Просхождение нефти

Авторы  данной статьи, изучив положительные  и отрицательные стороны этих теорий, предлагают новую - осадочно-неорганическую, которая принципиально отличается от упомянутых, хотя и содержит элементы каждой из них.

Чтобы полнее раскрыть сущность новой нефтяной теории, необходимо сравнить ее с двумя  уже существующими. С этой целью  нами составлены принципиальные схемы  формирования нефтяных и газовых  месторождений отдельно по каждой из них (рис).

На рис.1 А представлена принципиальная геологическая схема образования нефтяных и газовых месторождений в соответствии с исходными положениями органической теории. Ее основные теоретические принципы следующие :

• нефтяное вещество имеет исключительно биогенное происхождение;
• нефть возникла как следствие деструктивного преобразования (метаморфизма) остатков растений и животных, погребенных в толщах осадочных пород (песков, глин, известняков и др.);
• преобразование остатков растений и животных происходило не во всех осадочных породах, а только в наиболее обогащенных биогенной органикой, которые имеют название нефтематеринских или нефтеобразующих слоев;
• в нефтематеринских слоях нефть образовывалась уже в готовом виде в форме дисперсно-рассеянных капелек, называемых частичками микронефти (Вассоевич Н.Б., 1959);
• после завершения формирования дисперсные капельки микронефти должны выходить из нефтеобразующих осадочных слоев и двигаться в толщах соседних осадочных пород до тех пор, пока не попадут в ловушки, где будут накапливаться и преобразовываться в нефтяные или газовые месторождения.

Таким образом, осадочно-миграционная теория происхождения нефти базируется на представлениях об условиях ее залегания  в осадочном чехле и геологических  данных строения и формирования месторождений.

Отметим слабость некоторых положений органической теории:

• недоказанность лабораторными экспериментальными исследованиями возможности преобразования остатков погребенных растений и животных непосредственно в уже готовое нефтяное вещество;
• отсутствие в "материнских" осадочных породах остатков растений и животных, которые не смогли полностью преобразоваться в нефть (целлюлоза, хитин, кости и др.);
• отсутствие в тех же нефтяных слоях осадочных пород не только остаточных капелек микронефти, которые будто бы образовывались там, но и даже всяких следов пребывания в них нефтяного вещества;
• физическая невозможность полного выхода дисперсно-рассеянных капелек нефтяного вещества из нефтеобразующих слоев (без оставления в них следов их бывшего там нахождения);
• отсутствие месторождений нефти и газа в самих нефтематеринских породах.

Эти и  другие несоответствия органической теории законам физико-химии и фактическим  данным заставили некоторых теоретиков нефтяной геологии  искать другие геолого-геохимические  процессы, которые смогли бы привести к возникновению нефтяного вещества и формированию его месторождений.

На рис.1 Б приведена принципиальная схема образования нефтяных и газовых месторождений, составленная на основании теории о неорганическом происхождении нефти. Ее основные положения следующие (Чебаненко И.И., 1966;):

• нефтяное вещество возникает в процессе соединения водорода и углерода, которые имеют неорганическую природу;
• нефтяные УВ: метан, этан и их более сложные модификации, включая нефть, образуются внутри Земли;
• из глубин Земли метан, этан и другие нефтяные УВ поднимаются по трещинам развитых нарушений во время ее дегазации, а достигнув верхних частей земной коры, они преобразуются в нефтяные и газовые месторождения.

Общей характеристикой теории неорганического  происхождения нефти может служить  следующий вывод: "Нефть как  таковая, со всеми присущими ей свойствами физико-химического характера, мигрировала  на земную поверхность из подкоровых зон по глубинным разломам".

Отметим слабость глубинной, или магматической, гипотезы о неорганическом происхождении  нефти:

• недостаточная изученность качественного и количественного состава нефтяных УВ, которые поднимаются из Земли во время ее дегазации, что сдерживает вывод о их достаточности для формирования месторождений;
• неопределенность закономерностей поступления нефтяных УВ из внутренних частей Земли - сплошными потоками или пульсирующими;
• отсутствие объяснений преимущественной концентрации нефтяных и газовых месторождений в местах накопления осадочных пород (геосинклинали, рифтогены, синеклизы и др.) и их случайных нахождений в районах распространения кристаллических пород (кристаллические щиты, массивы и другие блоки).

На рис.1 В показана принципиальная схема формирования нефтяных и газовых месторождений, построенная на основании теоретических представлений о нефти как продукте синтеза водорода и углерода, который происходит не на глубинах, а в приповерхностных участках Земли. Эта теория не является компромиссной между двумя предыдущими - органической и магматически-неорганической. В ней отсутствуют такие понятия как нефтематеринские слои и такие представления, как подъем готовых нефтяных УВ из глубинных частей Земли. Наша теория основывается на положении, что нефтяные УВ формируются в верхних участках земной коры, где глубинный водород (а не готовые нефтяные УВ) соединяется с седиментогенным углеродом.

Эта теория дает ответ на вопрос, почему преобладающее  большинство нефтяных и газовых  месторождений мира размещено в  местах больших скоплений осадочных  пород, т.е. в геосинклиналях, рифтогенах и других впадинах земной коры. Во-первых, потому что именно в этих геоструктурах  сосредоточены крупные массы  углерода, необходимого для соединения с водородом. Во-вторых, именно к  этим геологическим регионам по зонам  глубинных разломов поступают самые  большие количества ювенильного  водорода.

Преимуществом осадочно-неорганической теории (см.рис  В) перед магматически-неорганической (см. рис. Б) является то, что в первой речь идет только о водороде (положение о наличии которого в глубинах Земли не нуждается в доказательствах), тогда как постулат второй теории о поступлении уже готовых нефтяных УВ из глубин Земли еще требует подтверждения, особенно в их качественном и количественном отношении.

Теория  осадочно-неорганического образования  нефти имеет более значительную ресурсную базу, нежели органическая (см.рис. А). Геологи-нефтяники уже установили, что если подсчет ресурсов УВ выполнять на основании органической теории, то вывод будет такой: нефти хватит человечеству не больше чем на 100 лет. С позиций осадочно-неорганической теории ресурсы УВ значительно большие, а возможно, и вообще неисчерпаемые. Процесс соединения водорода с углеродом, являясь основой этой теории, происходит в недрах нашей планеты постоянно.

В нефтяной геологии давно замечено такое интересное явление, как частичное, а возможно, и полное "восстановление" нефтяных и газовых месторождений, которые  были когда-то использованы, т.е. истощены разработкой. Возникает вопрос, откуда появляются новые порции нефти и  газа в "старых", т.е. уже отработанных, месторождениях? Возможно, что существующие месторождения нефти и газа являются постоянно действующими геолого-геохимическими генераторами новых порций нефтяных УВ. С позиций этой научной идеи приходим к выводу, что человечеству не угрожает "нефтяной голод", как  это следует из органической теории.

Исходя  из установленных геологических  фактов, что ювенильный водород поступает  из глубин Земли в наибольших количествах  по зонам глубинных разломов, а  наибольшие объемы углерода сосредоточены  в мощных толщах осадочных формаций, приходим к выводу, что наиболее перспективными для выявления нефтяных и газовых месторождений будут  зоны глубинных разломов (и их разветвления), геосинклиналей (орогенов), рифтогенов, синеклиз, краевых частей платформ, щитов, массивов и других блоков земной коры, что авторы этой статьи пытаются доказать уже много лет (Чебаненко  И.И., 1966; Чебаненко И.И., Довжок Е.М., Клочко В.П., Пономаренко М.И., 1986). 
 
 
 
 
 
 
 

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ  СХЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ  МЕСТОРОЖДЕНИИ СОГЛАСНО ОРГАНИЧЕСКОЙ (А), МАГМАТИЧЕСКИ-НЕОРГАНИЧЕСКОЙ (Б) И  ОСАДОЧНО-НЕОРГАНИЧЕСКОЙ (В) ТЕОРИЯМ

Рисунок 1.1 - кристаллические породы; 2 - то же с включениями абиогенной нефти; 3 - песчано-глинистые породы; 4 - то же с включениями биогенной нефти; 5 - известняки; 6 - песчаники-коллекторы; 7 - скопления нефти в промышленных размерах; 8 - глинистые и другие плотные породы-покрышки  
 
 
 

Образование нефти впоследствии электрических разрядов.

        Кроме температуры и давления в природных процессах принимает участие и электричество. Член-корреспондент АН СССР А.А.Воробьев выдвинул предположение, что в развитии нашей планеты немалую роль играли именно электрические процессы. По его мнению, горные породы обладают гораздо большими диэлектрическими свойствами, чем атмосфера. А если так, то грозы могут бушевать не только над, но и под землею.  
 
В результате сильных электрических разрядов возникают частицы плазмы, которые обладают высокой химической активностью. Это обстоятельство, в свою очередь, создает предпосылки для протекания таких реакций, которые невозможны при обычных условиях. По мнению Воробьева, метан, выделяющийся из органических соединений, при воздействии подземного электрического разряда может подвергнуться частичному дегидрированию, образуются свободные углеводородные радикалы СН, СН2, и СН3. Соединяясь  между собой, они образуют ацетилен, этилен и другие углеводороды, входящие в состав нефти.  
 
Одним из основных механизмов электризации горных пород, согласно рассуждениям Воробьева, является трение в месте контакта горных пород при взаимном перемещении в ходе тектонических процессов. Таким образом, процессы трещинообразования в земной коре могут способствовать превращению механической энергии в электрическую.  
 
И представьте себе, эти весьма неожиданные рассуждения нашли подтверждение в геологической практике. Еще в 1933 году было отмечено, что формы облаков в зонах разломов земной коры резко отличаются от облаков в тех местах, где трещин нет. Современные геофизические приборы указывают, что в приземном слое воздуха над зонами разломов земной коры увеличена электропроводимость.  
 
 

Образование при тектонических  процессах.

       Весьма необычная гипотеза. В соответствии с ней, нефть образуется также из органических остатков, затянутых вместе с океаническими осадками в зону, где происходил подвиг океанической плиты под континентальную. Говоря другими словами, существуют тектонические процессы, которые позволяют органическим веществам оказаться на весьма больших глубинах. При этом механизм затягивания осадков в зону подвига жестких плит аналогичен механизму попадания жидких смазочных масел в зазоры между трущимися жесткими деталями в различных технических устройствах и машинах.  
 
Ну а дальше образовавшаяся нефть может подвергаться различным воздействиям. Например, под тяжестью литосферного выступа, наползающий с материка плиты углеводороды могут быть «выжаты» из осадочных пород и активно мигрировать в сторону надвига. Этим эффектом «горячего утюга» может быть объяснено формирование больших залежей нефти на сравнительно небольшой площади, как в районе Персидского залива.  
 
В результате затягивания органических веществ в мантию, их последующей переработки и выброса образовавшихся углеводородов геотермальными водами в верхние слои земной коры их обнаруживают в вулканических газах во время извержений.  
 
Такая теория, учитывающая глобальную тектонику плит земной коры, оказалась весьма продуктивной и с практической точки зрения. В США, к примеру, ведется бурение в так называемых поднаддвиговых зонах Скалистых гор. И здесь были обнаружены как нефтяные, так и газовые месторождения. А ведь по старым, классическим меркам, их здесь не должно было быть.  
 
В 1980 году в штате Вайоминг поисковая скважина на глубине 1888 метров вошла в докембрийский фундамент, сложенный из гранита. Затем в скальных породах геонефтеразведчики прошли еще 2700 метров и обнаружили осадочные отложения мелового периода. Необъяснимое, казалось бы, чередование пород разного геологического возраста объяснялось весьма просто: на осадочные породы в свое время была надвинута плита гранита.  
 
Бурение было продолжено, и на глубинах 5,5 километров разведчики обнаружили промышленные залежи газа. К настоящему времени в Скалистых горах ведется промышленная разработка, а прогнозные запасы оцениваются в 2,8 миллиарда тонн условного топлива. Это уникальное месторождение. 

   Современные методы исследования.

   К современным методам исследования относиться газохроматографический метод анализа. Который позволяет исследовать состав легких бензиновых фракций, нормальных и изопреноидных алканов, ароматических углеводородов, а также полициклических нафтенов — стеранов и тритерпанов.

Ведется усовершенствование геофизических  и сейсмических методов, с помощью  которых можно построить геологические  разрезы. Используются геофизические  методы, основанные на геофизических  эффектах, вызываемых наличием нефти  и газа в земной коре.

       Для решения теоретической и практической задач поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений внедряются различные математические приёмы с применением ЭВМ, позволяющие прогнозировать размещение ресурсов углеводородов и, в частности, раздельно нефти и газа, определять тем самым наиболее эффективные направления поисков и оптимальные системы размещения разведочных скважин на месторождениях. 

Ведется усовершенствование геофизических  и сейсмических методов

     Связи с другими научными дисциплинами.

Изучение  процесса образования нефти связано  с многими научными дисциплинами в основном геологическими, химическими  и физическими.

Общая химия обычно включает информацию о химических и физических свойствах важнейших неорганических и органических, основные сведения о теории строения вещества, элементы химической термодинамики и кинетики, учение о растворах, сведения о закономерности органического синтеза, основы физико-химического анализа веществ.

Органическая  химия — раздел химии, изучающий соединения углерода их структуру, свойства, методы синтеза. 

Физическая  химия — наука об общих законах физики и химии. Исследует химические явления с помощью теоретических и экспериментальных методов химии и физики. Определяет строение и химические превращения веществ при различных внешних условиях.

Седиментология  физическая — новая отрасль литологии, изучающая осадконакопление как закономерный процесс взаимозависимостей механики движения среды накопления и элементарных тел зерен, формирующих осадок.

Нефтехимия-область химии, изучающая состав, св-ва и хим. превращения компонентов нефти и прир. газа, а также процессы их переработки.