|
Горючие сланцы
(«oil shales») широко распространены на всем земном шаре и встречаются
во всех отложениях - от древних до самых молодых [41 ]. Временами они
приобретают большое промышленное значение, особенно в те периоды, когда
стране грозит нехватка нефти. Это объясняется тем, что из сланцев могут быть
получены значительные количества сланцевой нефти (liquid petroleum).
«Горючими сланцами» называются некоторые виды
органических и битуминозных сланцев, в основном состоящих из различных по
составу смесей органического вещества с глинистым. Органическое вещество
представлено главным образом в виде минералоидов и называется «керогеном»;
оно обладает меняющимся составом, не растворимо в органических растворителях
и имеет неопределенное происхождение. Поэтому часто эти сланцы называют «керогеновыми
сланцами». Количество нефти, содержащейся в сланцах, невелико;
большая часть нефти, которую удается извлечь из них, образуется из керогена
при нагревании. Процесс перегонки начинается при температуре около 350°С.
Кероген сланцев представляет собой пиробитумы.
Из 1 т сланцев можно получить до 630 л нефти, но при промышленной их переработке эта величина составляет обычно 100-200 л/т.
Кероген горючих сланцев не относится ни к нафтидам, ни к каменным углям, он
представляет собой промежуточное битумное вещество, обладающее некоторыми
свойствами и тех и других. Долгое время геологи полагали, что кероген служит
исходным материалом для образования нефти и газа. Однако при помощи
современных аналитических методов выявилось широкое распространение нефтяных
углеводородов в небольших количествах, в связи с чем многие геологи
рассматривают сейчас кероген просто как пиробитум, генетически мало связанный
или даже совсем не связанный с нефтью и газами.
Большая часть горючих сланцев содержит свободные
битумоиды (petroleum), которые можно извлечь,
используя органические растворители, такие, как лигроин, эфир, хлороформ и
четыреххлористый углерод. Нафтиды в таких сланцах обычно приурочены к
трещинам и разрывам, поверхностям напластования и микроскопическим пустотам.
Глинистые сланцы, содержащие свободную нефть в количествах, измеряющихся в
большинстве случаев несколькими десятитысячными долями процента, могут
литологически замещаться трещиноватыми алевролитами, представляющими собой
коллекторские породы. Такая картина наблюдается, например, в формации
Спраберри в западном Техасе (см. стр. 123).
Под микроскопом видно, что кероген состоит из
скоплений тонких частиц органического вещества, главным образом обрывков
растений, водорослей, спор, спорангиев, пыльцы, частиц смолы, воска и т.п. В
наиболее обогащенных пластах оно образует до 50 % объема сланцев и даже
более. Кероген содержит также желтые или красно-желтые полусфероидальные
тельца и неправильной формы прожилки красновато-желтого, темно-коричневого и
черного материала. Этот материал при перегонке может давать масло (сланцевую
нефть). До нагревания такое масло (смола, деготь), по-видимому, почти не
содержится в керогене, поскольку только очень небольшое количество битумоида
удается экстрагировать из сланцев обычными органическими растворителями [42].
По мере увеличения содержания керогена горючие сланцы через торбаниты и
богхеды переходят в Кеннеди, которые могут быть названы «керогеновым углем» в
отличие от углей ряда торф - антрацит [т.е. гумусовых углей] [43]. Часто
наблюдаемые постепенные переходы от горючих сланцев к кеннелям
свидетельствуют об их общем происхождении [44].
Кероген в горючих сланцах среднего
качества имеет крайне тонкозернистую структуру и тесно связан с глинистыми,
песчаными и карбонатными частицами. Породы, богатые керогеном, обладают
гладким раковистым изломом и отличаются тусклым или шелковистым блеском.
Органическое вещество этих сланцев горит легко и напоминает кеннельский
уголь. Химический состав керогена изменяется в следующих пределах (в вес.%):
Углерод 69-80
Водород 7-11
Азот 1,25-2,50
Сера 1,80
Кислород 9-17
По химическому составу он отличается от природной
нефти высоким содержанием кислорода и азота. Эти элементы каким-то способом
должны быть удалены из органического вещества горючих сланцев, прежде чем оно
может быть преобразовано в нефти и газы. [Элементарный состав керогена, как и
его компонентный состав, зависит, во-первых, от исходного органического
вещества и от фациальной обстановки седименто- и диагенеза, а во-вторых, от
того, какой ступени катагенеза достигли в своем развитии вмещающие породы.
Примесь сапропелевого вещества способствует повышению содержания водорода. По
мере развития катагенеза содержание гетероэлементов (О+S+N) снижается, но на определенных этапах мезокатагенеза
иногда временно повышается из-за усиленной эмиграции углеводородов.
|