Осадочные породы, богатые органическими веществами

Осадочные породы, богатые органическими веществами, представляют собой особый тип осадочных пород , которые содержат значительные количества (> 3%) органического углерода. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Наиболее распространенные типы включают уголь , бурый сланец , горючий сланец или черный сланец . ^{[ 2 ]} Органический материал может быть рассеян по всей породе, придавая ей однородный темный цвет, и/или он может присутствовать в виде отдельных образований смолы , битума , асфальта, нефти , угля или углеродистого материала. Осадочные породы, богатые органическими веществами, могут выступать в качестве нефтематеринских пород , генерирующих углеводороды, которые накапливаются в других осадочных породах-коллекторах. ^{[ 2 ]} (см. нефтеносные пески и нефтяная геология ). Потенциальными нефтематеринскими породами являются любые типы осадочных пород, способные вытеснять из себя доступный углерод ( известняк классическим примером нефтематеринской породы является ). Хорошими породами-коллекторами являются любые осадочные породы с высокой доступностью порового пространства. Это позволяет углеводородам накапливаться в породе и храниться в течение длительного времени ( песчаник хорошей нефтематеринской породой обычно является ). Высокопроницаемые породы-коллекторы также представляют интерес для специалистов отрасли, поскольку позволяют легко извлекать содержащиеся в них углеводороды. Однако система залежей углеводородов не является полной без «покрывающей породы». Покровные породы — это горные породы с очень низкой пористостью и проницаемостью, которые задерживают углеводороды в нижних слоях, когда они пытаются мигрировать вверх.

Песчаник с ископаемыми ракушками

Ископаемый органический углерод

Органический углерод образуется в результате древних биологических отложений вещества (кероген — это название, данное ему геологами), и это органическое вещество погребено вместе с минералами и фрагментами горных пород в осадочных породах. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Температура и давление условий захоронения будут влиять на диагенетические процессы материала и определять, будет ли материал преобразован в нефть. Ископаемый органический углерод может присутствовать в современной окружающей среде: в реках, почве 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, сохранившиеся в осадочных породах

Производство органических отложений

На протяжении десятилетий считалось, что большая часть богатых органическими веществами осадочных слоев, отложившихся на дне океана, является побочным продуктом трех переменных окружающей среды: поступления органического материала, скорости седиментации и количества глубоководной оксигенации. Эти переменные связаны в пространственном и временном масштабе с климатом, океанскими течениями и уровнем моря во время осаждения. ^{[ 2 ]}^{[ 4 ]} Любые изменения переменных или параметров, которые их связывают, приведут к образованию различных осадочных отложений, как это видно сегодня на поверхности. Знание этой информации ценится среди коммерческих компаний, поскольку ее применение позволяет определить, какие осадочные месторождения могут быть экономически выгодны для разработки. Используя обратную методологию, эти отложения можно использовать в качестве косвенных данных для вывода такой информации, как палеоклимат, предыдущие циклы циркуляции океана, прошлые уровни моря, а также пропорция переменных по отношению друг к другу, которые вызвали образование депозит. ^{[ 2 ]} Эта информация может быть очень ценной для геологов, поскольку она может помочь им реконструировать прошлые процессы, которые в конечном итоге сформировали Землю и сформировали ее нынешнее состояние.

Однако, согласно более поздним исследованиям, эти результаты больше не являются полностью жизнеспособными. Например: В тематических исследованиях Черного моря, современной бескислородной среды, было показано, что аноксия только на нижних уровнях водной толщи не приводит к образованию значительного количества богатых органическими веществами отложений, даже несмотря на то, что было поставлено достаточное количество органического материала. в регион в голоцене. Таким образом, новая теория заключается в том, что «первичные производители», расположенные выше в толще воды, несут ответственность за большую часть отложения богатых углеродом отложений в условиях континентальных окраин. ^{[ 2 ]} На основе исследования, проведенного с использованием моделей циркуляции океана в меловом периоде, было обнаружено, что, хотя условия были относительно похожи на современные, в океанах были гораздо более резкие течения, которые влияли на толщу воды. ^{[ 5 ]} Новая идея состоит в том, что эти океанские течения были замедлены цветением микроскопических морских первичных производителей, что позволило оседать на морском дне богатые органическими веществами отложения, образуя многие из экономически продуктивных пластов черного сланца, которые существуют сегодня. По сей день эта тема остается предметом интенсивного исследования 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 содержание бактериальных биомаркеров не всегда отражает относительный вклад в осадочный органический углерод. ^{[ 6 ]} Сейчас считается, что бактерии в осадочных породах вносят лишь незначительный вклад в производство ископаемого топлива, такого как нефть. Поскольку бактериальная переработка осадочных остатков чрезвычайно важна, ее значение нельзя игнорировать. Определенные бактерии могут способствовать расщеплению органического материала на ранних стадиях осадочных процессов, хотя сама бактериальная биомасса может составлять лишь незначительную часть общего органического углерода в углеродистых породах. Многие идеи о минимальном вкладе бактерий можно объяснить изотопными исследованиями углерода в некоторых осадочных породах. ^{[ нужна ссылка ]} Чтобы прийти к таким выводам, необходимы исследования многих и разнообразных участков осадочных пород; Существует множество видов бактерий, и каждая органическая материнская порода может по-разному взаимодействовать с этими бактериями. Вот почему нельзя исключить все присоединения углерода к осадочным породам под влиянием бактерий: каждая ситуация уникальна, с разными бактериями и разными условиями. При интерпретации содержания бактериальных биомаркеров, присутствующих в нефтяном источнике, и их влияния на общий органический углерод следует учитывать сочетание микроскопических и молекулярных исследований.

Ссылки

^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

^ Боггс, С., 2006, Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е), Пирсон Прентис Холл, Аппер-Седл-Ривер, Нью-Джерси, стр. 662
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Ферридей, Тим; Монтенари, Майкл (2016). «Хемостратиграфия и хемофации аналогов нефтематеринских пород: анализ с высоким разрешением последовательностей черных сланцев из нижнесилурийской формации Формигосо (Кантабрийские горы, северо-запад Испании)» . Стратиграфия и временные рамки . 1 : 123–255. doi : 10.1016/bs.sats.2016.10.004 – через Elsevier Science Direct.
^ Копард, Ю., Амиотт-Суше, П., Ди-Джованни, К.., (2007) Хранение и выбросы ископаемого органического углерода, связанные с выветриванием осадочных пород. Земля и планетология. Том. 258. С. 345–357.
^ Артур, Массачусетс, Дин, В.Е., Стоу, Д.А.В., 1984, Модели отложения мезозойско-кайнозойских мелкозернистых, богатых органическим углеродом отложений в глубоком море, Геологическое общество, 15, стр. 527–560.
^ Педерсон Т.Ф., Калверт, С.Э., 1990, Аноксия против продуктивности: что контролирует образование богатых органическим углеродом отложений и осадочных пород?, Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников, 74 (4), стр. 454–466
^ Хартгерс, Вашингтон, Дамсте, Дж.С.С., Рекехо, А.Г., Аллан, Дж., Хейс, Дж.М., де Леу, Дж.В. (1994). Доказательства лишь незначительного вклада бактерий в осадочный органический углерод. Природа. Том. 369. с. 224.
^ Бушнев Д.А., Щепетова Е.В., Льюров С.В., (2005) Органическая геохимия оксфордских богатых углеродом осадочных пород Русской плиты. Литология и минеральные ресурсы. Том. 41. С. 423–434.
^ Акинлуа, А. Торто, Н. (2010) Геохимическая оценка осадочных органических пород дельты Нигера: новое понимание. Международный журнал наук о Земле. Том. 100. С. 1401–1410.
^ Раннегар, Б., 1991, Уровни кислорода в докембрии, оцененные на основе биохимии и физиологии ранних эукариот, стр. 97, 97–111.
^ Гамильтон Т.Л., Брайант Д.А., Макалади Дж.Л., 2016, Роль биологии в планетарной эволюции: первичное производство цианобактерий в протерозойских океанах с низким содержанием кислорода, Экологическая микробиология, 18 (2), стр. 325–340
^ Санчетта, К., 1992, Первичная продукция в ледниковых районах Северной Атлантики и Северной части Тихого океана, Nature, 360, стр. 249–251.

[1] Боггс, С., 2006, Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е), Пирсон Прентис Холл, Аппер-Седл-Ривер, Нью-Джерси, стр. 662

[:0-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Ферридей, Тим; Монтенари, Майкл (2016). «Хемостратиграфия и хемофации аналогов нефтематеринских пород: анализ с высоким разрешением последовательностей черных сланцев из нижнесилурийской формации Формигосо (Кантабрийские горы, северо-запад Испании)» . Стратиграфия и временные рамки . 1 : 123–255. doi : 10.1016/bs.sats.2016.10.004 – через Elsevier Science Direct.

[3] Копард, Ю., Амиотт-Суше, П., Ди-Джованни, К.., (2007) Хранение и выбросы ископаемого органического углерода, связанные с выветриванием осадочных пород. Земля и планетология. Том. 258. С. 345–357.

[4] Артур, Массачусетс, Дин, В.Е., Стоу, Д.А.В., 1984, Модели отложения мезозойско-кайнозойских мелкозернистых, богатых органическим углеродом отложений в глубоком море, Геологическое общество, 15, стр. 527–560.

[5] Педерсон Т.Ф., Калверт, С.Э., 1990, Аноксия против продуктивности: что контролирует образование богатых органическим углеродом отложений и осадочных пород?, Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников, 74 (4), стр. 454–466

[6] Хартгерс, Вашингтон, Дамсте, Дж.С.С., Рекехо, А.Г., Аллан, Дж., Хейс, Дж.М., де Леу, Дж.В. (1994). Доказательства лишь незначительного вклада бактерий в осадочный органический углерод. Природа. Том. 369. с. 224.

[7] Бушнев Д.А., Щепетова Е.В., Льюров С.В., (2005) Органическая геохимия оксфордских богатых углеродом осадочных пород Русской плиты. Литология и минеральные ресурсы. Том. 41. С. 423–434.

[8] Акинлуа, А. Торто, Н. (2010) Геохимическая оценка осадочных органических пород дельты Нигера: новое понимание. Международный журнал наук о Земле. Том. 100. С. 1401–1410.

[9] Раннегар, Б., 1991, Уровни кислорода в докембрии, оцененные на основе биохимии и физиологии ранних эукариот, стр. 97, 97–111.

[10] Гамильтон Т.Л., Брайант Д.А., Макалади Дж.Л., 2016, Роль биологии в планетарной эволюции: первичное производство цианобактерий в протерозойских океанах с низким содержанием кислорода, Экологическая микробиология, 18 (2), стр. 325–340

[11] Санчетта, К., 1992, Первичная продукция в ледниковых районах Северной Атлантики и Северной части Тихого океана, Nature, 360, стр. 249–251.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]