5.2 Исходное органическое вещество осадочных пород

Живое вещество поглощает химические элементы из биосферы избирательно. Из 70 химических элементов, входящих в состав растительных и животных организмов выделяются четыре: кислород, углерод, водород и азот, то есть те же элементы, которые входят в компонентный состав нефтей.

Исходное ОВ, поступающее в осадки на седиментационном цикле круговорота углерода, образуется на континентах и в акваториях, то есть в океанах и морях. На континентах ОВ представлено в основном высшей растительностью, а в акваториях фито- и зоопланктоном, а также бентосом.

Биопродукция Земли состоит из органических и неорганических соединений. Неорганические соединения в основном представлены водой.

Органические соединения разделяются на биополимеры и биолипиды. Биополимеры представлены белками, нуклеиновыми кислотами, углеводами и лигнином.

Лигнин – это биоорганическое высокополимерное соединение, которое состоит из фенил-пропениловых звеньев, типа С₆С₃, соединенных простыми эфирными связями. Лигнин образует каркасную или скелетную ткань высших растений и вызывает их одревеснение. Содержание лигнина в травах и мхах составляет от 8 до 20 %, в лиственных древесных породах достигает 20-30 %, а в хвойных породах - до 50 %.

К биолипидам относятся жиры или липиды, липоиды или жироподобные вещества и некоторые пигменты.

Пигменты – это окрашенные соединения, которые содержатся в живом веществе в небольшом количестве, но играют значительную роль в его существовании. С геохимических позиций интересны желтые пигменты - каротиноиды, зеленые – хлорофиллы, и красные гемоглобин. Эти пигменты сохраняют основные черты своей молекулярной структуры при преобразовании ОВ в процессе литогенеза и обнаруживаются в нефти. Таким образом, они представляют собой важные для геохимии нефти вещества - хемофоссилии, или бирмаркеры.

ОВ, продуцируемое в континентальных и экваториальных экологических системах Земли, имеет различный компонентный состав. Для биопродукции континентальных систем характерно резкое преобладание углеводов и лигнина, а для океанских систем преобладание белков, углеводов и повышенное содержание липидов и липоидов. При этом лигнин в составе ОВ морского происхождения отсутствует.

Различный состав первичного ОВ морского и континентального происхождения обусловливает соответственно и различия в составе ОВ, преобразованного в диагенезе. Позже, в катагенезе это сказывается на качестве и количестве генерируемых разными типами ОВ жидких и газообразных УВ.

5.3 Седиментогенез и диагенез органического вещества

Преобразование биологической продукции биосферы или исходного ОВ начинается в седиментогенезе и завершается в диагенезе.

Диагенез – это процесс преобразования осадка в осадочную породу в результате литостатического уплотнения и физико-химического выравнивания среды. В зависимости от скорости осадконакопления зона диагенеза охватывает диапазон глубин от нескольких десятков до 200-500 м от поверхности осадка. В этом диапазоне глубин температура изменяется от 0-5 до 15-30 °С. В диагенезе формируется состав ОВ, поступающего в зону катагенеза.

Подавляющая часть - 99,0-99,1 % ежегодной биопродукции Земли полностью минерализуется на путях транспортировки к областям седиментации, а также на аэробном этапе диагенеза.

Минерализация ОВ происходит в окислительных геохимических условиях. При этом образуется вода, углекислый газ и простые легко растворимы в воде вещества: сульфат-ионы (SО₄^2-), аммоний (NН₄⁺) и фосфат-ионы (РО₄^3-).

В восстановительных анаэробных условиях на стадии диагенеза одновременно с разложением исходного ОВ идут реакции синтеза, полимеризации и конденсации промежуточных продуктов его молекулярного распада. При этом ОВ сильно уменьшается в объеме и изменяется качественно.

В области континентальной седиментации анаэробные условия характерны для болот, озёр и речных долин. Здесь биологическая продукция, связанная как высшей растительностью, так и фито- и зоопланктоном накапливается среди минеральных осадков преимущественно в концентрированной форме.

В области морской седиментации анаэробные условия существуют в относительно закрытых заливах, эпиконтинентальных морях, на континентальных склонах и шельфах. Здесь исходное ОВ представлено в основном фитопланктоном и накапливается среди минеральных осадков преимущественно в рассеянной форме.