Neftrus.com

Словом “битум” в латинской и греческой литературе обозначаются нефть, твердые битумы, мальты и др. В 1908 г. немецкий исследователь Г. Потонье все горные породы и минералы, богатые органическим веществом и способные гореть, назвал каустобиолитами, что означает ″камень биологического происхождения″.
К каустобиолитам были отнесены вещества угольного и нефтяного рядов. Первый ряд включает торфы, каменный уголь, горючие сланцы, янтарь. Нефтяной ряд объединяет нефть, асфальты, озокериты и др.

Термин “каустобиолит” уже так устарел, что сейчас им никто не пользуется. Единой классификации битумов нет.

Термин “битум” используется в трех смыслах.

1. Битум в генетическом значении – к нему относятся газы, нефть, смолы, горный деготь, смолистый деготь или мальта (вязкая жидкость), горный воск, озокерит, горная смола, асфальт, смесь битумов с другими веществами.

2. Битум в аналитическом значении – вещества, извлекаемые из горных пород органическими растворителями. Н.Б. Вассоевич предложил для них слово “битумоид” (битумоподобный).

3. Битум в техническом значении – это природные и искусственные вещества, применяемые в хозяйстве для покрытия дорог, гидроизоляции, приготовления лаков и др.

Природные битумы – это органические соединения с углеводородной основой, имеющие твердую, вязкую или вязкожидкую консистенцию.

В составе битумов преобладает углерод, а также имеются водород, кислород, сера, азот.

Содержание углерода – 70-98 %, водорода – 1-14%, кислорода – 0,3-10%, серы – 0,2-10%, азота – 0,1-3%.

Важнейшим свойством твердых и жидких битумов является их способность растворяться в органических растворителях (хлороформе, бензоле, ацетоне, бензине), а также гореть.

Твердые битумы встречаются в природе в свободном состоянии в виде покровов, жильных образований, пластовых скоплений, а также в виде битумообразных пород (в рассеянном виде).

Одну из первых классификаций битумов предложил Г. Гефер в 1908 г., по фазовому состоянию. Он выделил твердые битумы (черный воск (озокерит), горная смола, асфальт) и жидкие битумы (нефть, мальта и др.).

Наиболее распространено подразделение битумов по условиям образования. Выделяются следующие ряды битумов.

1. Гипергенный ряд битумов формируется при окислении нефти. Например, при близповерхностных условиях, в зоне гипергенеза нефть дегазируется, подвергается воздействию поверхностных вод. Повышаются ее плотность, вязкость, изменяется ее состав. Нефть превращается в мальту и асфальтовые битумы, которые заполняют трещины или образуют кировые покровы на поверхности.

Мальты представляют собой густую черную нефть, пахнущую сероводородом, обычно с высоким содержанием серы (до 9%), плотностью до 1 г/см³. Они широко распространены в складчатых областях.

Когда легкие, метановые и нафтеновые нефти изливаются на поверхность, подвергаются выветриванию и окислению под действием кислорода воздуха, образуются киры (кериты).

Асфальты являются более глубоко измененным продуктом окисления нефти. Внешне представляют весьма вязкое, эластичное вещество темного цвета плотностью до 1,1 г/см³ , с температурой плавления до 100°С. Встречаются в виде покровов (“озер”), асфальтоносных пластов. Крупнейшим скоплением асфальта является Тринидадское “озеро”; диаметром около 600 м, при мощности покрова 40 м. Оно снизу подпитывается нефтью, которая превращается в мальту, потом в асфальт.

Окислительные процессы формируют огромное количество поверхностных нефтепроявлений. Таковы, например, закированные пески и песчаники в Восточной Сибири, занимающие огромные площади, или выходы нефтеносных пластов в районах Азербайджана, Западной Туркмении, в Ферганской долине, на Мангышлаке и во многих районах мира.

2. Фазово-миграционный ряд битумов образуется при дифференциации нефтей в ходе их перемещения по порам и трещинам при изменении температуры и давления. При этом происходит выделение газа и легких углеводородов. В результате раствор становится перенасыщенным, и твердые углеводороды выпадают из него, заполняют поры или трещины. В процессе восходящей миграции по слабопроницаемым породам смолистые и асфальтеновые компоненты теряют подвижность, оседают в пласте, образуя высоковязкие смолисто-асфальтеновые нефти.

Примером залежей, возникших в результате фазовой дифференциации, являются скопления смолисто-асфальтовой нефти в кунгурских отложениях месторождения Карачаганак в северной части Прикаспийского бассейна, высоковязкой нефти – в сеномане Русского месторождения в Западной Сибири.

Характерной группой битумов фазово-миграционного ряда являются озокериты месторождений в Предкарпатском прогибе (Бориславское), на полуострове Челекен и др.

3. Термально-метаморфический ряд битумов формируется при деструкции органических веществ в условиях контактового метаморфизма. При этом образуется сложный спектр битумов.

Асфальтиты отличаются от асфальтов твердостью, хрупкостью, тугоплавкостью. Они хорошо растворяются в хлороформе. Для них характерны жильные формы нахождения (месторождения Садки в Оренбургской области).

Озокериты внешне представляют собой воскообразное вещество от мазеобразной до плотной консистенции. Цвет – от коричневого до темно-зеленого и черного в зависимости от содержания асфальтово-смолистых веществ. Озокерит хорошо растворяется в органических растворителях, воспламеняется при температуре 220°С. Он образуется в результате выпадения незначительной части парафина парафинистых нефтей при снижении температуры в процессе дегазации нефти.

Кериты по внешнему виду и физическим свойствам похожи на каменные угли. Они не растворяются в органических растворителях.

Природные твердые битумы образуют скопления: пластовые, жильные (трещинные), покровные и рассеянные.

Пластовые скопления битумов возникают при окислении нефти. Битумы являются оставшейся частью нефти, поэтому форма залежи аналогична форме залежи нефти.

Крупнейшее месторождение битума – Канадский асфальтовый пояс на юго-западном склоне Канадского щита. Здесь имеется знаменитое месторождение Атабаска с запасами более 100 млрд т, несколько других гигантов – Коулд-Лейк (26 млрд т), Вабаска
(8 млрд т), Пис-Ривер (8 млрд т) и др.

На месторождении Атабаска битуминозны высокопористые (30-35%) и высокопроницаемые (до 5 мкм²) пески нижнего мела. Содержание битума (18-20% от массы породы ) уникально и указывает на то, что битумом заполнено примерно 80% пустотного пространства. Иначе говоря, вся нефть превратилась в асфальтит.

Атабаска занимает самое высокое гипсометрическое положение в группе месторождений этого региона. По мере погружения на юго-запад, глубина возрастает, соответственно снижается плотность битума от 1,029 г/см³ на Атабаске до 0,959 г/см³ на месторождении Ллойдминстер, а на нефтяных месторождениях Беллхил-Лейк и Пембина плотность нефти соответственно составляет 0,808 и 0,849 г/см³. Здесь отчетливо виден переход нефти в твердые битумы по восстанию пластов.

Аналогичные условия залегания высоковязких нефтей и битумов, наблюдаются в Венесуэле – в бассейне нижнего течения реки Ориноко. Там месторождения высоковязких нефтей связаны с меловыми и палеогеновыми песчаниками, залегающими на докембрийском фундаменте. К северу, на погружении кристаллического фундамента, расположены нефтяные месторождения, в том числе крупное – Офисина.

В России битумы имеются на склонах Анабарского и Оленекского массивов на Сибирской платформе, где выходят на поверхность пермские песчаники. На склонах Южно-Татарского свода, а также на Токмовском своде Восточно-Европейской платформы пластовые битумы имеются в верхнепермских отложениях. Они известны также в Эмбинском районе (Казахстан).

Скопления битума жильного типа имеются на территории Оренбургской области на Садкинском месторождении. Здесь асфальтовая жила толщиной 18 м прослежена на глубину около 400 м и по простиранию на 680 м.

Покровные битумы известны на Апшеронском, Керченском, Таманском полуостровах, на Сахалине.

Битумы используются как источники топлива, в дорожном строительстве, а также для получения ценных металлов: ванадия V, никеля Ni и др.

Ограниченность нефтяных ресурсов в Канаде, Венесуэле заставляет разрабатывать месторождения битумов.

На месторождении Атабаска в Канаде имеется установка, с помощью которой предусматривается получить 13-32 млрд т “облагороженной” нефти. Битумы содержат ценный концентрат редких металлов, что позволяет организовать их добычу. Битумы используются как покрытия, изоляторы и для других целей.