ТЕОРИИ ОБРАЗОВАНИЕ НЕФТИ И ГАЗА

Теория неорганического происхождения нефти и осадочно-миграционная теории происхождения углеводородов

Таким образом, гипотеза органического происхождения нефти, зародившаяся на основе преимущественно геологических данных по сравнительно ограниченному числу объектов, подтвердилась на огромном числе новых объектов (несколько десятков тысяч) и подкреплена многогранной химической информацией, корректно проведенными экспериментами, наконец, описывается различными математическими моделями. Следовательно, по всем современным критериям эта гипотеза вполне отвечает требованиям, предъявляемым к теориям и, стало быть, обоснованно называется теорией происхождения нефти и углеводородных газов .

 Однако справедливость требует остановиться на критике этой теории и на доказательствах ошибочности, к сожалению, еще бытующих старых представлений о неорганическом происхождении нефти и углеводородных газов. Необходимо особо подчеркнуть, что сторонники старых, уже опровергнутых предположений существуют не только в нефтегазовой геологии. Американский ученый Т. Кун, проанализировавший научные революции во многих отраслях знаний[1], заключает: "Когда в развитии естественной науки ученый или группа исследователей создают синтетическую теорию, способную привлечь большинство представителей следующего поколения исследователей, прежние школы постепенно исчезают. Но всегда остаются ученые, верные той или иной устаревшей точке зрения". Об этом же пишет в интересной книге А. Сухотин[2]. В качестве примеров авторы указанных книг упоминают немецкого химика Р. Бунзена, не признавшего закон Д. И. Менделеева, Г. Галилея, вначале не принявшего систему Н. Коперника, которую также отрицал Ф. Бэкон, французского палеонтолога Ж. Кювье, отрицавшего учение Ч. Дарвина и т. д.

 Обращает на себя внимание тот факт, что, возрождая в пятидесятых годах XX века представления о неорганическом происхождении нефти, авторы не смогли выдвинуть никаких принципиально новых аргументов по сравнению с теми, которые приводились в XIX веке. Результаты разработок, произведенных в течение почти тридцати лет (с 1951 года), не позволили создать какой‑либо новой модели, принципиально отличающейся от моделей, предложенных ранее. Более того, даже те предположения, которые до научно‑технической революции еще можно было считать обоснованием неорганического происхождения нефти, в настоящее время не подтвердились.

 Начиная с А. Гумбольдта, все сторонники неорганического происхождения нефти в качестве одного из основных доводов приводили информацию о битумопроявлениях и залежах нефти и газа в магматических и метаморфических породах. Как видно из приведенного выше текста, подобные проявления достаточно надежно могут быть аргументированы и с позиции осадочно‑миграционной теории происхождения нефти и углеводородных газов.

 Одним из аргументов в пользу именно такого объяснения является тот факт, что указанные проявления как по числу, так и по объемам несоизмеримо меньше, чем в осадочном чехле.

 Начиная со Страбона, почти все исследователи в качестве довода в пользу неорганического происхождения нефти приводили грязевые ,вулканы, считая, что их деятельность обусловлена близостью магматического источника. Еще И. М. Губкин доказал, что деятельность грязевых вулканов нефтегазоносных областей вызвана наличием углеводородных газов на глубине и, как установлено теперь бурением, под ними нет магматических очагов. Что касается грязевых вулканов вулканических областей, то при морфологическом сходстве их с грязевыми вулканами нефтегазоносных областей они отличаются от последних другим составом газов, среди которых преобладает двуокись углерода.

 Прекрасным примером различной природы указанных типов грязевых вулканов являются недавно детально изученные четыре грязевых вулкана в бассейне реки Коперривер на Аляске. Как оказалось, из двух восточных грязевых вулканов поступает преимущественно углекислый газ, свидетельствующий о связи с магматическими очагами, газ двух западных грязевых вулканов состоит почти исключительно из метана, изотопный состав углерода которого свидетельствует об его связи с органическим веществом осадочных пород. Таким образом, аргумент, приводимый в течение почти двух тысяч лет в пользу неорганического происхождения нефти, в настоящее время является одним из важных доводов, доказывающих образование нефти и углеводородных газов из органического вещества, содержащегося в осадочных породах.

 Пожалуй, более половины работ, посвященных обоснованию представлений о неорганическом происхождении нефти и углеводородных газов, содержит критику положений осадочно‑миграционной теории происхождения нефти. При этом наряду с действительно дискуссионными приводятся положения, давно решенные и вполне доказанные. Авторы таких работ сначала пытаются доказать, что битумы, извлекаемые из горных пород при анализе с помощью растворителей, в действительности представляют собой новообразования, формирующиеся в процессе анализа в горячем хлороформе. Однако когда такие же битумы извлекаются из магматических или метаморфических пород, то обычно эта информация приводится как доказательство неорганического происхождения нефти.

 Когда же эти аргументы опровергаются, сторонники неорганического происхождения нефти выдвигают обычно положение о том, что сами битумы являются вторичными и представляют собой следы "дыхания" залежей нефти, расположенных ниже. Наконец, если на конкретном материале им доказывают несостоятельность и этого аргумента, то выдвигают следующий: эти битумы в природных условиях не могут покинуть породы. Для подтверждения этого довода производят всякие расчеты, в которых приводится общая поверхность минеральных частиц и количество битума, которое не может даже покрыть эти частицы мономолекулярным слоем.

 Непоследовательность таких аргументов очевидна: если указанных битумов нет в действительности, то их нет и в магматических и метаморфических породах, они не могут быть следами "дыхания" залежей и, наконец, они не должны покидать генерирующие породы. Но самое главное, что вопрос о наличии этих битумов не может вызывать сомнений. Дело в том, что, во‑первых, эти битумы можно видеть простым невооруженным глазом непосредственно или под люминесцентной лампой. Еще лучше они заметны под люминесцентным микроскопом. Во‑вторых, разработанная методика проведения анализов исключает возможность попадания заметных количеств (превышающих чувствительность анализов) новообразований, что прекрасно доказывается как контрольными анализами, так и анализами таких пород, не содержащих битумов.

 Нельзя считать эти битумы и следами "дыхания" залежей уже потому, что их содержание в породах, как правило, контролируется составом последних. Породы же с повышенным содержанием битумов распространены как в зонах залежей нефти, так и вне их. Блестящим примером сказанного являются доманиковые отложения Волго‑Уральской области, баженовская свита в Западной Сибири, отложения главного доломита верхнепермского возраста Среднеевропейского бассейна, которые содержат до 1‑2% битумов на огромных пространствах, измеряемых сотнями тысяч и миллионами квадратных километров.

 Наконец, всякие возражения об отсутствии возможности движения битумов в породах опровергаются непосредственными наблюдениями над природными объектами: всегда можно наблюдать заполнение битумом песчаных пород, залегающих среди глинистых или крупных пор в известняках; особенно хорошо видны следы миграции битумов в образцах под люминесцентной лампой и под люминесцентным микроскопом. Правда, остается несколько неопределенным механизм такой миграции. Высказываются различные точки зрения. Одни исследователи считают, что такая миграция происходит под действием сил, сжимающих породы по мере их погружения и уплотнения, другие полагают, что она обусловлена растворяющей способностью отжимающихся поровых растворов, третьи связывают ее с действием молекулярных сил.

 Наконец, процесс миграции битумов наблюдается при лабораторном моделировании. Тот факт, что теоретически неоднозначно определен механизм процесса, отнюдь не должен являться доказательством невозможности развития такого процесса. Во многих областях наук установлены различные законы, теоретическая сущность которых еще не выяснена, однако это не является основанием для их отрицания. Так, в физике нет достаточно глубоких теоретических разработок, объясняющих природу гравитационных сил, но это не помешало еще И. Ньютону и всем последующим поколениям ученых выявить законы действия этих сил и многих обусловливающих их процессов. Датский астроном Т. Браге считал неприемлемой систему Н. Коперника потому, что не известны силы, заставляющие Землю вращаться вокруг Солнца.

 Как отмечалось, основные закономерности распределения нефти и газа в земной коре полностью и достаточно корректно отвечают осадочно‑миграционной теории происхождения нефти. Однако сторонники неорганического происхождения нефти выдвигают еще несколько "закономерностей", которые, якобы, должны подтверждать их точку зрения. Между тем детальный анализ всей имеющейся информации не подтверждает эти "закономерности".

 Так, ряд сторонников указанной точки зрения утверждает, что во всех месторождениях нефть встречается, начиная от какого‑то уровня и до метаморфических пород фундамента. На этом основании даже делается вывод о том, что во всех случаях необходимо разведывать месторождения до фундамента и даже на 700‑800 м в верхней части последнего, хотя эта глубина ничем не обосновывается. Однако, как показано выше, ни в одном из нефтегазоносных регионов мира нет крупных залежей нефти и газа в метаморфических породах фундамента.

 Вторая "закономерность", которую так старательно пытаются найти указанные исследователи, заключается в приуроченности месторождений к глубинным разломам. Если такое утверждение представлялось хоть в некоторой степени обоснованным во времена Д. И.Менделеева, когда на Кавказе были известны нефтяные месторождения лишь в районах Баку и на Кубани, а в США ‑ лишь вблизи Аппалачского хребта, то теперь, когда такие месторождения открыты на всей территории Предкавказья, за многие сотни километров от большого Кавказа, а в США ‑ почти на всей платформе, такое утверждение не только не имеет оснований, но и противоречит всему накопленному геологическому материалу. В самом деле, анализ информации о распространении нефтяных и газовых месторождений в пределах Предкавказья, Волго‑Уральской провинции, Западной Сибири, Прикаспийской впадины, на всей территории США, Среднеевропейской нефтегазоносной и многих других провинций мира и сопоставление ее с данными о распространении глубинных разломов убедительно свидетельствуют о том, что прямой непосредственной связи между ними не существует.

 Как можно видеть на тектонической карте мира, существует достаточно много достоверно установленных глубинных разломов, вблизи которых нет не только месторождений нефти и газа, но даже их признаков. Такова, например, характеристика Талассо‑Ферганского, Предкопетдагского глубинных разломов, разломов, ограничивающих Западную Сибирь с юга, и многих, многих других. С другой стороны, само площадное распространение месторождений в перечисленных провинциях свидетельствует об отсутствии исключительно тесной связи распространения месторождений нефти и газа с глубинными разломами.

 Однако, подчеркивая отсутствие такой прямой и непосредственной связи, все же нельзя отрицать наличие опосредствованных связей. В самом деле, в тех случаях, когда глубинные, разломы пересекают нефтегазоносные области, они влияют на расположение месторождений нефти и газа, обусловливая некоторую их концентрацию. Такое влияние связано с тем, что в зонах разломов лучше формируются коллекторы, а также ловушки, т. е. создаются благоприятные условия для аккумуляции нефти и газа в залежи. Там же, где нет толщ, в которых генерируются нефть и углеводородные газы, все эти ловушки оказываются пустыми. Это как раз и доказывает, что связь между нефтяными и газовыми залежами и глубинными разломами не генетическая, а только опосредствованная.

 Как отмечалось в главе III, еще в 1889 году В. Д. Соколов, ссылаясь на информацию о наличии углеводородов в различных космических телах (звездах, планетах, метеоритах, межзвездном пространстве), высказал предположение о том, что нефть образовалась еще в том протопланетном облаке, из которого сформировались Земля и другие планеты. В 1955 году эту гипотезу попытался возродить английский астрофизик Ф. Хойль, по предположению которого на Венере имеются "океаны нефти". Однако результаты исследований поверхности этой планеты и ее атмосферы опровергают данное предположение. Нет углеводородов и в составе атмосферы Марса и других планет Земной группы. Правда, на гигантских планетах, характеризующихся совершенно другими термодинамическими условиями (отрицательными температурами от ‑100 до ‑220 °С), имеется метан. Но других углеводородов не обнаружено.

 В последние 15 лет некоторые сторонники неорганического происхождения нефти в качестве одного из аргументов, подтверждающих правильность их точки зрения, выдвигают результаты расчетов и даже проведенных экспериментов, согласно которым нефть образуется при очень высоких температурах (900‑1500°С). Однако как расчеты, так и эксперименты не заслуживают доверия, и ‑ самое главное ‑ даже если бы они были правильными и нефть действительно образовалась на глубинах свыше 100 км, она не могла бы попасть, не разлагаясь, в ловушки, расположенные на глубинах от нуля до 10 км. Сам принцип произведенных расчетов неверен, так как нефть не представляет замкнутую термодинамическую систему, в которой соотношения равновесных пар углеводородов не изменяются в течение длительного существования залежи. Доказательством неправомерности таких подсчетов является тот факт, что в зависимости от того, какие взяты пары углеводородов, можно для одной и той же нефти получить расчетные температуры образования от ‑170 до +1075 °С. Мало того, поскольку для очень высоких температур нет экспериментальных данных, то все расчеты в областях высоких температур основаны на экстраполяции выявленных связей. Между тем хорошо известно, что для таких неустойчивых соединений, какими являются углеводороды, связи, действующие в области низких температур, не могут существовать в областях высоких и сверхвысоких температур.

 Что касается результатов экспериментов, то те незначительные количества углеводородов, которые якобы получены при их проведений, никак не могут быть интерпретированы однозначно по следующим причинам. Во‑первых, нигде не показана "чистота" эксперимента, т. е. не приведены результаты "холостого" опыта. Между тем такие ничтожные количества тяжелых углеводородов могут быть получены даже из "загазованного" воздуха, не говоря уже об углеводородах из смазки, прокладок или даже вследствие недостаточной "стерильности" коммуникаций. Во‑вторых, в качестве объекта взят образец мрамора из Мраморошского карьера в Львовской области. Однако, как показали наши исследования, в этом мраморе содержатся сорбированные углеводородные газы.

 Подводя итоги анализа всех аргументов, приводимых в качестве обоснования представлений о неорганическом происхождении нефти и углеводородных газов, можно отметить следующее. За более чем столетний период не выявлено ни одного принципиально нового факта или группы фактов, подтверждающих правильность указанной точки зрения. Наоборот, полученная за прошедшие годы новая информация опровергла многие аргументы. Не менее важно, что даже те небольшие прогнозы, которые были сделаны, исходя из представлений о неорганическом происхождении нефти (поиски залежей вдоль разломов, в породах фундамента и др.), не подтвердились, и если бы геологи‑практики руководствовались этими представлениями, то большинство известных в настоящее время месторождений и даже целых провинций (например Западно‑Сибирская, Прибалтийская и др.) так и не было бы открыто.

 Подтверждается критерий Т. Куна, заключающийся в том, что "...ученые, верные той или иной устаревшей точке зрения, выпадают из дальнейших совокупных действий представителей их профессии". Почти 20 лет ни на одном из международных нефтяных, газовых и геологических конгрессов не обсуждаются предположения о неорганическом происхождении нефти. Мало того, за это время проведено шесть конгрессов по органической геохимии, материалы которых свидетельствуют о постоянном прогрессе в развитии осадочно‑миграционной теории происхождения нефти и углеводородных газов.

 Если сравнивать степень обоснованности осадочно‑миграционной теории происхождения нефти и представлений об ее неорганическом происхождении, то символически первую можно себе представить в виде дворца науки, воздвигнутого на прочном современном фундаменте, а вторые ‑ в виде хатки, построенной еще в прошлом столетии, опора которой разрушается под "ударами" расширяющегося потока информации (рис. 39).

Так можно себе представить состояние и обоснование теории осадочно ‑ миграционного происхождения нефти и углеводородных газов и предположений об их неорганическом происхождении