Etapy dojrzewania kopalnej materii organicznej (kerogenu) Etap I – diageneza – faza niedojrzała – Ro < 0,5 – 0,7%, biochemiczne, chemiczne i fizyczne przemiany materii organicznej skał osadowych, trwające do chwili, gdy zacznie istotnie liczyć się oddziaływanie temperatury. Stadium to przebiega na niewielkich głębokościach, gdzie temperatura jest zbyt niska (do 60oC), by mógł
nastąpić termiczny rozkład substancji organicznej. Istotną rolę w tym rozkładzie odgrywają bakterie aerobowe i anaerobowe. Produktem tego etapu dojrzewania jest gaz bakteryjny (mikrobialny) powstały z mikrobialnego rozkładu CO2 lub kwasu octowego.
Etap II – katageneza – faza dojrzała – termiczne przemiany substancji organicznej w temp. do ok. 180oC. Kopalna materia organiczna
poddana
zostaje
procesowi
krakingu
najpierw
katalitycznego, następnie termicznego. Wysokość temperatury wynika z gradientu geotermicznego. Wytwarza się w tym procesie 90%
węglowodorów, z których część tworzy potem konwencjonalne złoża ropy i gazu. W etapie katagenezy wyróżniamy przedziały dojrzałości:
• okna ropotwórczego - Ro – 0,5 – 0,7 do 1,3% - w tym przedziale wytwarzają się maksymalne ilości węglowodorów płynnych
• kondensatu i mokrego gazu – Ro–1,3 do 2,2% - wytwarzają się gazowe węglowodory cięższe od metanu.
Etap III – metageneza – faza ponad dojrzała – kraking termiczny Ro – 2,2 do 4% - strefa gazu suchego (okno gazotwórcze) – wytwarza się termokatalityczny metan w temperaturze do ok. 200oC.
Etap IV – metamorfizm – Ro > 4,0 % - zachodzi w temperaturze powyżej 200oC, materia organiczna wraz ze skałą macierzystą podlega procesom metamorficznym, w wyniku których nie wytwarzają się węglowodory ciekłe ani gazowe.
Ro – refleksyjność witrynitu
Typy genetyczne kopalnej materii organicznej (kerogenu)
Typ I – algowy – bogaty w wodór i związki alifatyczne a ubogi w tlen, zawiera wodne alginity, oraz pewne typy bituminitu (macerały grupy liptynitu). Sedymentacja osadu zachodziła w środowisku słodkowodnym lub alkalicznym.
Materiałem wyjściowym jest wodny plankton. Typ ten jest produktywny dla ropy. Przykładem tego typu materii są palne łupki bitumiczne.
Typ II – liptynitowy – zawiera zbliżoną ilość wodoru i tlenu, bogaty w związki alifatyczne. W skład tego typu materii wchodzi zdegradowany alginit lub mieszanina alginitu, bituminitu i innych macerałów. Materia ta deponowana jest przeważnie w środowisku morskim oraz jeziornym. Ten typ jest produktywny dla ropy i gazu.
Odpowiednikiem
tego
typu
materii
jest
węgiel
sapropelowy.
Typ III – humusowy – bogaty w tlen i związki
aromatyczne, ubogi w wodór. Materia ta zawiera przede wszystkim macerały z grupy witrynitu. Jest ona
deponowana w deltowych i estuarialnych osadach, a materiałem wyjściowym są rośliny lądowe. Ten typ jest mało
produktywny
dla
ropy,
jest
gazotwórczy.
Odpowiednikiem tego typu materii jest węgiel humusowy.
Typ IV – silnie przeobrażony, inertny (zawiera macerały z grupy inertynitu), nie wytwarza węglowodorów,
przejściowy do grafitu.
TYPY KOPALNEJ MATERII ORGANICZNEJ (KEROGENU)
Kerogen Określenie Środowisko
Materia
Skład
Produkt
sedymentacji wyjściowa
macerałów
Typ I
sapropelowy
jeziorne -
algi
alginit
ropa
(algowy)
słodkowodne
bituminit
naftowa
lub alkaliczne
Typ II
liptynitowy
morskie,
detrytus
zdegradowany
ropa
jeziorne
algowy,
alginit,
naftowa,
zooplankton,
mieszanina
gaz
bituminitu
ziemny
fitoplankton
Typ III
humusowy
deltowe,
wyższe
witrynit
gaz
paraliczne,
rośliny
(rośliny
ziemny
jeziorne
lądowe
lądowe)
ETAPY PRZEOBRAŻEŃ KOPALNEJ MATERII ORGANICZNEJ
(KEROGENU)
ETAP (STREFA)
REFLEKSYJNOŚĆ TEMP. PROCES
PRODUKT
WITRYNITU
[OC]
RO [%]
diageneza
do 0,5-0,7
<60
rozkład
kwas węglowy,
substancji
dwutlenek węgla,
organicznej
metan bakteryjny
pod wpływem
bakterii
katageneza okno
0,5-0,7 do 1,3
60-
kraking
węglowodory
ropotwórcze
150
katalityczny,
płynne (ropa)
strefa
1,3 – 2,2
150-
kraking
węglowodory
kondensatu
180
termiczny
gazowe
i mokrego
(gaz mokry)
gazu
kondensat
metageneza
2,2 - 4,0
180-
kraking
metan
okno gazotwórcze
250
termiczny
termokatalityczny
metamorfizm
pow. 4,0
>250
przemiany
metamorficzne