Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Краткая характеристика породообразующих компонентов углеводородных пород

Краткая характеристика породообразующих компонентов углеводородных пород

05.09.2017

В этот класс входят породы, которые слагаются лигнино-целлюлозными, липоидными компонентами, склероциями грибков и округло-угловатыми телами, компонентами группы альгинита, углеводородными и неуглеводородными компонентами в количестве более 50 %. Выделяются компоненты углей, углистых сланцев и битумных пород. Среди породообразующих компонентов углей, различаемых макро- и микроскопически, могут быть выделены органические и минеральные.
Органические компоненты. В классификациях органических составляющих углей используются следующие признаки: исходная природа растений — углеобразователей, степень первичной окисленности (фюзинизации) и структурные особенности, отражающие степень гелификации компонентов.
Органические микрокомпоненты. Образуются за счет высших растений, подразделяются на лигниноцеллюлозные, липоидные. Несколько обособленное положение занимают микрокомпоненты, относящиеся к склероциям грибков и округло-угловатым телам, природа которых до сих пор не вполне выяснена и является дискуссионной. Органические микрокомпоненты из низших растений составляют группу альгинита.
Лигниноцеллюлозные. В составе образований из лигниноцеллюлозных тканей по ботаническому признаку выделяются древесинные, листовая паренхима и коровые ткани. Неопределимые по ботанической природе лигниноцеллюлозные компоненты углей являются продуктами разложения различных частей растений, среди которых основное значение, по-видимому, имела древесина.
По степени первичной окисленности микрокомпоненты разделяются на неокисленные и сильноокисленные, соответствующие группам витринита и фюзинита. В менее жестких по сравнению с фюзинитом окислительных условиях формировались микрокомпоненты группы семивитрилита и семифюзинита. Эти микрокомпопенты выделяются по отражательной способности и различию цветовых оттенков как в проходящем, так и в отраженном свете.
Дальнейшее разделение микрокомпонентов углей производится по структурным особенностям.
Витринизированные микрокомпоненты слагают в угольных пластах прослои и линзы наиболее блестящих углей. Микрокомпоненты этой группы представляют собой растительные остатки, которые не испытали воздействия процессов первичного окисления и прошли в период своего разложения различные стадии гелификации: от набухания через студнеобразное состояние (гель) до жидкого коллоидного раствора (золь). Это отразилось на общих признаках микрокомпонентов данной группы. До стадии метаморфизма (не выше газовой) все они имеют красный с различными оттенками цвет в проходящем свете (в тонких шлифах) и серый в отраженном (в аншлифах), а также низкий рельеф. В зависимости от интенсивности процессов гелификации внутри этой группы выделяются микрокомпоненты, характеризующиеся различной степени сохранности растительной структурой.
В группу семивитринита включаются такие микрокомпоненты, которые образовались из растительных тканей, испытавших в период своего разложения слабое воздействие окислительных процессов. Они характеризуются коричнево-красным или светло-коричневым цветом в проходящем свете и светло-серым в отраженном и по сравнению с микрокомпонентами группы витринита несколько большим рельефом. Все разнообразие в структурных особенностях, установленное для микрокомпонентов группы витринита, наблюдается также и в микрокомпонентах данной группы.
Фюзинизированные микрокомпоненты представляют собой органические остатки, подвергшиеся сильному воздействию окислительных процессов (фюзинизации). Они характеризуются коричневым, темно-бурым и черным цветом в проходящем свете и серовато- или желтовато-белым в отраженном и в зависимости от степени гелификации разнообразной структурой. По сравнению с витринизированными микрокомпонентами имеют высокий рельеф и большую отражательную способность. Эти компоненты по структуре и степени первичной окисленности подразделяются на семифюзинит и фюзинит.
Группа семифюзинита объединяет различные по структуре микрокомпоненты, имеющие коричневый, темно-бурый и черный цвета в проходящем свете и серовато-, желтовато-белый — в отраженном. По рельефу они занимают промежуточное положение между компонентами групп семивитринита и фюзинита.
Группа фюзинита включает микрокомпоненты, образовавшиеся из растительных тканей, претерпевших на различных стадиях разложения сильное окисление, вследствие чего все они в проходящем свете являются непрозрачными, а в отраженном — черными и желтовато-белыми. Отличительная особенность этой группы микрокомпонентов по сравнению с семифюзинитами — более высокий рельеф.
Паренхит — остатки растительных тканей, листовой мякоти (паренхимы). Он довольно хорошо распознается по наличию кутикулы, окаймляющей обычно листовую мякоть. Последняя может встречаться и без полосок кутикулы, но распознавание и отнесение ее в этих случаях к паренхитам имеет различную степень достоверности.
Коровые ткани, представленные однородным веществом или образованием с отчетливым клеточным строением, встречаются в углях сравнительно редко. Чаще отмечается субериновое вещество, которое является стойким соединением, предохраняет коровые ткани от гниения. Под микроскопом субериновые ткани представлены в виде каемки различной толщины. В проходящем свете субериновое вещество желтого цвета, при скрещенных николях — голубовато-серого. Наиболее часто суберин наблюдается в третичных углях.
Десмит — продукт наиболее полного разложения растительных лигниноцеллюлозных тканей, прошедших стадию жидкого коллоидного состояния и поэтому утративших свою растительную структуру. По всей вероятности, он состоит не только из продуктов бактериального разложения растений, но и из органоминеральных соединений типа гуматов кальция, железа. В его составе участвуют (наряду с продуктами жизнедеятельности бактерий) и сами тела бактерий.
Морфологически десмит представляет собой однородное и неяснокомковатое вещество, цементирующее различные другие микрокомпоненты и форменные элементы. Роль десмита как цементирующего вещества — одна из главных особенностей, отличающая его от других микрокомпонентов.
Склероции грибков и округло-угловатые тела невыясненной природы. В эту группу органических микрокомпонентов включены довольно распространенные образования, относимые к склеротиниту и округлоугловатым телам, природа которых окончательно не выяснена. Точки зрения различных исследователей по этому вопросу расходятся.
Округло-угловатые тела очень разнообразны по форме, структуре и степени окисленности. Наиболее типичными среди них являются склероции разрушающих древесину грибков. Это неправильно-округлые образования средним диаметром 0,5—2 мм, состоящие из отдельных клеток округлого или полигонального сечения. В тонких шлифах они слабо просвечивают темно-коричневым цветом, а в аншлифах имеют очень светлую, желтовато-серую окраску и высокий рельеф.
Склероции и другие округло-угловатые тела чаще всего отмечаются в углях третичного возраста. В мезозойских и особенно в палеозойских углях округловато-угловатые тела встречаются значительно реже.
Липоидные компоненты (или форменные элементы углей). Среди них наиболее часто встречаются споры и пыльца, кутикула, смоляные тела. В углях эти форменные элементы представлены наиболее стойкими элементами.
Споры в зависимости от размеров подразделяются на макро- и микроспоры. Размеры макроспор 0,15—1,5 мм, а микроспор 0,015—0,075 мм. Последние имеют наибольшее распространение. В продуктах мацерации споры отличаются большим разнообразием форм.
В прозрачных шлифах слабо метаморфизованных углей споры представлены своими оболочками (экзиной), которые в случае хорошей сохранности наблюдаются в виде чечевицеобразной формы. Часто они сплюснуты. Иногда внутренняя полость более светлая (в отраженном свете), чем оболочка.
Цвет спор в шлифах различный и зависит от толщины шлифа и степени первичной окисленности. Встречаются споры желтого цвета, оранжевые, красные, бурые.
В отраженном свете споры от темно- до светло-серых и почти белых, иногда золотистых оттенков.
Основные морфологические элементы спор — тип щели разверзания, очертания спор, характер скульптуры, наличие и отсутствие оторочки, форма и размер спор. Намечается тенденция к уменьшению размеров спор от палеозойских углей к мезозойским и кайнозойским.
Пыльца по своему назначению является аналогом спор, но характерна для семенных растений. От микроспор она отличается отсутствием щели разверзания. Форма пыльцы — эллипсоидальная, овальная, округлая, многоугольная. Цвет пыльцы в проходящем свете аналогичен цвету спор. Размеры пыльцы не превышают 0,2 мм.
Кутикула — поверхностный слой листьев, молодых побегов и ветвей, будучи стойким веществом, не проницаемым для воды, предохраняет зеленые части растений от излишней потери влаги.
Наибольшей толщины кутикулярный слой достигает у растений засушливых зон. Менее толстая кутикула характерна для большинства растений влажных и затененных местообитаний. Наиболее тонкой кутикулой обладают водные растения. Кутикула встречается в углях всех геологических возрастов. Известны своеобразные угли, состоящие почти полностью из кутикулы.
В шлифах кутикула представлена в виде нитей, полос различной толщины и протяженности. Иногда на одной стороне ее видны ясно выраженные зубчики и неровности, придающие ей пилообразную форму. Кутикула может иметь вид замкнутого контура, внутри которого заключено слегка комковатое витринизированное вещество листовой паренхимы.
В проходящем свете у слабометаморфизованных углей окраска кутикулы (подобно спорам и пыльце) ярко-желтая с выраженным в разной степени оранжевым и буровато-оранжевым оттенком. В отраженном свете кутикула имеет темно-серый цвет.
Для кутикулы характерны четыре наиболее важных диагностических признака, которые позволяют определить истинную природу желтого тела: ) зубчатость внутреннего края, 2) толщина меньше спор (отношение толщины экзины целой споры к ее длине в сплюснутом виде 1:20, у кутикулы оно достигает 1:50), 3) неодинаковая толщина в разных частях, 4) в местах соединения верхней и нижней сторон листа окончания листовой кутикулы имеет угловатую форму, в то время как споры, даже в сплющенном состоянии, всегда имеют закругленные очертания.
Смоляные тела служат для защиты растения от высыхания и гниения, а также от разрушения микроорганизмами в местах поранений.
В шлифах смоляные тела имеют довольно разнообразную форму. В одних случаях это — округлые, эллипсоидальные, овальные или угловатые тела, в других — линейно вытянутые, сходные с формой кутикулы, в третьих — напоминают форму спор.
Окраска смоляных тел в проходящем свете в слабометаморфизованных углях светло-, ярко-желтая, иногда со слабым оранжевым оттенком, в поляризованном свете в скрещенных николях — серая, голубовато- и зеленовато-серая. Среди других форменных элементов смоляные тела отчетливо выделяются ровными четкими контурами, ясно выраженным плоским рельефом, однородной структурой. Наиболее часто смоляные тела отмечаются среди витринизированных компонентов и несколько реже — в основной массе углей.
В девонских углях смоляные тела практически отсутствуют, а в нижнекарбоновых встречаются единично. Только начиная с верхней перми, в связи с расцветом голосеменных растений, включения смоляных тел начинают играть заметную роль среди остальных микрокомпонентов угольного вещества.
Группа альгинита. В ископаемых углях из альгинитов отмечаются преимущественно зеленые и синезеленые водоросли. Эти группы представлены микроскопическими колониальными формами, принадлежащими к наиболее примитивно организованным семействам.
Среди ископаемых зеленых водорослей чаще всего встречаются представители трех родов: Pila, Reinschia и Cladiscothallus. Колонии каждого рода характеризуются определенными формами, числом, расположением и размерами отдельных клеток или индивидов.
В тонких шлифах слабо метаморфизованных углей зеленые водоросли имеют очень светлый зеленовато-желтый цвет. В поляризованном свете при скрещенных николях они светло-серые, нередко в них выявляются структурные особенности.
По форме водоросли овальные, с мягкими очертаниями образования и в отличие от бесструктурных смоляных тел характеризуются по периферии колоний достаточно заметным ячеистым строением.
Водоросли встречаются в углях как палеозойского, так и мезозойского возрастов и представлены довольно большим количеством видов,, различающихся главным образом размерами, отчасти формой и размерами клеток.
Бесструктурные компоненты, или основная масса, цементируют различные форменные элементы, растительные и другие микрокомпоненты углей и присутствуют во всех углях независимо от их геологического возраста. Основная масса в гумусовых слабо-метаморфизованных углях может быть прозрачной однородной или комковатой и непрозрачной.
Прозрачная однородная основная масса в проходящем свете характеризуется тем, что в ней в скрещенных николях не обнаруживаются какая-либо неоднородность в сложении или пятна неодинаковых цветовых оттенков. По-видимому, она образовывалась из совершенно жидкого или студенистого вещества, в котором полностью исключались отстаивание или перемешивание. Прозрачная комковатая основная масса представляет собой агрегат комочков разного размера, которые особенно хорошо проявляются в поляризованном свете. Окраска комковатой основной массы в зависимости от толщины шлифа меняется от светлой буровато-оранжево-красной до темной буровато-красной. На высоких стадиях метаморфизма углистого вещества прозрачная основная масса становится черной и изучать ее лучше в отраженном свете.
Основная масса совершенно непрозрачна в проходящем свете. В препаратах она встречается в виде небольших неправильной формы образований, в которые вкраплены форменные элементы и минеральные включения. Формирование непрозрачной массы многие исследователи связывают с процессами фюзинизации.
Основная масса сапропелевых углей разделяется на прозрачную, полу- и непрозрачную.
Прозрачная основная масса наиболее часто наблюдается у кеннелей. Обычно она имеет желто-бурую или буровато-желтую, реже буроватую окраску. Наиболее характерная особенность основной массы сапропелевых углей — ее состав и строение. В ней можно видеть отдельные зерна, ленточки, волокна и сгустки, вытянутые согласно напластованию. Общий вид основной массы преимущественно зернистый. Иногда основная масса сапропелевых углей имеет смешанный гумусово-сапропелевый состав.
Непрозрачная и полупрозрачная основная масса больше характерна для богхедовых углей. В проходящем свете она темно-бурая, местами грязно-серая, а в преобладающей части совсем непрозрачная, иногда включает мелкие обрывки гелифицированных растительных тканей и микроспоры.
Минеральные компоненты. В углях присутствует довольно разнообразный комплекс минералов, характеризующихся различными условиями формирования. Все минеральные примеси неорганического происхождения в углях объединяются в две генетические группы: аутигенные и аллотигенные.
Аутигенные минералы по условиям формирования могут быть сингенетическим, т. е. образованными в период накопления растительного материала торфяной залежи и диагенеза, и эпигенетическими, появляющимися в результате процессов регионального, контактового и динамотермального метаморфизма и гипергенеза.
Аллотигенные накапливались в торфяной залежи как механические осадки и приносились текучими водами и ветром.
Аутигенные минералы представлены графитом, сульфидами, карбонатами, глинистыми минералами, кремнистыми минералами, сульфатами и гидроокисными соединениями железа, подробное описание которых приводится в ряде работ.
Аллотигенные минералы объединяют довольно широкий комплекс, в котором наиболее распространены глинистые образования и кварц. Остальные минералы (корунд, гематит, шпинель, магнетит, рутил, анатаз, апатит, циркон, гранат, сфен, эпидот, турмалин, роговая обманка, биотит, мусковит) в большинстве своем по удельному весу относятся к тяжелой фракции и встречаются довольно редко.
Компоненты углистых сланцев. В горючих сланцах содержится 15—50% органического вещества (керогена) преимущественно сапропелевой природы. Микроскопически в керогене установлены все группы микрокомпонентов, выделенных в углях разных генетических классов. В большинстве разновидностей горючих сланцев, как и в сапропелевых углях, кероген состоит преимущественно из микрокомпонентов группы альгинита. Иногда присутствуют витринизиро-ванные, фюзинизированные, липоидные микрокомпоненты, нередко склероции. Большое значение в составе органического вещества горючих сланцев имеют микрокомпоненты, относящиеся к сорбомикстиниту, по своему содержанию отличающиеся от микстинита углей.
Группа альгинита представлена талломоальгинитом — водорослями сохранившими свою структуру клеточного строения, и коллоальгинитом — водорослями, превратившимися в бесструктурное вещество.
Талломоальгинит образуется за счет одноклеточных колло-ниальных водорослей. По очертаниям, величине и форме они принадлежат к синезеленым или зеленым водорослям и имеют облик таллома. Цвет талломоальгинита в проходящем свете обычно светло-желтый различной; интенсивности, очень редко — ярко- или коричнево-желтый. Наиболее распространен талломоальгинит в кукерситах Балтийского щита и в некоторых разновидностях горючих сланцев Украины.
Коллоальгинитв сланцах находится в тонкой смеси с глинистым веществом или пелитоморфными карбонатами, создавая органоминеральную основу горючих сланцев. Реже он образует свободные от минеральных составляющих линзы и полоски в минеральной или органоминеральной части горючих сланцев. В проходящем свете он всегда желтого цвета различных оттенков.
Сорбомикстинит — бесструктурное вещество, которое образует тонкую смесь с глинистым веществом. Сорбомикстинит в горючих сланцах играет роль основной массы, заключающей другие микрокомпоненты и минеральные составляющие.
Г.М. Парпарова считает, что сорбомикстинит представляет собой сильно разложившиеся нерасчлененные микрокомпоненты витринита и коллоальгинита.
Кроме этих органических составляющих, в горючих сланцах зафиксированы витринизированные, фюзинизированные, липоидные микрокомпоненты, охарактеризованные ранее для углей.
В горючих сланцах установлены, как и в углях, сульфиды, карбонаты, окислы, алюмосиликаты, силикаты. Эти минеральные образования детально описаны Н.X. Платоновым.
Компоненты битумных пород. Битумы — непластичные и термопластичные природные ископаемые. В генетическом отношении понятие «битум» отвечает категории природных немиграционно-органических образований с первичной углеводородной основой. Последняя определяет их генетическую принадлежность к ряду нефтей или к природным нефтеподобным продуктам. В битумах различают углеводородные и неуглеводородные компоненты.
Углеводородные компоненты. Среди них в битумах присутствуют масла и твердые углеводороды.
Масла — высокомолекулярные жидкие углеводороды, выкипающие при температуре 315—550°С. Нефти содержат от 60 до 100% масел. Количество последних в битумах резко подчинено другим компонентам.
Твердые углеводороды представляют собой высокомолекулярные соединения метанового ряда: нормальные (парафины) и разветвленные (церезины). При обыкновенной температуре они представляют собой твердые, кристаллические образования. В некоторых природных битумах (озокериты, гатчеттиты) содержание твердых углеводородов достигает 35—100%.
К неуглеводородным компонентам относятся порфирины, смолы, асфальтены, карбоиды.
Смолы — сложные, в основном гетероциклические соединения, содержащие кислород и серу. Их консистенция полужидкая, часто почти твердая, цвет от темно-желтого до темно-коричневого, иногда черного. Удельный вес смоляного компонента больше единицы. Содержания смол в нефтях достигают 40%. При переходе к битумам количество смол быстро возрастает, но на более высоких ступенях изменения битумов несколько убывает за счет перехода их в асфальтены.
Асфальтены — высокомолекулярные гетероциклические соединения с серой и кислородом в ядре, продукты окисления и полимеризации смол. Это темно-бурые и черные твердые вещества. Асфальтенов в нефтях содержится до 10%. По мере изменения нефтей при выветривании количество их возрастает сначала медленно, затем в ускоряющем темпе. В отдельных битуминозных разностях содержание асфальтенов может достигать 90 %. Удельный вес их более единицы.
Карбоиды внешне похожи на асфальтены, отличаются от них более темной окраской и являются дальнейшим этапом превращения смол и асфальтенов.
Порфирины представлены металлоорганическими комплексами двух типов: ванадиевым и никелевым. Это сложно построенные соединения, в основе которых лежат пиррольные ядра. В сернистых нефтях порфирины представлены ванадиевыми формами, в нефтях, бедных серой, — никелевыми. В битумах ванадиево-порфириновые комплексы приурочены к асфальтово-смолистой части, а никелевые — к масляной.