Depoziční prostředí je dominantním faktorem při určování typů organických látek nacházejících se v hornině. V horninách se vyskytují pouze dva typy organických látek: pocházející ze souše a pocházející z vodních řas. Teplo a tlak přeměňují organickou hmotu na látku zvanou humin a následně na kerogen. Čas a teplota přeměňují kerogen na ropu.

Co je kerogen?

Geochemici definují kerogen jako podíl sedimentární organické složky sedimentárních hornin, který je nerozpustný v obvyklých organických rozpouštědlech. Kerogeny se skládají z různých organických materiálů, včetně řas, pylu, dřeva, vitrinitu a bezstrukturního materiálu. Typy kerogenů přítomných v hornině do značné míry ovlivňují typ uhlovodíků vznikajících v dané hornině. Různé typy kerogenu obsahují různé množství vodíku v poměru k uhlíku a kyslíku. Obsah vodíku v kerogenu je řídícím faktorem pro výtěžnost ropy oproti plynu z primárních reakcí generujících uhlovodíky.

Strukturované kerogeny zahrnují dřeviny, byliny, vitrinit a inertinit. Amorfní kerogeny jsou zdaleka nejrozšířenější a zahrnují většinu řasového materiálu.

Kerogenní kvalita

Van Krevelenův diagram.

Typ přítomného kerogenu určuje kvalitu zdrojové horniny. Čím je kerogen náchylnější k ropě, tím je jeho kvalita vyšší. V sedimentárních horninách se vyskytují čtyři základní typy kerogenu. Ve zdrojové hornině může být přítomen jeden typ nebo směs typů. Následující tabulka uvádí a definuje tyto čtyři základní typy kerogenu.

Rozdíly v parametrech

Následující tabulka uvádí příklady vztahů mezi zónami tvorby uhlovodíků, zralostí a transformačním poměrem pro standardní typy II a III kerogenů na základě specifického modelu pohřbívání a tepelné historie. Nejvýznamnější rozdíl je v hloubce do začátku generace ropy, kde 1000 m3 , 280,84 ft odděluje vrchol ropných oken těchto dvou typů kerogenů.

Transformační poměr

Obrázek 1 . Copyright: Výsledky softwaru Genex pro 1-D modelování pánví, s laskavým svolením Institute Français du Petrole.

Pokud porovnáme křivky generace uhlovodíků a křivky transformačního poměru z 1-D modelů, můžeme vytvořit vztah podobným způsobem jako u vztahu generace-zralost. Pokud jsou k dispozici údaje o odrazivosti vitrinitu, lze vztah mezi transformačním poměrem a zralostí použít k předpovědi (1) procenta kerogenu, který v dané hloubce generoval uhlovodíky, a (2) výtěžnosti uhlovodíků.

Příklad

Na základě obrázku 1 určíme, že v hloubce 2,6 km2 600 m
8 530,184 ft
102 362,26 v modelovaném vrtu se v současné době nachází zóna tvorby ropy a přibližně 25 % kerogenu ve zdrojových horninách v této hloubce vytvořilo uhlovodíky. Ze vztahu mezi generací a zralostí uhlovodíků víme, že ve výšce 2,6 km2 , 600 m
8 530,184 ft
102 362,26 v tomto vrtu je vitrinitová odrazivost ( Ro) 0,7 %. Pokud jiný vrt v pánvi obsahuje podobné zdrojové horniny a má zralost 0,7 % Ro na 3,7 km3,700 m
12 139,108 ft
145 669,37 in, pak můžeme předpovědět, že úsek na 3,7 km3,700 m
12 139,108 ft
145 669,37 in je zralý pro tvorbu kapaliny a vytvořil kapalné uhlovodíky, přičemž přibližně 25 % jeho kerogenu se přeměnilo na uhlovodíky.

Typy kerogenu

Následující popisy typů kerogenů uvádějí jejich biologický vstup, stratigrafii a depoziční procesy, které řídí jejich ropné vlastnosti. Typy kerogenů jsou definovány na základě hodnot H/C a O/C (nebo HI a OI z Rock-Eval). V termicky nezralých vzorcích obsahují chemicky extrémní kerogenní typy I a IV (a tedy ekvivalentní organické facie A a D) makerály s relativně jednotnými chemickými vlastnostmi. Těmto koncovým členům dominují složky nejvíce a nejméně bohaté na vodík. Ostatní typy kerogenů (a tedy i jejich ekvivalentní organické facie) jsou často směsi macerálů. Mikroskopie je metodou volby pro rozlišení složek smíšených organických souborů.

Před výčtem kritérií pro rozlišení typů kerogenu je důležité vzít v úvahu „efekt minerální matrice“. Některé minerální (polární jíly) složky zpomalují uvolňování uhlovodíků z práškových celých vzorků hornin během pyrolýzy Rock-Eval, což podhodnocuje údaje o množství, kvalitě a tepelném zrání. Ačkoli je tento faktor, efekt minerální matrice, organickým geochemikům dobře znám, je často přehlížen při interpretaci hodnot závislých na Rock-Evalu používaných k určení typu kerogenu a organické facie. K efektu minerální matrice dochází, když polární jíly reagují s polárními organickými molekulami během bezvodého postupu Rock-Eval.

Obrázek 2 Modifikovaný Van Krevelenův diagram pro organické facie A až D. (Podle Jonese.)

Průkopníci pyrolýzy zjistili, že některé minerály brzdí vylučování uhlovodíků během pyrolýzy celé horniny a nikoli během pyrolýzy kerogenu. Účinek různých složek matrice se liší od nejsilnějšího po nejslabší: illit > Ca-bentonit > kaolinit > Na-bentonit > uhličitan vápenatý > sádrovec. Rozdíly v účinku minerální matrice související s organickým bohatstvím se vyskytují ve vzorcích celých hornin s hodnotami TOC nižšími než 10 %

Geologické procesy tepelného zrání se liší od procesů pyrolýzy Rock-Eval. Vzorky celých hornin Rock-Eval jsou rychle zahřívány v bezvodém prostředí. Procesy geologického pohřbívání způsobují, že jíly procházejí fyzikálními a chemickými změnami, které obvykle předcházejí pomalé a systematické tepelné přeměně (generaci) kerogenu na ropu. K těmto změnám dochází v hydratovaném prostředí, které pravděpodobně snižuje reaktivní schopnosti jílů, obvykle dříve, než dojde k významné tvorbě uhlovodíků. Nicméně určitý stupeň vlivu minerální matrice v geologických podmínkách pravděpodobně přetrvává.

Kerogen typu I

Kerogen typu I je převážně složen z organické hmoty bohaté na vodík, která se v horninovém záznamu dochovala nejvíce. Organická hmota je často bezstrukturní (amorfní) alginit a v nezralém stavu fluoreskuje v ultrafialovém (UV) světle zlatožlutě. Velká část kerogenu typu I může být termicky přeměněna na ropu, a proto je zřídka rozpoznatelná v termicky zralých nebo postzralých horninách. Někdy je v termicky nezralých horninách morfologicky odlišný alginit strukturně nebo chemicky přiřaditelný ke specifickým rodům řas nebo bakterií. Tyto organostěnné mikrofosilie mají vysoké hodnoty H/C, protože biologicky tvořily uhlovodíky. Mezi příklady čistých souvrství s vlastnostmi kerogenu typu I patří např: (1) jezerní řasa Botryococcus braunii, která si někdy zachovává svou diagnostickou koloniální morfologii ve tvaru pohárku a stopky a/nebo svou jedinečnou chemickou sloučeninu, botryokokan; (2) Tasmanites spp., což je mořský řasový fytoplankton s nízkou salinitou a chladnou vodou s jedinečnými fyzikálními vlastnostmi; a (3) ordovická mořská organostěnná koloniální mikrofosilie Gloeocapsomorpha prisca s diagnostickým fyzikálním vzhledem a jedinečným chemickým podpisem. Tam, kde je kerogen typu I rozšířen, je mapován jako organická facie A. Obvykle se tvoří ve stratifikovaných vodních sloupcích jezer, ústí řek a lagun.

Kerogen typu I je soustředěn v kondenzovaných úsecích, kde je transport detritických sedimentů nízký a převážně pelagický. Kondenzované úseky se vyskytují v pobřežních faciích tras transgresivních systémů v mořském a jezerním prostředí. Ačkoli toto rozšíření terminologie z mořského na jezerní prostředí může být na první pohled neznámé, jezerní horniny vznikají stejnými dynamickými procesy, které tvoří mořské horniny (tj, přísun sedimentů, klima, tektonika a poklesy), ačkoli změny jezerní hladiny často odrážejí spíše lokální změny odtoku, odpařování a zaplňování povodí sedimenty než globální a relativní změny mořské hladiny, které jsou postulovány pro mořské sedimenty.

Kerogen typu II

Kerogen typu II v čisté (monomacerální) formě je charakterizován relativně bohatým macerálním exinitem. Příkladem jsou spory a pyl suchozemských rostlin, především cysty mořského fytoplanktonu (akritarchy a dinoflageláty) a některé složky suchozemských rostlin, jako jsou kutikuly listů a stonků. Stejně jako u kerogenu typu I závisí výskyt kerogenu typu II na vysoké biologické produktivitě, ow minerálním zředění a omezeném okysličení. Čistý exinitický kerogen typu II se zachovává v kondenzovaných řezech a představuje macerály, které jsou o něco méně bohaté na vodík než kerogen typu I.

Kerogen typu II může také vznikat částečnou degradací kerogenu typu I nebo z různých směsí typu I a typů II, III a IV. Může například dojít ke kombinaci organických látek vzniklých v různých proveniencích, například když se planktonní řasový materiál dostane do sedimentů obsahujících transportované dřevité makrozbytky (kerogen typu III). Kerogen typu II je zaznamenán v trasách transgresivních systémů, někdy směrem na pevninu od usazování kerogenu typu I.

Kerogen typu III

Kerogen typu III obsahuje dostatečné množství vodíku, aby mohl generovat plyn, ale ne dostatečné množství vodíku, aby byl náchylný k ropě. V čisté formě je tvořen vitrinitem, macerálem vznikajícím ze dřeva suchozemských rostlin. Stejně jako u jiných středních typů kerogenu však mohou ke vzniku kerogenu typu III přispívat různé směsi macerálů nebo degradační procesy. Uhlíotvorná prostředí představují několik různých typů kerogenu. Většina uhlíků se tvoří v pararulových bažinách a opuštěných říčních korytech. Vail et al. (v tisku) zjistili, že v oblastech, kde je nízká nabídka sedimentů, obsahují zaříznutá údolí tyto sedimenty jako ústí řek nebo pobřežní roviny.

Kerogen typu IV

Kerogen typu IV není organickými geochemiky všeobecně používaný termín, protože je obtížné odlišit typ IV od typu III pouze pomocí pyrolýzy Rock-Eval. Jedná se o inertní (nevytváří uhlovodíky) koncový člen v generativním spektru uhlovodíků. Kerogen typu IV se skládá ze složek chudých na vodík, jako je inertinit, což je detritická organická hmota oxidovaná přímo tepelným zráním včetně ohně (dřevěné uhlí) nebo biologickou či sedimentologickou recyklací.

Viz také

• Analýza hornin Eval pomocí vodíkového indexu (HI) a kyslíkového indexu (OI)
• Typ a kvalita kerogenu: Vizuální hodnocení
• Pyrolýzní plynová chromatografie
• Vztah mezi zralostí a tvorbou uhlovodíků
• Typ kerogenu a tvorba uhlovodíků
• Typ kerogenu a zralost
• Typ kerogenu a transformační poměr
• Otevřeno- vs modelování generace v uzavřeném systému
• Van Krevelenův diagram
• Kerogen typu I
• Kerogen typu II
• Kerogen typu IIS
• Kerogen typu III
• Kerogen typu IV

najít literaturu o Kerogenu

• Původní obsah v Datových stránkách
• Knihu najdete v AAPG Store

.