7.1. Биогенная теория образования нефти и газа.

Начало целенаправленной разработки идеи об органическом происхождении нефти было положено более двухсот лет назад М.В. Ломоносовым, предложившим гипотезу об образовании нефти в результате подземной перегонки содержащегося в породах органического вещества (уголь, торф).

Отдельные аспекты современной теории биогенного генезиса нефти и газа формируются в трудах отечественных (Н.И. Андрусов, А.Д. Архангельский, Н.Д. Зелинский, В.И. Вернадский, И.М. Губкин, Г.П. Михайловский) и зарубежных (Г. Гефер, Г. Потонье, Д. Хант, К. Энглер и др.) ученых. Однако биогенная концепция как целостная теория происхождения нефти и газа сформулирована И.М. Губкиным в его работе "Учение о нефти" (1932 г.). При этом следует подчеркнуть, что он рассматривал эту проблему не изолированно, как самостоятельное явление, а комплексно, в совокупности со всеми естественно-историческими процессами Земли, являющимися составными частями геологической формы движения материи.

Как писал И.М. Губкин, в его работе сделана попытка подойти к процессам нефтеобразования и образования нефтяных месторождений с диалектической точки зрения, исходя из положения о том, что эти процессы представляют одну из струй единого диалектического процесса развития Земли.

Не менее важную роль в формировании и понимании теории происхождения углеводородов сыграли труды выдающегося ученого В.И. Вернадского - основоположника геохимии и в частности основ биогеохимии нефти, разработавшего геохимическую систему взаимодействия углерода с живым веществом биосферы. Эту систему В.И. Вернадский назвал жизненным циклом углерода.

Последующие исследования советских и зарубежных ученых (А.А. Ализаде, А.А. Бакиров, Н.Б. Вассоевич, М.Ф. Мирчинк, А.А. Трофимук, В.А. Успенский, Д. Хант, и др.) развивались в направлении изучения геологических условий размещения скоплений углеводородов в земной коре, геологических и геохимических условий образования нефтегазоматеринских и нефтегазопродуцирующих отложений и физико-химических процессов преобразования органического вещества в углеводороды, миграции углеводородов в коллекторы и формирования их залежей и т.д.

Основными предпосылками биогенной теории происхождения нефти и газа служат приуроченность почти всего объема промышленных скоплений углеводородов (99,9 %) к осадочным образованиям; сосредоточение наибольших ресурсов углеводородов в отложениях геологических периодов, отличавшихся активной жизнедеятельностью организмов биосферы; наличие скоплений углеводородов в замкнутых линзах песчаников, прибрежных барах древних палеоморей и палеорусел рек, заключенных в мощной толще непроницаемых глин; установление процессов преобразования органического вещества в углеводороды нефтяного типа в осадках (илах) современных морей и океанов; сходство изотопного состава серы, содержащейся в нефти, и битумной составляющей органического вещества вмещающих пород; наличие в составе нефтей различных химических соединений (азотистых, кислородных, сернистых) биогенного происхождения и сходство изотопного состава углерода нефти и органического вещества. Существенным моментом является сходство изотопных составов углерода и серы, содержащихся в нефтях и органическом веществе вмещающих пород, в то время как изотопные составы этих элементов в разных литолого-стратиграфических комплексах даже в пределах одного региона неодинаковы. Это свидетельствует о различных источ­никах образования углеводородов в данном регионе. Существует также еще ряд геохимических данных, подтверждающих биогенные источники образования нефти и газа. Процесс образования нефти и газа и формирования их скоплений — залежей, проходит несколько стадий, каждой из которых свойственны определенные палеогеологические, палеогеофизические, палеогеохимические и палеогидрогеологические условия, характеризующие развитие данного региона и земной коры в целом.

В зависимости от условий, в которых накапливается органическое вещество - в основном остатки простейших животных и растительных организмов, происходит его преобразование в сторону фор­мирования ископаемых углей, нефти или газа. Причем из исходного органического вещества сапропелевого типа при прочих благоприятных условиях образуются главным образом нефть и углеводородный газ, из органического вещества гумусового типа генерируется преимущественно газ.

К сапропелевому органическому веществу относятся продукты распада планктона с высоким содержанием липоидов, накапливающегося в морских и озерных илах при преобладании восстановительных или слабо восстановительных условий, к гумусовому - продукты распада целлюлозы и танинов, входящих в состав растительных организмов, в окислительной обстановке, но при ограниченном доступе кислорода.

Неизменным условием образования нефти и углеводородных газов является накопление органического вещества в субаквальной среде с восстановительной анаэробной обстановкой на фоне преимущественного прогибания бассейна седиментации.

Как отмечает Д.Хант (1979 г.), некоторые углеводороды, содержащиеся в нефти, попали в нее из живых организмов в малоизмененном виде, большинство же углеводородов претерпели значительные изменения, и в конечном счете углеводороды нефти в целом намного сложнее по строению, чем таковые в исходном органическом веществе.

Таким образом, современное представление о биогенной теории происхождения нефти и газа сводится к следующему.

Углеводороды органического вещества, накапливающегося в осадках в диффузно-рассеянном состоянии, и само органическое вещество испытывают на первой стадии действие главным образом биохимических процессов и микроорганизмов. По мере погружения осадков, с усилением действия внутренней химической энергии ОВ и все возрастающего теплового потока земных недр процесс генерации УВ активизируется и они эмигрируют из нефтепродуцирующих толщ в коллекторы (вторая стадия). Под влиянием различных внутренних и внешних источников энергии углеводороды в свободном или растворенном состоянии мигрируют по коллекторам или по трещинам (третья стадия), заполняя ловушки и образуя залежи (четвертая стадия). В зависимости от характера проявления дальнейших тектонических движений и других геологических процессов эти залежи консервируются (пятая стадия) или разрушаются (шестая стадия), рассеиваясь в литосфере или атмосфере. Так завершается полный цикл естественно-исторического процесса генерации, аккумуляции и разрушения скоплений углеводородов, который является частью жизненного цикла углерода В.И. Вернадского.