ТЕОРИИ ОБРАЗОВАНИЕ НЕФТИ И ГАЗА

Теория органического происхождения нефти. Углеводороды образуются в осадках из рассеянного органического вещества

VI этап (1951 год ‑ настоящее время).  Этот этап с полным правом можно назвать этапом становления теории органического происхождения нефти, или, как ее более правильно назвал Н. Б. Вассоевич, теории осадочно‑миграционного происхождения нефти и углеводородных газов. Началом данного этапа следует считать 1950 год потому, что именно в этот год почти одновременно советскими и американскими учеными были обнаружены углеводороды в современных осадках.

 В Советском Союзе в результате трехлетних исследований группой ученых под руководством В. В. Вебера были обнаружены углеводороды в современных осадках озер, лиманов и лагун, распространенных на Таманском полуострове. В. В. Вебер правильно оценил роль этих углеводородов, отметив, что "в данной ранней стадии превращения органического материала образование углеводородов проявляется еще в очень слабой степени, но тенденция к их образованию несомненна". Доказательством такой тенденции, по мнению В. В. Вебера, является увеличение абсолютного и относительного (в составе органического вещества) содержания углеводородов вниз по разрезу.

 Американские исследователи под руководством П. В. Смита открыли углеводороды в современных осадках Мексиканского залива, прикалифорнийской части Тихого океана, дельты реки Ориноко, а также некоторых пресноводных бассейнов. После этих открытий углеводороды стали обнаруживать в осадках всех водных бассейнов. По подсчету П. В. Смита, количество углеводородов в современных осадках достигает 150 тыс. т в 1 км³, т. е. величины, почти равной их содержанию в осадочных породах богатых нефтеносных районов США, таких как Калифорния (180 тыс. т/км³). И хотя дальнейшие исследования показали, что углеводороды, содержащиеся в современных осадках, существенно отличаются от нефти, значение указанных открытий трудно переоценить.

Они показали, во‑первых, что углеводороды образуются в осадках из рассеянного органического вещества, состоящего из остатков растительных и животных организмов. Тем самым был положен конец продолжавшейся в течение более двух столетий дискуссии о том, какое органическое вещество может быть исходным для образования нефти. Во‑вторых, оказалось, что процессы нефтегазообразования могут развиваться почти в любых субаквальных осадках и что для этого не требуется каких‑то особых экстраординарных условий.

 Результаты указанных исследований позволили сделать далеко идущие выводы, сформулированные американским геологом‑нефтяником А. И. Леворсеном в 1954 году и советским профессором МГУ И. О. Бродом и оказавшие огромное влияние на практику проведения поисков нефти и газа в мире. Сущность этих выводов сводится к тому, что в свете установленных связей любая территория или акватория, выполненная достаточно мощной толщей осадочных пород, должна рассматриваться как перспективная в нефтегазоносном отношении. Одновременно были открыты и разработаны различные методы выявления признаков нефтегазоносности уже в первых скважинах, пробуренных в таких регионах: люминесцентный анализ, позволяющий устанавливать невидимые невооруженным глазом количества битумов, методы анализов газов, растворенных в подземных водах, и определения их упругости и т. д.

 Указанные теоретические предпосылки позволили обосновать необходимость широкого разворота поисковых работ на новых территориях и в акваториях и по данным первых скважин дать правильную оценку перспектив нефтегазоносное, что блестяще подтвердилось открытием в самых различных частях мира новых нефтегазоносных провинций: Западно‑Сибирской, Припятской, Прибалтийской, Северо‑Африканской, Гвинейской, Восточно‑Австралийской и др.

 Однако возникший в предыдущий этап кризис оказал на некоторых советских исследователей столь сильное влияние, что заставил их усомниться в органическом происхождении нефти и привел к попытке возрождения представлений, высказанных еще в XIX веке. Первой "жертвой" этого кризиса оказался профессор Всесоюзного нефтяного геологоразведочного института (ВНИГРИ) Н. А. Кудрявцев, который, установив в разрезе Волго‑Уральской области отсутствие пород, характеризующихся такими же параметрами, как нефтепроизводящие породы Кавказа, пришел к выводу о том, что нефть в месторождения этой области пришла с больших глубин (небезынтересно отметить, что такой же подход к данным по Западной Сибири еще в 1948 году привел Н. А. Кудрявцева к заключению об отсутствии перспектив открытия залежей нефти и газа в этом регионе). Представления Н. А. Кудрявцева о неорганическом происхождении нефти получили поддержку некоторых геологов‑нефтяников и геологов других профилей, и на страницах журналов возобновились дискуссии по проблеме происхождения нефти.

 Было проведено четыре Всесоюзных совещания по образованию нефти и газа: в 1953 году в Ленинграде, в 1958 году в Московском университете, в 1968 году в Московском институте нефтехимической и газовой промышленности имени академика И. М. Губкина и в 1976 году во Львове, в Институте геологии горючих ископаемых АН УССР. Кроме того, в 1954 году во Львове, в 1977 году в Москве и в разные годы в целом ряде других городов были проведены совещания, на которых обсуждались проблемы только неорганического происхождения нефти и углеводородных газов.

 По указанным причинам у нас в стране в течение рассматриваемого этапа решение проблемы происхождения нефти проводилось по двум направлениям: с одной стороны, основная масса исследователей и геологов‑нефтяников продолжала развивать гипотезу органического происхождения нефти, с другой стороны, небольшая, но весьма активная группа исследователей не оставляла попыток возрождения представлений о ее неорганическом происхождении.

 За рубежом после открытия углеводородов в современных осадках почти ни у кого из геологов‑нефтяников не осталось сомнений в органическом происхождении нефти. Были предприняты лишь три попытки возрождения неорганической теории. В 1955 году английский астрофизик Ф. Хойль по существу пытался возродить представления В. Д. Соколова о космическом происхождении нефти, основываясь на предположении о наличии на Венере "океанов нефти". Однако в 1957 году американский геолог и астроном Т. А. Линк довольно убедительно опроверг эти представления[1].

 В 1964 году на 147‑м национальном съезде Американского химического общества, происходившем в Филадельфии, американский химик П. К. Маркс выступил с новой, так называемой "батарейной", теорией происхождения нефти, согласно которой она образуется на больших глубинах (более 11‑14 км) в результате возникновения электрического поля между двумя электродами ‑ сульфидами железа и графита.

 В том же 1964 году английский химик Р. Робинсон, основываясь на наличии в нефтях некоторых углеводородов, которые, по его мнению, не могут иметь органического происхождения, так как образуются при высокой температуре, предположил, что одни компоненты нефти имеют органическое, а другие абиогенное происхождение.

 Для геологов‑нефтяников всех стран органическое происхождение нефти стало настолько очевидным, что вот уже почти 20 лет на международных нефтяных конгрессах, начиная с шестого, проходившего во Франкфурте на Майне в 1963 году, не обсуждаются представления о неорганическом происхождении нефти.

 Результаты проведенных в течение рассматриваемого этапа советскими и зарубежными учеными исследований позволили не только получить качественно новую информацию, подтверждающую органическое происхождение нефти и углеводородных газов, но и выявить многие детали процессов нефтегазообразования, необходимые для определения масштабов этих процессов в тех регионах, где проводились поиски нефти и газа. Внедрение в практику лабораторных работ новых физических физико‑химических методов анализов нефтей, конденсатов, природных газов и органического вещества горных пород и подземных вод позволило получать информацию не только о групповом и элементном составе сказанных веществ, но и о количественном распределении индивидуальных соединений внутри отдельных групп и о соотношениях стабильных изотопов углерода, серы и водорода.

 Не рассматривая всех данных, полученных в течение описываемого этапа и подтверждающих правильность гипотезы органического происхождения нефти и углеводородных газов, отметим основные результаты. Во‑первых, в нефтях были определены многие углеводороды, как непосредственно унаследованные от живого вещества, так и имеющие биологических предшественников. Во‑вторых, были установлены черты сходства между углеводородным составом нефтей и органического вещества пород, из которого они образовались. В‑третьих, было выявлено различие изотопного состава углерода, серы и водорода нефтей из разных стратиграфических комплексов и сходства его с составом как органического вещества пород, так и осадков, формировавшихся в бассейне осадконакопления. В‑четвертых, при моделировании из органического вещества осадочных пород были получены жидкие и газообразные углеводороды. Наконец, в‑пятых, было установлено во всех нефтегазоносных регионах Советского Союза и зарубежных стран распределение нефти и газа свидетельствует о генетической связи этих ископаемых с органическим веществом, содержащимся в породах определенных толщ (Волго‑Уральская, Западно‑Сибирская, Днепровско‑Донецкая, Среднеевропейская и другие провинции).

 Нет необходимости в детальном описании высказанных в течение описываемого этапа представлений о неорганическом происхождении нефти и углеводородных газов, поскольку они в основном не отличаются от соответствующих представлений прошлого столетия, которые подробно освещались выше. Кроме того, многие авторы меняли свои точки зрения и таким образом сами же опровергали эти предположения. Можно лишь отметить, что одни авторы связывали образование нефти с вулканическими извержениями, другие ‑ с поствулканической деятельностью, третьи с процессами метаморфизма, четвертые ‑ с процессами, протекающими в верхней мантии или даже в ядре Земли, пятые ‑ с космическими процессами и т. д. Вероятно, нет ни одного геологического процесса, с которым кто‑либо из авторов не связывал происхождение нефти и природных горючих газов.

 В течение рассматриваемого периода сторонниками неорганического происхождения нефти не было выдвинуто ни одного принципиально нового аргумента по сравнению с теми, которые приводились еще в прошлом столетии для обоснования представлений о неорганическом происхождении нефти: это и наличие нефтепроявлений, нефтяных и газовых залежей в магматических и метаморфических породах, и нефтепроявления в грязевых вулканах, и углеводороды в космических телах и т. д. Правда, абсолютное количество нефтепроявлений, залежей нефти и газа в магматических и метаморфических породах значительно возросло по сравнению с прошлым веком, однако относительное их количество по сравнению с количеством проявлений и залежей, выявленных в осадочных породах, вероятно, даже снизилось. Наконец, следует заметить, что информативность многих из перечисленных выше аргументов в пользу неорганического происхождения нефти в свете новых представлений стала диаметрально противоположной. Но об этом в следующей главе.

 Из приведенного далеко не полного обзора можно видеть, какое огромное разнообразие догадок, предположений и гипотез было высказано в течение многовековой истории решения проблемы происхождения нефти и природных горючих газов. Конечно, степень обоснованности высказываемых предположений была различной. Она зависела от многих факторов: и от общего уровня развития геологических, химических и других наук, и от круга наблюдений, произведенных автором, от его специальности. Так, узкий круг наблюдений повлиял на достоверность предположений Э. Штебера, основанных на изучении только грязевых вулканов Керченско‑Таманской области. Как теперь хорошо известно, эти образования характерны лишь для единичных нефтегазоносных областей.

 Наконец, примерами влияния специальности на решение проблемы происхождения нефти являются предположения М. Бертло, А. Муассана, Н. М. Кижнера и других химиков, которые пытались решать указанную проблему с чисто химических позиций.

 Приведенный обзор в то же время показывает, каким трудным и сложным был путь исследователей к познанию процесса нефтегазообразования. Потребовались усилия многих поколений геологов, накопление огромной информации, касающейся как процессов, развивающихся в настоящее время, так и тех, которые проводили сотни миллионов лет назад; усилия многих химиков, изучивших самыми современными методами состав нефтей, конденсатов, газов и органического вещества горных пород и подземных вод; математиков, обработавших всю эту лавину многогранной информации для выявления факторов, влияющих на процессы нефтегазообразования и определяющих их масштабы.

 В свете этого приходится удивляться прозорливости многих исследователей, которые, располагая весьма ограниченной информацией, высказали предположения, подтвердившиеся почти через 100 лет. К таким догадкам следует отнести предположение Д. С. Ньюберри об образовании нефти в глинистых породах, а также предположение Р. Н. Мурчисона о том, что процессы образования нефти из захороненного биогенного вещества должны быть региональными.

 Высказанные предположения и гипотезы были тем ближе к действительности, чем полнее и комплекснее использовалась как геологическая, так и геохимическая информация. В этом отношении наиболее достоверной оказалась гипотеза происхождения нефти И. М. Губкина, что объяснялось помимо его незаурядных исследовательских способностей также тем, что он использовал комплекс всей накопленной к тому времени геологической и геохимической информации: выявленные геологические закономерности распределения месторождений нефти, данные об ее составе, распределении органического вещества, природе подземных вод, сопровождающих залежи нефти и т. д.

 Возникновение и попытки возрождения ошибочных представлений о неорганическом происхождении нефти были связаны прежде всего с недостатком информации, отсутствием комплексности в ее использовании.

 И коль скоро мы в предисловии провели параллель между решением проблемы происхождения нефти и раскрытием тайн в детективах, проведенный обзор позволяет продолжить это сравнение. Как раскрытие самых сложных, самых запутанных детективных историй невозможно без применения современных, в частности спектральных, методов анализа веществ, использования системного анализа, так и проблема происхождения нефти не могла быть решена на основе лишь односторонней информации об условиях ее залегания в единичных месторождениях, а нужны были сведения об ее составе, полученные самыми современными, в том числе и спектральными, методами.

 Раскрытие тайны происхождения нефти является делом более сложным, чем раскрытие детективных тайн уже потому, что "преступление совершено" нередко десятки, а то и сотни миллионов лет назад, когда не было еще человека, об условиях "преступления" достоверно ничего неизвестно, и судить приходится лишь по косвенным данным. Нет прямых "свидетелей преступления", их не допросишь. И, наконец, от нефти не дождешься "чистосердечного признания", и следы "преступники" надо собирать по крохам.

 Решение этой проблемы облегчает лишь возможность наблюдать аналогичные "преступления", которые происходят в настоящее время, т. е. с известной долей условности получать информацию о процессах нефтегазообразования, протекающих в осадках современных морских и пресноводных бассейнов и, наконец, самыми тончайшими методами обнаруживать следы пребывания нефти и даже устанавливать пути ее продвижения.

 Продолжая аналогию, следует отметить, что так же как и во всякой сложной детективной истории недостаточным доказательством невиновности является нахождение потенциального преступника вдали от места преступления (учитывая возможности современного транспорта, места нахождения нефти и газа, как правило, не могут свидетельствовать о месте и условиях их образования.

 В самом деле, нефть и газ вследствие своей исключительной подвижности могут скопляться в залежи за десятки, а возможно, и за сотни километров от места своего "рождения", причем они образуются из самого различного органического вещества. Вот почему единичные случаи нахождения нефти или газа с какими‑либо органическими остатками или в каких‑то определенных породах не могут являться "уликой" происхождения этих полезных ископаемых.

 Анализируя причины возникновения различных представлений и гипотез о происхождении нефти и углеводородных горючих газов на протяжении всей рассматриваемой истории, нетрудно заметить, что часть возникших заблуждений обусловливалась объективными обстоятельствами, связанными с недостаточностью информации на ранних этапах развития науки; таким образом, в истории развития данной отрасли науки были неизбежны "издержки". Однако существовали субъективные факторы, которые влияли на формирование некоторых представлений.