Bases químicas de la generación de hidrocarburos a partir de componentes microscópicos.
En primer lugar, la vitrinita
La vitrinita se deriva principalmente del tejido lignocelulósico de tallos y hojas de plantas superiores, y sus principales precursores son la celulosa, la lignina y los taninos. Según la nueva visión de la estructura del carbón, la estructura principal de la vitrinita es un esqueleto de red macromolecular complejo, que está envuelto con varios compuestos de bajo peso molecular. La primera se llama fase rígida y la segunda se llama fase móvil (Given et al. ., 1984; Lin et al., 1987). La fase móvil es la principal fuente de materia orgánica soluble en la vitrinita. Los precursores biológicos que constituyen el esqueleto de la red macromolecular son principalmente lignina de plantas superiores.
La lignina es un polímero amorfo tridimensional reticulado. Su unidad estructural básica es el benceno (principalmente 1,4-; 1,3,4-; o 1,3,4,5-sustituido). Entre ellos, el propilo a menudo se oxida a alcohol. La celulosa es también el marco básico de las paredes celulares de las plantas y es un polímero polisacárido que se hidroliza fácilmente. El tanino es una mezcla de compuestos aromáticos con diferentes componentes como ácido, ácido tánico y ácido elágico. Tiene propiedades fenólicas y de alto peso molecular.
En segundo lugar, el grupo inerte
Los precursores biológicos y vegetales del grupo inerte son generalmente similares a la vitrinita, es decir, se derivan principalmente de la celulosa y la lignina de las paredes celulares de las plantas. . Sin embargo, estos componentes se han carbonizado para formar sustancias con mayor contenido de carbono y menor contenido de hidrógeno, es decir, grupos inertes. Debido a su alto grado de polimerización y aromatización, normalmente no se utiliza como material base para la generación de petróleo y gas (Teich-muller, 1982).
Tres. Formación de costras
El grupo de la quitina está formado por materiales vegetales ricos en hidrógeno (como esporas, cutina, resinas, ceras, gomas, látex, grasas y aceites) y degradación bacteriana de proteínas, celulosa y otros carbohidratos. Formación de productos . En comparación con las sustancias húmicas, la quitina contiene una gran cantidad de componentes alifáticos.
1. Esporas
El esporofito se origina a partir de las paredes celulares externas (exina y paredes periféricas) de las esporas de plantas superiores y del polen, y está compuesto principalmente por biopolímeros llamados esporopolen y celulosa. Brooks et al. (1978) propusieron que el esporopolen está compuesto principalmente de polímeros oxidados de β-caroteno, luteína y ácidos grasos, pero estudios posteriores no pudieron confirmar que el esporopolen contenga una gran cantidad de estructuras isoprenoides. El primero forma una estructura de carbono aromático similar a la lignina cuando madura en esporofitos y genera alquilfenoles durante la pirólisis, mientras que el segundo genera una serie de alcanos normales durante la pirólisis.
2. Cutina
La cutina se deriva de la cutina y la cutícula de las plantas y se encuentra ampliamente en la superficie de frutos, tallos y hojas. La queratina es un componente estructural de la cutícula de las plantas y se encuentra principalmente en las plantas terrestres.
La estructura química de la queratina está compuesta principalmente por biopoliésteres de grupos hidroxilo y ácidos grasos epoxi. Uno de ellos es la familia C16, principalmente el ácido dihidroxipalmítico, en el que un grupo hidroxilo se encuentra en el carbono ω y el otro en el C-10, C-9, C-8 o C-7. en la configuración en forma de L. El otro tipo es la familia C18, que se compone principalmente de algunos ácidos hidroxioleicos y homólogos con dobles enlaces en la posición C-12, y también contiene una pequeña cantidad de hidroxiácidos fenólicos, como el ácido p-cumárico y el ácido ferúlico. La Figura 2-1 es un modelo de estructura química de queratina compuesta por la familia de monómeros C16 (Kolattukudy, 1982).
Nip et al. (1987) estudiaron las cutículas de algunas plantas superiores modernas y sus hojas fósiles y descubrieron que contenían biopolímeros con estructuras estables ricas en grasas. Su cromatograma de pirólisis mostró que estaba compuesto principalmente por una serie de hidrocarburos alifáticos lineales, lo que indica la presencia de estructuras de polietileno en el estrato córneo. Las características cromatográficas de pirólisis de las rocas córneas son muy similares a las de algunos petróleos con alto contenido de ceras (Tegelear et al., 1989). Por lo tanto, generalmente se considera que está estrechamente relacionado con el alto contenido de cera del petróleo crudo (Brooks y Smith, 1969).
3. Cuerpo de resina
La resina proviene de plantas superiores, como la resina, la cera, el aceite, la grasa y la mucosidad, entre las que la resina y la cera son los principales materiales parentales biológicos.
Químicamente, resina, resina dura, aceite esencial, resina blanda, etc. Pertenece a los terpenos y se puede considerar que se genera por polimerización por condensación de dos o más moléculas de isopreno. Las grasas y las ceras son lípidos extraíbles.
Figura 2-1 Modelo de estructura monomérica y estructura polimérica de queratina
(Kolattukudy, 1982)
Los principales componentes químicos de la resina son varios terpenos. Los compuestos incluyen monoterpenos volátiles, sesquiterpenos, diterpenos, ácidos diterpénicos y ácidos triterpénicos no volátiles, así como pequeñas cantidades de alcoholes, aldehídos, ésteres y otras sustancias no terpenoides. Debido a la alta estabilidad química de los ácidos resínicos, el cuerpo de resina generalmente hereda y retiene la estructura química básica del esqueleto del ácido resínico. A medida que aumenta la madurez, los ácidos carboxílicos resínicos se convierten en diterpenos y se aromatizan aún más en diterpenos aromáticos como el deshidroabieteno, el zingibereno y la pipiona.
La grasa y la cera son compuestos lipídicos. El protoplasma de las células de la semilla es particularmente rico en grasa, que puede representar más del 70% del peso seco de la semilla. Además, muchas algas también almacenan grasa. Las grasas son mezclas químicas que contienen glicéridos de diferentes grasas y son ricas en hidrógeno. Los ácidos grasos desempeñan un papel importante como precursores del petróleo.
La cera se deposita sobre hojas y frutos en forma de finas partículas, pequeños tallos o piel sólida. Además, la cera también está presente en los tejidos y las paredes celulares queratinizadas y suberizadas también contienen cera. La cera es un éster formado a partir de ácidos grasos superiores y alcoholes grasos superiores. Es muy similar a la grasa y consta de moléculas no ramificadas relativamente cortas (C30 ~ C34). A diferencia de los cuerpos resinosos, las ceras no polimerizan, son resistentes al agua y solubles en éter y alcohol caliente.
4. Corcho
El corcho se deriva principalmente de la capa de corcho que se encuentra fuera de los tallos y raíces de las plantas. Se encuentra principalmente en las paredes celulares del corcho de la corteza de los árboles. El corcho se fabrica a partir de resina de corcho, lignina y polisacáridos. Entre ellos, la resina de corcho contiene una gran cantidad de componentes estructurales alifáticos, incluidos ácidos grasos polihidroxi mono y dihídricos con alto contenido de carbono, sus glicéridos y fenoles (Zheng Zhifang, 1988). Estos componentes alifáticos están entrecruzados con las unidades estructurales aromáticas de la lignina mediante enlaces éster o éter para formar polímeros de corcho (Figura 2-2).
Figura 2-2 Modelo de estructura química de la suberina
(Kolattukudy, 1982)
IV. Formación de sapropel
La formación de sapropel representada por las algas se deriva principalmente de diversas algas y sus productos de descomposición bacteriana. Las especies comunes incluyen algas en racimo y mixococos. , Scenedesmus spp. , algas microtetragonales, cianobacterias, etc.
Las algas son reconocidas como uno de los mejores materiales madre para la generación de hidrocarburos. Sus bioprecursores son ricos en proteínas, celulosa, ácidos grasos, alcoholes, cetonas e hidrocarburos. Generalmente, las algas son ricas en ácidos monocarboxílicos saturados insaturados de cadena lineal pares de C12 a C20, y las grasas de las algas y las membranas celulares también contienen ácidos grasos de cadena larga (Tissot y Welter, 1984). El contenido de hidrógeno de las algas es muy alto, alcanzando de 10 a 11, y está compuesto principalmente por estructuras grasas de cadena abierta y rara vez contiene estructuras aromáticas (Allan et al., 1980). Cabe señalar que después de que las algas mueren y quedan enterradas, la materia orgánica de su pared celular y los lípidos intracelulares se polimerizan en macromoléculas de querógeno de algas, mientras que los lípidos biológicos libres originales, como el ficocolesterol, las cetenas de cadena larga y los alquenos, pueden evolucionar a lípidos inorgánicos solubles. Una mezcla de hidrocarburos y asfaltenos que no está combinada en una estructura de querógeno. Estas sustancias no tienen una reacción de policondensación obvia. Mientras existan condiciones diagenéticas sedimentarias reductoras, pueden ocurrir reacciones de despolimerización y eliminación de grupos funcionales a bajas temperaturas, lo que ayuda a formar petróleo de alcanos y esteranos inmaduros o poco maduros.