Осадочные породы, богатые органическими веществами - Organic-rich sedimentary rocks

Осадочные породы, богатые органическими веществами это особый тип осадочная порода который содержит значительные количества (> 3%) органический углерод.[1] К наиболее распространенным типам относятся: уголь, лигнит, горючие сланцы, или черный сланец. Органический материал может рассеиваться по всей породе, придавая ему однородный темный цвет, и / или он может присутствовать в виде дискретных проявлений деготь, битум, асфальт, нефть, уголь или углеродистый материал. Осадочные породы, богатые органическими веществами, могут действовать как материнские породы которые генерируют углеводороды, которые накапливаются в других осадочных породах-коллекторах (см. нефтеносные пески и нефтяная геология ). Потенциально нефтематеринские породы - это осадочные породы любого типа, которые способны рассеивать доступный углерод изнутри (известняк является классическим образцом исходного камня). Хорошие породы-коллекторы - это любые осадочные породы с высокой доступностью порового пространства. Это позволяет углеводородам накапливаться в породе и храниться в течение длительных периодов времени ( песчаник обычно делает хорошую материнскую породу). Высокопроницаемые породы-коллекторы также представляют интерес для профессионалов отрасли, поскольку они позволяют легко извлекать углеводороды из них. Однако система коллектора углеводородов не является полной без «покрывающей породы». Покрывающие породы - это горные породы с очень низкой пористостью и проницаемостью, которые удерживают углеводороды внутри нижележащих пластов, когда они пытаются мигрировать вверх.

  • Песчаник с ископаемыми раковинами

Ископаемый органический углерод

Органический углерод образуется из древних биологических отложений вещества (кероген - это название, данное геологами), и это органическое вещество погребено вместе с минералами и фрагментами горных пород в осадочных породах.[2] Температура и давление условий захоронения будут влиять на диагенетические процессы материала и определять, будет ли материал превращаться в нефть. Ископаемый органический углерод также может быть переработан в результате тектонических процессов и возвращен на континентальную поверхность в виде обнажения. Эрозия и химическое выветривание могут вызвать перенос органических углеродных материалов в современной окружающей среде, в реках, почвах и, в конечном итоге, в океанах. Этот процесс происходит в очень большом временном масштабе и действует как один из основных механизмов выброса ископаемого органического углерода обратно в окружающую среду.

  • Органические остатки сохранились в осадочной породе

Производство органических осадков

На протяжении десятилетий считалось, что большая часть богатых органикой осадочных отложений, отложившихся на дне океана, была побочным продуктом трех факторов окружающей среды: поступления органического материала, скорости осаждения и степени насыщения кислородом глубинных вод. Эти переменные связаны в пространственном и временном масштабах климатом, океанскими течениями и уровнем моря во время осаждения.[3] Любые изменения переменных или параметров, которые их связывают, приведут к появлению различных осадочных отложений, как это видно сегодня на поверхности. Знание этой информации ценится среди коммерческих компаний, поскольку ее применение позволяет определить, какие осадочные отложения могут быть экономически продуктивными для эксплуатации. Используя метод, обратный предыдущей методологии, эти отложения можно использовать в качестве заместителей для вывода такой информации, как палеоклимат, предыдущие циклы циркуляции океана, прошлые уровни моря, а также соотношение переменных по отношению друг к другу, которые вызвали образование вклад. Эта информация может быть очень ценной для геофизиков, поскольку может помочь им реконструировать прошлые процессы, которые в конечном итоге сформировали Землю, чтобы сформировать ее нынешнее состояние.

Однако, основываясь на более поздних исследованиях, эти результаты больше не являются полностью жизнеспособными. Например: в тематических исследованиях Черного моря, современной бескислородной среды, было показано, что кислородное голодание в пределах нижних уровней водной толщи само по себе не приводит к образованию значительного количества богатых органическими веществами отложений, даже если было поставлено достаточное количество органических материалов. в регион в голоцене. Следовательно, новая теория заключается в том, что «первичные продуценты», расположенные выше в толще воды, ответственны за большую часть отложений богатых углеродом отложений в окружающей среде континентальной окраины. На основе исследования, проведенного с использованием моделей циркуляции океана в меловом периоде, было обнаружено, что, хотя условия были относительно похожи на те, что существуют сегодня, в океанах были гораздо более сильные течения, которые влияли на толщу воды.[4] Новая мысль заключается в том, что эти океанские течения были замедлены цветет микроскопических морских первичных продуцентов, которые позволили осаждать богатые органическими веществами отложения на морском дне, создавая многие из экономически продуктивных пластов черных сланцев, которые присутствуют сегодня. По сей день он остается предметом интенсивных исследований как ученых, так и коммерческих компаний.

  • Пример цветения водорослей к югу от Корнуолла, Англия.

Роль бактерий в осадочных породах, богатых органическими веществами

Считается, что бактерии вносят важный вклад в создание нефтематеринской породы. Однако исследования показали, что количество бактериальных биомаркеров не всегда отражает относительный вклад в осадочный органический углерод.[5] В настоящее время считается, что бактерии в осадочных породах имеют только незначительный вклад в производство ископаемого топлива, такого как нефть. Поскольку бактериальная переработка осадочного мусора чрезвычайно важна, ее значение нельзя игнорировать. Определенные бактерии могут способствовать разрушению органического материала на ранних этапах осадочных процессов, хотя сама бактериальная биомасса может представлять лишь незначительный компонент общий органический углерод в углеродистых породах. Многие идеи о минимальном бактериальном вкладе можно отнести к изотопным исследованиям углерода в некоторых осадочных породах.[нужна цитата ] Чтобы прийти к таким выводам, необходимы исследования множества и разнообразных осадочных комплексов; существует множество видов бактерий, и каждая органическая материнская порода может по-разному взаимодействовать с этими бактериями. Вот почему не все добавки углерода в осадочные породы под влиянием бактерий можно исключить: каждая ситуация уникальна, с разными бактериями и различными условиями. При интерпретации количества бактериальных биомаркеров, присутствующих в источнике нефти, и его влияния на общий органический углерод следует учитывать сочетание микроскопических и молекулярных исследований.

использованная литература

[6][7][8][9][10]

  1. ^ Боггс, С., 2006, Принципы седиментологии и стратиграфии (4), Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River, Нью-Джерси, стр. 662
  2. ^ Копард Ю., Амиотт-Суше П., Ди-Джованни С. (2007) Хранение и выброс ископаемого органического углерода, связанного с выветриванием осадочных пород. Земля и планетология. Vol. 258. С. 345–357.
  3. ^ Артур М.А., Дин В.Е., Стоу Д.А.В., 1984, Модели отложения мезозойско-кайнозойских мелкозернистых отложений, богатых органическим углеродом, в глубоком море, Геологическое общество, 15, стр. 527–560
  4. ^ Педерсон Т.Ф., Калверт С.Э., 1990, Аноксия против продуктивности: что контролирует образование отложений, богатых органическим углеродом, и осадочных пород? Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников, 74 (4), стр. 454–466
  5. ^ Hartgers, W.A., Damste, J. S. S., Requejo, A.G., Allan, J., Hayes, J.M., de Leeuw, J.W. (1994). Доказательства лишь незначительного вклада бактерий в органический углерод осадка. Природа. Vol. 369. стр. 224.
  6. ^ Бушнев Д.А., Щепетова Е.В., Льюров С.В. (2005) Органическая геохимия оксфордских углеродистых осадочных пород Русской плиты. Литология и минеральные ресурсы. Vol. 41. С. 423–434.
  7. ^ Акинлуа, А. Торто, Н. (2010) Геохимическая оценка осадочных органических пород в дельте Нигера: новое понимание. Международный журнал наук о Земле. Vol. 100. С. 1401–1410.
  8. ^ Раннегар Б., 1991, Уровни кислорода в докембрии, оцененные на основе биохимии и физиологии ранних эукариот, стр. 97, 97–111.
  9. ^ Гамильтон Т.Л., Брайант Д.А., Макалади Дж.Л., 2016, Роль биологии в планетарной эволюции: первичная продукция цианобактерий в протерозойских океанах с низким содержанием кислорода, Экологическая микробиология, 18 (2), стр. 325–340
  10. ^ Санчетта, К., 1992, Первичная продукция в ледниковой Северной Атлантике и Северном Тихом океане, Nature, 360, стр. 249–251.