Эколого-геохимические аспекты

Петрохимические особенности
и технологические характеристики горючих сланцев 
Горючие сланцы - осадочная горная порода, глинистая, известко-
вистая, кремнистая, тонкослоистая, при выветривании листоватая или 
массивная, с содержанием сапропелевого органического вещества от 20 
до 60-80%; цвет ее коричневато-серый, коричневато-желтый, оливково-

---

6 
серый; при воспламенении она горит коптящим пламенем. ГС являются 
представителями каустобиолитов (горючих ископаемых органического 
происхождения), которые разделяются на две группы [117]: а) образова-
ния, сингенетичные вмещающим породам, и б) продукты миграции. К 
первой группе относятся торф, сапропелит, бурые и каменные угли, угли-
стые и горючие сланцы, а также ряд органических минералов (ископае-
мые смолы, фихтелит и др.). Вторая группа включает нефти и их природ-
ные дериваты (нафтиды) и аналоги (нафтоиды). Обычно угли отграничи-
ваются от углистых и горючих сланцев по содержанию более 59% орга-
нического вещества, а собственно ГС от рассеянного органического 
вещества по содержанию приблизительно 25% органики или несколько 
ниже при сохранении признака горючести.
Американские исследователи определяют ГС как тонкозернистые 
породы, содержащие тугоплавкое органическое вещество, которое может 
быть переработано в жидкое и газообразное топливо; около 20% органи-
ческого вещества сланцев приходится на долю растворимых битумов, 
остальное представлено нерастворимым керогеном [24]. По Г.К. Хруста-
левой [140-142], ГС - осадочная органоминеральная порода, содержащая 
в концентрированной форме (20-70%) преимущественно сапропелевое 
органическое вещество (продукт преобразования низших растительных и 
животных организмов - фитопланктона, зоопланктона, фитобентоса), в 
основной массе нерастворимое в органических растворителях, при тер-
мической деструкции которого образуется значительное количество смо-
лы (более 25% на органическое вещество). Согласно [74], ГС характери-
зуются как осадочные тонкозернистые карбонатные, кремнистые или 
глинистые горные породы, содержащие 15-40% органического вещества 
(керогена). При содержании органического вещества 5-15% порода при-
надлежит к группе керогенсодержащих, при 40% и более - к сапропеле-
вому углю, при менее 5% - речь идет уже о рассеянном органическом 
веществе. В соответствии с предложением ЮНЕСКО название «горючие 
сланцы» придается глинистой, известковистой или кремнистой породе 
(с содержанием в ней керогена от 10% и более), обладающей способно-
стью загораться от спички, издавая при этом специфический запах пале-
ной резины [72].
С генетической точки зрения различают следующие основные типы 
ГС [3, 55, 136]: а) собственно сапропелитовые (сапропелиты), в которых пре-
обладают продукты превращения простейших водорослей и животных мате-
риалов (Прибалтийский сланцевый бассейн, Волжский бассейн, Болтышское 
месторождение и др.); б) гумитосапропелитовые (сапрогумиты), где значи-
тельную долю составляют измененные остатки высших растений (менелито-
вые сланцы Карпат и др.); в) сапропелито-гумитовые горючие сланцы. Мно-

---

7 
гообразие природных типов ГС представлено несколькими (более десятка) 
петрографическими типами с разновидностями [140]. Один и тот горючих 
сланцев же тип установлен на различных по возрасту и генезису месторожде-
ниях. Наиболее широко представлены два петрографических типа ГС: извест-
ковый коллоальгитовый и глинистый коллоальгитовый. Уникальными по 
составу являются известковые талломоальгитовые ГС Прибалтийского бас-
сейна (кукерситы) и диатомовые (кремнистые) коллоальгитовые ГС Ново-
дмитровского месторождения Украины [55, 141, 142]. 
ГС состоят из неорганического вещества, включающего кварц, по-
левые шпаты, глинистые минералы (главным образом гидрослюда и хло-
рит), карбонаты (кальцит и доломит), пирит и другие минералы, и орга-
нического вещества, растворимого в CS
2
(битумы, или битумоиды) и не-
растворимого в CS
2
(керогены); керогены отличаются повышенными 
концентрациями U, Fe, V, Ni, Mo и других элементов [24]. Кероген кукер-
сита содержит также хлор (0,5-0,9%). По интенсивности концентрирова-
ния присутствующие в ГС химические элементы разделяют на 4 группы 
[35]: 1) основные компоненты - Al, H, Ca, O, Si, C; 2) сопутствующие 
компоненты - N, Fe, K, Mg, Na, S, P; 3) примеси компонентов, содержа-
щихся в повышенных концентрациях - Be, B, V, Bi, W, Ge, Mo, Ni, Re, Ti, 
U, Cr; 4) микрокомпоненты - Ba, Br, Ga, In, J, Y, Cd, Co, Li, Cu, As, Nb, 
Pb, Se, Ag, Sc, Sr, Sb, Te, Cl, Ce, Zn, Zr. Отличительная генетическая осо-
бенность органического вещества большинства ГС - его накопление в 
донных отложениях водоемов при нормальном кислородном режиме.
Практическая значимость ГС как энерготехнологического сырья 
определяется возможностью получения из них смолы, свойства которой 
позволяют считать ее альтернативным источником природных углеводо-
родов. Однако ГС обладают по сравнению с другими твердыми каусто-
биолитами повышенной зольностью при сжигании (40-85%) и высоким 
выходом жидких и газообразных продуктов при термическом разложении 
(50-90% на органическое вещество) [74]. Полезные и ценные свойства ГС 
в существенной степени обусловлены спецификой состава органического 
вещества (керогена), исходным материалом для образования которого 
служила биомасса преимущественно низших водорослей (сапропелевые 
компоненты), в меньшей степени - высших растений (гумусовые компо-
ненты) и частично животных организмов [55, 143]. 
Термин «кероген» впервые был использован А. Крам-Брауном 
(1927) для обозначения органического вещества шотландских сланцев. 
Кероген - это суммарное органическое вещество горючих сланцев, т. е. 
богатое водородом аквагенное осадочное органическое вещество, проду-
цирующее при термической деструкции значительное количество жидких 
органических продуктов, что отличает его от органического вещества 

---

8 
гумусового происхождения, генерирующего при термолизе в основном 
газообразные соединения [134].
В настоящее время керогеном называют не только органическое 
вещество ГС, но и рассеянное органическое вещество любого генетиче-
ского типа. Например, Т.Ф. Йен [174, 175] под керогеном понимает ту