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. Богатые органическими веществами осадочные породы могут выступать в качестве нефтематеринских пород , которые генерируют 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 ( классическим примером нефтематеринской породы является известняк ). Хорошими породами-коллекторами являются любые осадочные породы с высокой доступностью порового пространства. Это позволяет углеводородам накапливаться в породе и храниться в течение длительного времени ( хорошей нефтематеринской породой обычно является песчаник ). 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.
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 трансформироваться 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.
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 в переменных или параметрах, которые их связывают, приведут к образованию различных осадочных отложений, как это видно на поверхности сегодня. Знание этой информации ценится среди коммерческих компаний, поскольку ее применение может определить, какие осадочные месторождения могут быть экономически выгодны для разработки. Используя обратную методологию, эти отложения можно использовать в качестве косвенных показателей 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 в нижних слоях 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 схожи с современными, в океанах были гораздо более суровые течения, которые влияли на водную толщу. [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 присутствуют сегодня. По сей день эта тема остается предметом интенсивного исследования как ученых, так и коммерческих компаний.
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 представлять собой 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 цитация ] 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 не все присоединения углерода к осадочным породам под влиянием бактерий можно исключить: 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.
[7] [8] [9] [10] [11]
