Геологическая энциклопедия - битумы природные

(a. bitumen; н. naturliche Bitumina; ф. bitumes naturels, bitumes mineraux; и. betumenes naturales) полезные ископаемые органич. происхождения с первичной углеводородной основой, залегающие в недрах в твёрдом, вязком и вязко-пластичном состояниях. С генетич. точки зрения к Б. п. относят нефть, газы природные горючие, конденсат газовый, а также естественные производные нефти (мальты, асфальты, асфальтиты, кериты, гумино-кериты, озокериты, антраксолиты и др.) и их аналоги (нафтоиды).

Б. п. применялись на Ближнем Востоке в 3-м тыс. до н. э. в качестве связующего строит. материала и для бальзамирования (Др. Египет). В дальнейшем Б. п. эпизодически использовались во мн. странах для стр-ва, в медицине, воен. деле, в качестве лаков и др. В 15 в. в Перу инками строились дороги с покрытием из Б. п. В кон. 18 в. была предпринята попытка коммерч. разработки Б. п. Атабаски (Канада). В сер. 19 в. построены первые асфальтовые тротуары в Париже и Лондоне из Б. п. м-ния в Сеселе (Франция), в 1870-80 в ряде городов США из асфальтов Тринидадского и Бермудского м-ний. В нач. 20 в. м-ния Б. п. интенсивно разрабатывают в США, Италии, Тринидаде, Германии, Франции, Венесуэле. В СССР асфальтовые битумы добывались в 30-50-х гг. в Поволжье (Первомайское, Шугуровское, Садкинское и др. м-ния), Зап. Казахстане (Мунайлы-Мола, Ак-Чий и др.), Грузии (Натанебское), Коми АССР (Ижемское) и др. р-нах, озокериты в Прикарпатье (Бориславское, Дзвинячское и др.) и Ср. Азии (Шор-Су и др.). К нач. 80-х гг. эксплуатируются только Садкинское и Бориславское м-ния. Перспективы значит. расширения объёмов добычи Б. п. связаны с освоением и совершенствованием процесса пром. получения из них нефти (см. Гидрогенизация).

Б. п. состоят из высокомолекулярных углеводородов и гетероатомных (кислородных, сернистых, азотистых, металлсодержащих) соединений. Физ.-хим. свойства Б. п.: консистенция от вязкожидких (мальты) до рыхлых (гуминокериты); плотность соответственно от 965 до 1500 кг/м³; темп-ра размягчения от 35В°С (мальты) до неплавких (кериты, антраксолиты, гуминокериты); растворимость в хлороформе от 100% (мальты, асфальты) до нерастворимых (антраксолиты). Классификац. границы для растворимых Б. п. определяют по содержанию масел: мальты 65-40%, асфальты 40-25%, асфальтиты 25-5%; для нерастворимых битумов по параметрам элементного состава и оптич. данным. Для не к-рых разностей асфальтовых Б. п. характерна обобщённость серой 10-15% и более (тиокериты, кискеиты), а также металлами (V, Ni, U, Со, Mo, Rb, Ge и др.). Известны пром. ванадиево-битумные м-ния (напр., в Перу с содержанием в золе V2О5 до 65% и NiO 7,5%), уран-битумные м-ния (на плато Колорадо, США) и др. Для ряда м-ний характерно наличие залежей с различными по составу Б. п. (напр., озокеритов и мальт, асфальтов и керитов и др.).

Элементный состав (С, Н, О, S, N) определяется полумикрои макрометодом, сжиганием; металлы в битумах устанавливаются методами колориметрирования, спектроскопии, нейтронно-активационным и др., групповой состав методами восходящей хроматографии и др. Изучение нерастворимых и неплавких разностей твёрдых Б. п. осуществляется инфракрасной спектроскопией (диагностика хим. структуры вещества) и методами углепетрографич. исследований (определение отражат. способности и показателя преломления). Для нек-рых областей использования Б. п. (напр., в дорожном стр-ве) определяются пенетрация, темп-pa плавления, растяжимость, адгезия, когезия и др.

Б. п. формируются в результате процессов:

а) биохим. и хим. окисления нефтей в зоне гипергенеза с образованием ряда асфальтовых Б. п. (мальта в†’ асфальт в†’ асфальтит в†’ оксикерит в†’ гуминокерит);

б) концентрирования асфальтово-смолистых веществ за счёт нарушения равновесного состояния в коллоидной системе нефти с возникновением асфальтов, асфальтитов, реже мальт;

в) природной деасфальтизации нефтей в залежах газом или лёгкими метановыми углеводородами с формированием твёрдых Б. п. асфальтенитов (от асфальта до керитов);

г) термального метаморфизма (контактового или гидротермального) смолистых нефтей и асфальтовых Б. п. с образованием керитов, антраксолитов, нефт. кокса;

д) дифференциации высоко-парафинистых нефтей при миграции с возникновением озокеритов;

е) деструкции органич. вещества в условиях контактового и динамометаморфизма с формированием битумов (нафтоидов) асфальтового и парафинового ряда, характеризующихся свойствами нефт. битумов.

Основные запасы асфальтовых Б. п. (преим. мальт) приурочены к моноклиналям, где они контролируются зонами выклинивания и несогласного срезания региональных нефтегазоносных комплексов осадочных бассейнов. М-ния располагаются на внеш. бортах мезозой-кайнозойских краевых прогибов, примыкающих к щитам и сводам древних платформ и находящихся в зоне действия активной инфильтрации. Крупнейшие из них (запасы в млрд. т) локализованы на склонах Канадского, Гвианского и др. щитов, Оленёкского свода, где наряду с отд. м-ниями прослежены зоны и пояса (Канадский, Оринокский) биту-монакопления. М-ния подобного типа образовались в эпохи интенсивных поднятий краевых антеклиз, когда создавались условия для восходящей латеральной миграции нефти из сопредельных прогибов и окисления её сульфатами и кислородом инфильтрационных вод. Величина потерь исходных запасов нефти за счёт битумо-образования в таких бассейнах превышает 95% (Зап.-Канадский, Вост.-Венесуэльский). Залежи Б. п. (пластовые) антиклинальных структур распространены преим. в пределах эродированных сводовых поднятий и палеоподнятий в р-нах древних платформ (м-ния Анабарского массива, Алданского щита на Сибирской платформе, палеосвода "Зинченко", Среднепечорского палеоподнятия в Тимано-Печорской провинции), а также на бортах внутриплатформенных впадин и сопряжённых склонах крупных поднятий (группа м-ний Мелекесской впадины и Южного купола Татарского свода). Запасы отд. залежей достигают сотен млн. т, зон битумонакопления нескольких млрд. т.

Жильные и штокверковые битумные скопления формируются на путях вертикальной миграции углеводородов по тектонич. трещинам и приурочены к локальным разрывам на нефтегазоносных структурах (Садкинское. Ивановское, Бориславское и др. м-ния), зонам региональных разрывов в передовых частях складчатых систем и на бортах межгорных впадин и краевых прогибов (система жил в юго-вост. части Турции, м-ния впадины Юинта в США и др.). Напр., крупнейшие жильные тела в Турции (жилы Харбол, Авгамасья) достигают дл. 3,5 км при мощности 20-80 м, прослеживаются на глуб. до 500 м. Покровные залежи Б. п. образуются в результате субаэрального превращения излившихся нефтей, тяготеют к областям альп. складчатости внутр. бортам краевых прогибов и синклинальным прогибам, характеризуются высокой концентрацией битума при сравнительно небольших запасах. Отд. залежи с запасами в десятки млн. т битума образуют т. н. асфальтовые озёра (Пич-Лейк на о. Тринидад, Гуаноко в Вост. Венесуэле, Охинское и Нутовское на о. Сахалин).

Доказанные и перспективные геол. запасы битумов в промышленно развитых капиталистич. и развивающихся странах оцениваются в 580 млрд. т, из к-рых 71% приходится на Канаду и 27% на Венесуэлу. Наибольшие геол. запасы Б. п. сосредоточены в Канаде (413,8 млрд. м³), Венесуэле (ок. 159 млрд. м³), США (ок. 5,2 млрд. м³). Крупнейшие м-ния: в Канаде Атабаска, Колд-Лейк, Пис-Ривер, поле Трайэнгл, Уобаска; в Венесуэле Пояс Ориноко (Суата Моричаль, Хобо и др.); в США Пеор-Спринг, Саннисайд, Тар-Санд Трайэнгл; в Ираке-Кухе-Мунд. Значит, запасами Б. п. обладают Нигерия (0,84 млрд. м³), Турция (0,33 млрд. м³), Мадагаскар (0,27 млрд. м³).

В СССР общие разведанные запасы ок. 850 млн. м³, прогнозные превышают 30 млрд. м³, из к-рых на мальты приходится ок. 53%, асфальты, асфальтиты ок. 43%, озокериты до 0,5%. Ок. 90% прогнозных запасов падает на Вост. Сибирь и Урало-Поволжье. Б. п. в СССР сосредоточены преим. в палеозойских отложениях (гл. обр. пермских, каменноугольных и кембрийских), в мезозойско-кайнозойских не более 3-5%. В Вост. Сибири известны м-ния битумов (напр., Оленёкское), группа м-ний оценена в Урало-Поволжье (Ашальчинское, Аканское, Аксубаевское, Сугушлинское, МордовоКармальское, Подлесное, Карасинское и др.). В сев.-вост. Части Тимано-Печорской провинции погребённые залежи битумов (м-ния Нядейюское, Хоседаюское, Серембойское). Скопления битумов выявлены также в Зап. Казахстане, Ср. Азии, на Кавказе и других районах.

Добыча Б. п. ведётся карьерным, шахтным или скважинным способами. Первый эффективен при небольшой мощности покрывающих пород (коэфф. вскрыши до 1). На больших глубинах (исчисляемых первыми сотнями м) применяют шахтный способ. Скважинная добыча вязких асфальтовых Б. п. характеризуется термическими и другими воздействиями на пласт.

Мировая добыча битумов и высоковязких нефтей в промышленно развитых и развивающихся странах (1981): 103,5 млн. т скважинным способом и 9,8 млн. т карьерами (в т.ч. Венесуэла 43,2 млн. т, США 17,2 млн. т, Канада 13 млн. т).

Б. п. комплексное сырьё, в осн. химическое и энергетическое. Из асфальтовых битумов получают лёгкую синтетич. нефть и нефт. кокс, компоненты моторного топлива и др. Б. п. и тяжёлые высокосмолистые нефти источники серы, ценных металлов (V, Ni, Sb, Ge, U) и др. В СССР обобщённость ванадием и никелем характерна для м-ний Б. п. нек-рых р-нов Урало-Поволжья, Зап. Казахстана, Ср. Азии, северо-востока Европ. части СССР. Б. п. используются как строит. сырьё (дорожные покрытия, произ-во мягкой кровли, асфальтитовой мастики и др.), в электропром-сти (изоляторы, антикоррозийные покрытия и др.).

Литература: Основные пути преобразования битумов в природе и вопросы их классификации, Л., 1961 (Тр. ВНИГРИ, в. 185); Основы генетической классификации битумов, Л., 1964; Гун Р. Б., Нефтяные битумы, М., 1973; Закономерности формирования и размещения скоплений природных битумов. Л., 1979.

И. С. Гольдберг, Г. Т. Юдин.