П Білоніжка - Йод у підземних водах нафтоносних басейнів як показник органічного походження нафти - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ Серія геол.

2009. Вип. 23. С. 121-125

VISNYKLVIV UNIV. Ser. Geol. 2009. Is. 23. P. 121-125

УДК 556.32:546.15+552.58

ЙОД У ПІДЗЕМНИХ ВОДАХ НАФТОНОСНИХ БАСЕЙНІВ ЯК ПОКАЗНИК ОРГАНІЧНОГО ПОХОДЖЕННЯ НАФТИ

П. Білоніжка

Львівський національний університет імені Івана Франка 79005 м. Львів, вул. Грушевського, 4 е-mail: mineral@franko.lviv.ua

На підставі аналізу й узагальнення результатів дослідження геохімії йоду з'ясовано, що в гірських породах, рудах і мінералах він перебуває ви­нятково в розсіяному стані. Головним резервуаром йоду є вода морських і океанічних басейнів, з якої його поглинають живі організми. Після відмирання їхні рештки осідають на дно і збагачують йодом мули та осадові породи.

Унаслідок розкладу органічних решток йод переходить у мулові й підземні води. З'ясовано генетичний зв'язок між підвищеним вмістом йоду в підземних водах і родовищами нафти. Зроблено висновок, що йод у підземних водах нафтоносних басейнів є показником органічного поход­ження нафти.

Ключові слова: йод, морська вода, живі організми, осадові породи, розклад органічних решток, підземні води, нафтоносні басейни.

Незважаючи на багаторічні геологічні, гідрогеологічні і геохімічні дослідження нафтоносних басейнів у багатьох регіонах світу, питання генезису нафти остаточно не з'ясоване і нині ще породжує дискусії. Є дві головні теорії походження нафти: органічна і неорганічна [7, 11, 12 та ін]. Останніми роками з'явилася нова теорія походження нафти - абіогенно-біогенна [13, 15].

Ми не аналізуватимемо головних аргументів походження нафти, оскільки це не є предметом наших досліджень, лише звернемо увагу вчених на основні риси біогеохімії йоду та на процеси його нагромадження в підземних водах нафтонос­них басейнів.

Головні риси геохімії йоду вивчив В. Вернадський [2]. Учений з'ясував, що в ендогенних гірських породах, рудах і мінералах йод міститься винятково в розсіяному стані. У магматичному, метаморфічному і гідротермальному проце­сах йод не утворює жодного мінералу. Кларк йоду в земній корі - 4-10-5 %. Усі мінерали йоду вадозні й утворюються та перебувають тільки в поверхневому шарі земної кори - біосфері. Вони знайдені в зоні окиснення сульфідних руд і в родовищах селітри в пустелях Атакама і Чукікамата в Чілі. Серед них найбільше відомі йодаргерит Agl, маршит Cul, лаутарит Ca(IO3)2 та ін. Однак це дуже рідкісні мінерали й утворюються в незначній кількості [2, 9].

© Білоніжка П., 2009

Геохімія йоду в біосфері, що охоплює осадову оболонку Землі, гідросферу і низи атмосфери, тісно пов'язана з живими організмами. Йод як дуже важливий мікроелемент є у складі всіх живих організмів.

Після В. Вернадського значний внесок у розвиток геохімії і біогеохімії йоду зробив О. Виноградов [4-6]. Головним резервуаром йоду є гідросфера - Світовий океан. В океанічну і морську воду йод потрапляє внаслідок дегазації мантії Землі та під час підводного виверження вулканів. Виділення йоду відбувається у вигляді леткої сполуки HI. У морській воді частина йодид-іонів (І-) окиснюється до йодат-іонів (IO3)- і в незначній кількості - до молекулярного йоду (І2). Середній вміст йоду в морській воді - 5-10-6 % [6, 14]. Із морської води йод жадібно поглинають усі живі організми. Деякі з них концентрують йод у сотні-тисячі разів. Це є однією з особливостей живої речовини. Вміст йоду в морських організмах коливається головно в межах від Г10-3 до 6-10-2 %. Найбільшими кон­центраторами йоду є морські водорості, губки, корали. В них вміст йоду досягає 1 %, а в скелетному утворенні губок спонгині - до 8,5 % [4, 8].

Наземні рослини бідніші на йод, ніж морські. Вони добувають мікроелемент з ґрунту, ґрунтових вод і повітря. Ґрунти збагачуються йодом за рахунок органічних решток і життєдіяльності бактерій. Середній вміст йоду в грунтах - 5-10-4 %, що значно більше, ніж у материнських породах, з яких вони утворились [5].

Порівняно з морською водою концентрація йоду в морських мулах у тисячі разів більша. Наприклад, у мулах Каспійського, Чорного, Азовського, Карського, Баренцового й Охотського морів вміст йоду коливається в межах 1-10-3-3-10-2 % [4].

Для вивчення процесу збагачення мулів йодом О. Виноградов [4] провів експериментальні дослідження. У відібрану пробу свіжого мулу разом з морською водою додатково додав розчин КІ. Після ретельного змішування і тривалого відстоювання провів декантацію води і визначив вміст йоду в мулі. Аналізами з'ясовано, що майже весь йод із водного розчину був поглинутий мулом, з якого його не вимивали ні дистильована вода, ні спирт, ні ефір. Проте було ще питання щодо форм наявності йоду в мулі. Для його вивчення ми провели експериментальні дослідження [1]. Глинисту фракцію < 0,01 мм, виділену з міоценових соленосних відкладів Передкарпаття, оброблено розчинами йодидів і йодатів та з домішкою хлоридів і сульфатів натрію, калію і магнію. Після ретельного перемішування твердої і рідкої фаз та відстоювання визначено вміст йоду в розчині. Виявлено, що глиниста фракція, представлена гідрослюдою і хлоритом, йоду не сорбує. І це цілком зрозуміло, оскільки дисперсні глинисті мінерали мають нескомпенсовані негативні заряди і не можуть сорбувати негативно заряджені йодид- і йодат-іони.

Імовірно, у випадку експериментального досліду О. Виноградова йод з морської води поглинали бактерії, які в свіжому морському мулі містяться в дуже великій кількості. Як зазначив В. Вернадський [3], серед організмів бактерії посідають особливе місце. Якби не було перешкод у їхньому розмноженні в нав­колишньому середовищі, то вони могли б покрити тоненьким шаром всю по­верхню Землі за півтора доби. Бактерії живуть у гідросфері, мулі, ґрунті і прони­кають в організми. За висловом В. Вернадського [3], вся біосфера проникнута явищами життя і не може бути зрозумілою навіть в головних рисах без з'ясування місця живої речовини в механізмі біосфери.

ЙОД У ПІДЗЕМНИХ ВОДАХ НАФТОНОСНИХ БАСЕЙНІВ ...

123

З організмів йод виділяється після їхнього відмирання, у процесі розкладу. Цим пояснюють збагачення йодом підземних, особливо нафтових вод, пошире­них в осадових товщах порід, що містять розсіяні органічні рештки - детрит.

Унаслідок визначення вмісту йоду в муловій воді, виділеній за допомогою пресу з морського мулу, з'ясовано, що найбільша кількість йоду перейшла в му­лову воду в тому разі, коли мули були не тільки багаті на органічну речовину, а й водночас бідні на тонку фракцію. Тонка фракція затруднює виділення мулових (порових) вод. На підставі цих даних О. Виноградов дійшов висновку про мож­ливу участь мулових вод в утворенні пластових йодо-бромних вод у нафтоносних басейнах [4].

Зазначимо, що йод у підземних водах нафтоносних басейнів виявлений ще в другій половині ХІХ ст. Пізніше значні концентрації йоду знайдено у підземних водах майже в усіх нафтових родовищах світу. Безсумнівно, що під час руйну­вання розсіяної органічної речовини, яка міститься в мулах і осадових породах, йод виділяється з них і переходить спочатку в мулові, а потім у підземні води.

Це підтверджено результатами досліджень Г. Павлової, О. Шишкіної [10], згідно з якими, концентрація йоду в осадах Тихого океану зменшується вниз по розрізу, а його кількість у муловій (поровій) воді збільшується.

На думку О. Виноградова [4], нагромадження йоду в підземних водах наф­тових родовищ пов'язане з історією утворення нафти.

На формування підземних вод з високим вмістом йоду значно впливають велика потужність осадових товщ та підвищені й високі температури і тиски.

Згідно з виконаними дослідженнями [8], нижня температурна межа виділення йоду з органо-мінерального комплексу осадових порід і нагромадження його в підземних водах становить 35-50 оС. Однак найінтенсивніше процеси руйнування йодовмісних органічних речовин відбуваються за температур понад 125-150 оС.

На підставі аналізу й узагальнення великого фактичного матеріалу з геохімії, фізичної хімії підземних вод, геохімії органо-мінеральних комплексів осадових порід, даних з гідрогеології великих геологічних структур, у тім числі нафтогазоносних басейнів, а також експериментальних досліджень А. Кудельсь-кий [8] зробив принципово важливий висновок: "Майже повсюдна наявність йоду в підземних водах нафтогазоносних басейнів, а також близкість геохімічних і термобаричних умов формування нафти і йоду внаслідок руйнування розсіяної в породах органічної речовини дає змогу вважати йод одним з найважливіших показників єдиного процесу нафтогазойодоутворення, що відбувався або відбува­ється в наш час у надрах того чи іншого району" [8, с. 188].

Отже, існування генетичного зв'язку між нагромадженням йоду в підземних водах і нафтоутворенням у дослідників не викликає сумніву. Підвищений вміст йоду в підземних водах в осадових товщах порід геологи використовують для прогнозування перспектив нафтогазоносності [8]. Ці дані дають нам підстави зробити важливий висновок: йод у підземних водах нафтоносних басейнів є по­казником органічного походження нафти.

1. Билонижка П.М. Распределение и формы нахождения йода в мио­ценовых галогенных отложениях Предкарпатья // Геология и геохи­мия горючих ископаемых. 1985. Вып. 65. С. 80-85.

2. Вернадский В.И. Геохимия йода и брома // Изб. соч. 1954. Т. 1. С. 45-47.

3. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М., 1989.

4. Виноградов А.П. Йод в морских илах. О происхождении йод-бромных вод нефтеносных районов // Тр. биогеохим. лаб. АН СССР. 1939. Т. 5. С. 19-32.

5. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элемен­тов в почвах. М., 1957.

6. Виноградов А.П. Геохимия океана. М., 1989.

7. Генезис нефти и газа / Отв. ред. проф. В.А. Соколов. М., 1968.

8. Кудельский А.В. Гидрогеология и гидрогеохимия йода. Минск, 1970.

9. Лазаренко Є.К., Винар О.М. Мінералогічний словник. К., 1975.

10. Павлова Г.А., Шишкина О.В. Распределение йода в осадках Тихого океана и накопление его в иловых водах в процессе их метаморфи-зации // Геохимия. 1973. № 7. С. 1056-1066.

11. Проблема неорганического происхождения нефти / Отв. ред. акад. АН УССР В.Б. Порфирьев. К., 1971.

12. Происхождение нефти и газа и формирование их промышленных залежей / Отв. ред. член-корр. АН УССР Г.Н. Доленко. К., 1971.

13. Сворень Й.М., Наумко І.М. Нова теорія синтезу і генезису при­родних вуглеводнів: абіогенно-біогенний дуалізм // Доп. НАН Укра­їни. 2006. № 2. С. 111-115.

14. Справочник по геохимии / Состав.: Г. В. Войткевич, А. В. Кокин, А.Е. Мирошников, В.Г. Прохоров. М., 1990.

15. Чебаненко Євдощук М.І., Клочко В.П., Токовенко В.С. Нова теорія формування нафтових і газових родовищ (осадово-неорганічна) // Доп. НАН України. 1999. № 10. С. 118-120.

AN IODINE OF UNDERGROUND WATERS IN THE OIL-BEARING BA­SINS AS INDEX OF THE OIL ORGANIC ORIGIN

P. Bilonizhka

Ivan Franko National University of Lviv Hrushevskogo st., 4. UA - 79005 Lviv, Ukraine E-mail: mineral@franko.lviv.ua

An iodine in the rocks ores and minerals as was revealed on the basis of analysis generalization of iodine geochemistry results is exceptionally in dispersed state. It is absorbed by alive organismes from the marine and ocean waters as principal reservoir of its accumulation. After organismes dying off its remains subside on to the bottom of water basins and enrich muds and sedimentary rocks by iodine.

As result of organic remains decay an iodine passes into muddy and underground waters. Genetical connection between iodine increased content in underground waters and oil deposits was determined.

An iodine in underground waters of the oil-bearing basins as was concluded is oil organic origin index.

Key words: iodine, marine water, alive organismes, sedimentary rocks, organic remains decay, underground water, oil-bearing basins.

ЙОД У ПІДЗЕМНИХ ВОДАХ НАФТОНОСНИХ БАСЕЙНІВ .

125

ЙОД В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ НЕФТЕНОСНЫХ БАССЕЙНОВ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТИ

П. Билонижка

Львовский национальный университет имени Ивана Франко 79005 м. Львов, ул. Грушевского, 4 е-mail: mineral@franko. lviv. ua

На основании анализа и обобщения результатов исследования геохимии иода выяснено, что в горных породах, рудах и минералах он находится исключительно в рассеянном состоянии. Основным его резервуаром является вода морских и океанических бассейнов, из которой его поглощают живые организмы. После отмирания их остатки оседают на дно и обогащают йодом мулы и осадочные породы.

В результате разложения органических остатков йод переходит в иловые и подземные воды. Установлена генетическая связь между повышенным содержа­нием иода в подземных водах и месторождениями нефти.

Сделан вывод, что йод в подземных водах нефтеносных бассейнов является показателем органического происхождения нефти.

Ключевые слова: йод, морская вода, живые организмы, осадочные породы, разложение органических остатков, подземные воды, нефтеносные бассейны.

Стаття надійшла до редколегії 15.05.2009 Прийнята до друку 28.10.2009

Страницы:
1 


Похожие статьи

П Білоніжка - Йод у підземних водах нафтоносних басейнів як показник органічного походження нафти

П Білоніжка - Роль мінералогічних досліджень у вивченні геологічної будови межиріччя бодраку і качі

П Білоніжка - Смектити в геологічних утвореннях українських карпат

П Білоніжка - Деякі аспекти геологічної будови і мінерального складу флішової формації в басейні

П Білоніжка - Хімічний та мінеральний склад відходів збагачення калійних руд стебницького родовища та їхній вплив на довкілля