Керогены (греч. κηρός «воск» and -gen, γένεση «рождающий») — это полимерные органические материалы, которые расположены в существующих породах, таких как нефтеносные сланцы, и являются одной из форм нетрадиционной нефти. Они нерастворимы в обычных органических растворителях благодаря своей высокой молекулярной массе (более 1000 г⁄моль). Нагретые до необходимых температур в земной коре (нефтяное окно: 50-150 °C, газовое окно: 150—200 °C, в зависимости от скорости нагрева), некоторые виды сланцев выделяют сырую нефть и природный газ, называемые углеводородами (ископаемым топливом). Находясь в таких, как сланец, породах в больших концентрациях, они формируют возможные материнские породы. Богатые керогенами сланцы, которые не были нагреты до температуры выделения, называются сланцевыми месторождениями.
Название «кероген» было предложено шотландским химиком-органиком Александром Крамом Брауном в 1906 году.
 | Необходимо проверить качество перевода и привести статью в соответствие со стилистическими правилами Википедии. |
Образование керогенов
Со смертью живой материи, такой как водоросли, споры и пыльца,органическая материя начинает претерпевать процесс разложения. В этом процессе, большие полимеры из белков и углеводов начинают частично или полностью распадаться. Эти продукты распада могут, в свою очередь, поликонденсироваться и формировать полимеры. Эта полимеризация обычно случается вместе с формированием минерального компонента (геополимера), создавая осадочные породы, такие как керогеновые сланцы.
Такое формирование полимеров связано с большой молекулярной массой и различием химических соединений, связанных с керогеном. Наименьшие единицы это фульвовые кислоты, средние - гумусовые и наибольшие - гумины. Когда органическая материя осаждается одновременно с геологическим материалом, следующие друг за другом процессы осаждения и увеличения давления предоставляют существенное давление и температурный градиент. Когда гумусовые прекурсоры подвергаются достаточному геологическому давлению на достаточное геологическое время, они должны пройти некоторые определенные изменения для превращения в керогены. Стадия этих изменений показывает возраст конкретного керогена. В частности, такими изменениями могут быть: потеря водорода, кислорода, азота и серы, что ведет к потере других функциональных групп и дальнейшей изомеризации или ароматизации, что связывается с увеличением глубины или давления. Ароматизация затем позволяет начать стэкинг, что, в свою очередь, увеличивает молекулярную плотность и отражательную способность витринита, а также меняет цвет спор, характеристично от желтого к оранжевому к коричневому к черному с увеличением глубины.
Состав
Будучи смесью органических материалов, кероген не может быть описан химической формулой. В частности, его химический состав может меняться от образца к образцу. Кероген из месторождения Грин Ривер с востока Северной Америки содержит элементы в пропорции: углерод - 215, водород - 330, кислород - 12, азот - 5, сера - 1.
Типы
Лабильный кероген разлагается на тяжелые углеводороды (например, нефть), огнеупорный кероген разлагается на легкие углеводороды (например, газы), и инертный кероген формирует графит.
Диаграмма ван Кревелена - один из вариантов классификации керогенов, где они разбиты на группы по отношениям водорода к углероду и кислорода к углероду.
Тип I: Сапропелевый
Нефтяные сланцы I типа после пиролиза производят большее количество летучих или добываемых компонентов, чем остальные типы. Так, теоретически, керогены I типа содержат больше всего нефти, и являются наиболее многообещающими залежами нефти с точки зрения классической перегонки нефти.
- Содержат альгинит, аморфную органическую материю, цианобактерии, пресноводные водоросли, и земляные смолы.
- Отношение водород/углерод > 1.25
- Отношение кислород/углерод < 0.15
- Показывает хорошую тенденцию к выделению жидких углеводородов.
- Появляется только из озерных водорослей и формируется только в бескислородных озерах и других необычных морских средах.
- Имеет мало цикличных или ароматических структур.
- Формируется в основном из жиров и белков.
Тип II: Планктонные
Кероген II типа обычен для многих месторождений сланцевой нефти. Он основан на морских органических материалах, которые формируются в сокращающихся средах. Сера присутствует в значительных количествах в битуме и её обычно больше, чем в керогенах I и III типов. Хотя пиролиз керогенов II типа даёт меньше нефти, чем керогена I типа, получаемое количество все еще достаточно, чтобы считать породы, содержащие керогена II типа, потенциальными источниками нефти.
- Морской планктон
- Отношение водород/углерод < 1.25
- Отношение кислород/углерод от 0.03 до 0.18
- Производит смесь газа и нефти.
- Несколько типов:
- Споринит: формируется из пыльцы и спор.
- Кутинит: формируются из наземной растительной кутикулы
- Резинит: формируется из наземных растительных смол и смол животного разложения
- Липтинит: формируется из наземных растительных жиров (гидрофобных молекул, растворимых органическими растворителями) и морских водорослей.
Тип II: Серный
Схож с типом II, но с большим содержанием серы.
Тип III: Гумусовый
- Наземные растения (прибрежные)
- Отношение водород/углерод < 1.0
- Отношение кислород/углерод от 0.03 до 0.3
- Материал толстый, похожий на дерево или уголь.
- Производит уголь и газ (последние исследования показывают, что в экстремальных обстоятельствах кероген III типа может производить нефть)
- Очень мало водорода, из-за обширных кольцевых и ароматических систем.
Кероген III типа получается из наземной растительной массы, в которой мало воска или жиров.Он формируется из целлюлозы, углеводного полимера, составляющего твердую структуру наземных растений, лигнина, неуглеводного полимера, сформированного из фенил-пропана, и соединяющего нити целлюлозы вместе, терпенов и фенольных соединений в растении. Породы, содержащие кероген III типа, считаются наименее продуктивными при пиролизе и наименее удобными для получения нефти.
Тип IV: Осадочный
Отношение водород/углерод < 0.5
Кероген IV типа содержит в основном разложившуюся органическую материю в виде полициклических ароматических углеводородов. Они не могут производить топливо.
Источник материала
Земные
Тип материал трудноопределим, но можно выделить несколько паттернов:
- Океанический и озерный материал обычно генерирует керогены III и IV типов.
- Океанический и озерный материал, сформировавшийся в бескислородной среде, обычно генерирует керогены I и II типа.
- Большинство наземных растений производит керогены III и IV типов.
- Некоторые виды угля содержат кероген II типа.
Внеземные
- Углеродистые медно-хондритовые метеориты содержат керогеноподобные компоненты. Считается, что такой материал сформировал обитаемые планеты.
- Керогеноподобные материалы были обнаружены в межзвездных облаках и пыли вокруг звезд.
См. также
Примечания
Литература
- «Кероген: Методы изучения, геохимическая интерпретация» Богородская Л. И. и др. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2005 г. 254 c., ISBN 5-7692-0747-7
- Kerogen: Insoluble Organic Matter from Sedimentary Rocks, 1980, ISBN 2710803712
- Баженова О. К., Бурлин Ю. К., Соколов Б. А., Хаин В. Е., Геология и геохимия нефти и газа: Учебник - МГУ, «Академкнига», 2004 г. - 416 страниц - страницы 88-89
 | Для улучшения этой статьи желательно: |
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .