вым и его учениками.

На земном шаре в каждую угольную эпоху существовали свои пояса угленакопления, в пределах которых отмечаются мак­симумы угленакопления или узлы. Для среднекаменноугольной эпохи выделяется субширотный экваториальный пояс угленакоп­ления, который протягивается от центральных штатов США че­рез Пенсильванию, Англию, Францию, ФРГ, Силезский бассейн в Польше, в Донбасс и далее на юго-восток. В пределах этого пояса выделяются три узла угленакопления в среднекаменно­угольную эпоху: Северо-Американский, Западно-Европейский и Восточно-Европейский.

В пермский период выделяется субширотный экваториальный пояс угленакопления, протягивающийся от Северной Америки, через Южную Европу и Индию и северный пояс (умеренно-влаж­ного климата) —от Печорского бассейна через Тунгусскую угле­носную площадь и Кузнецкий бассейн в Китай.

В третичный период существовал экваториальный широтный пояс угленакопления; от северной части Южной Америки через Африку и Юго-Восточную Азию и Северный пояс, следующий от западной части Северной Америки через Северную Европу, Урал и далее до берегов Тихого океана.

Наиболее крупные угольные бассейны мира расположены в центральных штатах США, Англии, Бельгии, Голландии, ФРГ (Вестфальский бассейн), Польше (Верхняя Силезия), СССР Донбасс) — каменноугольного возраста; Печорский бассейн, Тунгусская угленосная площадь, Кузнецкий бассейн — пермско­го возраста; многочисленные бассейны Северо-Восточного Ки­тая, Дальнего Востока, Южной Сибири и Средней Азии — перм­ского, юрского, мелового и третичного возраста.

По запасам ископаемых углей СССР стоит на первом месте в мире.

Угли представляют собой ценнейшее полезное ископаемое. Они применяются как топливо, при выплавке металлов служат сырьем для химической промышленности.

35. Каустобиолиты: Нефть, битумы и горючие газы. Нефть — маслянистая жид­кость, обычно черного или темно-бурого цвета, реже бесцветная. Состоит из различных углеводородов: насыщенных, или парафи­новых , ненасыщенных, или нафтеновых , и арома­тических. Парафиновые нефти свет­лые и легкие, нафтеновые — темные и тяжелые, ароматические встречаются сравнительно редко, чаще всего в их состав входят два или даже три типа углеводородов. Углеводороды, входящие в состав нефти, представляют собой газы, жидкости и твердые вещества. Следовательно, нефть пред­ставляет собой сложный раствор углеводородов, где в жидкой фазе растворены твердые и газообразные вещества. По составу углеводородов нефти разделяются на шесть типов: метановые, метано-нафтеновые, нафтеновые, нафтено-метано-ароматические, нафтено-ароматические и ароматические.

Удельный вес нефти изменяется от 0,75 до 1,016, обычно она плавает на воде, редко тонет в воде. Нефть является оптически активной жидкостью—вращает плоскость поляризации свето­вого луча почти всегда вправо, люминесцирует в ультрафиолето­вых лучах (частично при дневном свете) в голубых и желто-бу­рых тонах.

Геологические условия нахождения нефти очень разнообраз­ны, она залегает в песках, песчаниках, алевритах; алевролитах, известняках и других пористых или трещиноватых породах. Обычно эти породы морского происхождения, лагунно-заливные или дельтовые. Принято различать нефтематеринские породы и свиты, где она образуется, и коллекторы нефти, где находит себе место и откуда извлекается человеком. Нефтематеринскими по­родами обычно являются глины и аргиллиты, богатые органиче­ским веществом, реже известняки, доломиты и мергели. Нефть может встречаться и в других породах, вплоть до изверженных, но надо полагать, что она находится там во вторичном залегании.

Для накопления нефти — образования месторождений — бла­гоприятны куполовые структуры, брахиантиклинальные складки, флексуры, ископаемые рифовые массивы и т. п., а также чередо­вание в разрезе проницаемых и непроницаемых, пористых и непо- .ристых пород. В месторождениях нефти всегда происходит рас­слоение компонентов по удельному весу: в верхней части распо­лагается газ, в средней части — нефть, в нижней — вода.

Воды нефтяных месторождений обычно высокоминерализо­ванные, сульфатные и хлоридные, содержащие бром и йод. Ве­роятно, это погребенные морские воды с значительно более высо­кой, чем в морских водах, минерализацией (благодаря застой­ному режиму).

Нефтяные месторождения встречаются в отложениях почти всех систем от кембрия до четвертичных. Максимумы нефте­образования несколько смещены по отношению к максимумам углеобразования. Месторождения располагаются по окраинам геосинклиналей, особенно часто в предгорных прогибах и на платформах.

Относительно способа образования нефти существует целый ряд гипотез. Все они могут быть разделены на две категории: гипотезы неорганического и гипотезы органического происхожде­ния нефти.

Гипотезы неорганического происхождения нефти.

1. Космическая гипотеза. Исследование комет, метеоров, метеоритов, соста­ва атмосферы планет показывает, что в большинстве космических тел имеются углеводороды. Когда образовалась Земля как пла­нета, она также содержала значительное количество углеводоро­дов. Вещество Земли впоследствии дифференцировалось — рас­слоилось, более легкие компоненты всплыли кверху, более тя­желые— погрузились вниз. Углеводороды при этом поднялись ближе к поверхности земли. Взаимодействуя друг с другом, они сложились, в конце концов, в нефтяные продукты, а затем миг­рировали в пористые породы и образовали нефтяные месторож­дения.

2. Гипотеза Д. И. Менделеева. Д. И. Менделеев, основываясь на лабораторных опытах, предполагал, что вода, проникая на глубину, встречала раскаленный карбидный слой и превращалась в пар. Пар, взаимодействуя с карбидами, давал начало углеводо­родам. Образовавшиеся таким путем углеводороды, взаимодей­ствуя друг с другом и мигрируя в стратисферу, дали начало нефти.

В настоящее время ряд исследователей (Кудрявцев, Порфирь- ев, 1955—1963) воскрешают гипотезу неорганического происхож­дения нефти, утверждая, что под крупным месторождением неф­ти имеются изверженные породы, откуда поступают углеводоро­ды, преобразующиеся в осадочных породах в нефть.

Гипотезы органического происхождения нефти.

Сторонники зоогенного происхождения нефти предполагают, что нефть обра­зуется в результате массовой гибели животных, например рыб или простейших. Разложение тел рыб в морских илах дает нача­ло углеводородам и т. д.

Гипотезы фитогенного происхождения нефти исходят из того, что нефть образуется в результате разложения массовых скоп­лений водорослей.

Следует отметить также так называемую дистилляционную гипотезу, согласно которой сначала образовались угольные зале­жи, затем происходило внедрение интрузий, подогревавших угольные залежи. Происходила перегонка угля без доступа воз­духа. В процессе перегонки отделялись газы, которые взаимодей­ствуя друг с другом и усложняясь (полимеризация) в водной среде, давали начало нефтепродуктам. На месте залегания углей оставался коксовый остаток. В каменноугольных бассейнах Анг­лии известны случаи, когда вблизи сильно метаморфизованного, превращенного в природный кокс угольного пласта благодаря внедрению изверженных пород находили скопления битумов. Та­кие факты в природе известны, но масштабы явлений настолько незначительны, что трудно предположить образование крупных залежей нефти этим путем.

Современные представления о генезисе нефти. Исходным ве­ществом для нефти является органическое вещество. Опыты по изучению органического вещества различных морей (Черного, Каспия и др.) показали, что из планктона путем перегонки мож­но получить все углеводороды, входящие в состав нефти. Биомас­са планктона велика и, естественно, может дать начало значи­тельным скоплениям нефти.

По абсолютной биомассе на первом месте стоит фитопланк­тон — микроскопические водоросли, развивающиеся в поверхност­ной толще морских и океанических вод в массовых количествах. На втором — зоопланктон, на третьем — все остальные организ­мы: нектон, бентос (макро и микро), морские водоросли, расти­тельный и животный детрит, приносимый с суши.

Организмы, отмирая, падают на дно и захороняются в мор­ских илах. Морские илы, содержащие органическое вещество, перекрываются следующей порцией осадков. Начинается разло­жение органического вещества при непременном участии бакте­рий. На разложение органического вещества расходуется весь кислород, создается восстановительная обстановка. В результате этого процесса, в значительной мере органического — бактери­ального разложения, образуются мельчайшие капельки и пленки углеводородов. Илистые осадки, содержащие органическое ве­щество и первичные углеводороды, перекрываются новыми тол­щами, претерпевают диагенетические изменения и уходят из зоны осадкообразования в стратисферу. В период диагенеза продолжается образование нефти, бактериальная деятельность постепенно затухает, но в отличие от образования углей, отжима воды здесь не происходит. В условиях повышенной температуры (до 200° С) и давления до 1000—2000 атм происходит усложне­ние молекул углеводородов (полимеризация) и постепенный отжим капелек и пленок нефти из нефтепроизводящих глинистых пород в коллекторы нефти. Миграции нефти способствует обра­зование при повышенных давлении и температуре системы: пары воды — углеводороды, обладающей высокой подвижностью.

Нефть встречается в тех же отложениях, что и ископаемые угли. Широко распространена она в отложениях третичного пе­риода, юрского и пермского, известна также нефть каменно­угольного периода, девонская, силурийская и кембрийская.

На Земном шаре можно выделить такие нефтеносные площа­ди: Малоазиатский узел, где сосредоточено более 2/3 нефти Зем­ного шара (Иран, Ирак, Саудовская Аравия), юго-западные шта­ты США, Мексика, Южная Америка (Уругвай, Парагвай, Ар­гентина), Индонезия.

В Советском Союзе крупные нефтяные месторождения сосре­доточены на Кавказе — Апшеронскмй полуостров, Грозненский, Майкопский, районы; на территории между Волгой и Уралом (Второе Баку). На Кавказе нефть третичного возраста, а в Ура­ло-Волжской области — девонского и каменноугольного.

Значительные месторождения нефти известны на Украине: Прикарпатье, Полтава, Миргород и др. В настоящее время неф­тяные месторождения открыты в Западной Сибири.

Нефть — ценнейшее полезное ископаемое. Из нее получают бензин, керосин и многие другие продукты, без которых немысли­ма жизнь современного человека. Нефть широко применяется для органического синтеза.

Твердые битумы. Твердые битумы обычно представляют собой продукты изменения (окисления) нефтей и встречаются в нефте­газоносных областях. Первой стадией окисления нефти является мальта и кир, затем следуют асфальты и озокериты.

Озокерит — порода буровато-желтого, зеленовато-желтого, бурого цвета, состоит из смеси твердых углеводородов парафи­нового ряда с небольшой примесью жидких и газообразных; пла­вится при температуре 58—85° С, излом его — плоскораковистый, занозистый, летом в обнажениях имеет мазеобразную консис­тенцию. Залегает обычно в виде жил, реже пластами (Фергана, Челкен).

Асфальт — порода почти черного цвета, твердая и вязкая. Удельный вес 1,0—1,2, твердость 3. Состоит из смеси смол (40— 50%), масел (до 40%) и асфальтенов. Содержание углерода в асфальте 80—85%, водорода до 12%, серы, кислорода и азота до 2—19%. Обычно залегает в виде жил.

Кериты — высокометаморфизованное органическое вещество нефтяного ряда, встречающееся в метаморфизованных осадоч­ных породах (глинистые сланцы, аспидные сланцы, филлитопо­добные сланцы и др.). Отличаются от других битумов более вы­соким содержанием углерода и нерастворимостью в органических растворителях.

Горючие газы. Различают газы, связанные с угольными мес­торождениями и состоящие почти целиком из метана, и газы, связанные с нефтяными месторождениями, тоже метановые, но с более или менее значительным содержанием тяжелых углеводо­родов.

Практическое значение имеют газы, связанные с нефтяными месторождениями. Состоят они из метана, содержат в различной пропорции азот, углекислоту, иногда сероводород, довольно часто гелий, аргон и другие благородные газы в количествах от следов до нескольких процентов.

По содержанию тяжелых углеводородов различают «сухие» газы (тяжелые углеводороды составляют доли процента) и «жир­ные» (тяжелых углеводородов от нескольких процентов до нес­кольких десятков процентов).

В связи с высокой миграционной способностью газов место­рождения их часто встречаются вдали от месторождений нефти (Шебелинка, Бухара и др.).

Месторождения горючих газов в СССР известны в Прикарпатье (Дашава), северо-восточной Украине (Шебелинка), Са­ратовском Поволжье, Бухаре и др.

Горючие газы используются как топливо в быту и промышлен­ности и как сырье для получения самых различных синтетиче­ских материалов: пластмассы, искусственного волокна и др.

Нами были описаны наиболее распространенные типы осадоч­ных пород и по возможности приведены конкретные данные о их минеральном и химическом составе. Помимо описанных типов пород некоторыми исследователями выделяются еще дополни­тельные: медистые, цеолитовые, серные и другие горные породы.

Что же они представляют собой? Действительно ли это по­роды?

Медистые породы — это терригенные породы:песчаники,

алевролиты, аргиллиты, содержащие в виде цемента или в виде примазок по плоскостям напластования минералы меди (глав­ным образом окисные, реже сульфиды). Содержание окиси меди обычно составляет доли процента.

Цеолитовые породы обычно представляют собой песчаники, алевролиты, реже известняки с цеолитовым цементом или выде­лениями цеолитов.

Серные — это сульфатно-карбонатные породы, обычно содер­жащие битумы и выделения кристаллической серы. Содержание цеолитов и серы, как правило, невысокое, порядка нескольких процентов и только в некоторых случаях встречаются высокие концентрации серы и цеолитов (юрские песчаники Закавказья, гипсы Прикарпатья и др.).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что по существу нет никаких самостоятельных медистых, цеолитовых и серных пород, а имеются соответствующие обломочные, карбонатные и другие типы пород, содержащие тот или иной минерал. Поэтому нет необходимости выделять их в особые типы.

studfiles.net


Смотрите также