Теории происхождения нефти: органическая и неорганическая. Стадии образования нефти. На сколько лет хватит нефти

Относительно теории происхождения нефти учёные к единому мнению не пришли. Это очень сложный вопрос, и проблема его разрешения не по силам пока ни геологии газа и нефти, ни всему естествознанию, которое в данный момент доступно человечеству. О происхождении нефти говорят не только теоретики, но и практики. Знаменитейший геолог-нефтяник И. М. Губкин в тридцатых годах прошлого века писал об этом много и интересно, обсуждая различные теории происхождения нефти. Мы вообще можем только догадываться, что за процессы прошли в течение миллиардов лет под земной корой, наша планета для нас во многом ещё загадка. Человек мало знает об истинном ходе процессов геоэволюции, поэтому теории происхождения нефти весьма многочисленны.

Две основные теории

Когда человечество получит полные знания об условиях, которые способствуют возникновению нефти, когда изучит, как именно формируются залежи её в земной коре, когда познакомится со всеми без исключения структурными формами пластов, их литологическими особенностями, которые благоприятны для появления и скопления нефти, - только тогда разведка и поиск месторождений будут проводиться действительно целесообразно. Как только начала развиваться геологическая наука, наметились две основные теории происхождения нефти. Первая связывает её образование с живым веществом. Это органическая теория происхождения нефти. Вторая говорит о том, что и газ, и нефть возникли благодаря синтезу водорода и углерода при высоких давлениях и температурах в глубине земной коры. Это неорганическая теория происхождения нефти.

История утверждает, что органическая теория появилась позже неорганической: до середины девятнадцатого века нефть добывалась только там, где соприкасалась с поверхностью земли - в Калифорнии, в Средиземноморье, в Венесуэле и некоторых других местах. Немецкий учёный Гумбольдт предполагал, как образуется нефть: так же, как асфальт, в результате действия вулканов. Чуть позже, во второй половине девятнадцатого века, химики уже умели в лабораториях синтезировать ацетилен С₂Н₂ с углеводородами метанового ряда. Ещё позже нашим Дмитрием Ивановичем Менделеевым была предъявлена миру собственная "карбидная", а не органическая теория происхождения нефти. Геолог и учёный Губкин яростно её критиковал.

Менделеев и Губкин

В 1877 году мэтр выступил в Русском химическом обществе относительно гипотезы происхождения нефти. Она была основана на огромном фактическом материале, а потому немедленно стала популярной. Судя по предъявленным доказательствам, все на тот момент открытые месторождения сконцентрировались на краях горно-складчатых образований, они вытянуты в длину и расположены вблизи зон крупных разломов. По Менделееву, через разломы вглубь Земли попадает вода и вступает в реакцию с карбидами металлов, таким образом, способствуя возникновению нефти, которая затем поднимается и образует залежи. Формула Менделеева выглядит так: 2FeC+3H₂O=Fe₂O₃+C₂H₆. Судя по его гипотезе (как образуется нефть), процесс этот происходит всегда, а не только в далёкие геологические периоды.

И. М. Губкин карбидную теорию критиковал повсеместно. Этот вариант не может удовлетворить хорошо знающего геологию человека, который уверен, что нефть вполне прекрасно образовалась и там, где вообще нет никаких разломов, проводящих воду к жидким карбидам. Таких трещин просто не существует в природе - от ядра Земли к поверхности. Базальтовый пояс не даст ни воде проникнуть вглубь, ни готовой нефти подняться наружу. Тем более что против этой теории говорит вся нефть, сегодня добываемая с огромных глубин. Аргументом Губкину служило ещё и то, что нефть, образованная неорганическим путём, оптически неактивна, а вот природная - активна, даже способна вращаться в плоскости поляризации света.

Космос - третья теория

Очень популярна была и космическая теория относительно того, как образуется нефть. Сегодня, с наступлением на космос современных технологий, и она потерпела сокрушительное фиаско. Русский геолог Н. А. Соколов обнародовал свою теорию космического происхождения нефти в далёком 1892 году, основываясь на том, что углеводороды существовали на нашей планете всегда, в самом первозданном её виде, а образовывались они при высоких температурах, когда Земля только формировалась. Охлаждаясь, планета поглощала нефть, растворяя её в жидкой магме. После образования твёрдой земной коры магма как бы отдала углеводороды, которые по трещинам и поднялись в верхние её части, где сгустились от охлаждения и образовали некие скопления. Аргументами Соколову служило то, что углеводороды были обнаружены в массе метеоритов.

Губкин и эту теорию раскритиковал в пух и прах, обвинил в том, что её основаниями служат чисто теоретические выкладки, которые геологическими наблюдениями ни разу не подтверждались. Он вообще был уверен, что неорганической нефти в природе почти нет, а та, что есть, не может иметь практического значения. Основная масса нефтяных залежей всё-таки содержит вещество, прошедшее все стадии образования нефти, и именно органическим путём. Последующее обсуждение этой проблемы происходило почти сто лет, с такими же спорами и отсутствием согласия. Советские учёные-нефтяники выдвинули наиболее обоснованную теорию неорганического происхождения нефти.

Учёные Советского Союза

Кропоткин, Порфирьев, Кудрявцев и другие их единомышленники попытались доказать, что из водорода и углерода, которых достаточное количество в магме, получаются радикалы СН, CH₂, CH₃, выделяющиеся из неё вместе с кислородом, что и служит исходным материалом в холодных зонах для образования нефти. Кудрявцев был уверен, что абиогенное происхождение нефти позволяет ей проходить вместе с газами в осадочную оболочку планеты по глубинным разломам именно из мантии Земли. Порфирьев возражал, что нефть поступала не в форме радикалов углеводорода из глубинных зон, а уже полностью обладая всеми свойствами готовой естественной нефти, пробиваясь сквозь пористые породы. Он не мог ответить только на вопрос о том, на какой глубине нефть находилась до миграции? Несомненно, что в подкорковых зонах, но вся эта теория так же точно недоказуема, как и предыдущие.

Неорганическое происхождение нефти подкреплялось следующими аргументами:

1. В фундаментальных кристаллических породах тоже есть месторождения.

2. Примеси газа и нефти обнаружены вместе с углеводородами в выбросах вулканов, в "трубках взрыва", в космосе.

3. Углеводороды можно получить лабораторным путём, создавая условия высоких давлений и температур.

4. Углеводородные газы и жидкие флюиды углеводородов присутствуют в скважинах, которые вскрывают кристаллический фундамент (в Швеции, Татарстане и других местах).

5. Органическая теория никак не может объяснить наличие громадных концентраций нефти и гигантских месторождений.

6. Залежи газа имеют кайнозойский возраст, а нефти - постпалеозойский на древних горных платформах.

7. Нефтяные месторождения чаще всего связаны с глубинными разломами.

Органическая теория

В последние годы появилось достаточно много публикаций с новыми данными. Например, жидкая нефть обнаружена в океанах, в спрединговых их зонах. Большинство этих фактов говорит о неорганическом происхождении нефти. Однако всё равно она обоснована достаточно скупо и слабо. Потому и сторонников у неё по сей день очень мало. Подавляющее большинство учёных-геологов и за рубежом, и в нашей стране придерживаются органической теории возникновения нефти. Чем же так привлекательна эта теория?

Биогенное происхождение нефти подразумевает возникновение её из органического вещества осадочных субаквальных отложений. Характер этого процесса явно стадийный. Сторонники биогенной теории уверены, что нефть - продукт, получившийся посредством превращения из органического вещества. Это остатки животного и растительного мира в осадочных отложениях морского происхождения, коих на один кубический метр породы соленосных отложений приходятся буквально граммы, но в горючих сланцах на тот же кубический метр осадочных отложений может приходиться до шести килограмм. В глинах - полкилограмма, в алевролитах - двести грамм, в известняках - двести пятьдесят.

Два вида органического вещества

Сапропель и гумус - всякий человек, увлекающийся растениеводством, знает, что это такое. Если органическое вещество накапливается под водой, где доступ воздуха недостаточен, но он есть, оно перегнивает, получается гумус - главная часть почвы, обеспечивающая плодородие. Если же под водой, но без доступа кислорода накапливается органическое вещество, тогда происходит "медленная перегонка", восстановительный химический процесс - гниение. Мелкие бассейны с застойной водой всегда имеют огромное количество сине-зелёных водорослей, планктона, в том числе и членистоногих, которые живут недолго и умирают в громадных количествах.

На дне образуется мощный слой органического ила - сапропеля. Таковы прибрежные части морей, лагуны, лиманы. При сухой перегонке сапропель выдаёт двадцать пять процентов веса похожих на нефть жирных масел. А образование нефти - процесс настолько долгий и сложный, что проследить за всеми его стадиями человек не имеет возможности, он находит только результат - огромные месторождения и залежи нефти. А процессы шли тысячелетиями в нефтематеринских свитах, где самые разнообразные отложения формировались на дне океанов и содержали рассеянное вещество органического происхождения в количествах не ниже кларка - четырёхсот грамм на кубический метр.

Потенциал

Нефтематеринские отложения с самым высоким потенциалом - глинисто-карбонатные, в которых содержится органическое вещество сапропель. Называются такие отложения доманикитами. Они есть во всех докембрийских толщах, в системах фанерозоя, причём на одинаковых стратиграфических уровнях совершенно разных континентов. Каким же образом так получилось? Три с половиной миллиарда лет назад на земле зародилась жизнь. В кембрийскую эпоху водная оболочка Земли уже имела самые разнообразные формы органики. Ранний палеозой был представлен необъятными морями и океанами, где водорослей и беспозвоночных уже было огромное количество видов.

И далеко не сразу весь этот органический мир устремился на сушу. Самые лучшие условия для жизни создавались в водоёмах на глубине от шестидесяти до восьмидесяти метров - чаще всего это шельфы подводных границ континентов. Чем ближе к суше, тем органического вещества в отложениях больше. Внутриконтинентальные моря содержат до пятидесяти процентов всей отложившейся органики. Наилучшие условия для создания нефти - прибрежные части морей. Родиной нефти являются древние моря, а не болота в пресноводных бассейнах.

Стадии образования нефти

Академик Губкин утверждал, что нефтеобразование не может обойтись без прохождения определённых стадий. Первые - седиментогенез и диагенез, когда идёт формирование газоматеринских и нефтематеринских осадков, то есть - исходного органического вещества. Первая стадия несёт с собой такие биохимические процессы, при которых образуется кероген и изобилие газообразных веществ, которые постепенно рассеиваются.

Некоторая часть их растворяется и концентрируется, иногда даже представляя интерес промышленной добычи (пятьдесят миллиардов кубических метров метана в африканском озере, например, или в Японии тоже из моря добывается газ, в котором до девяноста семи процентов метана). Однако на этой стадии нефть ещё не образовалась. А вот дальнейшее погружение ведёт разведчика к нефтематеринским породам зоны катагенеза, где уже возникают из исходного органического вещества аммиак, сероводород, метан, углекислый газ, а с ними и жидкие продукты углеводородов.

Фазы и зоны

Главной фазой является нефтеобразование в стадии катагенеза на глубине двух-трёх километров отложений при температуре от восьмидесяти до ста пятидесяти градусов по Цельсию. Оптимальными условиями являются как раз те, при которых решающий фактор - высокая температура. Нефтегазогенерация имеет и конкретные зоны по глубине залегания. До ста пятидесяти метров зона биохимическая, для которой характерно развитие в органическом веществе биохимических процессов с выделением газов.

От одного до полутора километров вниз - переходная зона, где затухают все биохимические процессы. Третья зона от полутора до шести километров - термокаталитическая, она особо важна для образования нефти. И четвёртая - газовая, где образуется в основном метан. Видно, что процесс и начинается с образования газа, и сопровождает нефтеобразование на всех этапах, и завершает этот процесс. Зональность эта вертикальная, а распределение углеводородов в месторождениях - горизонтальное.

Добыча

Раньше нефть добывали там, где она почти вплотную подходит к поверхности. Сейчас добыча её увеличилась многократно, а потому и скважины просто поражают своей протяжённостью. Самые длинные были пробурены в СССР: на Сахалине - гораздо более двенадцати километров, и на Кольском полуострове - 12262 метра. В Катаре горизонтальная скважина более двенадцати километров, в США - две девятикилометровые скважины. В баварских горах Германии есть такая же девятикилометровая скважина, из которой ничего не добывалось и не добывается, хотя потратили на неё триста тридцать семь миллионов долларов. В Австрии было найдено небольшое месторождение нефти, которое неожиданно оказалось гораздо больше разведанного, но нефть обнаружилась на глубине более восьми километров. При ближайшем рассмотрении это скопление оказалось не нефтью, а газом, который добывать было невозможно - геологические особенности этого участка не позволили. А скважину всё-таки пробурили, но не нашли вообще ничего, даже сланцев, которые можно было бы добывать.

Всем странам нужна нефть. Из-за её отсутствия постоянно начинаются войны. Добывается она сейчас в невиданных ранее количествах. Земля уже буквально обескровлена. Эксперты-энергетики подсчитали, на сколько лет хватит нефти, имеющейся в недрах Земли. И оказалось, что уже разведанных запасов осталось всего на пятьдесят шесть лет. Конечно, полностью она не исчезнет. Люди уже умеют добывать нефть из сланцев, нефтеносного песка, из природных битумов и много чего ещё. Венесуэле хватит нефти на сто лет, Саудовской Аравии - почти на семьдесят, России - менее тридцати лет осталось бытия нефтегазовым гигантом.