Углеродистые породы

(каустобиолиты – горючие полезные ископаемые)

Торф – это скопление растительных остатков разной степени разложенности и гелефикации. Содержание углерода 28-35 %. В них можно обнаружить слабомажущую консистенцию песков, смол, жирных кислот, а также примесь сидерита, вивианита. Цвет пород бурый, желто-бурый, черно-бурый. Структуры органогенные, волокнистые. Текстуры пород рыхлые, землистые, однородные пористые. Особые свойства: порода горит, легко загорается от спички; мягкая (режется ножом); рыхлая, легкая (в воде не тонет); матовая; окрашивает воду в бурый цвет. Происхождение пород связано с отмиранием и накоплением растительных остатков (мхов, травы, древесины) на дне пресных водоемов, чаще всего болот. В условиях затрудненного доступа воздуха, в анаэробных условиях происходит разложение растительных остатков с помощью микроорганизмов. При этом, в зависимости от водного режима болот и торфяников, протекают процессы либо гелефикации, либо фюзенизации – обугливания органического вещества. Благоприятными факторами формирования торфов являются равнинный рельеф , умеренно-влажный и влажный теплый климат.

Сапропелевые илы – это породы, содержание разложенные остатки водорослевого и животного детрита. Кроме того, в породах содержится примесь до 30–50% терригенного обломочного и глинистого материала и новообразованных тонкодисперсных сульфидов и карбонатов. Цвет свежеподнятого со дна бассейна ила черный с жирноватым блеском. Особые свойства: на воздухе порода светлеет, т.к. разрушающееся органическое вещество частично или полностью окисляется и переходит в летучее состояние. В целом порода мягкая, мажущей консистенции, часто с запахом сероводорода и нефти. Запах обусловливают разлагавшиеся остатки организмов. Структуры пород пелитоморфные, детритусовые, амор-физованные. Текстуры рыхлые, однородные. Происхождение пород связано чаще с солеными слабоаэрируемыми большими и малыми водоемами. Разложение накаливающихся остатков осуществляется анаэробными микроорганизмами. Внешнее питание микробов и бактерии, организованное через ферментативный процесс делает окружающую среду биохимически агрессивной. Это обусловливает лечебные свойства илов и их биологическую активность как удобрений.

Бурые угли – это порода, в составе которых преобладает гумусовое, захороненное и превращенное в кероген органическое вещество (ОВ). Состав. В породе содержится 60-75 % органического вещества. Остальную массу породы составляет глинистый, мелкообломочный материал, а также карбонатные, фосфатные и сульфидные минералы. Цвет пород, бурый, коричневый до черного, с матовым или жирным блеском. Структуры углей пелитоморфные, детритусовые с остатками и отпечатками растительных тканей, иногда оолитовые, конкреционные. Текстуры пород обычно слоистые, горизонтально- и тонкослоистые. Особые свойства: своеобразный буроватый цвет и блеск, мягкость, способность гореть и издавать специфический запах. При взаимодействии порошка породы с КОН появляется бурое окрашивание за счет перехода гуминовых веществ в щелочь. Происхождение бурых углей связано с диагенетическим преобразованием торфов. На стадии диагенеза, разложившиеся до белков, углеводов, липидов и лигнина остатки организмов, проходят полимеризацию и поликонденсацию. В результате этого явления образуется кероген. Это устойчивое ко всем видам разложения органическое вещество, способное сохраняться в породе миллионы лет. Кероген углей относится к типу III. Его нередко можно узнать по реликтам внутренней структуры растительного организма. Диагенетические преобразования претерпевает и минеральный агрегат породы. Сульфиды часто дают глобули или микроконкреции, карбонаты частично перекристаллизовываются, иногда дают сферолитовые, конкреционные образования.

Горючие сланцы. Состав: это породы, содержащие 20–80 % захороненного органического вещества, 30–70% глинистого и карбонатного материала и примесь мелкообломочного, фосфатного, кремнистого и сульфидного материала. Цвет пород темный до черного. Структуры пород пелитоморфные, микрозернистые, иногда сферолито-оолитовые. Текстуры плотные, тонкослоистые, горизонтальнослоистые, сланцеватые. Сланцеватость часто ориентирована параллельно слоистости. Особые свойства: породы легко загораются от спички и горят коптящим пламенем, издавая запах жженой резины, имеют жирный блеск. В некоторых горючих сланцах наблюдается маслянистость, битуминозность. Она может извлекаться из сланцев органическими растворителями. Происхождение горючих сланцев связано с диагенетическими преобразованиями сапропелевых илов. В диагенезе разрушаемое и разлагаемое органическое вещество сапропелевых илов гуминовые и фукововые кислоты переходит в кероген (нерастворимое в минеральных и органических кислотах ОВ). Кероген горючих сланцев в отличие от керогена углей обычно не имеет реликтов растительных остатков. Этот кероген более рассеян, однороден, мелок, аморфен. Он относится к керогену типа-I и типа-II. Появление битумоидов в породе обусловлено проявлением катагенетических явлений: катаклазом пород, выделением и миграцией битумоидов.

Каменные угли. Состав. Это породы, состоящие, в основном, из полимеризированного органического вещества и примесных компонентов. Соотношение их может быть различно. В качества примесей присутствует глинистый, сульфидный и карбонатный материал. Содержание углерода 82%. Цвет пород черный. Структуры пород органогенно-детритусовые. Детрит часто несет следы клеточного строения высших наземных растительных организмов. Структуры примесных компонентов мелкозернистые, иногда конкреционные. Текстуры слоистые, плотные или трещиноватые, ориентированные. Особые свойства: породы матовые, хрупкие, относительно твердые (не оставляют царапины на стекле и не царапаются ногтем), пачкают руки и дают черную черту. Они не взаимодействуют ни с органическими, ни с минеральными кислотами, но разлагаются при воздействии высоких температур на многообразные составные химические компонента. Породы разгораются с трудом. Происхождение каменных углей обусловлено катагенетическими преобразованиями бурых углей. При повышающихся температурах и давлениях происходит уплотнение пород, отжимание воды, частичная перекристаллизация минерального агрегата, а главное, термальное разложение захороненного органического вещества (кероген-III). Bo время разложения образуются низкомолекулярные углеводороды, особенно интенсивно выделяется метан, а также другие летучие неуглеводородистые соединения, например, углекислый газ и вода. В породе повышается содержание углерода, увеличивается отражательная способность угля. Происходит, так называемая, «углефикация» органического вещества. Продолжение углефикации пород в условиях метагенеза приводит к формированию антрацита.

Антрациты. Это наиболее высокометаморфизованные угли с содержанием углерода 95% на органическую массу. Цвет черный. Структура аморфная. Текстура плотная, слоистая. Особые свойства: порода блестящая, с металловидным блеском, с черной чертой, хрупкая, горит, рук не пачкает. Твердость породы средняя (не царапается ногтем и не оставляет царапину на стекле). Происхождение: породы образуются в результате накопления, разложения и обогащения углеродом растительных остатков, накапливающихся в озерах, болотах, морских заливах в условиях повышенной влажности и слабого доступа воздуха.

Углистые и аспидные сланцы – это сланцеватые черные блестящие породы с хорошо выраженной плитчатостью, трещиноватостью в сочетании с тонкой горизонтальной микрослоистостью. Состав пород определяет захороненное органическое вещество гумусового или сапропелевого типа (кероген-I и кероген-II). Его количество может достигать 60–70%. Остальная масса породы обычно сложена глинистым, карбонатным, реже кремнистым, фосфатным, сульфатным и прочим материалом. Структуры пород мелкозернистые, кристаллические, как правило, равномерно-зернистые, редко сферолитовые и кокреционные. Текстуры пород сланцеватые. Происхождение пород связано с преобразованием сапропелевых илов, на разных стадиях эпигенеза. Катагенетические преобразования приводят к формированию углистых сланцев, а метагенетические – аспидных сланцев.

Нефть – это маслянистый жидкий продукт естественного происхождения. Цвет: нефть имеет черные, бурые, светло-желтые окраски. Она может быть и бесцветная. Состав: состоит нефть из разнообразных углеводородов, насыщенных ими парафиновых, ненасыщенных или нафтеновых и ароматических, содержащих О₂, S, N-соединений. Соединения в нефти находятся в газообразной, жидкой и твердой фазе. Особые свойства: плотность нефти 0,75–1,016. Некоторые нефти тонут в воде. Нефть люминесцирует и может быть легко обнаружена в породе под люминесцентной лампой. Происхождение нефти связано с созреванием захороненного органического вещества в нефтематеринских породах. Эмиграция углеводородов из ОВ и нефтематеринских пород идет на стадии катагенеза, в условиях температур 60-90°, обычно на глубине 1500–3000 м и более. Миграция углеводородов к верхней части земной коры проходит по пористым или трещиноватым породам, а также по тектонически ослабленным, часто подновляемым зонам. Накопление нефти происходит в коллекторах, то есть высокоемких породах, под ловушками.

Битумы – это продукты окисления нефти. Цвет: они разнообразны по цвету и имеют буровато-желтые, бурые и черные окраски. Особенности битумов: имеют твердую или вязкую консистенцию. Твердые битумы имеют характерный раковистый излом. Происхождение: образуются битумы при выходе в зону гипергенеза. В условиях окисления нефти, протекающего с разной интенсивностью, образуются и разные битумы: озокериты, асфальты, кериты.