КАТАГЕНЕ́З РАССЕ́ЯННОГО ОРГАНИ́ЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА́

КАТАГЕНЕ́З РАССЕ́ЯННОГО ОРГАНИ́ЧЕ­СКОГО ВЕЩЕСТВА́, ста­дия пре­об­ра­зо­ва­ния рас­се­ян­ных ор­га­нич. ком­по­нен­тов гор­ных по­род, в те­че­ние ко­то­рой осу­щест­в­ля­ет­ся ге­не­ра­ция осн. час­ти неф­ти и го­рю­че­го га­за и во мно­гом оп­ре­де­ля­ют­ся за­ко­но­мер­но­сти рас­пре­де­ле­ния го­рю­чих ис­ко­пае­мых в зем­ной ко­ре. Из­ме­не­ния мо­ле­ку­ляр­ной струк­ту­ры рас­се­ян­но­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва про­ис­хо­дят вслед­ст­вие от­щеп­ле­ния разл. функ­цио­наль­ных групп, тер­мич. де­ст­рук­ции по­ли­мер­ных мо­ле­кул и вы­де­ле­ния зна­чит. ко­личе­ст­ва га­зо­об­раз­ных и жид­ких про­дук­тов, пре­им. уг­ле­во­до­род­но­го со­ста­ва. По­те­ря ле­ту­чих и жид­ких ком­по­нен­тов ве­дёт к умень­ше­нию мас­сы рас­се­ян­но­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва, про­ис­хо­дит его обуг­ле­ро­жи­ва­ние (воз­рас­та­ние до­ли уг­ле­ро­да) и по­сте­пен­ное упо­ря­до­че­ние струк­ту­ры, вплоть до об­ра­зо­ва­ния гра­фи­та в кон­це ка­та­ге­не­за – на­ча­ле ме­та­мор­физ­ма. В ре­зуль­та­те про­ис­хо­дит не­об­ра­ти­мая транс­фор­ма­ция рас­се­ян­но­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва, при­во­дя­щая к ге­не­ра­ции жид­ких и га­зо­об­раз­ных уг­ле­во­до­ро­дов, их эмиг­ра­ции из неф­те­га­зо­ма­те­рин­ских по­род в по­ро­ды-кол­лек­то­ры и об­ра­зо­ва­нию (при на­ли­чии ло­ву­шек) за­ле­жей неф­ти и го­рю­че­го га­за. На К. р. о. в. наи­бо­лее силь­но влия­ют: темп-ра, ско­рость по­гру­же­ния по­род, ка­та­ли­тич. свой­ст­ва кон­так­ти­рую­щих с ор­га­нич. ве­ще­ст­вом ми­не­ра­лов, воз­мож­ность эмиг­ра­ции об­ра­зо­ван­ных жид­ких и га­зо­об­раз­ных уг­ле­во­до­ро­дов и др. Влия­ние темп-ры, веду­ще­го фак­то­ра по­стдиа­ге­не­ти­че­ских пре­об­ра­зо­ва­ний, силь­нее ска­зы­ва­ет­ся на ор­га­нич. ве­ще­ст­ве (на из­ме­не­ние ми­нер. ве­ще­ст­ва боль­ше влия­ет дав­ле­ние). Пер­во­на­чаль­но для оцен­ки сте­пе­ни из­ме­нён­но­сти ор­га­нич. ве­ще­ст­ва в про­цес­се ка­та­ге­не­за бы­ла при­ня­та шка­ла по­сле­до­ва­тель­ной сме­ны ма­рок уг­лей (т. н. уг­ле­ма­роч­ная шка­ла), фик­си­рую­щая ка­че­ст­вен­ные из­ме­не­ния их фи­зи­ко-хи­мич. и тех­но­ло­гич. свойств. Позд­нее раз­ра­бо­та­ли бо­лее точ­ные ме­то­ды оп­ре­де­ле­ния сте­пе­ни ка­та­ге­не­тич. пре­об­ра­зо­ван­но­сти ор­га­нич. ком­по­нен­тов по­ро­ды, из ко­то­рых наи­бо­лее эф­фек­тив­ны­ми и при­ме­ни­мы­ми для всех под­ста­дий К. р. о. в. яв­ля­ют­ся оп­ре­де­ле­ние от­ра­жа­тель­ной спо­соб­но­сти вит­ри­ни­та уг­ли­сто­го дет­ри­та (см. Вит­ри­ни­та груп­па) и пи­ро­лиз по­род. Для ли­шён­ных вит­ри­ни­та толщ, и пре­ж­де все­го для до­кем­брий­ских и ниж­не­па­лео­зой­ских от­ло­же­ний, ис­поль­зу­ет­ся по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния кол­ло­аль­ги­ни­та (раз­ло­жив­шие­ся до аморф­но­го со­стоя­ния ос­тат­ки планк­тон­ных во­до­рос­лей, ко­то­рые яв­ля­ют­ся осн. ком­по­нен­том рас­се­ян­ной ор­га­ни­ки), псев­до­вит­ри­ни­та (ос­тат­ки дон­ных во­до­рос­лей) и др.

На под­ста­дии про­то­ка­та­ге­не­за в рас­се­ян­ном ор­га­нич. ве­ще­ст­ве чёт­ко фик­си­ру­ют­ся раз­ли­чия в хи­мич. и ком­по­нент­ном со­ста­ве ос­нов­ных его ге­не­тич. ти­пов – са­про­пе­ле­вом и гу­му­со­вом; об­ра­зо­ва­ние уг­ле­во­до­ро­дов идёт в очень не­зна­чит. мас­шта­бах, пер­вич­ная ми­гра­ция жид­ких уг­ле­во­до­ро­дов прак­ти­че­ски не фик­си­ру­ет­ся.

В ме­зо­ка­та­ге­не­зе про­ис­хо­дит наи­бо­лее ко­рен­ная пе­ре­строй­ка струк­ту­ры рас­се­ян­но­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва, со­про­во­ж­даю­щая­ся ин­тен­сив­ной ге­не­ра­ци­ей жид­ких и га­зо­об­раз­ных уг­ле­во­до­ро­дов. Их об­ра­зо­ва­ние в хо­де К. р. о. в. про­ис­хо­дит не рав­но­мер­но по гра­да­ци­ям ка­та­ге­не­за, а с чёт­ко вы­ра­жен­ны­ми мак­си­му­ма­ми – гл. фа­зой неф­те­об­ра­зо­ва­ния (в за­ру­беж­ной лит-ре – неф­тя­ным ок­ном) и гл. фа­зой га­зо­об­ра­зо­ва­ния.

Глав­ная фа­за неф­те­об­ра­зо­ва­ния (этап осо­бен­но ин­тен­сив­ной ге­не­ра­ции неф­тя­ных уг­ле­во­до­ро­дов рас­се­ян­ным ор­га­нич. ве­ще­ст­вом оса­доч­ных по­род) на­чи­на­ет­ся на ру­бе­же про­то- и мезо­ка­та­ге­не­за и про­те­ка­ет при темп-ре при­мер­но от 80–90 до 150–170 °С в ин­тер­ва­ле трёх гра­да­ций МК_1-3. Она раз­ви­ва­ет­ся в те­че­ние дли­тель­но­го от­рез­ка вре­ме­ни (зна­чи­тель­но варь­и­рую­ще­го в раз­ных рай­онах) не­рав­но­мер­но, с про­яв­ле­ни­ем двух или трёх им­пуль­сов ге­не­ра­ции и поч­ти од­но­вре­мен­ной эмиг­ра­ции мик­ро­неф­ти из ма­те­рин­ских по­род. Впер­вые в боль­шом ко­ли­че­ст­ве ге­не­ри­ру­ют­ся го­мо­ло­ги ме­та­на С₂–С₃, со­став­ляю­щие осн. ком­по­нен­ты ге­не­ри­руе­мых га­зов (жир­ный газ), и жид­кие лёг­кие уг­ле­во­до­ро­ды, со­став­ляю­щие бен­зи­но­вую и ке­ро­си­но­вую фрак­ции неф­ти. На­чаль­ный этап гл. фа­зы неф­те­об­ра­зо­ва­ния ха­рак­те­ри­зу­ет­ся бы­ст­рым и рез­ким воз­рас­та­ни­ем (в два-три раза) ко­ли­че­ст­ва би­ту­мои­да. За­клю­чит. этап фик­си­ру­ет­ся зна­чит. умень­ше­ни­ем ко­ли­че­ст­ва би­ту­мои­да в по­ро­дах и ос­та­точ­ным на­ко­п­ле­ни­ем в со­ста­ве ке­ро­ге­на ас­фаль­то­во-смо­ли­стых ком­по­нен­тов. По­ка­за­те­ля­ми из­ме­нён­но­сти рас­се­ян­но­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва яв­ля­ют­ся от­но­ше­ния со­дер­жа­ния во­до­ро­да и ки­сло­ро­да к уг­ле­ро­ду, ко­то­рые умень­ша­ют­ся в про­цес­се ка­та­ге­не­за, но по­ка­за­тель Н/С умень­ша­ет­ся бы­ст­рее, чем О/С. Ди­на­ми­ка из­ме­не­ния этих ве­ли­чин раз­лич­на для са­про­пе­ле­во­го и гу­му­со­во­го ти­пов ор­га­нич. ве­ще­ст­ва. Вы­ход жид­ких уг­ле­во­до­ро­дов (и ин­тен­сив­ность их ге­не­ра­ции) так­же оп­ре­де­ля­ет­ся ти­пом рас­се­ян­но­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва (у са­про­пе­ле­во­го он го­раз­до вы­ше) и уров­нем его пре­об­ра­зо­ва­ния. Про­цесс ин­тен­сив­но­го но­во­об­ра­зо­ва­ния жид­ких уг­ле­во­до­ро­дов в бас­сей­нах раз­ных ти­пов и воз­рас­тов от­ме­ча­ет­ся при раз­ных тем­пе­ра­ту­рах и на разл. глу­би­нах (эти уча­ст­ки недр на­зы­ва­ют гл. зо­на­ми неф­те­об­ра­зо­ва­ния). Ха­рак­тер рас­пре­де­ле­ния ка­та­ге­не­тич. зо­наль­но­сти и тем­пе­ра­тур (па­лео­тем­пе­ра­тур) бас­сей­на за­ви­сит от ря­да фак­то­ров: об­ще­го гео­тек­то­нич. раз­ви­тия ре­гио­на, строе­ния раз­ре­за, ха­рак­те­ра гео­тер­мич. и флюи­до­ди­на­мич. ре­жи­мов бас­сей­на, ге­не­тич. ти­па ор­га­нич. ве­ще­ст­ва и др. Но при всех раз­ли­чи­ях тем­пе­ра­тур и глу­бин гл. зо­ны неф­те­об­ра­зо­ва­ния в раз­ных бас­сей­нах гра­ни­цы её кров­ли варь­и­ру­ют в пре­де­лах 60–100 °C, 1,5–3,5 км, по­дош­вы – в пре­де­лах 150–210 °C, 3,1–8 км, что со­от­вет­ст­ву­ет зна­че­ни­ям от­ра­жа­тель­ной спо­соб­но­сти вит­ри­ни­та – 0,5–1,15%. В гл. зо­не неф­те­об­ра­зо­ва­ния по­ми­мо ор­га­нич. ве­ще­ст­ва су­ще­ст­вен­но из­ме­ня­ют­ся по­ро­ды и на­сы­щаю­щие их во­ды. Про­ис­хо­дит пе­ре­строй­ка гли­ни­стых ми­не­ра­лов – гид­ро­слю­ди­за­ция мон­тмо­рил­ло­ни­та, со­про­во­ж­даю­щая­ся вы­де­ле­ни­ем во­ды, спо­соб­ст­вую­щей ми­гра­ции об­ра­зо­вав­ших­ся уг­ле­во­до­ро­дов. В со­ста­ве во­до­рас­тво­рён­но­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва за­мет­но уве­ли­чи­ва­ет­ся со­дер­жа­ние уг­ле­во­до­род­ных ком­по­нен­тов, ме­ня­ет­ся со­став во­до­рас­тво­рён­ных га­зов.

Глав­ная фа­за га­зо­об­ра­зо­ва­ния (этап осо­бен­но ин­тен­сив­ной ге­не­ра­ции уг­ле­во­до­род­ных га­зов, пре­им. ме­та­на) про­яв­ля­ет­ся в кон­це ме­зо­ка­та­ге­не­за – на­ча­ле апо­ка­та­ге­не­за при темп-ре при­мер­но от 180–200 до 250 °C от кон­ца МК₃ – на­ча­ла МК₄ до АК₂. Её на­сту­п­ле­ние фик­си­ру­ет­ся рез­кой сме­ной ком­по­нент­но­го со­ста­ва ге­не­ри­руе­мо­го га­за, в ко­то­ром на­чи­на­ет пре­об­ла­дать ме­тан, а так­же зна­чит. рос­том от­но­ше­ния об­ра­зую­щих­ся га­зо­вых ком­по­нен­тов к жид­ким. Вслед­ст­вие вы­со­кой под­виж­но­сти уг­ле­во­до­род­ных га­зов, осо­бен­но ме­та­на, ге­не­ра­ция его со­про­во­ж­да­ет­ся поч­ти пол­ной од­но­вре­мен­ной эмиг­ра­ци­ей из ма­те­рин­ских по­род. В не­рас­тво­ри­мой час­ти рас­се­ян­но­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва (ке­ро­ге­не) про­ис­хо­дит бы­строе и зна­чит. сни­же­ние со­дер­жа­ния во­до­ро­да. За­клю­чит. этап фик­си­ру­ет­ся рез­ким сни­же­ни­ем вы­де­ле­ния ме­та­на. Гл. фа­за га­зо­об­ра­зо­ва­ния про­те­ка­ет не­рав­но­мер­но, с про­яв­ле­ни­ем двух-трёх срав­ни­тель­но крат­ко­вре­мен­ных им­пуль­сов ге­не­ра­ции и эмиг­ра­ции га­за, ко­то­рые че­ре­ду­ют­ся с эта­па­ми срав­ни­тель­но низ­кой ин­тен­сив­но­сти га­зо­обра­зо­ва­ния. Ми­гра­ция и ак­ку­му­ля­ция уг­ле­во­до­род­но­го га­за, вы­де­ляю­ще­го­ся в ви­де сво­бод­ной фа­зы, при­во­дят (при на­ли­чии ло­ву­шек) к об­ра­зо­ва­нию га­зо­вых и га­зо­кон­ден­сат­ных за­ле­жей. Про­яв­ле­ние гл. фа­зы га­зо­об­ра­зо­ва­ния про­ис­хо­дит в тех же объ­ёмах ма­те­рин­ских по­род, но не­сколь­ко позд­нее про­яв­ле­ния гл. фа­зы неф­те­обра­зо­ва­ния, что важ­но учи­ты­вать при раз­дель­ном про­гно­зе неф­те- и га­зо­нос­но­сти зе­мель.

В кон­це под­ста­дии апо­ка­та­ге­не­за на гра­да­ци­ях АК₃–АК₄ вы­де­ле­ние уг­ле­во­до­ро­дов (как жид­ких, так и га­зо­об­раз­ных) прак­ти­че­ски пре­кра­ща­ет­ся. Осн. вы­де­ляе­мы­ми про­дук­та­ми ста­но­вят­ся СО₂, Н₂S, Н₂О.

Ана­лиз сте­пе­ни ка­та­ге­не­тич. пре­об­ра­зо­ван­но­сти рас­се­ян­но­го ор­га­нич. ве­ще­ст­ва по­род не­об­хо­дим для оцен­ки мас­шта­бов и спе­ци­фи­ки неф­те­га­зо­нос­но­сти ре­гио­нов.