Головна > Архів > № 2 (202) 2026 > 62–75
Geology & Geochemistry of Combustible Minerals No. 2 (202) 2026, 62–75
ISSN 0869-0774 (Print), ISSN 2786-8621 (Online)
https://doi.org/10.15407/ggcm2026.202.062
Мирослава ЯКОВЕНКОa, Юрій ХОХАb, Олександр ЛЮБЧАКc
Інститут геології і геохімії горючих копалин НАН України, Львів, Україна
a e-mail: myroslavakoshil@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-8967-0489
b e-mail: khoha_yury@ukr.net, https://orcid.org/0000-0002-8997-9766
c e-mail: oleksandr.lyubchak@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0700-6929
Анотація
Розглянуто роль порової структури викопної органічної речовини у формуванні локальних термобаричних умов, за яких можливе утворення метану внаслідок ланцюгових вільнорадикальних реакцій. Вихідною гіпотезою є уявлення про систему газ–органічна речовина як гетерогенне дисперсне середовище, у якому нано-, мікро- та мезопорові елементи не можуть бути описані лише значеннями тиску й температури. Для оцінювання використано безрозмірний коефіцієнт порового тиску π = Pп/P∞, де Pп – поровий тиск; P∞ – геостатичний тиск. Значення π, менші за одиницю, характеризують дефіцит порового тиску відносно геостатичного, а величина 1 − π та абсолютний перепад ΔP = (1 − π)P∞ можуть розглядатися як міри відносного й абсолютного розрідження. Проаналізовано модельні ряди для пор діаметром 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100 і 1000 нм у діапазоні глибин 0–10 км, а також окремі тренди для торфу, бурого/кам’яного вугілля та антрациту за теплових потоків 40 і 100 мВт/м2. Показано, що розмір пори є головним чинником відхилення порового тиску від геостатичного: у порах 0,5–2 нм π залишається суттєво нижчим за одиницю навіть на глибині 10 км, натомість пори 100–1000 нм наближаються до квазірівноважного режиму. Підвищення теплового потоку посилює відхилення π у малих порах, але цей вплив є другорядним порівняно з геометричним чинником. Отримані результати дають змогу пояснити, чому еволюція порового спектра від торфу й бурого вугілля до антрациту змінює не лише сорбційні властивості органічної речовини, а й імовірність виникнення локальних зон, сприятливих для механічної деструкції, стабілізації радикалів і метаногенерації.
Ключові слова
вугілля, торф, антрацит, пористість, метан, поровий тиск, розрідження, вільні радикали, геостатичний тиск, тепловий потік
Використані літературні джерела
Булат, А. Ф., Звягильский, Е. Л., Лукинов, В. В., Перепелица, В. Г., Пимоненко, Л. И., & Шевелев, Г. А. (2008). Углепородный массив Донбасса как гетерогенная среда. Киев: Наукова думка.
Клим, М. М., & Якібчук, П. М. (2003). Молекулярна фізика. Львів: Львівський національний університет імені Івана Франка.
Хоха, Ю. В., Любчак, О. В., & Яковенко, М. Б. (2019). Енергія Гіббса утворення компонентів природного газу в осадових товщах. Геологія і геохімія горючих копалин, 2(179), 37–46. https://doi.org/10.15407/ggcm2019.02.037
Храмов, В., & Любчак, О. (2009). Механізм генерації метану в поровому просторі вугілля. Геологія і геохімія горючих копалин, 3–4(148–149), 44–54.
Эттингер, И. Л. (1988). Необъятные запасы и непредсказуемые катастрофы: Твердые растворы газов в недрах Земли. Москва: Наука.
Boelter, D. H. (1969). Physical properties of peats as related to degree of decomposition. Soil Science Society of America Journal, 33(4), 606–609. https://doi.org/10.2136/sssaj1969.03615995003300040033x
Clarkson, C. R., & Bustin, R. M. (1996). Variation in micropore capacity and size distribution with composition in bituminous coal of the Western Canadian Sedimentary Basin: Implications for coalbed methane potential. Fuel, 75(13), 1483–1498. https://doi.org/10.1016/0016-2361(96)00142-1
Clarkson, C. R., & Bustin, R. M. (1999a). The effect of pore structure and gas pressure upon the transport properties of coal: A laboratory and modeling study. 1. Isotherms and pore volume distributions. Fuel, 78(11), 1333–1344. https://doi.org/10.1016/S0016-2361(99)00055-1
Clarkson, C. R., & Bustin, R. M. (1999b). The effect of pore structure and gas pressure upon the transport properties of coal: A laboratory and modeling study. 2. Adsorption rate modeling. Fuel, 78(11), 1345–1362. https://doi.org/10.1016/S0016-2361(99)00056-3
Dziewonski, A. M., & Anderson, D. L. (1981). Preliminary reference Earth model. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 25(4), 297–356. https://doi.org/10.1016/0031-9201(81)90046-7
Gan, H., Nandi, S. P., & Walker, P. L. (1972). Nature of the porosity in American coals. Fuel, 51(4), 272–277. https://doi.org/10.1016/0016-2361(72)90003-8
Hasterok, D., & Chapman, D. S. (2011). Heat production and geotherms for the continental lithosphere. Earth and Planetary Science Letters, 307(1–2), 59–70. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2011.04.034
Kleimeier, C., Rezanezhad, F., Van Cappellen, P., & Lennartz, B. (2017). Influence of pore structure on solute transport in degraded and undegraded fen peat soils. Mires and Peat, 19, 18. https://doi.org/10.19189/MaP.2017.OMB.282
Li, Y., Liu, W., Song, D., Ren, Z., Wang, H., & Guo, X. (2023). Full-scale pore characteristics in coal and their influence on the adsorption capacity of coalbed methane. Environmental Science and Pollution Research, 30, 72187–72206. https://doi.org/10.1007/s11356-023-27298-2
Liu, D., Qiu, F., Liu, N., Cai, Y., Guo, Y., Zhao, B., & Qiu, Y. (2022). Pore structure characterization and its significance for gas adsorption in coals: A comprehensive review. Unconventional Resources, 2, 139–157. https://doi.org/10.1016/j.uncres.2022.10.002
McCarter, C. P. R., Rezanezhad, F., Quinton, W. L., Gharedaghloo, B., Lennartz, B., Price, J., Connon, R., & Van Cappellen, P. (2020). Pore-scale controls on hydrological and geochemical processes in peat: Implications on interacting processes. Earth-Science Reviews, 207, 103227. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103227
Nie, B., Liu, X., Yang, L., Meng, J., & Li, X. (2015). Pore structure characterization of different rank coals using gas adsorption and scanning electron microscopy. Fuel, 158, 908–917. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.06.050
Pan, J., Wang, K., Hou, Q., Niu, Q., Wang, H., & Ji, Z. (2016). Micro-pores and fractures of coals analysed by field emission scanning electron microscopy and fractal theory. Fuel, 164, 277–285. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.10.011
Rezanezhad, F., Price, J. S., & Craig, J. R. (2012). The effects of dual porosity on transport and retardation in peat: A laboratory experiment. Canadian Journal of Soil Science, 92(5), 723–732. https://doi.org/10.4141/cjss2011-050
Rezanezhad, F., Price, J. S., Quinton, W. L., Lennartz, B., Milojevic, T., & Van Cappellen, P. (2016). Structure of peat soils and implications for water storage, flow and solute transport: A review update for geochemists. Chemical Geology, 429, 75–84. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2016.03.010
Rezanezhad, F., Quinton, W. L., Price, J. S., Elrick, D., Elliot, T. R., & Heck, R. J. (2009). Examining the effect of pore size distribution and shape on flow through unsaturated peat using computed tomography. Hydrology and Earth System Sciences, 13, 1993–2002. https://doi.org/10.5194/hess-13-1993-2009
Sing, K. S. W., Everett, D. H., Haul, R. A. W., Moscou, L., Pierotti, R. A., Rouquerol, J., & Siemieniewska, T. (1985). Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity (Recommendations 1984). Pure and Applied Chemistry, 57(4), 603–619. https://doi.org/10.1351/pac198557040603
Zou, G., She, J., Peng, S., Yin, Q., Liu, H., & Che, Y. (2020). Two-dimensional SEM image-based analysis of coal porosity and its pore structure. International Journal of Coal Science & Technology, 7, 350–361. https://doi.org/10.1007/s40789-020-00301-8
Надійшла до редакції: 21.04.2026 р.
Прийнята до друку: 08.05.2026 р.
Опублікована: 29.05.2026 р.