2. В классификации ов по фациально-генетическим признакам выделяется: сапропелевое, гумусовое, смешанное (сапропелево-гумусовое или гумусово-сапропелевое) и липтобиолитовое ов.

Сапропелевое ОВобразуется в областях морской седиментации и связано с преобразованием бактериями фито- и зоопланктона, а также бентоса. Молекулярные структуры ОВ этого типа возникают, главным образом, за счет липидов и аминокислот.

Гумусовое ОВгенетически связано с высшими растениями. Образуется оно в основном за счетуглеводов и лигнина.

Липтобиолитовое ОВ,как и гумусовое, связано с высшими растениями, но образовано оно геохимически устойчивыми веществами высших растений –восками,смолами, кутикулой и пробковой тканью. Липтобиолитовое ОВ сильно отличается по химическому составу от остальной части гумусового ОВ и лежит ближе к сапропелевому ОВ. Однако оно мало распространено в природе и выделяется среди концентрированных форм ОВ.

3. В классификации ОВ в зависимости от вклада в его состав различных исходных биохимических структур ЖВ,Н.Б. Вассоевич и др. выделилиалиновый и арконовый типы.Алиновое ОВ в этой классификации соответствует сапропелевому типу, а арконовое ОВ – гумусовому типу. При этом алиновое ОВ делится на два подтипа:алфиновыйиамикагиновый. В основеалфиновогоОВлежат липиды, поэтому оно характеризуется наличием длинных алифатических цепей. ОВ этого подтипа характерно для горючих сланцев.В основе амикагинового или алцинового ОВлежат углеводно-аминокислотные комплексы. Это фитопланктонное ОВ, подвергшееся бактериальной переработке. Оно характерно для материковых окраин. В основеарконового или аренового ОВ, находятся лигнино-целлюлозные молекулярные структуры высших растений, потому оно состоит в основном из конденсированных аренов.

4. В геохимической классификации ОВ зависимости от изменения атомных отношений водорода к углероду (Н/С) и кислорода к углероду (О/С)выделяется три геохимических типа керогена:I,IIиIII. Эта геохимическая классификация составлена Б. Тиссо, Д. Вельте (1981).

Кероген I типаимеет очень высокое содержание водорода, отношение Н/С достигает 1,8, и низкое содержание кислорода, отношение О/С менее 0,1. КерогенIтипа сопоставим с алфиновым ОВ.

Кероген II типаимеет достаточно высокое содержание водорода и повышенное содержание кислорода. Он широко распространен среди нефтепроизводящих пород и сопоставим с амикагиновым ОВ.

Кероген III типасодержит мало водорода, отношение Н/С менее 1,0, и много кислорода, отношение О/С лежит в пределах 0,2-0,3. Кероген этого типа накапливается преимущественно в осадках прибрежно-морских и озёрных бассейнов, вблизи от источников сноса терригенного материала и сопоставим с гумусовым или арконовым ОВ.

Концентрации органического вещества в осадочных породах разных формаций

По степени концентрации ОВ осадочных пород подразделяется на три группы: концентрированное (КОВ), полуконцентрированное (ПКОВ) и рассеянное (РОВ).

КОВ содержит более 50 % ОВ. К этой группе относятся угли, торф и некоторые горючие сланцы.

ПКОВ содержит от 20 до 50 % ОВ. Это – горючие и углистые сланцы.

РОВ в начале мезокатагенеза содержит менее 20 % ОВ или менее 15 % С_орг.

О.К. Баженова и др. (Баженова, 2004) за границу между РОВ и КОВ принимают содержание С_орг= 2,5 %. Эта величина в четыре раза выше среднего содержания органического углерода в стратисфере, установленного В.А. Успенским и подтвержденного Н.Б. Вассоевичем (0,58 %).

В. Тиссо, Д. Вельте (1978), Дж. Хант (1979), Б. Томас (1983) и другие содержание С_орг в осадочных породах характеризуют следующим образом, в процентах: до 0,5 – ничтожное, 0,5-1,0 – низкое, 1,0-1,5 – среднее, 1,5-2,0 – высокое, 2-4 очень высокое и более 4,0 – превосходное.

По данным Н.Б. Вассоевича, Н.Н. Корниловой и В.В. Чернышева среднее содержание органического углерода в процентах от массы породы составляет: в ископаемых углях – 67, горючих сланцах – 16,5, доманикитах и баженитах – 6, глинах – 0,9, алевролитах – 0,45, песчаниках и известняках - 0,2, солях, сульфатах - 0,1. Среднее содержание С_оргв стратисфере - 0,58 %.

Формы нахождения органического вещества, фациальные условия формирования и формационный состав основных нефте- и газообразующих осадочных пород

Рассеянные формы нерастворимого ОВприсутствуют в породе в виде включений, которые представлены следующими формами:

1) детритом с размерами от 1,0 до 0,5 мм; 2) мельчайшими, до 0,5 мм, обломками растительных тканей, сохранившими первичные признаки растений; 3) наиболее мелкими частицами, тесно связанными с минеральной компонентой пород и не сохранившими форменных элементов; и 4) мельчайшими бесструктурными частицами, находящимися в осадочных породах в сорбированном состоянии.

Бесструктурные частицы представлены альгинитом и сорбомикстинитом, которые являются основными микрокомпонентами ОВ сапропелевого типа.

Концентрированные формы ОВнаходятся в породе в следующем виде:

1) угольных пластов, имеющих толщину более 1 м; 2) слоев, от 1 см до 1 м; 3) прослоев, от 1 до 10 мм; 4) линз, толщиной более 5 мм и шириной от 1 см до 1 м; 5) линзовидных включений, толщиной от 1 до 5 мм и шириной от 2 до 10 мм; и 6) форменных элементов, отличающихся высокой степенью сохранности - это остатки веток, древесины, листьев и корневых систем.

Водорастворённое ОВнаходится в подземных водах в разнообразных формах – ионной, молекулярной, коллоидной, а также в виде микроэмульсий и представлено широким спектром органических веществ: фульвовыми, гуминовыми, сапропелевыми, карбоновыми кислотами и их солями. В меньших количествах в подземных водах содержатся серо-, азот- и фосфорсодержащие соединения, углеводы, аминокислоты, спирты, УВ, смолы, фенолы и другие вещества.

Рассеянное ОВ сапропелевого типаформируется в глинистых и карбонатно-глинистых осадках, преимущественно в слабовосстановительных и восстановительных геохимических условиях подводных континентальных окраин, для которых характерна высокая биопродуктивность фито- и зоопланктона. Это относительно глубоководные эпиконтинентальные моря, континентальные склоны, и шельфы.

Полуконцентрированное и концентрированное ОВ сапропелевого типа,характерное для горючих сланцев, сапропелитовых углей и доманикитов формируется в бассейнах осадконакопления платформенного типа с восстановительными и резко восстановительными геохимическими условиями: 1) в пресноводных озерах; 2) во внутриконтинентальных морях; 3) в заливах и фиордах, лагунах и больших лиманах; 4) в открытых морских бассейнах во время медленных региональных трансгрессий в очень тонких сланценосных отложениях, но имеющих большое площадное распространение; 5) на заливных низменных равнинах. Для данных условий характерны высокая биопродуктивность планктона и формирование карбонатных пород – известняков, мергелей и мергелистых глин, а также глинисто-кремнистых пород.

Концентрированное ОВ гумусового типахарактерно для континентальных сероцветных песчано-глинистых и переходных угленосных и субугленосных формаций, которые формируются в условиях торфяных болот: а) верховых на водоразделах; б) переходных на речных террасах и в) низинных в поймах, а также в условиях дельт, низменных заболоченных приморских равнин, речных долин, озер.

Катагенез органического вещества и его факторы

Катагенез – процесс изменения осадочных пород: рассеянного ОВ, минералов, флюидов и пустотного пространства после завершения диагенеза и до начала метаморфизма. Катагенез развивается при увеличении глубины погружения пород в осадочном бассейне (ОБ) и воздействии возрастающей температуры в интервале от 15–30 до 300°С. Некоторые авторы отождествляют понятие «катагенез» с «эпигенезом».

На стадии катагенеза реализуется потенциальная возможность ОВ осадочных пород производить нефть и газ и начинается их эмиграция в породы-коллекторы.

Генерация УВ происходит в результате глубокой и закономерной внутримолекулярной перестройки ОВ, которая заключается в дальнейшей его конденсации, ароматизации и карбонизации при воздействии температуры и других факторов катагенеза. Эти преобразования сопровождаются потерей ОВ периферийных алкильных цепей, отдельных циклов и различных функциональных групп, содержащих гетероатомы. При этом образуются жидкие продукты в виде битумоидов и большое количество газообразных веществ: метана, углекислого газа, аммиака, азота и сероводорода. Газы образуются в различных количествах на всех стадиях преобразования ОВ. Однако доля биохимического метана составляет всего около 10 % в объеме, который образуется из рассеянного ОВ при температурах до 200°С (Дж. Хант, 1982).

В катагенезе происходит постепенное упорядочение молекулярной структуры керогена вплоть до образования в конце катагенеза – начале метаморфизма гексагонально-слоистой структуры графита. В результате масса ОВ значительно уменьшается, и ОВ полностью реализует свой генерационный потенциал. Таким образом, процесс катагенеза ОВ представляет собой термическую деструкцию, при которой происходит выделение летучих веществ, то есть твердая фаза начинает выделять жидкие и газообразные продукты. При этом общий объём ОВ в породе сильно увеличивается.

Главным фактором катагенеза ОВ является температура,включая его динамокатагенез, затем следуюткаталитические свойства вмещающих пород, время и пластовое давление.Давление как фактор катагенеза оказывает противодействие температуре.

Шкала градаций катагенеза органического вещества. Широко известна шкала градаций катагенеза осадочных образований, составленная Н.Б. Вассоевичем, А.Э. Конторовичем, Н.В. Лопатиным и другими исследователями в 1976 году (рисунок 11).

Н. Б. Вассоевич для процессов преобразования РОВ рекомендует термин «катагенез». Катагенез следует за поздним диагенезом, т.е. после преобразования осадка в породу. На шкале выделяются три подстадии катагенеза: протокатагенетическая (ПК), мезокатагенетическая (МК) и апокатагенетическая (АК). Эти подстадии разделены на ряд градаций: ПК – на три, МК – на пять, АК – на четыре.

Начальный или слабый катагенез (протокатагенез),соответствует начальным изменениям породы и ранне- средне- и позднебуроугольным подстадиям превращения ОВ. Продолжительность стадии n·10⁵– n·10⁷лет. Глубина захоронения - 0,1–2,5 км. В стадии катагенеза выделяются два этапа: ранний (начальный) и поздний (глубинный). Граница между подстадиями проводится в диапазоне температур 90-120⁰С, при горном давлении около 100 МПа и понижении общей пористости до 15 %. Такие условия в большинстве случаев наблюдаются на глубине 2,5–5км.

Рисунок .Шкала градаций катагенеза осадочных образований и её сопоставление со ступенями углефикации с упрощением (по Н.Б. Вассоевичу, А.Э. Конторовичу, Н.В. Лопатину и др., 1976) 1 – нефть; 2 – жирный газ; 3 – метан

Главным фактором катагенеза ОВ является температура, включая его динамокатагенез, затем следуют каталитические свойства вмещающих пород, время и пластовое давление. Давление как фактор катагенеза оказывает противодействие температуре.

К умеренному катагенезу (мезокатагенезу),по Н. Б. Вассоевичу, относятся изменения осадочных пород, соответствующие каменноугольной стадии превращения ОВ. Продолжительность – n·10⁷лет. Глубина захоронения осадков – 1,6–10 км. Нефтематеринские породы те же, что и на предыдущей стадии, но более уплотненные. Пористость пород снижается до первых процентов, объемный вес скелета увеличивается до 2,6–2,65 г/см³. Битумоиды становятся еще более нейтральными и более легкими, в них возрастаетроль масляной фракции. Геохимическая обстановка – восстановительная. Создаются области питания пористых пород водами и области их разгрузки. Основные процессы – перераспределение водорода в ряде компонентов ОВ и потеря гетероэлементов. Битумные компоненты дифференцируются: часть сорбируется и выпадает в твердую фазу, часть становится более легкой, нейтральной, существенно углеводородной. Изосоединения переходят в нормальные. Это стадия зрелой микронефти – завершается процесс дополнительной генерации углеводородов и усиливается их преобразование в сторону возникновения менее крупных молекул. Возрастает роль метановых углеводородов, частично за счет нафтеновых, наименее устойчивых. В итоге микронефть по своим свойствам все больше приближается в капельно-жидкой нефти (т. е. к макронефти).

Таблица . Шкала углефикации ОВ и катагенеза осадочных пород

Граничные Т^0С	Шкала углефикации			ОСВ			Шкала катагенеза по Н.Б.Вассоевичу
	Группа стадий	Стадия углефикации	10×Rаусл.ед в воздухе		Rо, % в масле	Градация		Подстадия
60–70	Бурые угли	Б1(01)	58		< 0,26	ПК1		Протокатагенез
		Б2(02)	58–66		0,26–0,41	ПК2
		Б3(03)	66–70		0,41–0,50	ПК3
70–90		Д (I)	70–75		0,50-0,62	МК1		Мезокатагенез
100–120	Каменные угли	Г (II)	75–85		0,62-0,94	МК2
140–160		Ж (III)	85–91		0,94-1,17	МК3
170–180		К (IY	91–99		1,17-1,56	МК4
180-210		ОС (Y)	99-108		1,56-2,00	МК5
		Т (YI)	108-116		2,00-2,50	АК1		Апокатагенез
	Антрациты	А1(YII-YIII)	116-130		2,50-3,40	АК2
До 350		А2(YIII-IX)	130-138		3,40-4,40
		А3(IX)	138-150		4,40-5,50	АК3-4
		А4(X)	150		5,50

Примечание. Маркировка углей по ГОСТ 21489-76.

Позднему, сильному, катагенезу (апокатагенезу) отвечают изменения осадочной породы, которые сопоставляются с антрацитовой стадией превращения ОВ. Продолжительность – n·10⁷– n·10⁸лет. Глубина захоронения осадков – от 8–10 до 12–15 км. Нефтематеринские породы - это сильно уплотненные глинистые, алеврито-глинистые сланцы, аргиллиты, с ничтожной пористостью и объемным весом, почти равным удельному. Глины преимущественно иллитовые, с примесью других глинистых минералов. Пористость пород снижается до 20–15 %, а объемный вес скелета породы возрастает до 2,2–2,3 г/см3. Сохраняются лишь следы битуминозных компонентов. Основные процессы проявляются в молекулярной перестройке глинистых минералов. Усиливаются новообразование и растворение минералов. Завершается потеря ОВ гетерогенных элементов, а также водорода, главным образом в виде СН₄. Это стадия разложения остаточной микронефти. К концу стадии она исчезает полностью и образуется метан. Эти преобразования сопровождаются потерей ОВ периферийных алкильных цепей, отдельных циклов и различных функциональных групп, содержащих гетероатомы. При этом образуются жидкие продукты в виде битумоидов и большое количество газообразных веществ: метана, углекислого газа, аммиака, азота и сероводорода. Гуминовые кислоты постепенно теряют способность растворяться в щелочах. Жирные кислоты частично декарбоксилируются, частично полимеризуются. Битуминозные компоненты приобретаютменее кислый характер. Геохимическая обстановка – восстановительная. Сохраняется застойный режим подземных вод. Основные процессы – реакция разукрупнения (укрупнения молекул ОВ). Сорбция наиболее высокомолекулярных и кислых компонентов. Развитие процесса декарбоксилирования кислот. Образование СО₂и в меньшем количестве СН₄. К концу стадии завершаются процессы декарбоксилирования кислот. Происходит дополнительное образование углеводородов, главным образом за счет декарбоксилирования жирных кислот.

Газы образуются в различных количествах на всех стадиях преобразования ОВ. Однако доля биохимического метана составляет всего около 10 % в объеме, который образуется из рассеянного ОВ при температурах до 200°С (Дж. Хант, 1982). В целом, процесс эволюции ОВ протекает как во времени, так и в пространстве неравномерно, импульсивно, с различным соотношением объемов образующихся жидких и газообразных продуктов диагенеза и катагенеза. Всё это предопределило приуроченность генерации наибольших объемов жидких и газообразных УВ к определенным глубинным зонам, существующим в разрезе осадочных пород. При этом газы в разных объемах образуются на всех стадиях литогенеза (см. рисунок 11).

^{Рисунок . Схема эволюции органического вещества с момента его отложения до начала метаморфизма У – углеводы, АК – аминокислоты, ФК – фульвиокислоты, ГК – гуминовые кислоты, УВ – углеводороды, NSO – N-, S-, O-содержащие гетеросоединения (не углеводороды) (по Б. Тиссо и Д. Вельте, 1981 г.).}