1. 8. 4. Диагенез. Начальная стадия газообразования

1. 8. 4. ДИАГЕНЕЗ. НАЧАЛЬНАЯ СТАДИЯ ГАЗООБРАЗОВАНИЯ

Как только жизнь на планете Земля развилась настолько, что продукты её жизнедеятельности стали формировать новые типы пород (карбонатные и кремнистые осадочные породы), и часть органического вещества после смерти животных и растений попадала с формирующийся осадок, процесс седиментогенеза изменился, так как в формируемом морской (и озёрном) осадке значительную часть стали составлять остатки организмом как в виде обрывков растений и трупиков животных, так и в виде обломков раковин, сложенных кальцитом (доломитом) или кварцем. Формируемые породы стали претерпевать специфические преобразования, которые постепенно вели к их окаменению. Этот процесс называется диагенезом (рис. 1. 15. ).

В результате перекрытия сформированного на дне океана слоя осадка следующим слоем, его связь с кислородом, растворённым в морской воде, постепенно прекращается, начинаются процессы разложения захороненной органики (растений, животных, микроорганизмов). Захороненный вместе с осадком свободный кислород быстро расходуется и возникает восстановительная среда, в результате проявления которой с одной стороны захороненное органическое вещество более не разлагается (так как нет свободного кислорода) и может сохраниться и быть законсервированном, с другой стороны, обломки скелетов отмерших организмов, сложенных кальцитом и кварцем, могут быть растворены, а потом этот растворённый материал может выпасть в осадок на участках, где что-то было, но растворилось, образуя новообразования вторичного кварца и кальцита и способствуя консервации не успевшего разложиться органического вещества отмерших организмов.

Рис. 1. 15. Схема генерации нефти и газа из ОВ на стадии катагенеза (по Н. Б. Вассоевичу, С. Г. Неручеву).

    После окаменения осадков и превращения их в осадочную породу последующие изменения претерпевает уже порода вместе с сохранившимися в ее составе остатками организмов. Уже в стадию диагенеза (по Н. Б. Вассоевичу) из осадочных пород начинает выделяться газ. Стадии диагенеза соответствует глубина 0, 1-0, 5 км и температура 10-20°С.  

1. 8. 5. КАТАГЕНЕЗ. ГЛАВНАЯ СТАДИЯ НЕФТЕОБРАЗОВАНИЯ И ГАЗООБРАЗОВАНИЯ

Процесс преобразования осадочной породы в результате её погружения, при котором осуществляется повышение температуры и давления, вплоть до полной её перекристаллизации и, возможного прекращения участия в данном процессе воды в жидкой фазе, называется катагенезом.

Рис. 1. 16. Схема вертикальной зональности образования углеводородов: I – по Рогозину, Неручеву, Успенскому (1974). Интенсивность генерации углеводородного газа рассеянным ОВ пород: 1-3 – кривые интенсивности генерации газа: 1 – сапропелевым органическим рассеянным веществом (РОВ) пород (в % на органическую массу буроугольной стадии С^г = 68%), 2, 3 – сапропелевым и сапропелево-гумусовым РОВ (в % на органическую массу средней буроугольной стадии) по данным А. Э. Конторовича и Е. А. Рогозиной; II – по Вассоевичу и др. (1974). Схема вертикальной зональности и генерации метана, жирного газа (С₂ – С₄) и нефти органическим веществом в процессе литогенеза R° - отражательная способность витринита в масле; П_нм – нефтематеринский потенциал – выход УВ (% от содержания С_орг на данном этапе катагенеза); III – по Вассоевичу (1974); IV – по Конторовичу и др. (1974). Интенсивность генерации битумоидов и углеводородных газов седикахитами в зоне катагенеза: ВЗГ – верхняя зона интенсивного газообразования; ГЗН - глубинная зона интенсивного газообразования (с добавлениями Баженовой и др. (2004).

Катагенез – это процесс преобразования сформировавшейся в результате завершения процесса диагенеза осадочной породы с участием воды за счёт постепенного повышения температуры и давления в результате погружения осадочной породы на глубину до более 9 км, где участие воды в процессе преобразования породы изменяется (участками прекращается) и начинает осуществляться стадия метагенеза или метаморфизма. Катагенез проявляется в виде перекристаллизации породы, отложением новых гидротермальных минералов, выносом захороненного органического вещества в виде нефте- и газопродуктов.

Применительно к осуществлению процессов (рис. 1. 15 и 1. 16. ) нефте- и газообразования катагенез можно подразделить на три стадии: раннюю, среднюю и позднюю. Ранней стадии катагенеза соответствуют глубина 0, 5-1, 5 км и температура 20-65°С. Здесь продолжается генерация газа, начавшаяся в стадию диагенеза и начинается начальная стадия выделения из породы первых порций нефти. Средняя стадия катагенеза или главная стадии формирования нефти, подразделяется на ряд уровней, из которых наиболее благоприятными являются глубина 1, 5-5, 0 км при температуре 65-150°С. Ниже располагается менее благоприятная зона, соответствующая глубине 5, 0-7, 0 км и температуре 250-350°С. Первой из названных зон соответствует максимум выделения из пород нефти, второй – максимум выделения газа при постепенном замедлении выделения нефти. Третьей, поздней стадии катагенеза, соответствует затухающая стадия формирования нефти. Здесь глубина составляет 7, 0-9, 0 км, температура поднимается до 250-350°С и происходит постепенное прекращение генерации нефти, медленное затухание генерации газа.

В нижней точке зоны катагенеза роль воды в преобразовании резко сокращается, так как вода переходит в надкритическое состояние.