Metode petrografice de cărbune pentru diagnosticarea catagenezei materiei organice. Reflectivitatea vitrinitei și gradul de catageneză a vitrinitei Reflectivitatea vitrinitei

Dintre toate microcomponentele OM, cel mai bun din punct de vedere al indicativității atunci când se studiază gradul de transformare catogenetică este vitrinitul. Faptul este că pentru diagnosticare fiabilă este necesară o microcomponentă, care trebuie să aibă o schimbare naturală a proprietăților în timpul procesului de transformare și, în același timp, trebuie să fie distribuită pe scară largă în OM. Vitrinit îndeplinește toate cerințele de mai sus, spre deosebire de alte microcomponente de cărbuni și DOM. Care fie se contopesc cu masa organică totală a cărbunilor deja în stadiile mijlocii ale catagenezei (leuptinită), fie răspund slab și inegal la modificările parametrilor de mediu (fusinit). Și doar vitrinitul își schimbă proprietățile treptat și natural și este foarte ușor de diagnosticat.

Pe baza reflectivității vitrinitei sunt construite majoritatea scalelor pentru a determina gradul de catageneză. Pe lângă acesta, sunt folosite și alte microcomponente ale DOM, dar într-o măsură mai mică. Metoda se bazează pe modelul de creștere a luciului în timpul procesului de catageneză. Acest lucru poate fi ușor de văzut vizual dacă luați în considerare schimbarea strălucirii cărbunilor în timpul schimbării lor. Nu necesită echipament special pentru a observa că strălucirea antracitului, de exemplu, este mult mai mare decât strălucirea cărbunelui brun. Reflectivitatea este strâns legată de structura internă a unei substanțe, și anume de gradul de împachetare a particulelor dintr-o substanță. Exact de asta depinde. Desigur, studiul gradului de catogeneză prin reflectivitate se realizează folosind echipamente speciale, de exemplu, dispozitivul POOS-I constă dintr-un microscop polarizant, un atașament optic, un tub fotomultiplicator (PMT) și un dispozitiv de înregistrare. Studiul compară fotocurenții cauzați de lumina reflectată de suprafața unei probe și o referință.

Deci, vitrinitul, sau mai degrabă reflectivitatea sa, a fost luată ca standard pentru cercetare. Se măsoară folosind diverse fotometre și standarde în aer și într-un mediu de imersie cu incidență strict perpendiculară a luminii pe o suprafață bine lustruită a probei. Măsurătorile se efectuează numai într-un interval restrâns de lungimi de undă: de la 525 la 552 nm. Această limitare se datorează caracteristici tehnice dispozitiv. Lungimea de undă de 546,1 nm este luată ca standard, dar fluctuațiile mici în jurul acestei valori nu au practic niciun efect vizibil asupra valorii măsurate. Proba se fixează pe platoul microscopului și se oprește astfel încât suprafața sa să fie perpendiculară pe axa atașamentului optic. După cum sa menționat mai sus, măsurăm intensitatea luminii reflectate alternativ din probă și referință folosind un fotomultiplicator. Prin definiție, reflectivitatea este capacitatea de a reflecta o parte din lumina care cade pe o suprafață. Dacă traducem acest lucru în limbaj numeric, atunci acesta este raportul dintre lumina reflectată și lumina incidentă.

Care poate fi scris ca:

Unde I1 este intensitatea luminii reflectate și I2 este intensitatea luminii incidente. În practică, atunci când se efectuează măsurători, se utilizează formula

Aici R este indicele de reflexie necesar, d este citirile instrumentului la măsurarea substanței studiate și, respectiv, R1 este indicele de reflexie al standardului și d1 este citirile instrumentului la măsurarea standardului. Dacă setați dispozitivul receptor la o valoare zero pentru standard, atunci formula se simplifică la R=d.

Pe lângă vitrinit, pentru măsurători sunt folosite și alte microcomponente ale OM. Unele dintre ele au proprietatea anizotropiei de reflectivitate. În mod obișnuit, sunt utilizați trei parametri de măsurare: Rmax Rmin Rcp. Creșterea anizotropiei vitrinitei în timpul catagenezei este asociată în principal cu procesul de ordonare treptată a micelilor humici aromatici asociat cu o creștere a presiunii odată cu creșterea adâncimii de imersie. Măsurătorile în cazul unei probe anizotrope nu diferă din punct de vedere conceptual de măsurătorile unei probe omogene, dar se efectuează mai multe măsurători. În acest caz, treapta microscopului se rotește 360? la intervale de 90?. Două poziții cu reflectivitate maximă și două cu minimă sunt întotdeauna detectate. Unghiul dintre fiecare dintre ele este de 180?. Se fac măsurători pentru mai multe fragmente de rocă și se calculează ulterior valoarea medie. Ca medie aritmetică a valorilor medii ale măsurătorilor maxime și minime:

Puteți determina imediat valoarea medie alegând un unghi de rotație de 45? de la valoarea maximă sau minimă, dar această măsurătoare este valabilă numai atunci când se studiază un OB slab transformat.

Atunci când se efectuează cercetări, apar mai multe probleme legate de tehnologie. De exemplu, dacă avem o rocă cu un conținut total scăzut de OM, atunci este nevoie de o prelucrare specială a probei și transformarea acesteia în formă de brichete lustruite concentrate. Dar în procesul de obținere a concentratelor, substanța organică originală este supusă unui tratament chimic, care nu poate decât să afecteze proprietățile optice ale substanței. În plus, se pierd informații despre structura materiei organice a rocii. Distorsiunile măsurătorilor pot fi cauzate și de faptul că tehnologia procesului de preparare a medicamentelor nu este standardizată și gradul de pregătire a probei este de obicei determinată vizual. Problema este aceeași proprietăți fizice roci, cum ar fi mineralizarea puternică sau fragilitatea cărbunelui, în acest caz este necesar să se studieze reflectivitatea pe suprafața care a fost obținută. Dacă selectați zona corect, defectele din jur nu au practic niciun efect asupra măsurătorilor. Dar mărimile fundamental cantitative ale erorilor nu au practic niciun efect asupra determinării etapei catagenezei.

Probele sunt studiate, de obicei în condiții normale de aer, este ușor și rapid. Dar dacă este necesar un studiu detaliat la mărire mare, se folosesc medii de imersie, de obicei ulei de cedru. Ambele măsurători sunt corecte și fiecare dintre ele este folosită, dar fiecare în cazul său specific. Avantajele măsurătorilor într-un mediu de imersie sunt că permit studiul particulelor cu dimensiuni mici în plus, claritatea crește, ceea ce face posibilă diagnosticarea gradului de catageneză mai detaliat.

O dificultate suplimentară în cercetare este diagnosticarea microcomponentelor OM, deoarece acestea sunt de obicei determinate în lumina transmisă. În timp ce reflectivitatea este evidentă în reflectat. De aceea. De obicei, două metode sunt combinate în procesul de cercetare. Adică, lumina transmisă și reflectată sunt folosite alternativ pentru a studia același fragment de CDOM. În acest scop, se folosesc de obicei secțiuni lustruite pe două fețe. În ele, după vizualizarea și determinarea microcomponentului în lumina transmisă, se comută iluminarea și se fac măsurători în lumină reflectată.

Vitrinitul poate fi folosit nu numai pentru a determina gradul de transformare a materiei organice, ci și pentru a determina relația acesteia cu roca. În vitrinitul singenetic, forma fragmentelor este de obicei alungită, particulele sunt situate paralel cu planurile de așternut și au de obicei o structură celulară. Dacă avem de-a face cu particule de vitrinite de formă rotundă, rotunjită, atunci cel mai probabil aceasta este o substanță redepusă.

Indicele de reflexie al vitrinitei caracterizează stadiul metamorfismului cărbunelui. În combinație cu compoziția macerală, reflectanța vitrinitei dă o idee despre proprietățile chimice și tehnologice ale cărbunelui sau ale unui amestec de cărbuni.

Reflectanța vitrinitei poate fi folosită și pentru a caracteriza densitatea materiei de cărbune. Măsurarea reflectanței vitrinitei într-un amestec de cărbuni permite identificarea componentelor acestui amestec și estimarea abundenței lor relative.

Indicele de reflectare a vitrinitei este unul dintre principalii parametri genetici pentru clasificarea și codificarea cărbunilor (Secțiunea IV). Astfel, împărțirea cărbunilor fosili în tipuri (cărbuni maro, cărbuni și antracit), stabilirea stadiului de metamorfism și a clasei cărbunelui se realizează conform indicatorului de reflexie. Primele cifre ale codului individual de cărbune reprezintă valoarea reflectanței vitrinitei.

În conformitate cu GOST 17070-2014, indicele de reflexie al vitrinitei R este raportul de intensitate flux luminos lungimea de undă stabilită reflectată de pe suprafața lustruită a maceralelor grupului vitrinite (huminite) la intensitatea fluxului luminos incident perpendicular pe această suprafață, exprimată în procente.

Indicii de reflectanță ai maceralelor individuale din grupul de vitrinite din cărbunele studiat pot diferi semnificativ unul de celălalt, prin urmare valoarea rezultată a indicelui de reflectare depinde de ce maceral anume a fost utilizat pentru a măsura indicele de reflectare. Măsurarea se efectuează pe unul sau mai multe macerale din grupa vitrinite, în acest caz, la prezentarea rezultatelor, acestea indică ce macerale au fost utilizate pentru măsurători și, de asemenea, evaluează contribuția fiecărui maceral la rezultatul general.

În prezent, pentru determinarea indicelui de reflexie se utilizează o singură metodă standard, reglementată în standardul ISO 7404-5:2009 și GOST R 55659-2013 „Metode pentru analiza petrografică a cărbunilor. Partea 5. Metoda de determinare a reflectanței vitrinitei folosind un microscop.”

Esența metodei este următoarea. Intensitatea luminii cu o lungime de undă de 546 nm reflectată aproximativ în unghi drept de suprafața lustruită a maceralelor din grupul vitrinitei, măsurată folosind un tub fotomultiplicator de electroni (sau un dispozitiv similar), este comparată cu intensitatea luminii reflectată de la standardele de reflectanță cunoscute măsurate. in aceleasi conditii. În ceea ce privește proprietățile lor optice, boabele de vitrină din același cărbune diferă ușor unele de altele. Se fac un număr suficient de măsurători pe diferite boabe de vitrinite, astfel încât rezultatul obținut să poată fi aplicat întregului amestec de cărbune sau cărbune.

Ca standarde sunt utilizate ochelari optici, leucozafir, cristal de rocă și diamant cu reflectivitate în imersie în ulei de la 0,3 la 7%. Acești indicatori trebuie să fie determinați în laboratoare speciale sau calculați folosind indici de refracție.

Înainte de a măsura reflectanța, reglați sistemul optic și pregătiți echipamentul, verificându-i stabilitatea. Instrumentul este calibrat pornind de la un standard cu o reflectanță ridicată. În continuare, liniaritatea semnalului fotomultiplicator este verificată prin măsurarea reflectanței a încă două standarde. Dacă dispozitivul indicator dă rezultate corecte pentru trei standarde, instalația poate fi considerată ca fiind calibrată.

Bricheta lustruită este plasată pe platoul microscopului astfel încât suprafața sa lustruită să fie paralelă cu lama de sticlă. Pe suprafața brichetei lustruite se aplică o picătură de ulei de imersie. După determinarea prealabilă a prețului de împărțire a dispozitivului de măsurare, proba standard este înlocuită cu bricheta lustruită aflată în studiu. Măsurătorile indicatorilor de reflectanță ai standardelor sunt efectuate înainte și după examinarea probei de cărbune.

Reflectanța cărbunilor tari și a antracitelor este măsurată pe toate maceralele din grupa vitrinitelor. Zonele studiate trebuie să fie lipsite de zgârieturi, microrelief și impurități minerale. Mărimea zonei ar trebui să fie de două ori dimensiunea câmpului fotometru. Pe fiecare brichetă lustruită, este necesar să se efectueze de la 40 la 100 de măsurători, în funcție de omogenitatea și stadiul metamorfismului cărbunelui. Numărul de măsurători crește odată cu creșterea eterogenității vitrinitei și creșterea stadiului metamorfismului cărbunelui. Pentru a stabili reflectivitatea amestecurilor de cărbune, se efectuează cel puțin 500 de măsurători.

Măsurarea reflectanței maxime și minime a vitrinitei în ulei

Măsurătorile sunt efectuate în lumină polarizată liniar în timp ce se rotește treapta microscopului.

Mai întâi, mutați treapta microscopului folosind un ghid de pregătire până când firele încrucișate ale ocularului sunt focalizate pe suprafața vitrinitei potrivită pentru măsurători. Suprafata destinata masuratorilor sa nu prezinte fisuri, defecte de lustruire, incluziuni minerale sau relief si sa se afle la o oarecare distanta de limitele maceralului.

După primirea semnalului de ieșire de la fotomultiplicator, masa este rotită la 360° cu o viteză de cel mult 10 min -1. Înregistrați cele mai mari și cele mai mici valori ale indicelui de reflexie obținut prin rotirea tabelului.

Mutați bricheta lustruită într-o direcție cu o lungime a pasului de 0,5 mm și luați măsurători atunci când crossharul lovește o suprafață de vitrinite adecvată. Pentru a se asigura că măsurătorile sunt efectuate la locul corespunzător al vitrinitei, proba poate fi mutată cu un glisor la o distanță de până la 10 µm. La sfârșitul traseului, proba este mutată în direcția Y, perpendicular pe direcția X, la următoarea linie. Distanța dintre linii este de cel puțin 0,5 mm. Continuați să mutați proba în trepte de 0,5 mm în direcția opusă, în timp ce măsurați reflectanța. Distanța cu care proba este deplasată în direcția Y este aleasă astfel încât măsurătorile să fie distribuite uniform pe întreaga suprafață a brichetei lustruite. Măsurătorile reflectanței vitrinitei a probei sunt continuate până când se obține numărul necesar de rezultate de măsurare (Tabelul 9.5).

Indicii de reflexie maxim și minim (R o,max și R o,min) sunt calculați ca valori medii aritmetice ale citirilor maxime și, respectiv, minime ale dispozitivului.

Măsurarea reflectanței arbitrare a vitrinitei în ulei

Indicele de reflexie se măsoară uniform pe întreaga suprafață a preparatului. Bricheta lustruită se amestecă în plan orizontal în direcția X, cu o lungime a pasului de 0,5 mm. Măsurarea este efectuată atunci când reticulul ocularului lovește o suprafață de vitrină adecvată. Bricheta este apoi mutată cu un pas (0,5 mm) în direcția Y și din nou deplasată de-a lungul axei X în direcția opusă. Măsurătorile reflectanței vitrinitei a probei sunt continuate până când se obține numărul necesar de rezultate de măsurare (Tabelul 9.5).

Tabelul 9.5 - Diferențele maxime admise între rezultatele determinării indicatorilor de reflectanță a vitrinitei

Indicele de reflexie, %	Diferențe maxime admise între rezultate, % absolute		Numărul de măsurători
Indicele de reflexie, %	Convergenţă	Reproductibilitatea	Numărul de măsurători
Până la 1,0 incl.	0,02	0,03	40
1,01-1,50	0,03	0,05	40
1,51-2,00	0,05	0,08	40
2,01-2,50	0,07	0,11	40
2,51-3,00	0,10	0,15	40
3,01-3,50	0,10	0,15	80
3,51-4,00	0,10	0,15	120
4,01-4,50	0,10	0,15	200
4,51-5,00	0,10	0,15	300
Mai mult de 5.0	0,10	0,15	500

Măsurătorile se efectuează în lumină nepolarizată fără rotirea etajului microscopului. Un indice de reflectare arbitrar (R o, r) este calculat ca medie aritmetică a tuturor măsurătorilor.

Măsurarea reflectanței în aer

Determinările indicatorilor de reflexie maximă, minimă și arbitrară în aer (R a,max, R a,min și Ra,r) pot fi efectuate pentru o evaluare preliminară a etapelor metamorfismului. Aceste măsurători sunt mai ușor de efectuat, mai ales pe teren. Cu toate acestea, măsurătorile în imersiune oferă date mai precise, deoarece sunt efectuate la măriri mari.

Măsurătorile în aer se efectuează în mod similar cu măsurătorile în ulei de imersie la valori mai mici ale diafragmei de deschidere, tensiunii iluminatorului și tensiunii de funcționare a tubului fotomultiplicator (PMT).

Este necesar să se efectueze 20-30 de măsurători pe bricheta lustruită studiată și 10 sau mai multe pe specimenul lustruit.

Determinarea anizotropiei de reflexie a vitrinitei

Ca un parametru suplimentar, se determină indicele de anizotropie a reflectanței vitrinitei (AR). În conformitate cu GOST 17070-87, anizotropia de reflexie a vitrinitei este diferența dintre valorile indicelui de reflexie a vitrinitei în funcție de orientarea acestuia față de așternut, determinată în condițiile stabilite de standard. Antracitul se caracterizează prin valori mai mari ale anizotropiei optice decât cărbunii bituminoși. Prin urmare, indicele de anizotropie a reflectanței vitrinitei este utilizat atunci când se clasifică antracitele în subtipuri (Secțiunea IV).

Indicele de anizotropie a reflectanței vitrinitei (AR) se calculează folosind formula:

A R = 100·(R o,max - R o,min) / R o,r,%. (9,6)

Indicele de anizotropie de reflexie ar trebui calculat pe baza rezultatelor măsurării reflectivității vitrinitei în specimenele lustruite.

Valorile reflectanței sunt înregistrate rotunjite la a doua zecimală.

Raportul de testare indică numărul de măsurători și oferă, de asemenea, informații despre identificarea maceralelor din grupa vitrinitei pe care au fost efectuate măsurătorile.

Rezultatele determinării valorilor individuale ale indicatorilor de reflectare a vitrinitei arbitrare în brichete lustruite sunt prezentate sub forma unui tabel în care toate datele sunt distribuite pe intervale ale indicatorului de reflexie a vitrinitei cu un interval de 0,05% sau 0,10%. Se determină frecvența (%) valorilor R o,r care se încadrează într-un anumit interval. Din datele dintr-un astfel de tabel se pot trage mai multe concluzii și se pot calcula parametrii pentru clasificarea și codificarea cărbunelui (Secțiunea IV):

Determinați valoarea medie a unui indice de reflexie arbitrar în imersie R o,r pentru a caracteriza stadiul metamorfismului și clasa cărbunelui conform GOST 25543-2013;

Determinați abaterea standard (σ) folosind o formulă cunoscută în statistica matematică; această valoare reflectă eterogenitatea probelor studiate; în amestecurile de cărbune variază foarte mult;

Construiți o reflectogramă (histogramă) a distribuției valorilor reflectanței vitrinitei: reprezentați valorile R o,r pe axa absciselor cu un interval de 0,05% sau 0,10%, iar pe axa ordonatelor - frecvența măsurătorilor (%) legate la fiecare interval.

Tipul reflectogramelor și valoarea abaterilor standard se referă la parametrii codificării cărbunelui (secțiunea IV).

Discrepanțele dintre rezultatele a două determinări paralele nu trebuie să depășească valorile indicate în tabel. 9.5.

Reflectanța vitrinitei crește pe măsură ce gradul de carbonizare se schimbă de la cărbuni bruni la antracit. Indicele de reflexie în ulei (R o,r) variază de la 0,1 la 6,0%, în aer (R a,r) - de la 5,5 la 15% sau mai mult. Acest lucru poate fi explicat după cum urmează.

În conformitate cu conceptele teoretice, intensitatea fasciculului de lumină reflectat în partea vizibilă a spectrului este direct proporțională cu numărul de electroni liberi, care, absorbind energia fasciculului de lumină incident, intră într-o stare excitată. Numărul de electroni liberi care determină intensitatea reflexiei este relativ mic și este asociat în primul rând cu scheletul de carbon condensat (rețelele de carbon).

Odată cu creșterea gradului de carbonizare a cărbunilor, numărul de astfel de structuri de carbon crește, iar reflectivitatea vitrinitei crește. În același timp, orientarea acestor structuri de carbon crește, în principal de-a lungul așternutului, ceea ce duce la o anumită orientare a câmpului electronic. Cu o creștere generală a indicelui de reflexie cu stadiul de metamorfism, anizotropia proprietăților optice și mecanice ale cărbunilor crește simultan.

Astfel, indicatorul de reflectare a vitrinitei este o reflectare externă a transformărilor moleculare profunde ale materiei organice a materialului vegetal original în condițiile acumulării sale și mai departe în procesele de formare a turbei, diageneză și metamorfism.

Grupa vitrinite: a - colinita (gri omogen) cu cutinita (neagra). Lumină reflectată. Imersii b - colinită (gri omogen), corpocolinit (corp oval gri închis în stânga), telinită (dungă neuniformă în centru). Sferulitele albe sunt pirita. Lumină polarizată reflectată. Starea de disparitie; c - vitrodetrinite. Lumină reflectată. Imersiune g - colinita (sus), telinita (jos).

Telinit (gri), resinit (negru). Lumină reflectată. Imersiuni.

Fragmentele zdrobite de natură vitrinită sunt foarte frecvente în cărbune. Ele formează desmocolinit groundmass clarita și trimacerita. De regulă, atunci când sunt examinate în lumină reflectată normală folosind imersie în ulei, aceste fragmente nu pot fi distinse unele de altele. În acest caz, ele sunt combinate sub numele de „desmocolinită”. Numai imersarea cu iodură de metilen face posibilă distingerea lor clară în cărbune cu un randament ridicat de substanțe volatile. În lumina reflectată prin imersie în ulei, particulele de vitrodetrinite pot fi văzute numai atunci când sunt înconjurate de componente care au o reflectivitate diferită (de exemplu, minerale argiloase în șisturi carbonice sau inertinite în șisturi).

Reflexivitatea vitrinitei se calculează atât în aer Ra cât și în imersie în ulei R o . r. După valoarea lui R o . r clasa cărbunelui este evaluată în clasificarea industrial-genetică (GOST 25543-88).

În fig. 2.1 se arată relația dintre valoarea calculată a parametrului și indicele de reflexie al vitrinitei în aer R a.

Există o corelație strânsă între și R a: coeficientul de corelație al perechii este r = 0,996, coeficientul de determinare este 0,992.

Fig.2.1. Relația dintre parametrul cărbunelui și indicator

reflexiile vitrinitei în aer Ra (puncte de lumină și întuneric -

diverse surse)

Dependența prezentată este descrisă de ecuația:

Ra = 1,17 - 2,01. (2,6)

Între valoarea calculată și indicele de reflexie al vitrinitei în imersie în ulei R o. r relația este neliniară. Rezultatele cercetării au arătat că există o relație directă între parametrul structural al vitrinitei (Vt) și indicatorii liptinitei (L) și inertinitei (I).

Pentru cărbunii Kuzbass, relația dintre indicatorii R o. r și următoarele:

R o. r = 5,493 - 1,3797 + 0,09689 2. (2,7)

Figura 2.2 prezintă relația dintre indicatorii de reflexie ai vitrinitei în imersie în ulei R o. r (op) și calculat din ecuația (2.7) R o . r (calc).

Fig.2.2. Corelația dintre R o experimentat. r (op) și R o calculat. r (calc)

valorile indicelui de reflexie al vitrinitei în cărbunii Kuzbass

Arată în Fig. 2.2 dependența grafică se caracterizează prin următoarele indicatori statistici: r = 0,990; R2 = 0,9801.

Astfel, parametrul caracterizează în mod unic gradul de metamorfism al cărbunilor tari.

2.3 Densitatea reală a cărbunelui d r

Este cea mai importantă caracteristică fizică a TGI. Folosit

la calcularea porozității combustibililor, proceselor și aparatelor pentru prelucrarea acestora etc.

Densitatea reală a cărbunelui d r se calculează prin aditivitate, luând în considerare conținutul numărului de moli de carbon, hidrogen, azot, oxigen și sulf, precum și componentele minerale, conform ecuației:

d = V o d + ΣV Mi d Mi + 0,021, (2,8)

unde V o și V sunt conținutul volumetric al materiei organice și al impurităților minerale individuale din cărbune în fracțiuni de unitate, %;

d și d Mi – valorile densităților reale ale masei organice de cărbune și impurități minerale;

0,021 este un factor de corecție.

Densitatea masei organice de cărbune se calculează la 100 g din masa sa d 100;

d 100 = 100/V 100 , (2,9)

unde valoarea V 100 este conținutul volumetric al masei organice din cărbune, fracțiuni de unitate. Determinat de ecuația:

V 100 = n C + H n H + N n N + O n O + S n S , (2.10)

unde n C o , n H o , n N o , n O o și n S o sunt numărul de moli de carbon, hidrogen, azot și sulf în 100 g WMD;

H, N, O și S sunt coeficienți empirici determinați experimental pentru diverși cărbuni.

Ecuația pentru calcularea V 100 de vitrină de cărbuni în intervalul conținutului de carbon în OMU de la 70,5% la 95,0% are forma

V 100 = 5,35 C o + 5,32 H o + 81,61 N o + 4,06 O o + 119,20 S o (2,11)

Figura 2.3 prezintă relația grafică dintre valorile calculate și reale ale densității vitrinitei cărbunii, adică d = (d)

Există o strânsă corelație între valorile calculate și experimentale ale densității reale a vitrinitei. În acest caz, coeficientul de corelație multiplă este 0,998, iar coeficientul de determinare este 0,9960.

Fig.2.3. Comparația dintre calculat și experimental

valorile adevărate ale densității vitrinitei

Eliberarea de substanțe volatile

Calculat folosind ecuația:

V daf = V x Vt + V x L + V x I (2.12)

unde x Vt , x L și x I sunt proporția de vitrinite, liptinite și inertinite în compoziția cărbunelui (x Vt + x L + x I = 1);

V, V și V – dependența eliberării de substanțe volatile din vitrinite, liptinite și inertinite de parametrul:

V = 63,608 + (2,389 – 0,6527 Vt) Vt, (2,7)

V = 109,344 – 8,439 L, (2,8)

V = 20,23 exp [ (0,4478 – 0,1218 L) ( L – 10,26)], (2,9)

unde Vt, L și I sunt valorile parametrilor calculate pentru vitrinite, liptinite și inertinite pe baza compoziției lor elementare.

Figura 2.4 prezintă relația dintre randamentul calculat de substanțe volatile în stare uscată, fără cenușă și cel determinat conform GOST. Coeficientul de corelare a perechilor este r = 0,986 iar coeficientul de determinare este R 2 = 0,972.

Fig.2.4. Compararea valorilor experimentale V daf (op) și calculate a V daf (calc).

reducerea eliberării de substanțe volatile din cărbuni petrografic eterogene

Bazinul Kuznetsk

Relația dintre parametru și eliberarea de substanțe volatile din zăcămintele de cărbune din Africa de Sud, SUA și Australia este prezentată în Fig. 2.5.

Fig. 2.5 Dependenţa randamentului de substanţe volatile V daf de structura şi chimie

Parametrii cărbunilor de vitrinite:

1 – Bazinul cărbunelui Kuznetsk;

2 – zăcămintele de cărbune din Africa de Sud, SUA și Australia.

După cum reiese din datele din figură, legătura cu eliberarea de substanțe volatile în aceste țări este foarte strânsă. Coeficientul de corelație al perechii este 0,969, coeficientul de determinare este 0,939. Astfel, parametrul ne permite să anticipăm cu mare fiabilitate eliberarea de substanțe volatile din zăcămintele de cărbune din întreaga lume.

Căldura de ardere Q

Cea mai importantă caracteristică a TGI ca combustibil energetic arată cantitatea posibilă de căldură care se degajă la arderea a 1 kg de combustibil solid sau lichid sau a 1 m 3 de combustibil gazos.

Există valori calorice mai mari (Q S) și mai mici (Q i) ale arderii combustibilului.

Puterea calorică mai mare se determină într-un colorimetru luând în considerare căldura de condensare a vaporilor de apă formată în timpul arderii combustibilului.

Calculul căldurii de ardere a combustibilului solid se efectuează conform formulei lui D.I Mendeleev, pe baza datelor de compoziție elementară:

Q = 4,184 [81C daf +300H daf +26 (S - O daf)], (2,16)

unde Q este puterea calorică inferioară, kJ/kg;

4,184 – factor de conversie din kcal în mJ.

Datele din rezultatele studiilor TGI au arătat că, ținând cont de condițiile neidentice de formare a cărbunelui în bazinele carbonifere, valoarea coeficienților pentru C daf, H daf, S și O daf va fi diferită și formula de calcul căldura de ardere are forma:

Q = 4,184, (2,17)

unde q C, q H, q SO sunt coeficienți determinați experimental pentru diferite zăcăminte de cărbune.

În tabel 2.1 prezintă ecuații de regresie pentru calcul căldură mai scăzută arderea cărbunilor din diverse zăcăminte de TGI Federația Rusă.

Tabelul 2.1 - Ecuații pentru calcularea puterii calorifice inferioare a unei bombe de cărbune

diferite bazine ale Federației Ruse

Valorile coeficientului de corelație de pereche prezentate în tabel între căldurile de ardere calculate din ecuații și determinate din bombă arată o corelație strânsă a acestora. În acest caz, coeficientul de determinare variază în intervalul 0,9804 – 0,9880.

Numărul de componente fuzainizate ∑OK determină categoria cărbunelui și permite, în combinație cu alți indicatori, evaluarea utilizării cărbunelui în tehnologia cocsării.

Parametrul ∑OK este suma conținutului de inertinite I și a părții (2/3) de semivitrinite S v în cărbune:

∑OK = I+ 2/3 S v . (2,18)

Rezultatele cercetării arată că conținutul de componente slabe din cărbuni este cel mai strâns corelat cu influența combinată a parametrilor și a H/C. Ecuația pentru calcularea ∑OK este:

∑OK = b 0 + b 1 + b 2 (H/C) + b 3 (H/C) + b 4 (H/C) 2 + b 5 2 . (2,19)

Coeficientul de corelație perechi al relației ∑OK al diferitelor grade de cărbuni și încărcături ale bazinului Kuznetsk variază de la 0,891 la 0,956.

S-a stabilit că există o corelație mai mare între valorile calculate ale ∑OC din ecuații și cele determinate experimental pentru cărbuni moderat metamorfozați. Relația dintre ∑OK și cărbunii cu un grad mai mare de metamorfism scade.

Lucrări de curs

METODE PETROGRAFICE DE CĂRBUNE PENTRU DIAGNOSTICUL CATAGENEZEI MATERIEI ORGANICE

INTRODUCERE

Rocile sedimentare conțin adesea materie organică (MO), care, în timpul transformării catogenetice, dă naștere la petrol și gaze. Și studiul procesului de transformare a acestuia în timpul sedimentogenezei și catagenezei ulterioare este o parte foarte importantă a studiului procesului de formare a petrolului. Până în 1960, DOM a rămas nestudiat și a fost înregistrat și descris ca o masă continuă, omogenă de carbon organic în rocă. Cu toate acestea, vasta experiență acumulată în geologia cărbunelui a făcut posibilă dezvoltarea metodelor de cercetare și aplicarea acestora în studiul DOM.

Petrologia cărbunelui, sau petrografia cărbunelui, este o știință geologică destul de tânără și a apărut datorită necesității de a distinge și de a descrie diverse componente, cărbuni, precum și prin compoziția lor pentru a judeca gradul de transformare, stadiul de catageneză a rocii care conține OM. În fazele inițiale ale dezvoltării sale, petrografia cărbunelui a folosit metode de cercetare utilizate în geologie. De exemplu, pentru studiul reziduurilor organice opace, s-au folosit activ secțiuni lustruite și lustruite, în timp ce pentru cele transparente s-au folosit secțiuni subțiri. Specificul proprietăților fizice ale cărbunelui a necesitat adaptarea metodelor de cercetare, în special, schimbarea tehnologiei de pregătire a secțiunilor lustruite etc.

În scurt timp, petrografia cărbunelui a devenit o știință independentă. Și a început să fie folosit pentru a rezolva probleme practice, cum ar fi determinarea compoziției și, în consecință, a calității cărbunelui, precum și pentru analizarea și prezicerea unor proprietăți valoroase ale cărbunelui, cum ar fi capacitatea de cocsificare. Pe măsură ce știința s-a dezvoltat, gama de probleme de rezolvat sa extins, sfera cercetării a inclus aspecte precum geneza, explorarea și optimizarea utilizării mineralelor combustibile. În plus, metodele de cercetare petrografică a cărbunelui sunt utilizate în mod activ pentru a studia roca DOM. Studiul DOM este de mare importanță, deoarece este foarte răspândită în rocile sedimentare și dă naștere la hidrocarburi lichide și gazoase și poate oferi oamenilor de știință informații prețioase despre mediul facies al sedimentării, gradul de catageneză și poate servi și ca geotermometru maxim.

Determinarea gradului de transformare catogenetică cu ajutorul indicatorilor petrografici a cărbunelui ajută la rezolvarea unui număr de probleme teoretice și practice, de exemplu, în explorarea și evaluarea perspectivelor de găsire a mineralelor într-o anumită regiune, precum și la determinarea direcțiilor pentru activitățile de prospecțiune geologică, precum și ca studiind procesul de formare a petrolului si gazelor . Metodele de petrografie a cărbunelui și-au găsit aplicație și în alte domenii ale geologiei, de exemplu, sunt folosite pentru a restabili condițiile tectonice și climatice ale sedimentării, precum și faciesul unui anumit sediment, iar în stratigrafie pentru a subdiviza secțiunile mute.

Datorită utilizării metodelor de petrografie pe cărbune, natura materialului sursă al sapropel OM a fost clarificată. De asemenea, s-a sugerat că motivul acumulării și conservării unor mase mari de OM sapropelic cu potențial ridicat de petrol și gaz este activitatea antibacteriană a lipidelor algelor. Clasificarea facies-genetică a DOM a fost completată. A fost dezvoltată o scară de catageneză DOM bazată pe microcomponente sapropel.

materii organice microcomponente catageneza vitrinitei

CAPITOLUL 1. Catageneza materiei organice

Catageneza este cea mai lungă etapă a transformării OM, care continuă diageneza și precede transformarea metamorfică. Adică atunci când presiunea și efectele termice încep să joace un rol predominant în transformarea rocilor.

Catageneza este unul dintre factorii de control în procesul de formare a uleiului. În catageneză se află așa-numita zonă principală de formare a gazelor și petrolului.

Acesta este probabil motivul pentru care studiul procesului de transformare a OM joacă un rol atât de important în cercetarea petrolului. În plus, studiul catagenezei este important nu numai pentru geologia petrolului, ci permite și rezolvarea întrebărilor geologie istorică, geologia structurală, ajută la căutarea și evaluarea corpurilor de minereu, acumulări de caustobiolite solide.

În zilele noastre, se obișnuiește să se distingă protocatogeneza, mezocatogeneza și apocatogeneza în catageneză.

Fiecare dintre aceste etape este împărțită în faze mai mici, diferiți cercetători folosesc scale diferite;

Acești indici corespund calităților de cărbune care sunt înlocuite în timpul procesului de transformare catogenetică.

Ele sunt validate și utilizate atât în geologia cărbunelui, cât și a petrolului.

Uneori se înregistrează o stare intermediară în resturile organice, când determinarea exactă a etapei de catageneză este oarecum dificilă.

În acest caz, se folosește un index dublu, care este o combinație de litere care indică etapele următoare ale catagenezei.

ÎN surse diferite Există diferite opțiuni pentru desemnarea etapelor, mai multe dintre ele pot fi citate pentru comparație.

În timpul procesului de catageneză are loc o modificare a OM, și este rezultatul acțiunii unui întreg complex de diverși factori, principalii fiind temperatura, presiunea și timpul geologic. Să ne uităm la influența acestor trei factori mai detaliat. Se crede că temperatura joacă un rol principal în procesul de catageneză, care se explică prin rolul temperaturii în procesele chimice. Acest lucru este confirmat de unele date practice și experimentale [Parparova G.M., 1990; 136]. Cel mai important rol al temperaturii este reflectat de regula lui Hilt. Esența căreia este că în bazinele carbonifere, cu adâncimea crescândă, cărbunii devin volatili și se îmbogățesc în carbon, adică. sunt carbonizate.

Sursele de căldură în timpul catagenezei includ energia eliberată în timpul dezintegrarii radioactive, procesele magmatice, procesele tectonice, precum și o creștere generală a temperaturii în timpul tasării straturilor în procesul de metamorfism regional. În timpul proceselor magmatice, are loc un efect termic local intens, în timpul căruia regimul de geotemperatură al unei anumite zone a scoarței terestre se modifică semnificativ. Impactul termic în timpul proceselor tectonice este de asemenea local, dar slab exprimat, deoarece se manifestă numai dacă procesul în sine decurge rapid și în absența unei îndepărtari intensive a căldurii de la sursă.

Întrebarea valorilor reale ale temperaturii specifice în timpul procesului de catageneză și de formare a cărbunelui rămâne controversată.

Problema este complicată de lipsa metodelor directe de determinare a paleotemperaturii, drept urmare toate judecățile despre acestea se bazează exclusiv pe date indirecte și metode de cercetare. Oamenii de știință diferă în ceea ce privește evaluarea temperaturilor reale. Anterior, se credea că temperatura ar trebui să fie ridicată: pentru cărbuni tari 300-350 C, pentru antracit 500-550 C? În realitate, aceste temperaturi sunt considerabil mai mici decât se aștepta pe baza datelor de modelare și experimentale. Toți cărbunii s-au format la o adâncime care nu depășește 10 km, iar temperatura care însoțește acest proces nu a depășit 200-250 C, ceea ce este confirmat și de studiile în puțuri forate în SUA, aici intervale de temperatură la adâncimea de 5-6? km nu depasesc 120- 150?C.

Acum, pe baza rezultatelor studierii zonelor de modificare a contactului rocilor din apropierea camerei de magmă, precum și a altor date, putem spune că temperatura acestui proces variază de la 90 la 350 C. Temperatura maximă este atinsă la tasarea maximă a straturilor; în această perioadă are loc catageneza maximă a OM.

Presiunea, împreună cu temperatura, este considerat cel mai important factor în modificările RH în timpul catagenezei. Există diverse opinii controversate cu privire la rolul presiunii în procesul de catageneză. Unii cercetători cred că presiunea este una dintre cei mai importanți factori catageneza. Alții cred că presiunea are un efect negativ asupra procesului de carbonizare. De exemplu, se crede că presiunea contribuie la compactarea materiei roci și, în consecință, la convergența părților sale constitutive; se crede că acest lucru facilitează interacțiunea lor mai bună și procesul de transformare. Acest lucru este evidențiat de o încălcare a anizotropiei vitrinitei. Există o altă părere despre această problemă, unii oameni de știință consideră că nu tocmai presiunea este principalul factor de transformare, ci degajarea de căldură și creșterea temperaturii care însoțesc mișcările tectonice.

Prin urmare, în cele mai multe cazuri în curele de pliere, medii de compresie activă, gradul de transformare a OM este vizibil mai mare decât în zonele de platformă [Fomin A.N., 1987; 98]. Pe de altă parte, procesul de coalificare este însoțit de eliberare abundentă de gaz și, în consecință, o creștere a presiunii ar trebui să schimbe echilibrul acestui proces în direcția opusă, adică. se dovedește că presiunea joacă un rol negativ în procesul de conversie a OM. Deși nu trebuie să uităm că presiunea și temperatura sunt legate într-un proces natural. Și natura transformării OM la aceeași temperatură. Dar diferitele presiuni vor fi diferite. Deci, presiunea joacă un rol important în procesul de conversie a OM, dar este, desigur, secundară și nu este comparabilă cu rolul temperaturii.

Un alt factor în procesul de transformare a catagenezei este timpul geologic rolul său este cel mai dificil de studiat din cauza lipsei de posibilitate de observare directă și de studiu a influenței timpului asupra procesului de catageneză. Există opinii diferite ale oamenilor de știință cu privire la această problemă. Unii oameni de știință cred că timpul geologic nu are un impact semnificativ asupra procesului de transformare a OM, invocând descoperirea OM antică, dar totuși puțin transformată. Alții susțin că timpul poate compensa lipsa temperaturii, această afirmație se bazează pe principiul lui Le Chatelier, care spune că o creștere a temperaturii cu aproximativ 10 grade implică o dublare a vitezei de reacție. Folosind această lege, unii oameni de știință susțin că, pe o perioadă lungă de timp, reacția poate avea loc la o temperatură a procesului arbitrar scăzută. Dar nu trebuie să uităm că procesul de carbonizare are loc odată cu absorbția căldurii și, în consecință, pentru ca reacția să continue, este necesar să aducem sistemul într-o stare în care să depășească bariera necesară de activare a energiei. Se presupune că temperatura necesară pentru a începe procesul de conversie a OM este de 50 C [Fomin A.N., 1987; 100]. Prin urmare, timpul aparent poate compensa temperatura doar în anumite limite.

De asemenea, merită menționat un astfel de factor precum compoziția litologică a rocilor aflate în catageneză. Influența acestui factor este confirmată de datele experimentale. De exemplu, P.P Timofeev a fost primul care a atras atenția asupra faptului că conținutul de carbon din vitrin crește în mod natural, iar conținutul de oxigen scade în seria gresie-argilit-cărbune. De asemenea, G.M Parparova a arătat că în zăcămintele mezozoice din regiunea Surgut din Siberia de Vest s-a arătat că în gresii și nămol indicii de refracție ai vitrainului sunt în mare parte cu 00,1 - 00,2 mai mici decât în noroiurile și rocile carbonice.

Poate că această influență este asociată cu capacitatea diferită a rocilor de a se încălzi, de exemplu, catageneza anormal de scăzută a OM la adâncimi mari în regiunea depresiunii Caspice se explică prin influența conducătoare de căldură a domurilor de sare, care joacă rolul a frigiderelor naturale. Rolul compoziției litologice nu a fost pe deplin stabilit în mod fiabil. Autorii explică această incertitudine din diverse motive, cum ar fi tipul de asociere a plantelor, gradul de gelificare și modificările biochimice în roci în timpul catagenezei. În plus, există date care sugerează că nu există o relație între compoziția litologică și indicatorii de catageneză în condiții similare [Fomin A.N., 1987; 115]. Aceste date fac posibilă unificarea datelor privind modificările proprietăților optice ale OF în timpul transformării sale.

În general, procesul de catogeneză depinde în principal de temperatură și, într-o măsură mai mică, de o serie de alți factori.

Când se studiază catageneza, se folosesc diverse metode. Cele mai fiabile și precise sunt metodele de cercetare petrografică a cărbunelui. În special, diagnosticarea etapei de catageneză se bazează pe reflectivitatea microcomponentelor comune ale rocilor. Aceste metode sunt simple în natură, nu necesită echipamente complexe și, cel mai important, sunt fiabile. Pe lângă metodele petrografice ale cărbunelui, sunt utilizate o serie de alte caracteristici, acestea fiind în mare parte bazate pe compoziția chimică. Aceștia sunt indicatori precum: compoziția elementară a kerogenului, randamentul componentelor volatile, spectroscopia IR a bitumului și mulți alții, nu sunt atât de precisi, dar împreună pot da estimări precise, mai ales când vine vorba de apocatogeneză, deoarece genetica primară. caracteristicile OM nu mai sunt afectate aici .

Măsurarea indicatorilor petrografici a cărbunelui, din punct de vedere al raționalității tehnologiei de cercetare, are o serie de avantaje: puteți măsura rapid și precis indicii de reflexie și refracție pe o probă mică, care este adesea insuficientă pentru analiza chimică; este posibil să se efectueze cercetări asupra incluziunilor microscopice din rocă; În urma analizei, obținem parametrii nu ai unui complex de microcomponente, ci ai unuia specific, ceea ce permite aplicarea acestei metode la toate bazinele sedimentare, întrucât anumite microcomponente sunt omniprezente și pot servi ca o caracteristică de diagnostic fiabilă pentru etapele catagenezei. O astfel de microcomponentă comună este vitrinitul, iar reflectivitatea sa este în principal măsurată. Vitrinitul este, de asemenea, convenabil deoarece are o schimbare naturală a proprietăților sale optice în timpul procesului de transformare. De aceea reflectivitatea vitrinitei este luată ca standard pentru diagnosticarea stadiilor de catageneză.

CAPITOLUL 2 Reflectivitatea maceralelor din materie organică

Reflexivitate Vitrinite

Pe baza reflectivității vitrinitei sunt construite majoritatea scalelor pentru a determina gradul de catageneză. Pe lângă acesta, sunt folosite și alte microcomponente ale DOM, dar într-o măsură mai mică. Metoda se bazează pe modelul de creștere a luciului în timpul procesului de catageneză. Acest lucru poate fi ușor de văzut vizual dacă luați în considerare schimbarea strălucirii cărbunilor în timpul schimbării lor. Nu necesită echipament special pentru a observa că strălucirea antracitului, de exemplu, este mult mai mare decât strălucirea cărbunelui brun. Reflectivitatea este strâns legată de structura internă a unei substanțe, și anume de gradul de împachetare a particulelor în substanță. Exact de asta depinde. Desigur, studiul gradului de catogeneză prin reflectivitate se realizează folosind echipamente speciale, de exemplu, dispozitivul POOS-I constă dintr-un microscop polarizant, un atașament optic, un tub fotomultiplicator (PMT) și un dispozitiv de înregistrare. Studiul compară fotocurenții cauzați de lumina reflectată de suprafața unei probe și o referință.

Deci, vitrinitul, sau mai degrabă reflectivitatea sa, a fost luată ca standard pentru cercetare. Se măsoară folosind diverse fotometre și standarde în aer și într-un mediu de imersie cu incidență strict perpendiculară a luminii pe o suprafață bine lustruită a probei. Măsurătorile se efectuează numai într-un interval restrâns de lungimi de undă: de la 525 la 552 nm. Această limitare se datorează caracteristicilor tehnice ale dispozitivului. Lungimea de undă de 546,1 nm este luată ca standard, dar fluctuațiile mici în jurul acestei valori nu au practic niciun efect vizibil asupra valorii măsurate. Proba se fixează pe platoul microscopului și se oprește astfel încât suprafața sa să fie perpendiculară pe axa atașamentului optic. După cum sa menționat mai sus, măsurăm intensitatea luminii reflectate alternativ din probă și referință folosind un fotomultiplicator. Prin definiție, reflectivitatea este capacitatea de a reflecta o parte din lumina care cade pe o suprafață. Dacă traducem acest lucru în limbaj numeric, atunci acesta este raportul dintre lumina reflectată și lumina incidentă.

Care poate fi scris ca:

Unde I1 este intensitatea luminii reflectate și I2 este intensitatea luminii incidente. În practică, atunci când se efectuează măsurători, se utilizează formula

Atunci când se efectuează cercetări, apar mai multe probleme legate de tehnologie. De exemplu, dacă avem o rocă cu un conținut total scăzut de OM, atunci este nevoie de o prelucrare specială a probei și transformarea acesteia în formă de brichete lustruite concentrate. Dar în procesul de obținere a concentratelor, substanța organică originală este supusă unui tratament chimic, care nu poate decât să afecteze proprietățile optice ale substanței. În plus, se pierd informații despre structura materiei organice a rocii. Distorsiunile măsurătorilor pot fi cauzate și de faptul că tehnologia procesului de preparare a medicamentelor nu este standardizată și gradul de pregătire a probei este de obicei determinată vizual. Problema este pusă și de proprietățile fizice ale rocilor, cum ar fi, de exemplu, mineralizarea puternică sau fragilitatea cărbunelui, în acest caz este necesar să se studieze reflectivitatea pe suprafața care a fost obținută. Dacă selectați zona corect, defectele din jur nu au practic niciun efect asupra măsurătorilor. Dar mărimile fundamental cantitative ale erorilor nu au practic niciun efect asupra determinării etapei catagenezei.

Reflectivitatea altor microcomponente ale OM

Desigur, vitrinita este cea mai convenabilă microcomponentă a OM pentru determinarea gradului de catageneză, dar nu este întotdeauna posibilă detectarea acesteia în rocă și nu este întotdeauna bine conservată. În acest caz, alte microcomponente ale cărbunelui sunt studiate pentru a studia etapele catagenezei, de exemplu, semivitrinite SVt, semifusinite F1, fusinite F3, leuptinite L. Scalele de catageneza au fost deja compilate pe baza studiilor acestor componente. Ele fac posibilă utilizarea rezultatelor obținute în studiul semivitrinitei, semifuzinitei și fuzinitei pentru a diagnostica etapele. Precizia determinării este limitată de etapă, datorită neliniarității modificărilor proprietăților optice ale acestor microcomponente. Neliniaritatea este caracteristică etapelor inițiale ale transformării, care este asociată cu caracteristicile genetice primare ale OM. În etapele ulterioare, reflectivitatea tuturor microcomponentelor crește uniform.

Unii oameni de știință au încercat să folosească reflectivitatea pentru a determina transformarea OM. Adevărat, este aplicabil numai într-un interval restrâns, limitarea este asociată cu problema diagnosticării leuptinitei în sine. Reflexivitatea sa variază de la 0,04% R? în stadiul B până la 5,5% R? la stadiul de antracit. Natura generală a modelului de modificări ale reflectivității este similară cu vitrinita, dar diferă de aceasta din urmă în valori absolute.

Metodele de determinare a gradului de transformare a OM prin microcomponente de humus sunt discutate mai sus, iar această metodă poate fi aplicată depozitelor surse de petrol dacă acestea conțin resturi de vegetație terestră superioară. Adesea, situația este diferită și doar soiurile sapropel OM sunt prezente în stâncă. Atunci se pune întrebarea dacă este posibil să se diagnosticheze etapele catagenezei pe baza anumitor componente ale sapropel OM. Unii cercetători folosesc pe scară largă indicele de refracție al coloalginitei, colochitinitei, pseudovitrinitei și altor resturi de sedimente marine [Fomin A.N., 1987; 121]. Dar în acest caz este necesar să se utilizeze concentrate de kerogen, care nu pot decât să afecteze caracteristicile substanței. Mult mai precisi sunt indicatorii microcomponentelor tehnologice ale OM, care au un model natural de modificări ale proprietăților în timpul procesului de transformare și care pot fi studiate în secțiuni lustruite - specimene, fără a modifica natura prezenței OM în rocă. . În plus, pseudovitrinitul este omniprezent în rocile sursă, ceea ce face posibilă unificarea scării.

Comportamentul pseudovitrinitei a fost studiat pe baza probelor care conțin atât componente humus, cât și sapropel ale OM, și a fost derivat un model în schimbarea reflectivității. S-a dovedit că pe întreaga gamă a scalei de catageneza, reflectivitatea pseudovitrinitei este mai mică decât cea a vitrinitei. În etapele ulterioare, viteza de creștere a reflectivității în pseudovitrinite încetinește, în timp ce în vitrinite, dimpotrivă, viteza de creștere crește [Fomin A.N., 1987; 123].

În plus față de toate microcomponentele de mai sus ale DOM, includerea organică a bituminitului se găsește adesea în straturile sedimentare. Bituminitul apare în pori, fisuri și de-a lungul periferiei golurilor. Materia de pornire pentru aceasta a fost naftidele lichide sau plastice, care au migrat și au rămas în rocă. Ulterior s-au transformat odată cu acesta, au fost expuși la presiuni, temperaturi, s-au întărit și au devenit solidi. Pe baza caracteristicilor bituminului se poate aprecia gradul de transformare a rocii după migrare. Dar merită să luați în considerare că migrarea hidrocarburilor este un proces lung și, ca urmare, puteți întâlni o situație de discrepanțe de date într-un singur eșantion. Există mai multe varietăți de bituinit: diabituminit, katabituminit și metabituminit.

CAPITOLUL 3 Indicele de refracție al microcomponentelor optice

Pe lângă reflectivitate, un parametru precum indicele de refracție este utilizat pe scară largă în practica cercetării. Indicele de refracție servește ca semn al modificărilor secundare ale structurii moleculare a microcomponentelor materiei organice în timpul catagenezei. Și, în consecință, prin măsurarea indicelui de refracție al anumitor microcomponente, este posibil să se diagnosticheze cu precizie gradul de transformare a unui anumit sediment care conține OM. Cea mai graduală schimbare a indicelui de refracție are loc în vitrină o scală de indici de refracție pentru întreaga catageneza. Se folosesc și alte microcomponente, dar într-o măsură mai mică.

Precizia metodei este asigurată de o astfel de proprietate a materiei organice precum transparența. De exemplu, gradul de transformare în etapele B-T, când fibra optică este transparentă în lumina transmisă. Indicele de refracție, desigur, poate fi utilizat și atunci când se studiază OM al etapei antracit, deși apare o problemă în diagnosticarea microcomponentelor, deoarece la o etapă înaltă de transformare proprietățile optice ale microcomponentelor devin vizibil mai apropiate. Gama de posibilități de determinare a parametrilor optici depinde de lichidul utilizat, de exemplu, atunci când se utilizează lichide convenționale de imersie, este posibil să se determine etapele B și D. Când se utilizează lichide de imersie foarte refractivă, este posibil să se diagnosticheze etapele B - A inclusiv . Dacă utilizați aliaje de iodură de arsen, antimoniu cu piperina, puteți determina etapele G - T.

Măsurătorile se efectuează pe firimituri de probă măcinate fin. Se obtine prin simpla extractie mecanica din roca urmata de macinare, sau prin extractie chimica.

Studiul este realizat într-o manieră similară cu măsurarea reflectivității, adică folosind metoda comparativă. Pentru a face acest lucru, mai multe particule de carbon sunt plasate pe o lamă de microscop și distribuite lin pe suprafața de sticlă, astfel încât particulele să nu se atingă sau să se suprapună; iar blatul este acoperit cu un alt pahar. Un lichid cu indicele de refracție așteptat al probei este plasat în cavitatea dintre pahare. Dacă determinarea vizuală nu este sigură, atunci este recomandabil să pregătiți mai multe preparate cu lichide diferite.

Pentru a determina grade ridicate de transformare, pentru prepararea preparatelor se folosesc aliaje, este necesar să se topească substanța și să se plaseze particulele de substanță în topitura rezultată. Definiția reală este similară cu cea din lichidele de imersie. Se bazează pe un astfel de fenomen precum dunga Beke, aceasta este o margine subțire de lumină în jurul medicamentului studiat, care apare la limita a două medii cu indici de refracție diferiți. Pentru a efectua măsurarea, trebuie să reglați claritatea microscopului și să găsiți banda Becke, apoi îndepărtați ușor tubul microscopului, banda se va deplasa către mediul care are un indice de refracție mai mare. Dacă banda se deplasează spre lichid, departe de probă, atunci are un indice de refracție mai mare și invers. Astfel, comparând alternativ indicele de refracție a probei cu indicii lichidelor cunoscute, se poate realiza dispariția completă a benzii, atunci putem spune că indicele de refracție este egal cu cel de referință.

CAPITOLUL 4. Diagnosticul vizual al etapelor de catageneză

Pentru o evaluare mai calitativă și mai rapidă a stadiului de catogeneză, este necesar să se efectueze o evaluare calitativă aproximativă a transformării OM înainte de o evaluare cantitativă precisă. Aceasta se realizează de obicei în funcție de caracteristicile vizuale, cum ar fi culoarea în lumina transmisă și reflectată, păstrarea structurii anatomice, relieful, precum și culoarea și intensitatea luminiscenței în razele ultraviolete. În ciuda păstrării caracteristicilor materialului vegetal original al microcomponentelor, fiecare dintre ele își schimbă proprietățile optice, chimice și fizice în timpul carbonizării. Dar asta se întâmplă cu viteze diferite, unii reacţionează foarte puternic. Prin urmare, pentru diagnosticul vizual este necesar să se utilizeze în principal componente lipoide, care sunt foarte sensibile la schimbările condițiilor de mediu. Acest lucru afectează foarte mult culoarea lor și, în consecință, se poate judeca gradul de transformare după culoarea microcomponentelor.

Diferiți parametri ai microcomponentelor reacționează diferit la procesul de transformare, de exemplu, structura anatomică a microcomponentelor se pierde treptat. În etapele B - F este distinctă, mai târziu se estompează treptat. În VTO, în același timp, în procesul de creștere a stadiului de catageneză, crește relieful microcomponentelor. De asemenea, pe măsură ce catageneza progresează, anizotropia microcomponentelor crește. În general, anizotropia unor microcomponente crește în timpul procesului de transformare. Anizotropia, în general, este proprietatea oricărei substanțe de a avea valori diferite ale unor proprietăți în diverse direcții, cristalografică, sau pur și simplu legată de structura substanței, aceasta se manifestă în primul rând prin culoarea substanței. Culoarea se schimbă în funcție de direcția de vibrație a luminii polarizate care trece prin substanță. Acest fenomen se numește pleocroism. Se observă în lumină transmisă la o nicole. Când se utilizează lumina reflectată, anizotropia probei se manifestă prin polarizarea acesteia.

Pentru fiecare etapă a transformării OM, există un anumit set de semne vizuale și din acestea pot fi diagnosticate destul de ușor etapele catagenezei. Să le aruncăm o privire mai atentă.

Etapa B se caracterizează prin faptul că componentele lipoide cu un nicol sunt aproape albe, cu o ușoară nuanță gălbuie. Vitrinitul este portocaliu-roșu sau maro cu o tentă roșie, cu fisuri de uscare și o structură bine conservată, prin care se poate determina dacă substanța aparține unui anumit tip de țesut vegetal. În nicolele încrucișate, componentele lipoide sunt aproape omogene sau dau o ușoară limpezire. Particulele individuale sunt practic neordonate, sporii sunt ușor turtiți. În lumina reflectată, vitrinitul este gri, leuptinitul are tonuri maro-cenusii, sporii sunt clar vizibili si sunt inconjurati de o margine caracteristica.

Etapa D se caracterizează printr-o ordine mai mare în aranjarea resturilor vegetale. Leuptinitul este galben deschis, anizotrop. Componentele gelificate se disting cu ușurință; culoarea lor variază de la galben-roșcat la roșu-maroniu. În acest stadiu, anizotropia OM începe să apară în mod clar în vitrinitele structurale, apare anizotropia tisulară. Adesea, în nicoli încrucișați se poate urmări structura tisulară a substanței originale. Dacă probele sunt observate în lumină reflectată, OM este în general izotrop cu un nicol, compoziția și structura sa se disting clar. Cutinita este gri-maronie și se vede clar. Vitrinite are tonuri de gri de intensitate diferită.

În stadiul D, gradul de ordine crește, orientarea microcomponentelor paralelă cu așternutul. Componentele cu o structură de țesut și o structură de plasă sunt clar vizibile. Cea mai importantă caracteristică de diagnosticare este culoarea cojilor de spori pe baza acestei caracteristici, este posibil să se împartă această etapă în substadii. La subetapa G1 sunt galbene aurii și mai rar galben pai, la G2 sunt galbene, la G3 sunt galbene închise. Vitrinitul se caracterizează printr-o culoare galben-roșiatică. În lumina reflectată, leuptinitul este gri-maroniu sau gri, sporii sunt ridicați, vitrinitul este gri.

Stadiul G este caracterizat de culoarea portocalie a sporilor atât în lumina transmisă, cât și în cea reflectată. După nuanțele de culoare portocalie, etapa G poate fi împărțită în trei substadii: G1 se caracterizează printr-o nuanță galbenă la culoare, la G2 sunt portocalii și portocalii închis, la G3 cu o tentă roșiatică. În lumina reflectată, sporii sunt caracterizați prin tonuri de bej-gri în stadiul G1, gri nisip în stadiul G2 și gri deschis în stadiul G3.

În stadiul K există două substadii K1 și K2. În stadiul K1, leuptinita are un ton roșcat în lumina transmisă, dar în lumina reflectată este alb-cenușiu. La substadiul K2, doar fragmente maronii izolate de sporinită sau cutinită sunt vizibile în lumina transmisă. Structura substanței gelificate este practic monolitică, fără o manifestare clară a structurii substanței originale.

Etapa OS, bazată pe indicatori cantitativi, este împărțită în două substadii: OS1 și OS2, dar practic nu se pot distinge prin caracteristicile petrografice. În masa totală, este posibil să se distingă rămășițele individuale de cutinită sau spori. Toate detaliile structurii fibrei optice sunt clar vizibile în principal în lumina transmisă. Cu nicolele încrucișate, structura secundară, uneori primară, este clar vizibilă tipuri variate vitrinită.

Etapa T, la fel ca OS, este împărțită în două substadii. În stadiul T, sunt vizibile componente lipoide rare cu o culoare maronie. Există un pleocroism distinct, care este mai vizibil la substadiul T2 decât la substadiul T3. În masa organică se observă doar dungi ușoare izolate și fragmente sub formă de fir.

În stadiul de PA în secțiuni subțiri cu un nichel, componentele gelificate sunt maro-roșiatice, maro și mai rar negre. Leuptinitul are tonuri ușor maronii. Sporinitul și cutinitul în nicoli încrucișați sunt de culoare galben-roz. Cele mai anizotrope fragmente de vitrinit și unele formațiuni albe, în formă de leuptinită. În stadiul A, în secțiuni subțiri lustruite, materia organică este vizibilă doar pe alocuri. În lumina reflectată, datorită anizotropiei distincte, multe detalii din structura microcomponentelor individuale se disting relativ bine atât cu unul cât și cu doi nicoli. În timpul catagenezei, culoarea microcomponentelor grupului alginit se schimbă și ea. Acest lucru se întâmplă în mod natural în talamoalginit, resturi de alge conservate. Deci, de exemplu, în intervalul de stadii de catageneză de la B la F culoarea sa în lumina transmisă. În plus, odată cu creșterea catagenezei, dezvoltă o nuanță cenușie. În stadiul B, talamoalginita are o luminescență galben-verzuie strălucitoare, mai rar culoarea albastra. În etapele D și D, intensitatea sa slăbește vizibil și în stadiul G nu mai este fixă. În lumina reflectată, culoarea talamoalginitului se schimbă de la întuneric în stadiile inițiale ale catagenezei la gri-alb în antracit.

În general, componentele lipoide reacționează cel mai clar la modificările condițiilor termobarice. Colorarea componentelor gelificate și a algelor este un semn revelator pentru mine. În procesul de catageneză. Fiecare dintre microcomponente rămâne individuală și se păstrează anumite caracteristici. Dar proprietățile fizice și alte caracteristici suferă modificări semnificative. Secvența generală a modificărilor parametrilor petrografici ai cărbunelui este reflectată în Tabelul 1.

Etapa de catageneza		Anizotropie
	Cu un nichel	Cu Nicolae încrucișat
	vitrinită	leuptinită	vitrinită	leuptinită
	Gri închis, închis
	Gri închis, diferite nuanțe Parametrii spectrului de rezonanță paramagnetică electronică (EPR). Structura ultrafină a spectrelor EPR. Factorii care influențează fezabilitatea utilizării metodei, caracteristicile aplicării acesteia. Determinarea genezei materiei organice dispersate și uleiului. rezumat, adăugat la 01.02.2015 Schema de formare a bitumului conform lui Uspensky, Radchenko, Kozlov, Kartsev. Compoziția elementară medie a organismelor vii și a caustobioliților cu diferite grade de transformare. Transportul și acumularea materiei organice. Diagrama tipurilor de kerogene de D. Krevelen. rezumat, adăugat 06.02.2012 Elemente tectonice ale suprafeței subsolului și stratului structural inferior al învelișului sedimentar. Distribuția litologică și stratigrafică a rezervelor de petrol. Potențialul de petrol și gaze al jgheabului Pripyat. Caracteristicile geochimice ale materiei organice, uleiurilor și gazelor. lucrare curs, adaugat 27.12.2013 Proprietățile optice ale apelor lacului. Influența transparenței asupra regimului luminii. o scurtă descriere a principalele habitate ale organismelor din lac. Ciclul materiei organice și tipurile biologice de lacuri. Biomasa, productivitatea și modelul de creștere excesivă a rezervorului. lucrare de curs, adăugată 20.03.2015 Proprietățile optice ale apelor lacului. Influența transparenței asupra regimului luminii. Scurtă descriere a principalelor habitate ale organismelor din lac. Ciclul materiei organice. Biomasa și productivitatea lacului. Schema creșterii sale excesive. Tipuri biologice de lacuri. lucrare curs, adăugată 24.03.2015 Determinarea rolului jucat de substanțele vii în formarea crustei de intemperii - un produs liber al alterării rocilor formate sub sol, inclusiv din cauza soluțiilor provenite din acesta. Funcțiile materiei vii în procesul de intemperii. raport, adaugat 10.02.2011 Zonarea tectonica si caracteristicile litologico-stratigrafice ale subsolului si acoperirii sedimentare a regiunii Marii Barents. Factori și scară de catageneză utilizați în evaluarea modificărilor de catageneză în sedimentele studiate ale megaswellului Amiralty. teză, adăugată 10.04.2013 Clasificarea lianților organici: bitum natural, bitum petrolier; gudroane de cărbune, gudroane de șist, gudroane de turbă, gudroane de lemn; polimeri de polimerizare, polimeri de policondensare. Caracteristicile compoziției, structurii, proprietăților lor. Lianți compuși. rezumat, adăugat 31.01.2010 Modelarea transferului de masă al materiei în condiții apropiate de naturale pentru a explica unele procese geologice. Fabricarea de echipamente de laborator pentru efectuarea de experimente pentru studiul caracteristicilor transferului de masă în lichide vâscoase. prezentare, adaugat 25.06.2011 Istoria producerii practice a namolului organic de natura vegetala. Conținutul ipotezelor vulcanice și cosmice ale teoriei abiogene a originii petrolului. Descrierea etapelor de sedimentare și transformare a reziduurilor organice în ulei de rocă.