Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Fe и Mn содержатсяпреимущественно в виде окислов, абсорбированных карбонатами.Карбонаты осаждаются в открытом океане на дне в экваториальных зонах и в зонах шельфа и его склонов. Причиной такогоосаждения являются два обстоятельства. Первое – снижение растворимости кальцита с увеличением рН и/или увеличением температуры. Второе – хемогенное и биогенное отложение карбоната,которое обычно проходит с участием живых организмов.Соляные породы – это осадочные образования, которые возникают благодаря испарению в условиях прогрессивного роста солености в замкнутых водоемах. При этом создаются перенасыщенные растворы, из которых начинается последовательное выпадениесолей, состоящих из минералов класса хлоридов и сульфатов.
Главные минералы соляных пород – гипс, ангидрит, целестин, галит,сильвин, карналлит, эпсомит, полигалит, мирабилит, глауберит,бишофит.Общая последовательность выпадения определяется свойствами растворимости солей. Первыми выпадают наименее растворимые, последними – наиболее растворимые. Набор солей определяется составом морской воды – Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO42–, СО2.Первым выпадает карбонат кальция, затем сульфат кальция в видегипса, из которого затем при повышенных температурах образуетсяангидрит. После испарения ¼ первоначального объема образуетсяцелестин SrSO4, после сокращения объема воды в 10 раз начинаетосаждаться галит NaCl.Солеродные бассейны часто отличаются огромнымиразмерами.
Так, Верхоленская солеродная формация охватываеттерриторию в 500 000 км2, при мощности ≈ 120 м, Мичиганскийсолеродный бассейн занимает такую же площадь, при этоммощность эвапоритовых отложений составляет 1350 м.Каустобиолиты (от греч. καυστός – горючий, βίος – жизнь иλίθος – камень) – горючие полезные ископаемые органическогопроисхождения, представляющие собой продукты преобразованияостатков растительных, реже животных, организмов под воздействием геологических факторов. По генетическим признакам и физическим свойствам выделяют каустобиолиты угольного и нефтяного рядов.258Каустобиолиты угольного ряда включают торф, бурый уголь,каменный уголь, антрацит и горючие сланцыКаменные угли, как известно, образовались из остатков наземных растений. Главными компонентами растений являются целлюлоза (С6Н10О5) и лигнин (~C12H18O9).
Хотя их химический составсходен, лигнин, в отличие от целлюлозы, относится к ароматическимсоединениям, содержащим циклические углеродные группы, подобные бензольному кольцу (С6Н6). Поэтому считается, что именно лигнин представлял исходный продукт при образовании каменных углей, поскольку продукты разложения углей состоят в основном изароматических соединений. Кроме того, лигнин устойчив к воздействию микроорганизмов, а целлюлоза легко разлагается.На первом этапе из растительного вещества образуется торф,являющийся логичным предшественником каменных углей.
Но вотличие от состава исходных растительных остатков, торф обогащен азотом. Поэтому до образования углей, которые также обогащены азотом, предполагается этап переработки торфа азотнымибактериями.Химизм последовательного превращения древесины в торф икаменный уголь иллюстрируется данными табл. 23.Таблица 23Средний химический состав древесины и каустобиолитов, мас. %[Мейсон, 1971]КаустобиолитыДревесинаТорфЛигнитБитуминозный угольАнтрацитСНNО49,6555,4472,9584,2493,506,236,289,245,552,810,921,721,311,520,9743,2036,5620,508,692,72 В таблице приведены три класса каменных углей (лигнит, битуминозный уголь, антрацит), различающиеся степенью их метаморфизма и, соответственно, содержания углерода. Главными показателями метаморфического изменения торфа и углей являютсятемпература и давление, возрастающие с глубиной.Согласно имеющимся данным, превращение торфа в битуминозный уголь осуществляется на глубине 2,5 км, а превращение внаиболее обогащенный углеродом антрацит происходит на глубине259~ 6 км, т.
е. в температурном интервале ~ 75–200 °C исходя из среднего геотермического градиента.Химизм этого процесса сводится к интенсивному уменьшению количества кислорода и, в меньшей степени, водорода, т. е.образование угля – сугубо восстановительный процесс: в целлюлозе и древесине отношение (вес. %) Н:О составляет 1:8 и 1:7 соответственно, в антраците – 1:1. Кислород в этом процессе удаляетсяв виде воды и углекислоты, водород частично в виде метана (СН4).Изменение соотношения углерода и водорода в ряду торф-антрацитпоказано на рис.
95.Рис. 95. Изменение соотношения углерода и водородав ряду торф – антрацит [Мейсон, 1971]Максимальные изменения и полная ароматизация углистоговещества достигаются в графите, состоящем только из углерода.Каменные угли характеризутся повышенными концентрациями широкого круга редких элементов. Классическим примером является установление В. М. Гольшмидтом высоких концентраций Geв золе углей, которая используется в качестве сырья на этот металл.Проведенное Гольдшмидтом систематическое исследование золкаменных углей показало их резкую обогащенность целым рядомредких элементов (в скобках – кларки концентрации в золе по отношению к среднему содержанию в земной коре): Ge (330), As260(250), U (150), Bi (100), В (60), Mo (30), Cd (25), Ag (20), Be (16), Co(12), Ni (9), Pb (8) и т. д.
Полученные Гольдшмидтом данные показывают, что это обогащение не связано с минеральным веществом,отлагавшимся вместе с органическим, поскольку концентрацииредких элементов максимальны в углях с низкой зольностью и минимальны с высокой. Поэтому обогащение углей редкими элементами может быть связано с накоплением их в растениях либо сорбцией редких элементов углистым веществом из грунтовых вод. Второйпуть обогащения В. М. Гольдшмидт считал более вероятным.Каустобиолиты нефтяного ряда представлены природным горючим газом, газогидратами, газоконденсатами, нефтью, природными битумами. Все эти образования, генетически связанные снефтями, Н.
Б. Вассоевич предложил называть нафтидами.Нефть, без преувеличения, является на сегодняшний день самым ценным полезным ископаемым. Нефти – это природные горючие гидрофобные бесцветные, коричневые, реже зеленоватые, прозрачные и непрозрачные жидкости с плотностью 0,75–1,10 г/см3 (вСША плотность в 1 г/см3 принята за границу между нефтью и природным битумом) смеси и сложные растворы углеводородных, сернистых, азотных, кислородных, металлоорганических соединений,порфиринов и других смолистых, асфальтеновых веществ.Господствующей является теория биогенного происхождениянефти, находящая, в частности, подтверждение в обогащенностинефти легким углеродом 12С.
Тем не менее гипотеза ее абиогенногопроисхождения также популярна.Нефть содержит 83–87 % C, 11–14 H, до 5 % S, кроме того, Nи O; зольность составляет 0,001–0,05 %.Состав химических соединений нефти очень сложен. Ониподразделяются на три группы углеводородов: парафины (СnНn+2),циклопарафины или нафтены (СnН2n2) и ароматические углеводороды (СnН2n). Соотношение их в разных нефтях различно, и по этому признаку различают нефти парафиновые, нафтеновые и ароматические.
При низких температурах из углеводородов наиболееустойчивы парафины, нафтены по устойчивости мало отличаютсяот парафинов, а ароматические углеводороды наименее устойчивы.Часть нефтяных соединений начинает разлагаться при температуреоколо 200 °C, чем фиксируется вероятный верхний температурныйпредел образования нефти.261Согласно доминирующим взглядам, исходным веществом дляобразования нефти является обильный планктон, причем обогащенный белком, после отмирания накапливающийся в качествеморских осадков.
Совершенно необходимы также восстановительные условия, поскольку в окислительной обстановке отмершееорганическое вещество превращается в углекислый газ и воду. Восстановительные условия характерны для стоячих придонных водзамкнутых бассейнов или лагун, где органическое вещество подвергается действию анаэробных бактерий. В результате процессовгниения в таких условиях образуется черный ил, называемый сапропелем. Считается, что сапропель является непосредственнымматеринским веществом для образования нефти, как торф для угля.Превращение сапропеля в нефть осуществляется сочетанием биохимических и неорганических процессов, результаты которых сводятся к очень упрощенному схематическому уравнению:(СН2О)n → хСO2 + уСН2,согласно которому часть органики полностью окисляется до СО2, а другая часть полностью восстанавливается до нефтяных углеводородов.Согласно А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
