» » Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза


Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

06.08.2016

Органическое вещество в различных концентрациях присутствует практически во всех типах осадочных пород, начиная от самых древних -архей-проторозойских до современных. В докембрийских отложениях, а это было около двух миллиардов лет назад, главными продуцентами органического углерода были сине-зеленые водоросли и фотосинтезирующие бактерии. Эти живые существа практически не имели себе конкурентов в процессе образования Cорг на протяжении кембрия, ордовика и силура. Однако уже и в то время на Земле начинают распространяться граптолиты, трилобиты и другие беспозвоночные. Благоприятная палеогеографическая обстановка и спокойная гидродинамическая активность в ряде регионов способствовала накоплению тонкозернистых осадочных материалов. Именно поэтому в отложениях этого возраста широко распространены темные и черные глины, обогащенные органическим веществом. В послесилурий-скую эпоху источники поступления в осадки органического вещества постепенно расширяются. Начиная с девона, появляются высшие наземные растения. Постепенно высокие концентрации биологической продукции смещаются из морских обстановок в прибрежные и внутриконтинентальные. В этот период формируются позднепалеозойские угленосные отложения, С появлением в конце палеозоя голосемянных растений, а в раннемеловую эпоху - более высокоразвитых покрытосемянных, способствовали интенсивному накоплению органического вещества преимущественно растительного происхождения. Это привело к широкому распространению во внутриконтинентальных бассейнах угленосных отложений мелового и кайнозойского возраста. На рис. 3.1 показано распространение живых организмов, развивавшихся в морской и неморской обстановках, изученных по микроокаменелостям, содержащимся в различных горных породах.
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Из рис. 3.1 следует, что наиболее важными продуцентами органического углерода являются морской фитопланктон, зоопланктон, высшие наземные растения и бактерии. Для того чтобы ориентировочно оценить изменение количественной роли различных групп фитопланктона в процессе геологической истории, обратимся к результатам исследований Г. Таппана и А. Леблиха, изучивших десятки тысяч образцов остатков фитопланктона из пород разного возраста от докембрия до четвертичных отложений включительно. Ими установлено, что широкое развитие фитопланктона началось уже в докембрийское время, и его продуктивность возрастала в течение раннего палеозоя. В позднедевонскую эпоху по каким-то причинам биопродуктивность резко сократилась. В каменноугольный (Пенсильвиний и Миссисипий), пермский и триасовый период продуктивность фитопланктона оставалась низкой. Позднеюрское и меловое время характеризуется резким количественным увеличением популяции фитопланктона, затем происходит некоторое снижение его количественной роли и снова увеличение в четвертичный период. Распределение различных групп фитопланктона в различные геологические периоды и изменения их количественной роли показаны на рис. 3.2.
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

По данным В.А. Успенского, Н.Б. Вассоевича, К.Ф. Радионовой, С.Г, Неручева, Б. Тиссо, Д. Вельте и многих других ученых основными поставщиками органического вещества в осадки являются бактерии, фитопланктон, зоопланктон, а также высшие растения. Фитопланктон и наземные растения производят приблизительно равное количество органического вещества. В то время как высокоорганизованные животные, например, рыбы, поставляют мизерное количество органического вещества. Высокие концентрации зоопланктона распространены там, где наблюдается высокая продуктивность фитопланктона, а гетеротрофные бактерии - где имеются органические остатки. Понятно, что сообщества живых организмов в различные геологические периоды и в различных условиях обитания значительно отличаются друг от друга, Отличаются и фациальные условия их захоронения. Эти, а также многие другие факторы, предопределяют состав и тип органического вещества, которое отлагается и накапливается в осадках. Для того чтобы разобраться, каким образом протекает процесс дальнейшего преобразования органического вещества в каустобиолиты нефтяного (битумного) ряда, нас, прежде всего, интересует состав исходного органического вещества, то есть химический состав биомассы. Понятно, что продукты химических реакций, которые протекают в недрах при преобразовании органического вещества, зависят от состава компонентов, которые входят в состав исходной биомассы, а также от условий их преобразования. Здесь следует учитывать, что химический состав организмов, попадающих в осадок, постоянно меняется. Однако ткани во всех организмах состоят приблизительно из одних и тех же классов химических соединений. Это белки и углеводы, липиды (в том числе жировые вещества и воски), липидоподобные соединения (пигменты, терпиноиды, стероиды, сложные жиры, в том числе фосфолипиды), протеины, а также лигнины, входящие в состав высших растений. Давайте посмотрим состав основных компонентов живого вещества (табл. 3.1).
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Из таблицы следует, что растительный и животный миры значительно отличаются друг от друга по составу. В растениях в наибольших концентрациях присутствуют углеводы и лингин. Белки преобладают в бактериях и зоопланктоне. Фитопланктон, зоопланктон, бактерии и споры обогащены липидами и липоидами. Все эти компоненты, входящие в состав живых организмов, значительно отличаются друг от друга по элементному составу (табл. 3.2).
Обращает внимание, что только в белках присутствуют азот и сера. В углеводах содержится значительно больше кислорода, чем в других компонентах живого вещества, а липиды и липоиды наиболее обогащены углеродом и водородом. Почему так происходит можно понять, только если мы рассмотрим характеристику каждого из этих компонентов.
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Белки - составляют более 50 % клеточного материала живых организмов. Это сложные полимеры, состоящие из индивидуальных аминокислот, в состав которых входят азот и сера. Белки - не стойкие соединения и под воздействием ферментов растений распадаются на хорошо растворимые в воде аминокислоты. Отметим, что азот и сера, входящие в состав каустобиолитов нефтяного ряда, имеют белковое происхождение. Строение некоторых аминокислот, входящих в состав белков показано на рис. 3.3.
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Углеводы составляют основную массу высших растений. Есть они и в составе животных. В группу углеводов входят целлюлоза, сахара, клетчатка крахмал, пектин, хитин, альгиновая кислота и др. Общая формула Cx(H2O)y. Среди них наибольший интерес представляют целлюлоза, пектин, альгиновая кислота и хитин. Это объясняется тем, что древесина на 40-60 % состоит из целлюлозы и лигнина, а пектин широко распространен в составе высших растений и бактерий. Альгиновая кислота также входит в состав некоторых водорослей, причем в некоторых случаях ее содержание составляет около 40 % от сухого веса (Phaeophyta - разновидность бурых водорослей). Строение некоторых производных углеводов показано на рис. 3.4.
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Липиды. Под этим названием подразумевается целая группа веществ (липиды, липоиды и родственные им полимерные соединения, названные А.Н. Гусевой, Лейфманом и Н.Б. Вассоевичем панлипоидинами. Они являются составной частью клеток и состоят из жировых веществ (животный жир, растительные масла), а также восков.
Природные жиры представляют собой смеси различных веществ, в которых преобладают триглицериды жирных кислот, простых жирных кислот стероидов, тритерпеноидов, изопренов, алканов нормального строения, моно- и диглициридов, свободных жирных кислот, каратиноидов и др.
Здесь надо особо отметить, что при гидролизе глицериды распадаются на глицерин и жирные кислоты, которые высвобождаются в форме солей натрия (в растительных маслах присутствуют также жирные ненасыщенные кислоты).
Наиболее широко распространены жирные кислоты с 16 и 18 атомами углерода в цепи, а именно пальмитиновая и стеариновая кислоты, которые синтезируются биохимическим путем. Поэтому характерным признаком жирных кислот в природных жирах является четное число атомов углерода.
Мы специально выделили эту особенность, так как соотношение четных и нечетных атомов углерода некоторых компонентов нефтей является одним из важных геохимических признаков сопоставления нефтей друг с другом и органическим веществом пород (подробно об этом мы расскажем в разделе, освещающем углеводородный состав нефтей).
На рис. 3.5 показаны основные компоненты жиров и масел, встречающихся в организмах.
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Высокие концентрации липидов характерны для семян, спор и плодов, а также для некоторых водорослей. Так, в диатомовых водорослях содержание липидов составляет более 70 % от сухого веса. Природные воски, например, пчелиный и растительный, представляют собой смеси различных соединений. Природные воски вместо глицерина содержат в своем составе сложные спирты или высшие алифатические спирты с четным числом атомов углерода C16-C36. Вместе со спиртами, как правило, встречаются жирные кислоты, содержащие также четное число атомов углерода С24-С36. Кроме них в растительных восках присутствуют углеводороды нормального строения с длиной цепью. Для них характерно преобладание молекул с нечетным числом атомов углерода.
По содержанию высокомолекулярных углеводородов жирные кислоты в составе высших растений и морском фито- и зоопланктоне отличаются друг от друга. Так, в высших растениях преобладают высокомолекулярные жирные кислоты: C24, C26, C28, С30, С32. В фито- и зоопланктоне низкомолекулярные жирные кислоты: С16, C18, C20 и C22.
Липидоподобные соединения (липоиды) представлены большим разнообразием. Это растворимые в маслах пигменты, терпиноиды, стероиды, сложные жиры, как, например, фосфолипиды и др.
Липиды и липоиды преобладают в живых организмах и, соответственно, в составе органического вещества, распространенного в субаквальных отложениях. В то время как в континентальной биоте содержатся углеводы, лигнин и в значительно меньшей мере липоиды. Первая группа отличается от второй тем, что содержит в себе значительно больший водородный потенциал, необходимый для образования жидких углеводородов.
Липиды и липоиды являются соединениями, достаточно стойкими к процессам разложения и некоторые соединения или их фрагменты присутствуют в нефтях и битумоидах. По этим соединениям (или фрагментам) можно судить о типе органического вещества. Конкретные примеры практического использования этих компонентов мы приведем в соответствующих разделах, в частности рассказывая о современных методах анализов нефтей и органического вещества пород.
Необходимо запомнить, что липиды и липоиды относятся к двум совершенно разным структурно-молекулярным типам веществ.
Наиболее важной отличительной особенностью строения липоидов является наличие в его строении изопреновой цепи, состоящей из пяти атомов углерода (рис. 3.6).
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Изопреновое звено входит в состав огромного числа соединений, являющихся составной частью веществ, входящих в живые организмы. Углеводороды, содержащие в своем строении это звено, называются изопреноидными углеводородами или изопренанами. Подробно о строении изопреноидных углеводородов мы расскажем в разделе о составе нефтей, а сейчас отметим, что изопреноидные углеводороды (изопренаны) имеют огромное геохимическое значение. Они позволяют достаточно надежно проводить корреляцию систем нефть-нефть и нефть-органическое вещество пород и решать на этой основе принципиальные вопросы нефтегазопоисковой геохимии.
Очень удачные примеры структурных формул биологических молекул приведены в известной монографии Н.В. Лопатина (рис. 3.7).
Органическое вещество, содержащее в себе огромное разнообразие углеводородных и неуглеводородных структур, попадает в осадок в виде детритного вещества в растворенном виде, которое вместе с минеральными частицами образует суспензию, в которой преобладает жидкая фаза.
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Между компонентами этой суспензии происходит сложное взаимодействие, в результате чего существенно изменяются физико-химические свойства и состав осадков, жидкой фазы и органического вещества. К этому следует добавить, что и до этого в водной толще уже в поверхностных слоях органическое вещество претерпевает значительные изменения. Так, например, по данным А.И. Горской и Е.А. Глебовской в составе детрита в поверхностных океанических водах были обнаружены несвойственные живому органическому веществу компоненты, в том числе смолы и асфальтены. Кроме них были обнаружены некоторые метановые, нафтеновые и ароматические углеводороды.
Таким образом, в осадок попадает органическое вещество в значительной степени утратившее первоначальный химический состав, характерный для живых организмов. Дальнейшие процессы аккумуляции и седиментогенеза еще в большей степени меняют первоначальный облик органического вещества. Этот процесс контролируется многими факторами, в том числе палеогеографической обстановкой осадконакопления, характеристикой водного режима, окружающего осадок (преобладает солоноватоводный режим, или происходит чередование морских и пресноводных фаций) и др.
Большую роль играет гидродинамическая активность среды, так как в условиях большой активности осаждаются грубозернистый осадок и из-за относительно небольшого удельного веса органическое вещество не сможет удержаться на месте. Поэтому оно будет отлагаться в более спокойных условиях. По данным П. Биттерли, а затем Дж. Ханта, в однотипных осадках содержание органического вещества тем больше, чем меньше размер преобладающих частиц (табл. 3.3).
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Большое влияние на процессы седиментогенеза, накопления и дальнейшего преобразования органического вещества играют источники сноса минеральных и органических частиц, объем органического вещества, масштабы привноса стороннего материала. Этот фактор во многом определяет относительную концентрацию автохтонного органического вещества, то есть образовавшегося на месте осадконакопления или аллохтонного привнесенного извне.
На рис. 3.8 показана схематическая модель бассейна осадконакопления, демонстрирующая основные факторы, определяющие концентрацию органического вещества.
Один из важных факторов поступления органического вещества -принос с континента реками, флювиальными потоками (потоки талых ледниковых вод) и течениями, а также под воздействием апвеллинга.
По данным Е.А. Ромакевича суммарный поток органического вещества с суши составляет около 723*10в6 т Cорг в год, в то время как годовая продукция органического вещества в самом океане - 71*10в9 т в год. Таким образом, доля аллохтонного органического вещества по отношению к автохтонному не так уж велика и обычно не превышает 2-3 %.
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Исследования O.K. Бордовского показывают, что доля аллохтонного органического вещества, поступающего с речными водами в Азовское море, составляет приблизительно 2,8 %, в Каспийское море - около 3 %, а в Мировом океане - менее 1 % от общего содержания Copr.
Однако и этого количества достаточно, чтобы в тех районах, куда наиболее интенсивно поступает аллохтонное органическое вещество, в той или иной степени изменились условия преобразования всей системы, включающей в себя состав осадков - жидкую фазу и органическое вещество. Это можно объяснить тем, что основная часть органического вещества речных вод - это гуминовые соединения, обладающие высокой биологической устойчивостью, однако они в значительной мере обеднены белковыми соединениями. Наряду с этим, речные воды размывают почвенный покров и уже сформировавшиеся осадочные породы. Эти породы содержат свое, глубоко преобразованное органическое вещество, прочно связанное с минеральными частицами, имеющими свой собственный химический состав. Чуждый состав органического вещества и минеральных осадков, поступающих в места разгрузки, безусловно, оказывает влияние на процессы преобразования общего объема органического вещества. Выпавшее из водной толщи органическое вещество и минеральные осадки начинают постепенно накапливаться на дне водоема. И тут же органическое вещество становится объектом атаки со стороны донного населения, для которого органическое вещество является главным источником пищи. Это и бентос, обитающий на дне водоема, и, особенно, многочисленные виды бактерий.
Особенно интенсивно этот процесс происходит на начальном этапе нового местожительства органического вещества в поверхностном слое, в илах, где имеются для этого наиболее благоприятные условия для активизации биохимических процессов. Эта стадия является одной из ключевых на пути превращения органического вещества в каустобиолиты нефтяного ряда.
Академик Н.М. Страхов выделил несколько этапов раннего диагенеза. Первый из них протекает в самом верхнем слое осадка, который вместе с содержащимся в нем органическим веществом, находится в окислительной или нейтральной обстановке. Таким образом, процесс разложения органического вещества зависит от первоначальных окислительно-восстановительных условий в осадке, а также от количества и качества самого органического вещества, которое, являясь мощным источником энергии восстановительного процесса, в свою очередь формирует окислительно-восстановительный потенциал осадка. В зависимости от содержания кислорода толщина верхнего слоя, как правило, составляет 10-15 см, но в случае избытка кислорода может достигать 0,5 м и более. В бассейнах с изначальным дефицитом кислорода этот слой составляет нескольких сантиметров или может совсем отсутствовать.
Таким образом, окислительно-восстановительную обстановку в верхнем слое осадка определяет степень его изолированности от прямого доступа кислорода, а также интенсивность деятельности микроорганизмов, в свою очередь зависящая от количества и качества органического вещества, находящегося в осадке.
В окислительной обстановке аэробное окисление органического вещества можно схематически описать уравнением: C6H12O6 + 602 = 6СО2 + 6Н2О. Бактерии, используя молекулярный кислород, окисляют органическое вещество до углекислого газа и воды. В условиях избытка кислорода они могут полностью израсходовать органическое вещество. Особенно часто такое явление наблюдается в хорошо аэрируемых песчаных осадках. Если поступающий в осадок кислород полностью потребляется микроорганизмами, то в осадке устанавливается восстановительная обстановка.
Особенно ярко это проявляется в тонкозернистых осадках, а именно в глинах, алевролитах и тонких карбонатных илах, где поровое пространство достаточно быстро становится замкнутым, что способствует консервации органического вещества. Вспомните табл. 3.3, где наглядно показана зависимость между содержанием органического вещества и размером частиц, преобладающих в осадке.
На следующем этапе раннего диагенеза уже на глубине нескольких дециметров наблюдается сокращение количества микроорганизмов. Этот процесс обусловлен объективными причинами: уменьшением доступной для питания части органического вещества и повышением концентрации веществ, вредных для жизнедеятельности бактерий, а также нежелательными для микроорганизмов физико-химическими изменениями окружающей среды. Эти процессы были детально изучены еще в первой половине XX века и не потеряли актуальности и сегодня. Приведем материалы, опубликованные в статье Ц. Зобела и Д. Андерсона в 1936 г. (табл. 3.4).
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

На этом этапе главным источником энергии становится органическое вещество, и именно оно определяет дальнейшее диагенетическое изменение осадка, определяя окислительно-восстановительную обстановку окружающей среды. Создавая безкислородную среду в осадке начинают развиваться процессы восстановления серы и сульфатов. Причем часть органического вещества теряется за счет анаэробного микробиального окисления за счет кислорода сульфатов (CaSO4 и Na2SO4). Оставшаяся часть претерпевает в дальнейшем значительные преобразования, которые приводят его к образованию битумоидов, а впоследствии и нефти.
Таким образом, при прочих равных условиях, чем больше в осадке накапливается органического вещества, тем быстрее создается анаэробная обстановка и тем интенсивнее развивается восстановление сульфатов при одновременном снижении величины естественного электрического потенциала (Eh). Соответственно это приводит к усилению восстановительной обстановки (смещение кислотно-щелочного баланса в сторону pH > 7).
Поэтому достаточно часто наблюдается зависимость между процессом накопления в терригенных осадках органического вещества и сульфидной (пиритной) серы (Fe2S). Одновременно в осадке уменьшается концентрация окисных форм железа Fe2O3 (Fe3+) и увеличение содержания закисных форм железа FeO (Fe2+) и сульфидов.
Различные окислительно-восстановительные обстановки в диагенезе приводят к образованию различных минеральных ассоциаций.
Так, например, восстановительные и резко восстановительные обстановки характеризуются распространением сульфидно-сидеритовых фаций.
Для слабовосстановительной обстановки характерно наличие в закисных формах железа - сидерита (FeCO3) и шамозита (4FeО*Al2О3*3SiО2). В переходных закисно-окисных субокислительных условиях образуется глауконит (водный силикат алюминия), а также лептохлориты (железистые хлориты). И, наконец, для окислительных обстановок характерно распространение различных форм гидроокислов железа (Fe2O3*nH2O) типа гидрогетита и гидрогематита.
Закономерности образования аутигенных минералов, в частности аутигенных минералов железа и серы, очень важны при геохимической реконструкции среды осадконакопления. Для определения содержания реакционно-способного железа из породы с помощью 5%-ной соляной кислоты (5 % HCl) делают вытяжку и подвергают анализу на содержание различных форм железа. С помощью несложных расчетов получают данные о содержании двух- и трехвалентного железа. Определив содержание сульфидной серы, расчетным путем определяют количество пиритного железа и, соответственно, сведения об окислительно-восстановительной обстановке для терригенных осадков. Наличие восстановительной или резко восстановительной обстановок на стадии диагенеза чрезвычайно важно при оценке перспектив нефтегазоносности территорий и диагностики нефтегазоматеринских толщ, так как с ними связаны повышенные содержания органического вещества и битумоидов.
В табл. 3.5 приведены основные типы минералого-геохимических фаций и окислительно-восстановительных обстановок (OBO) диагенеза для терригенных осадков, разработанные Л.А. Гуляевой и Г.И. Теодоровичем,
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Биохимические процессы на стадии диагенеза сопровождаются интенсивным образованием углекислого газа, водорода, сероводорода и метана. Метан образуется в результате деятельности анаэробных бактерий Metha-nobacterium, Methanococus и Methanosarcina из углекислого газа и водорода, ацетата и жирных кислот, образующихся в результате сбраживания целлюлозы. По данным Д. Ханта в морских осадках метан не образуется, однако если этот процесс уже начался, то он не прекращается и при дальнейшем поступлении сульфатных вод. Если сульфаты отсутствуют, то метаногенерирующие бактерии восстанавливают углекислый газ до метана. Исследования В.А. Успенского показывают, что в начальных стадиях диагенеза на процессы образования газа теряется до 26,5 % органического вещества. Тем не менее, масштабы образования метана в результате микробиальной деятельности впечатляют. Расчеты, проведенные Г.А. Заварзиным, показывают, что ежегодная генерация метана метанообразующими бактериями составляет 2,7*10в14 т. Интересно и то, что в пресноводных озерах, болотах и рисовых полях интенсивность образования метана на порядок выше, чем в других водоемах. По мнению Г.А. Заварзина это объясняется тем, что в пресной воде этих водоемов сульфаты практически отсутствуют и процессы сульфатредукции крайне подавлены. Поэтому весь водород, образовавшийся при разложении органического вещества, расходуется на метанообразование. Как правило, со снижением с глубиной микробиальной активности постепенно затухает и процесс образования метана. Тем не менее, количество образовавшегося метана может быть достаточным, чтобы образовались скопления, в том числе и промышленного значения, а в условиях низких температур - скопления в виде так называемых газовых гидратов. Это - диагенетический тип газогидратов. Газовые гидраты - это твердые кристаллические вещества (газовые клатраты). Кристаллическая решетка клатратов построена из молекул воды, во внутренних полостях которых размещаются молекулы газа, образующие гидрат. Многие исследователи (А.А. Трофимук, Н.В. Черский, В.П. Царев и др.) прогнозируют наличие в природе крупнейших скоплений газовых гидратов, образовавшихся в результате диагенетических процессов. Подробно о различных типах газовых гидратов и их образовании мы расскажем в соответствующем разделе. Биохимическое метанообразование может протекать и на достаточно больших глубинах, даже на глубине один-два километра. По данным Л.М. Зорькина, Е.В. Стадника, Г.А. Могилевского и других исследователей метан биохимического происхождения в ряде регионов образует скопления «сухого» газа (без примесей его гомологов). Например, в Японии разрабатываются скопления биохимического метана, содержащегося в водорастворенном состоянии, В процессе преобразования органического вещества в диагенезе во многих осадках В.В. Вебером, И.С. Старобинцем, И.С. Могилевским и многими другими исследователями помимо метана обнаружены и его более тяжелые газообразные гомологи, строения C2H6-C4H10 и даже следы C5H12, а также олефины. Водород, образующийся в результате биохимических процессов, в свободном состоянии практически не встречается или встречается очень редко. Это связано с интенсивным его потреблением бактериями на восстановление нитратов, сульфатов и CO2. В диагенезе, в процессе преобразования органического вещества, образуется незначительное количество жидких углеводородов. Это так называемая микронефть. Следы таких новообразований углеводородов нефтяного ряда, причем не только тяжелых, но и легких, зафиксированы в осадках различного состава в разных районах Мирового океана. Преобразование органического вещества на стадии диагенеза по своей сути является первым этапом формирования нефтегазопродуцирующего потенциала пород. Уже на пути от поверхности водного бассейна до его дна происходит преобразование органического вещества. Здесь и в осадке происходит деградация различных веществ в зависимости от их устойчивости к окислению. Исследования показывают, что она возрастает в ряду: белки < углеводы < (целлюлоза) < лигнин < липиды (липоиды) < растительные воски < смолы. На первом этапе в результате воздействия ферментов микроорганизмов происходит гидролиз углеводов и лигнина, в результате чего они распадаются на водорастворимые аминокислоты, полисахариды, а также соединения фенольного ряд,а. Параллельно этому процессу происходят реакции полимеризации и конденсации с образованием поликонденсированных ароматических колец (гетерогенных полимеров) типа гуминовых и фульвовых кислот, являющихся по своей сути предшественниками керогена - части органического вещества, нерастворимого в органических растворителях. Наряду с этим процессом происходит относительное накопление липидно-липоидных компонентов, относительно более устойчивых к разложению. Однако, в конце концов, и они подвергаются преобразованию и дают начало более устойчивым соединениям, в том числе формированию нерастворимых биополимеров типа керогена. Жирные кислоты, входящие в состав липидов, участвуют в реакциях:
Декарбоксилирования, в результате чего молекулы жирных кислот с четным числом атомов углерода трансформируются в углеводороды с нечетным числом атомов углерода. Эта реакция идет по схеме:
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

В результате к концу диагенетического периода в органическом веществе накапливаются длинноцепочечные спирты, кетоны и воски, растительные смолы, а также биологические структуры, унаследованные от исходного органического вещества, которые не подверглись разрушению. Это длинные цепи алканов нормального строения, изопреноидные структуры, стераны и гопаны, а также новообразованные углеводородные структуры, в частности относительно высокомолекулярные углеводороды строения C16 и выше (рис. 3.9).
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза

Следует особо отметить, что завершение стадии диагенеза осажденного органического вещества определяется в интервале глубин, для которых характерно уменьшение количества гуминовых кислот до минимального уровня и удаление большей части карбоксильных групп.
Сложный процесс преобразования органического материала при седиментации и в диагенезе показан на рис. 3.10.
Диагенез завершает первый этап подготовки органического вещества и минеральной составляющей в горную породу. Окончательно завершится этот очень ответственный процесс на первой стадии катагенеза. В этот период в осадочных отложениях в составе органического вещества сформируется относительно легкая часть, так называемая битумоидная фракция, куда входят унаследованные от живого вещества и новообразованные углеводороды, и кероген, являющийся основным поставщиком углеводородов на следующей стадии преобразования органического вещества в катагенезе. А сейчас давайте посмотрим некоторые особенности распределения органического вещества в литосфере.
Образование и преобразование органического вещества на стадии диагенеза