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