4.1. Развитие представлений о происхождении нефти и газа и их значение для науки и практики

Представления о происхождении нефти развиваются более двух тысячелетий, начиная с версий античных ученых. Длительное время эти представления имели фантастический характер.

В начале ХVIII века немецкий ученый И. Генкель связал образование нефти с ОВ - остатками растений и животных. Несколько позже французский ученый Б. Де Молье за исходное вещество горючих ископаемых также принял ОВ, содержащиеся в морских отложениях. При этом вулканические процессы он объяснил их горением.

Русский исследователь М.В. Ломоносов в работе «О слоях земных» (1763) предположил, что нефть выгоняется подземным жаром из каменных углей в виде маслянистой жидкости и поступает в трещины и полости горных пород.

В начале XIX века известный немецкий ученый А. Гумбольдт (1805) предложил гипотезу о неорганическом происхождении нефти, основанную на фактах присутствия УВ в продуктах извержения вулканов. Во второй половине XIX века немецкий химик Ганн (1864), французские химики М. Бертло (1865), М. Биассон (1873), С. Клоэц (1878) в результате лабораторных экспериментов получили широкую гамму УВ при обработке высокоуглеродистого чугуна минеральными кислотами, а также хлоридами в присутствии углекислого газа. Затем в рамках неорганической концепции происхождения нефти появились карбидная гипотеза Д.И Менделеева (1877), обоснованная им лабораторными экспериментами и геологическими наблюдениями, космическая гипотеза В.Д Соколова (1889) и другие гипотезы.

Таким образом, в начале XIX века чётко обозначились два направления решения проблемы происхождения нефти: органическое и неорганическое.

Сложность проблемы происхождения нефти и газа связана с их специфическим свойством – способностью мигрировать в земной коре вместе с пластовыми водами, поэтому о месте рождения нефти и газа можно судить только по косвенным признакам.

Отдавая должное сложности рассматриваемой проблемы, английский геолог С. Пауэрс в первой четверти ХХ века сказал: «Ко времени, когда из земли будет извлечен последний баррель нефти, еще не будет создана гипотеза её образования, в равной мере удовлетворяющая всех заинтересованных, и согласующаяся со всеми мыслимыми геологическими условиями».

Интенсивное развитие нефтяной промышленности в первой половине ХХ века показало, что проблема происхождения нефти имеет не только научное, но и большое практическое значение. Знание геологических и геохимических условий образования нефти и газа необходимо для определения направлений, методологии и методики поисков их месторождений, а также для оценки ресурсов нефти и газа на Земле.

Оценивая итоги разработки проблемы происхождения нефти и газа Ю.И. Пиковский (2000) отметил, что весь ХХ век геологи вели интенсивные исследования в этой области, но в конце столетия, как и на его пороге, существуют две различные концепции – органическая и неорганическая. При этом сторонники этих концепций убеждены в том, что проблема решена однозначно.

4.2 Различия органических и неорганических концепций. Основные гипотезы и факты неорганической концепции

Главные отличия в решении проблемы происхождения УВ связаны в основном с источником углерода, лежащем в основе соединений нефти и газа - биогенным, исходящим от живых организмов, или абиогенным, поступающим из мантии Земли. Отличия касаются также условий и энергетических источников процессов нефтегазообразования.

В органической теории, источниками УВ считаются биолипиды, или жиры и жироподобные вещества, и биополимеры: аминокислоты, углеводы и лигнин живого вещества (ЖВ), преобразуемые в процессе литогенеза в геолипиды, или битумоиды и геополимеры. К геополимерам относятся различные гуминовые вещества.

Энергетическим источником преобразования ОВ на стадии диагенеза является деятельность анаэробных бактерий, а на стадии катагенеза – температура недр. При этом образование нефти и газа происходит низкотемпературных условиях - нефти до 170 °С, а максимум образования термокаталитических газов от 180 до 250 °С.

Неорганические концепции отличаются большим разнообразием представлений об образовании нефти и газа. Источниками УВ считаются: окись углерода, углекислый газ, вода, карбонаты, карбиды и гидриды металлов, а также метан, простейшие углеводородные радикалы (СН, СН₂, СН₃) и другие УВ глубинного происхождения. Неорганические концепции исходят из жестких термобарических условий образования нефти и газа, характерных для верхней мантии и низов земной коры. Считается также, что образованию УВ могут способствовать резкие перепады давления, электромагнитных и акустических полей, которые вызываются землетрясениями.

В настоящее время среди гипотез неорганического происхождения нефти выделяются:

1) глубинная магматическая гипотеза Н.А. Кудрявцева (1951-1973);

2) баровакуумная гипотеза И.В. Гринберга (1965, 1982);

3) гипотеза дегазации мантии Земли П.Н. Кропоткина, Б.М. Валяева (1965);

4) космические гипотезы Ф. Хойла (1956) и В.П. Порфирьева (1957, 1967);

5) экзогенная космическая гипотеза Ю.Р. Каграманова и А.Е. Егикяна (2003);

6) газогеодинамические и флюидогеодинамические гипотезы К.А. Аникиева (1989), Т. Голда и С. Сотера (1985), В.И. Дюнина и А.В. Корзун (2001, 2003) и другие.

Неорганические гипотезы обоснованы термодинамическими расчётами, показывающими возможность существования УВ в условиях мантии Земли при температурах до 1500-1700 °С и давлениях до 6500 МПа, лабораторными экспериментами и фактическими данными. В настоящее время установлено, что более 15 % мировых запасов нефти и газа связаны с магматическими породами и корой выветривания фундамента осадочных бассейнов.

Основные факты неорганической концепции.

Неорганические концепции опираются на следующие факты.

1. Установленное наличие радикалов, углеродистых соединений и УВ в газопылевых облаках межзвёздной среды, в атмосферах Юпитера и спутника Сатурна Титана. Наличие метана в атмосферах планет-гигантов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.

2. Наличие битумоподобных веществ в метеоритах, в составе которых присутствуют н-алканы, изопреноиды (пристан и фитан), порфирины, а также углеводы, аминокислоты, жирные кислоты, и даже оптически активные вещества. Среднее содержание ОВ в углистых хондритах достигает 5 %.

3. Присутствие углеродистых соединений, а также водорода, окиси углерода, спиртов, метана и некоторых, более сложных УВ в продуктах магматизма мантийного происхождения, в гидротермальных системах современного и древнего вулканизма.

4. Результаты термодинамических теоретических расчётов, указывающие на возможность существования метана и тяжелых УВ в условиях мантии Земли.

5. Результаты лабораторных экспериментов по синтезу УВ из неорганических компонентов (мрамора, кальцита, вюстита FеО и дистиллированной воды) при давлениях и температурах, соответствующих условиям верхней мантии.

6. Восполнение запасов УВ во многих залежах в процессе их разработки, то есть существование месторождений с самовоспроизводящимися запасами.

7. Установленные в разных регионах увеличения дебитов скважин, вплоть до фонтанирования после их различных простоев и землетрясений.

8. Молодой кайнозойский возраст многих залежей природного газа и нефти древних платформ, не согласующийся с возрастом вмещающих пород

9. Наличие уникальных и крупных по запасам месторождений нефти и газа в кристаллических породах фундамента, а также следы присутствия УВ в изверженных, метаморфических и метасоматических породах.