15. elıadás SZERVES ÜLEDÉKES KİZETEK

Átírás

1 15. elıadás SZERVES ÜLEDÉKES KİZETEK

2 A KİSZÉN A kıszén növényi eredető, szilárd, éghetı, fosszílis üledékes kızet. A kıszénképzıdés szakaszai: Biokémiai szénülési folyamatok: kis mélységben huminsavak képzıdése; ezekbıl huminanyagok kondenzálódnak. Elıször baktériumok és gombák, késıbb anaerob körülmények között. Biokémiai gélképzıdés: a tızeg és a lágy barnakıszénre jellemzı. Geokémiai gélképzıdés: a kemény barnakıszénre jellemzı állapot. A lágy barnakıszén huminjából alakul ki a kemény barnakıszén és feketekıszén vitrinitje. Geokémiai szénülési folyamatok: nagyobb mélységben történik, hatótényezı a hımérséklet és a folyamat rendelkezésére álló idı. Jellemzık: nedvességtartalom csökkenése; a szerves anyagokban az (OH), (COOH), (CO)-csoportok leszakadása; fokozódó kondenzáció, polimerizáció; csökken a N, O, S, H, illetve nı a C mennyisége.

3 A SZÉNÜLÉSI FOLYAMATOK SZAKASZAI Meghatározása: optikai tulajdonságok (vitrinitreflexió), illó- szén- és nedvességtartalom, víztartalom és főtıérték. Tızeg-barnakıszén átalakulás határértékei: nedvességtartalom 75%; széntartalom 60%; szabad cellulóz van benne / nincs benne; m mélységnél. Lignit-szubbitumenes szén átalakulás határértékei: lignin, cellulóz mind huminanyagokká alakul át. Megkezdıdik a huminanyagok vitritizációja és a geokémiai gélképzıdés. Bitumenes szenek képzıdéséhez min m (max m mélység) szükséges. Antracit stádium jellemzıi: hidrogéntartalom csökken; széntartalom nı; gyors reflexiónövekedés; optikai anizotrópia növekedés. Bituminizáció: a szénülési folyamat azon része, amikor a liptinitbıl és vitrinitbıl kıolajszerő, bitumenes anyag képzıdik.

4 lignin huminsav átalakulás vázlata molekuláris szerkezetváltozás feketekıszén antracit átalakulás során

5 NÉHÁNY KİSZÉNTÍPUS JELLEMZİ ADATAI

6 A KİSZENEK ALAPVETİ ELEGYRÉSZEI: MACERÁLOK A macerálok optikailag homogén, de kémiailag különbözı, nem kristályos szerkezető szerves anyagok. Kémiai összetételük, reflexióképességük, eredetük alapján a következı csoportokra oszthatók: Vitrinit: huminanyagok gélesedett terméke, növényi sejtfalak lignin- és cellulóztartalmából származik. Liptinit: spóra- és pollenszemcsék, algák, magasabb rendő növények ellenálló szöveteinek, zsír- és viaszjellegő vegyületeinek lebontása során képzıdik. Inertinit: hasonló anyagokból képzıdik, mint a vitrinit, de oxidációs úton jön létre. Elsısorban huminanyagok oxidációs terméke.

7 Macerál szöveti elemek vitrinit liptinit

8 NÉHÁNY KİSZÉNTÍPUS tızeg feketekıszén lignit

9 A KİSZÉNKÉPZİDÉS TÍPUSAI Síklápi kıszénképzıdés: szárazföldhöz közeli, partszegélyi helyzetben, pár méteres vízmélységben, döntıen humuszkıszénképzıdés folyik. Mélylápi kıszénképzıdés: szárazföldtıl távolabb, nagyobb vízmélységben, szél által szállított spóra és alga eredető kıszén képzıdik. Ezekbıl lesznek a szapropél-kıszenek. A kıszénképzıdés nagy mennyiségő, hosszabb idın át tartó szerves anyag behordást, az eltemetıdéssel lépést tartó nyersanyag felhalmozódást, korlátozott oxigénellátású környezetet és savas közeget igényel.

10 delta tengerparti képzıdés lápi képzıdés

11 SZÉNHIDROGÉNEK: KİOLAJ, FÖLDGÁZ ÉS SZILÁRD SZÉNHIDROGÉNEK A kıolaj a földkéregben található nyílt szénláncú vagy aromás szénhidrogének bonyolult keveréke, mely kisebb mennyiségben N-, S- és O-tartalmú vegyületeket és földgázt is tartalmazhat. Felszíni viszonyok között folyékony, vagy dermedı anyag. Lumineszkál, optikailag aktív, szaga a könnyenillók függvénye. A földgáz a földkéregben található gáznemő anyagok keveréke (nyílt szénláncú szénhidrogének paraffin-sorának elsı négy tagja, továbbá hidrogén, nitrogén és nemesgázok). A száraz gázok alapvetıen csak metánt; a nedves gázok a metán mellett nagyobb szénatomszámú szénhidrogéneket (etán, propán, bután stb.), míg a savanyú gázok ezek mellett még kén-hidrogént is tartalmaznak. A szilárd szénhidrogénekben a bitumen-, aszfalt- és gyantafrakciók komponensei a fı alkotók. Ilyen kızetek az olajpala, kátrányhomok, és a természetes aszfalt.

12 A SZÉNHIDROGÉNEK KELETKEZÉSE A fı olajképzıdési zóna a földkéregben m közötti mélységre tehetı. Fontos, hogy a hımérséklet nem haladhatja meg a 200 C-ot. Biokémiai szakasz: a biopolimerek (proteinek, lipidek, szénhidrátok) mikrobiológiai folyamatok során lebomlanak. Geokémiai szakasz: az elızı folyamatok során lebomlott anyagok ebben a szakaszban új szerkezetekbe épülnek be: kıszenek maceráljaiba, és a kerogénbe. A kerogén az üledékes kızetnek azt a diszperz, szerves anyagát jelöli, amelybıl szénhidrogének keletkezhetnek. Alga és bituminit eredető kerogénbıl sok kıolaj és földgáz; Liptinites kerogénbıl kevés kıolaj és sok földgáz; Vitrinites kerogénbıl kevés kıolaj és kevés földgáz képzıdik.

13 SZÉNHIDROGÉNEK A FÖLDKÉREGBEN Azt a kızetet, amelyben a benne lévı szerves anyagokból az érési folyamatok során szénhidrogének képzıdhetnek, anyakızetnek nevezzük. Anyakızetnek bármely szervesanyag-tartalmú, finom szemcsés kızet megfelelı, ha megfelelı viszonyok (anaerob környezet, megfelelı hımérséklet nyomás) közé kerül. A szénhidrogének nagy része nem az eredeti keletkezési helyén található meg, hanem az anyakızettıl több 100, vagy akár több 1000 km távolságra, ahová vándorlás / migráció révén kerül. A tárolókızeteknek (melyek elsısorban üledékes kızetek) megfelelı pórustérfogatúnak kell lennie. A szénhidrogén-telepek létrejöttéhez az szükséges, hogy a permeábilis kızetek bizonyos részein impermeábilis zárórétegekkel körülhatárolt csapdák jöjjenek létre.

14