Битум

Битумы - термин, употребляемый в разных значениях, но всегда включающий признаки родства или хотя бы внешнего сходства с нефтью или её производными. В древности под термином битума понимали главным образом вязкие и твердые производные нефти типа мальты или асфальта, к которым позднее, с осознанием классификационно-генетического аспекта понятия, были присоединены собственно нефти и нефтяные газы. В текущем столетии объем понятия битума стал расширяться за пределы указанных рамок, теряя четкие контуры. Немало способствовало этому внедрение понятия битум в углехимию. В настоящее время в литературе термин битум применяется в трёх принципиально различных значениях.

1. Понятие генетическое, включающее каустобиолиты нефтяного и нафтоидного рядов. Обязательной чертой битума является эпигенетичность по отношению к вмещающей породе (миграционная природа скопления); растворимость не принадлежит к обязательным признакам.
2. Понятие аналитическое, охватывающее сумму природных органических веществ, извлекаемых из пород или современных осадков принятыми в битуминологической практике растворителями (хлороформом, бензолом и другими). Обязательным признаком является растворимость; генетическое отношение к породам может быть различным.
3. Понятие техническое, включающее природные асфальты, продукты переработки нефти, дегти, пеки и другие, используемые в качестве технического сырья (дорожные материалы и другие). Определяющим признаком являются только технические свойства, независимо от происхождения битума.

Указанная неоднородность термина удовлетворительно устраняется с помощью следующей системы наименований: 1) генетическое понятие - битум; 2) аналитическое понятие - битумоид; 3) техническое понятие - технобитум. В качестве общего для всех категорий наименования целесообразно принять термин "битуминозные вещества".

В.А. Успенский. Источник: Геологический словарь, М:"Недра", 1978.

Природные битумы - полезные ископаемые органического происхождения с первичной углеводородной основой. К ним относятся естественные производные нефти, образующиеся при нарушении консервации её залежей в результате химического и биохимического окисления. По составу, зависящему от состава исходных нефтей и условий их преобразования, условно подразделяются на несколько классов: мальты, асфальты, асфальтиты, кериты и антраксолиты. Добычу проводят главным образом карьерным или шахтным способом (битуминозные пески).

Природные битумы применялись на Ближнем Востоке в III тысячелетии до н. э. в качестве связующего строительного материала и для бальзамирования (Древний Египет). В дальнейшем битумы природные эпизодически использовались во многих странах для строительства, в медицине, военном деле, в качестве лаков и др. В 15 веке в Перу инками строились дороги с покрытием из битумов природных. В конце 18 века была предпринята попытка коммерческой разработки битумов природных. Атабаски (Канада). В середине 19 века построены первые асфальтовые тротуары в Париже и Лондоне из битумов природных месторождения в Сеселе (Франция), в 1870-80 - в ряде городов США из асфальтов Тринидадского и Бермудского месторождений. В начале XX века месторождения битумов природных интенсивно разрабатывают в США, Италии, Тринидаде, Германии, Франции, Венесуэле. На территории бывшего СССР асфальтовые битумы добывались с 30-50-х годов в Поволжье (Первомайское, Шугуровское, Садкинское и другие месторождения), Западном Казахстане (Мунайлы-Мола, Ак-Чий и др.), Грузии (Натанебское), респ. Коми (Ижемское) и других районах, озокериты - в Прикарпатье (Бориславское, Дзвинячское и др.) и Средней Азии (Шор-Су и др.). К началу 80-х годов эксплуатируются только Садкинское и Бориславское месторождения. Перспективы значительного расширения объёмов добычи битумов природных связаны с освоением и совершенствованием процесса промышленного получения из них нефти (гидрогенизация).

Элементный состав битумов (С, Н, О, S, N) определяется полумикро- и 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 битумов природных осуществляется инфракрасной спектроскопией (диагностика химической структуры вещества) и методами углепетрографических исследований(определение отражательной способности и показателя преломления). Для некоторых областей использования природных битумов (например, в дорожном строительстве) определяются пенетрация, температура плавления, растяжимость, адгезия, когезия и др.

Природные битумы формируются в результате процессов: а) биохимических и химического окисления нефтей в зоне гипергенеза с образованием ряда асфальтовых битумов природных (мальта асфальт асфальтит оксикерит 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 битумов природных - асфальтенитов (от асфальта до керитов); г) термального метаморфизма (контактового или гидротермального) смолистых нефтей и асфальтовых битумов природных с образованием керитов, антраксолитов, нефтяного кокса; д) дифференциации высоко-парафинистых нефтей при миграции с возникновением озокеритов; е) деструкции органического вещества в условиях контактового и динамометаморфизма с формированием битумов (нафтоидов) асфальтового и парафинового ряда, характеризующихся свойствами нефтяных битумов.

Основные запасы асфальтовых природных битумов (преимущественно мальт) приурочены к моноклиналям, где они контролируются зонами выклинивания и несогласного срезания региональных нефтегазоносных комплексов осадочных бассейнов. Месторождения располагаются на внешних 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 других щитов, Оленёкского свода, где наряду с отдельными месторождениями прослежены зоны и пояса (Канадский, Оринокский) битумо-накопления. Месторождения 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% (Западно-Канадский, Восточно-Венесуэльский). Залежи битумов природных (пластовые) антиклинальных структур распространены преимущественно в пределах эродированных сводовых поднятий и палеоподнятий в районах древних платформ (месторождения 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 месторождений Мелекесской впадины и Южного купола Татарского свода). Запасы отдельных залежей достигают сотен млн. т, зон битумонакопления - нескольких млрд. т.

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

Искусственные (технические) битумы - это остаточные продукты переработки нефти, каменного угля и сланцев. По составу сходны с природными битумами.