Нефтегазовая геология

Биогенная природа протонефти -  исходного для нефти вещества. Органическое происхождение нефти и газа

В пользу органической природы основного исходного вещества для образования нефти и газа ‑ «протонефти» (protopetroleum) - свидетельствуют три главных аргумента:

1. Огромное количество ОВ и УВ встречается в осадочной оболочке Земли. Преобладающими химическими элементами органического вещества как животного, так и растительного происхождения являются углерод и водород. Кроме того, некоторое количество соединений с углеродом и водородом, в том числе и углеводороды, и в настоящее время продуциуется живыми организмами - животными и растениями. Таким образом органический материал, обильный и широко распространенный, вполне обеспечивает накопление двух основных элементов нефти и газа ‑ углерода и водорода.

¹Новейшие неопровержимые подтверждения биогенной природы исходного для нефти вещества можно найти в трудах VII Международного нефтяного конгресса (Мексика, 1967) и в двух сборниках «Генезис нефти и газа», один из которых выпущен издательством «Недра» в 1967 г., а другой - издательством «Наука» в 1968 г. ‑ Прим. peд.

2. Во многих нефтях обнаружены порфирины¹, и почти во всех нефтях и газах содержится азот. Это служит более или менее прямым указанием на животное или растительное (или комбинированное) происхождение нефти и газа, поскольку любое ОВ обязательно содержит и порфирины, и азот [16]. Порфирины встречаются в природном асфальте и в неотфильтрованных и не подвергавшихся перегонке средних и тяжелых нефтяных фракцияхг содержащих асфальтово-смолистые компоненты. Количество порфиринов может быть различным. Примерно половина всех исследованных образцов, полученных из самых различных районов земного шара, характеризовалась присутствием порфиринов в количестве 0,004-0,02 мг на 100 г (0,4×10^-4 ‑ 0,2×10^-3%), другая половина ‑ 40-400 мг на 100 г (0,04-0,4%).

Азот является одним из основных компонентов аминокислот [CH₂(NH₂)COOH], т.е. гидролизированного протеина, входящих в состав любой живой материи. Траск и Патнод [17] установили, что содержание биогенного азота в осадках почти прямо пропорционально содержанию в этих осадках органического углерода (С_орг). Таким образом, содержание азота и углерода может служить мерой обогащенности отложений органическим веществом. В древних отложениях, например, кратность содержания ОВ по отношению к содержанию углерода и азота выражается соответственно как 1, 1:1 и 24:1. Азот присутствует практически во всех нефтях и газах, главным образом в качестве составной части сложных асфальтово-смолистых соединений. Непрерывная цепь распространения азота - от живых организмов через органическое вещество в осадках к нефти - одно из доказательств органической природы нефтегазоматеринского вещества.

3.         Оптическая активность ‑ способность вращать плоскость поляризации поляризованного света ‑ является свойством большей части нефтей, не обнаруживающимся в веществах неорганического происхождения, за исключением киновари (H₂S) и кварца (SiО₂). Наиболее интенсивно оптическая активность проявляется у фракций, выкипающих в интервале 250-300°С. По-видимому, оптическая активность большинства нефтей является следствием присутствия в них холестерола (С₂₀Н₄₅ОН) [а также фитостеролов и других соединений], встречающегося в органическом веществе как животного, так и растительного происхождения [18].

Практически во всех породах-неколлекторах, таких, как глины и карбонаты, обнаружены самые различные УВ и даже нефть. Одни и те же УВ встречаются как в рассеянном состоянии в тонкозернистых осадках [в микронефти], так и в самих нефтях. Теснейшая связь ОВ и УВ в осадках исключает какие-либо сомнения в том, что ОВ является первичным источником нефти и газа.

Впервые возможность органического происхождения нефти сформулирована Лескеро [19], который в 1866 г. предположил, что нефть в девонских отложениях восточных районов США образовалась из одноклеточных морских растений 2. Обилие растительных и животных остатков, повсеместно распространенных и характерных почти для всех типов отложений, естественно, заставило исследователей рассматривать этот материал в качестве органического источника нефти и газа.

¹Порфирины образуются из гемина (вещества, окрашивающего кровь в красный цвет) или из хлорофилла (вещества, окрашивающего растения в зеленый цвет). В нефтях порфирины встречаются в виде сложных соединений, которые быстро окисляются. Трейбс установил, что растительные порфирины (C₃₂H₃₆N₄ и C₃₂H₃₅N₄СOOH), выделенные из хлорофилла, встречаются значительно чаще, чем животные порфирины (C₃₂H₃₈N₄ и C₃₂H₃₆N₄COOH), образованные из гемина.

²Основоположником органической теории является М.В. Ломоносов, на 100 лет опередивший Лескеро. ‑ Прим. ред.

Хакфорд [20] в 1922 г. нашел, что состав золы нефти и морских водорослей практически одинаков; в ней содержатся йод, бром, фосфор и соли аммония. Позднее он развил эту идею и пришел к выводу, что нефть и другие нафтиды могли образоваться в результате пиролиза и гидролиза морских водорослей при низких температурах [21].

Еще более отчетливо показана связь между нефтью и исходным веществом в работе Сандерса [22]. Он обнаружил в нефтях многих залежей огромное количество разнообразнейших микровключений: остатки кальцитовых или кремневых скелетов и панцирей, окаменелые растительные остатки, раковинки фораминифер, мельчайшие конкреции пирита, небольших рачков, остатки скелетов насекомых, оболочек спор, водорослей, грибков, кутикулы смолистых телец, кусочки угля и лигнита. Некоторые из этих включений, конечно, могли быть привнесены в нефть со стороны. Однако большая их часть, несомненно, генетически связана с нефтями, в которых они обнаружены. [Это заключение в свете новейших данных представляется ошибочным. Большая часть подобного рода включений связана с вмещающими нефть отложениями и попала в нее чисто механическим путем. Часть наиболее мелких включений, в частности споры и пыльца, могла попасть в нефть на путях ее миграции.]

Еще одним доказательством органического происхождения нефти является присутствие нефтяных УВ в современных осадках Мексиканского залива [23]. Определение абсолютного возраста этих УВ свидетельствует о том, что они не могли мигрировать в современные осадки из более глубоких горизонтов, а образовались на небольших глубинах в результате разрушения ОВ, захороненного в самих этих осадках.