Биогенное и абиогенное происхождение полезных ископаемых

Абиоге́нное происхожде́ние не́фти (неоргани́ческое, или минеральное, происхождение нефти) — теории происхождения нефти, согласно которым она образовывалась из различных элементов неорганического происхождения, в ходе химических реакций, происходящих на больших глубинах при высоких температурах и давлении.

Теории первичности залежей нефти являются альтернативными по отношению к теориям органического нефтеобразования.

История[править | править код]

Гипотезы, предлагающие абиогенное происхождение неоднократно высказывались различными учёными до развития передовых методов аналитической химии начала-середины XX века и появления масс-спектрометрии[1].

Теория географа Александра фон Гумбольдта[источник не указан 797 дней].
1877 — карбидная теория Дмитрия Менделеева[2][3].
Теория химика Марселена Бертло[4].

Гипотеза неорганического происхождения нефти базируется на том, что углеводороды образуются в мантийных очагах вследствие неорганического синтеза на сверхбольших глубинах в условиях колоссальных давлений и высоких температур из неорганического углерода и водорода[4].

Абиогенные гипотезы были возрождены в 1950-х годах, однако публиковались в основном только на русском языке. Абиогенная гипотеза стала более популярной на Западе благодаря астроному Томасу Голду, публиковавшему свои исследования на английском языке[1][5].

Хотя абиогенная гипотеза была принята многими геологами в СССР, она утратила авторитет в конце XX века, потому что не позволяла делать эффективных прогнозов по открытию новых нефтяных месторождений[1][5]. Подавляющее количество доказательств свидетельствует в пользу происхождения добываемой человечеством нефти согласно биогенной теории[1].

Гипотезы[править | править код]

В зарубежных научных обзорах выделяют две наиболее распространённые абиогенные гипотезы происхождения нефти:[1][5][6]

Гипотезы глубинного нефтеобразования[править | править код]

Советская гипотеза глубинного абиогенного происхождения нефти из первичных минералов планеты. Основы гипотезы были представлены Н. А. Кудрявцевым в выступлениях на всесоюзных нефтяных конференциях, и в статье 1951 года[7]. Затем они развивалась в работах Святослава Нестеровича и Кирилла Святославича Ивановых, Ю. Н. Федорова, Л. А. Петрова (Россия), В.Б.Порфирьева (Украина), A. M. Cruse, J. S. Seewald (США) и других[4].

Несмотря на популярность в русскоязычной науке, крупнейшие нефтяные залежи волжского и уральского регионов были открыты до популяризации гипотезы; предсказания теорий Кудрявцева и Порфирьева были слишком абстрактными и расплывчатыми, чтобы помочь в открытии залежей[5].

Гипотеза Томаса Голда о происхождении нефти из глубинного метана, исходящего из мантии Земли, публиковалась в 1979—1998 годах. Голд допускал, что этот метан может частично перерабатываться при участии микроорганизмов (глубокая горячая биосфера), что, по его мнению, должно объяснять наличие биомаркеров в нефти. Однако, для существования бактерий требуется температура не выше 110—150 градусов цельсия на глубинах не более 5-10 км, но преобразование метана в более сложные углеводороды происходит лишь при давлениях более 30 килобар, соответствующим глубинам порядка сотни километров[5].

Факты, полученные на сверхглубоких месторождениях нефти, свидетельствуют в пользу представлений о глубинном происхождении нефти. Формирующая нефть система “водород-углерод” метастабильна. При низких давлениях все тяжелые углеводороды нестабильны по отношению к метану и стехиометрическому количеству водорода. Метан не полимеризуется в тяжелые углеводороды при низких давлениях и любых температурах. Однако увеличение температуры при низких давлениях увеличило бы скорость разложения тяжелых углеводородных молекул. Поскольку химические потенциалы всех биотических молекул уступают химическому потенциалу метана, то такие углеводороды не могут самообразоваться из любых биотических молекул. Для синтеза углеводородных систем, сходных по составу с природными, необходима температура 700–1800 К и давление 15–80 кбар — такие, какие имеются в верхней мантии Земли на глубинах 50–240 км. Через глубинные разломы образовавшиеся в мантии углеводороды проникают в земную кору, где и образуют нефтегазовые месторождения. Это происходит преимущественно на окраинных и внутренних рифтах океанических и континентальных литосферных плит и в других зонах глубинных разломов фундамента осадочных бассейнов[4].

Эксперименты российских, американских, западноевропейских и китайских учёных[8] показали: из неорганических компонентов при высоких давлениях и температурах, сходных с условиями верхней мантии Земли, синтезируется смесь тяжёлых углеводородов, сходная по своему составу с природной нефтью, количество которой возрастает с ростом давления. Таким образом, наличие в нефти тяжелых углеводородов свидетельствует о высоких давлениях её генерации. А присутствие биомаркеров в природных нефтях может быть связано не с их органическим происхождением, а с накоплением в ходе фильтрации через осадочные слои, содержащие органические вещества[4].

Теории неорганического нефтеобразования имеют то преимущество, что позволяют объяснить наличие определённого количества водорода в сырой нефти. Как правило, морские органические вещества содержат примерно 7-10 % водорода, а сырая нефть содержит 11-15 % водорода. Одной из задач теории органического происхождения является демонстрация источника водорода, необходимого для заполнения этого пробела. Свободный водород обычно не обнаруживается в осадочных породах, возможно, потому, что водород является самым лёгким из всех газов, а также самым мобильным. Он может проникать в горные породы, которые непроницаемы для других газов и, таким образом, уходят. Кроме того, это один из самых активных элементов. Однако свободный водород выделяется в больших объёмах и обнаруживается в фумаролах. Образование вулканического водорода можно объяснить возможным восстановлением воды с помощью магнетита (который окисляется до гематита) из перегретого пара по следующей реакции:
2Fe3O4+H2O → 3Fe2O3+H2[источник не указан 531 день]

Предполагается, что полученный таким образом водород проходит через горные породы земной коры и вступает в контакт с органическими веществами в субкапиллярных порах сланцев и в капиллярных порах песчаников. Водород может соединяться с этими веществами с образованием углеводородов. Возможно, что гидрирование органических нефтяных веществ происходит в природе с использованием водорода, отделённого от неорганических веществ. Однако, по всей вероятности, этот водород является продуктом бактериальной активности.[источник не указан 531 день]

Проблема исчерпания запасов углеводородов[править | править код]

Конечность запасов нефти в земной коре позволяет сделать вывод, что объём общемировой добычи нефти достигнет пика, после чего неизбежно начнёт снижаться (пик нефти) и не сможет полностью удовлетворить спрос, при этом процесс извлечения нефти будет усложняться, требуя всё больших экономических и энергетических затрат. Концепция пика нефти иногда рассматривается как противоречивая, однако является прямым следствием из конечности запасов нефти (невозможно извлечь больше нефти, чем было создано природой за сотни миллионов лет) и представляет собой важнейшую преграду для цивилизации, основанной на потреблении углеводородных ресурсов и на постоянном росте количества потребляемых ресурсов.[1]

Некоторые сторонники абиогенных гипотез заявляли, что исчерпание запасов нефти и углеводородов не грозит человечеству благодаря продолжающемуся образованию новых формаций нефти и газа. Однако, было показано, что вне зависимости от пути образования нефти, её добыча ведётся слишком большими темпами, и пик нефти неизбежно будет достигнут.[1][9]

По отношению к исчерпаемости нефти абиогенные гипотезы можно разделить на слабые и сильные. В слабых абиогенных гипотезах утверждается, что скорость создания и накопления углеводородов соответствует скоростям накопления в биогенных теориях образования нефти. Таким образом, даже в случае корректности таких гипотез пик нефти будет достигнут, так как человечество добывает и потребляет нефть в значительно большем темпе (сотни лет), чем она создаётся в природе (сотни миллионов лет).[1]

Сильные абиогенные гипотезы предсказывают, что нефть формируется со значительно бо́льшими скоростями (в десятки тысяч раз быстрее, чем в биогенных теориях), достаточными для того, чтобы заместить всю нефть, добываемую людьми из резервуаров. Например, может утверждаться, что эксплуатируемый резервуар соединён с неким сверхглубоким запасом нефти, медленно пополняющим резервуар. Однако в какой-то момент темп добычи сравняется с темпом возобновления нефти, а потом превысит его, и пик нефти всё равно будет достигнут. Сторонники абиогенных гипотез не предоставляли свидетельств в пользу сильных вариантов в работах, опубликованных в научных журналах, но подобные заявления могут встречаться в массовых СМИ без приведения количественных оценок в соответствии с научной методологией.[1]

Примечания[править | править код]

↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Mikael Höök (Uppsala), Development of oil formation theories and their importance for peak oil // Marine and Petroleum Geology Volume 27, Issue 9, October 2010, Pages 1995—2004
↑ Менделеев Д. И. [Происхождение нефти] // Журнал Русского химического общества и физического общества. 1877. Вып. 2. Часть химическая, отдел 1. С. 36-37.
↑ Mendeleev D. L’origine du Petrole // La Revue scientifique. 1877. N 18. P. 409—416.
↑ 1 2 3 4 5 Иванов, К.С. О возможной максимальной глубине нахождения месторождений нефти // Известия Уральского государственного горного университета : научный журнал. — 2018. — № 4 (52). — С. 41-49.
↑ 1 2 3 4 5 Glasby, Geoffrey P. Abiogenic origin of hydrocarbons: an historical overview (англ.) // Resource Geology : journal. — 2006. — Vol. 56, no. 1. — P. 83—96. — doi:10.1111/j.1751-3928.2006.tb00271.x.
↑ Sephton, Mark A., and Robert M. Hazen. «On the origins of deep hydrocarbons.» // Reviews in Mineralogy and Geochemistry Vol 75 (2013): 449—465. doi: 10.2138/rmg.2013.75.14
↑ Кудрявцев Н. А. Против органической гипотезы происхождения нефти // Нефтяное хозяйство. 1951. № 9. C. 3-8
↑ Kolesnikov A., Kutcherov V., Goncharov A. Methane-derived hydrocarbons produced under upper-mantle conditions // Nature Geoscience : Научный журнал. — 2009. — Т. 2. — С. 566–570.
↑ Ugo Bardi, Abiotic Oil: science or politics? Архивная копия от 8 июня 2007 на Wayback Machine // Wilderness Publications, 2004

Литература[править | править код]

Литература по годам:

Андрусов Н. И. К вопросу о происхождении нефти // Труды СПб. об-ва естествоисп. 1895. Т. 23. № 6. Отд. геол. и минерал. С. 20-22.
Андрусов Н. И. К вопросу о происхождении и залегании нефти: Ст. 1-2: Ст. 1 // Тр. Бакинск. отд. РТО. 1906. № 5. С. 1-18; Ст. 2 // Там же. 1908. № 1/2. С. 1-26.
Калинко М. К. Неорганическое происхождение нефти в свете современных данных (критический анализ). М.: Недра, 1968. 338 с.
Федынский В. В., Сорохтин О. Г., Ушаков С. А. Динамика литосферных плит и происхождение месторождений нефти // Доклады АН СССР. 1974. Т. 214. № 6. С. 1407—1410.
Glasby G.P. Abiogenic Origin of Hydrocarbons: An Historical Overview // Resource Geology. 2006. Vol. 56. N 1. P. 83-96. DOI (авторская версия)
Höök M. Development of oil formation theories and their importance for peak oil // Marine and Petroleum Geology. 2010. Vol. 27. N 9. P. 1995—2004. DOI
Sephton M. A., Hazen R. M. On the origins of deep hydrocarbons // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2013. Vol 75. P. 449—465. DOI
Силаев В. И., Аникин Л. П., Вергасова Л. П., Мартиросян О. В. и др. Абиогенные органические полимеры в продуктах современного вулканизма // Вестник Пермского университета. Геология. 2016. Вып. 3 (32). С. 21-31.

Материалы конференций:

От гипотезы органического происхождения нефти и компромиссов полигенеза к научной теории неорганического происхождения нефти: 7 Кудрявцевские чтения: Всероссийская конференция по глубинному генезису нефти и газа: [Москва. 21-23 октября 2019 г.]: Программа конференции. М.: Росгеология, Центральная геофизическая экспедиция, МОИП, 2019. 10 с.

Ссылки[править | править код]

Директор Института проблем нефти и газа (ИПНГ), академик РАН Анатолий Николаевич Дмитриевский. Проблемы происхождения нефти и газа (февраль 2013). (видео).
Гордон № 215 Биогенная нефть, Дмитриевский Анатолий Николаевич, Конторович Алексей Эмильевич, 2003 (видео; текст)

Источник

Наверное, всем известно, что уголь имеет природное происхождение. Признанная на этот счет точка зрения состоит в том, что он образовался из остатков растительности, которой раньше была покрыта наша планета, в результате давления недр и недостатке кислорода.

Считается, что и нефть формируется примерно таким же способом. В 19-м веке ученых волновал лишь один вопрос: «Что именно послужило сырьем для формирования нефти: останки животных или остатки растений?».

Путем экспериментов и исследований было доказано, что нефть имеет органическое происхождение. Поведенные немецкими учеными опыты по переработке рыбьего жира Г. Гефером и К. Энглером и изыскания академика Н.Д. Зелинского с органическим илом – сапропель позволили получить углеводородные соединения, тяжелые масла и другие элементы, входящие в химический состав нефтепродуктов.

Казалось бы, какие еще могут быть сомнения в данном вопросе? Свое предположение по данному факту высказал М. Бертло, по мнению которого нефть образуется из минеральных веществ. Менделеев Д.И. представил на заседании химического сообщества в 1876 году гипотезу образования нефти с участием воды. Стекая по трещинам и разломам, образующимся в результате горообразовательных процессов, она под давлением и воздействием высоких температур взаимодействует с карбидами железа. Образующиеся оксиды и углеводороды по тем же разломам поднимаются к верхним слоям земли и насыщают ее пористые породы, образуя скопления нефти и газовые месторождения.

Изначально абиогенная теория Менделеева вызывала только скептицизм геологов. Но неожиданно обрела более четкие формулировки и получила доказательства от астрофизиков. Спектральные исследования небесных тел показали, что на них встречаются углеводородные соединения, а это еще раз доказывает, что в Земной природе происходят те же процессы, в частности, синтез органических соединений из неорганических.

Таким образом, сегодня существует две теории по поводу происхождения нефти: биогенная, согласно которой она образуется из останков животных и растений, и абиогенная, предполагающая процесс соединения неорганических компонентов. Несмотря на то, что геологи придерживаются первой теории, вопрос происхождения нефти не стоит так остро. Ведь если эта точка зрения верна, то есть серьезные опасения истощения нефтяных запасов. Если же придерживаться мнения сторонников второй теории – опасения напрасны, поскольку процессы разломов на Земле продолжаются, да и воды вполне достаточно.

Факты неорганического происхождения нефти

Со времен античности ученые пытались найти объяснение происхождению нефти. Например, древнегреческий ученый Страбон писал о том, что есть в области аполлонийцев скала Нимфей, извергающая огонь, под которой текут теплые воды и асфальта, образованного в результате сгорания асфальтовых глыб. Ученый немного ошибся, поскольку упомянутых действующих вулканов не существовало, а асфальт (как он называл нефть) – не что иное, как выбросы грязевых вулканов, которые помогают нефти и газу выйти на поверхность. Вместе с тем, в его размышлениях есть здравый смысл, ведь его мнение по поводу происхождения нефти имеет материалистическую точку зрения, которую впоследствии поддержал немецкий ученый А. Гумбольд, выдвинув свою гипотезу вулканического происхождения нефти.

Неорганическая, или абиогенная, теория создавалась постепенно. К тому времени, когда была выдвинута теория Менделеева, накопилось большое количество сведений по факту неорганического генезиса нефти. В конце прошлого столетия французскими учеными в результате опытов с соляной кислотой, чугуном, железом и водой были получены углеводороды, напоминающие по запаху нефть.

Почву под ногами имеет и космическая гипотеза происхождения нефти. По мнению геолога Соколова В.Д., в далекие времена Земля была окутана газом, состав которого включал углеводороды. Постепенно охлаждаясь, газ переходил в жидкое состояние, а углеводороды растворялись в густой магме. Далее по законам физики магма твердела, и выделенные из нее углеводороды поднимались по трещинам вверх, образуя залежи газа и нефти.

Естествоиспытатель В. Сальников объединил эти гипотезу в одну, предположив, что некая планета упала на Землю, спровоцировав вулканическую и горообразующую активность. Содержащиеся в ее составе углеводороды были залиты мощными потоками вулканического пепла и грязи и ушли глубоко под землю, где в результате давления и действия высоких температур они превратились в скопления нефти и газа. В качестве доказательства он указывает на их необычное расположение. При соединении крупных месторождений получается проекция, напоминающая траектории движения искусственных спутников Земли.

Геолог-нефтяник Кудрявцев Н.А. обобщил материал по нефтяным изысканиям. Делая выводы, он, как и Менделеев, обратил внимание, что нефть и газ часто обнаруживаются под глубинными разломами земли, и развернуто обосновал их. На основании проведенного анализа он разработал свою гипотезу происхождения нефти. Суть ее в следующем: под давлением и воздействием высокой температуры в мантии Земли образуются углеводородные радикалы. Продвигаясь к зоне разломов, они поднимаются к верхним слоям земных недр. В менее нагретых участках между ними и водородом происходит реакция, способствующая образованию нефти. По имеющимся трещинам нефть может перемещаться в вертикальном и горизонтальном направлении, скапливаясь в земных ловушках. Согласно теоретическим прогнозам Кудрявцева нефть можно искать как в верхних слоях, так и гораздо глубже, и это блестяще подтверждается на практике.

В 60-х годах прошлого столетия удалось обосновать и тот факт, почему углеводородные соединения нефти при высокой температуре в недрах Земли не распадаются, ведь на подобных реакциях основана деструктивная переработка нефти. В природе все совсем наоборот – сложные соединения образуются из простых. Если к высокой температуре добавить давление, такой синтез вполне возможен.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Вам понравилась статья? Не хотите пропускать новые? Тогда подпишитесь на RSS или получайте новые статьи мгновенно на электронную почту

Источник

Несколько скомпанованных неплохих статей по происхождению нефти. Коротко рассматривается биогенная и абиогенная теории.

“Как образовались месторождения нефти? Удивительно, но у учёных до сих пор нет единого мнения на этот счёт. Теории происхождения большинства других полезных ископаемых — угля, руд металлов, алмазов — давно устоялись. Происхождение нефти до сих пор вызывает споры и приверженцев двух разных теорий — биогенной и абиогенной.

Биогенная теория, признаваемая в настоящее время большинством специалистов, основана на том, что нефть образовалась из останков древних организмов, ранее населявших планету. Скорее всего это были не динозавры, которых принято изображать на популярных картинках о происхождении нефти, а более простые существа вроде водорослей и зоопланктона. Оседая на дно морей и океанов, они образовали породы, пропитанные керогеном.

Кероген — это смесь высокомолекулярных горючих органических веществ. Оказавшись на глубинах 2100-5400 м кероген постепенно превращался в нефть, газовый конденсат и природный газ. Глубины, на которых существуют подходящие условия для возникновения нефти, называют «нефтяным окном». В верхней части «окна» температура недостаточно высока для полного преобразования керогена и нефть получается тяжёлой. При более высокой температуре этот процесс протекает с образованием лёгкой нефти и конденсата. Ниже «нефтяного окна» температура пластов поднимается настолько, что молекулы керогена дробятся на самые простые углеводороды — образуется природный газ. Поскольку нефть имеет меньшую плотность, чем окружающие породы, она может мигрировать только вверх. Значит, нефтяные месторождения могут находиться выше «окна» или в его пределах. Действительно, практика подтверждает, что нефть не встречается глубже 5400 м за исключением единичных случаев. Залежи, обнаруженные вблизи этой границы, имеют значительное содержание конденсата и насыщены газом, что также хорошо укладывается в данную теорию.

В 1919 году академик Н.Д.Зелинский провёл опыты с органическим илом растительного происхождения (сапропелем), взятым из озера Балхаш. При его нагреве удалось получить бензин, керосин, тяжелые дистилляты, метан. Другими учёными проводились опыты со сланцами, пропитанными керогеном. В результате длительного нагревания происходило выделение веществ, очень похожих на природную нефть. Дополнительным подтверждением биогенной теории случит присутствие в большинстве нефтяных месторождений особых веществ — порфиринов. Эти вещества характерны для биологических организмов, образование их путём неорганического синтеза представляется маловероятным.

Миллионы пробуренных скважин также подтверждают биогенную теорию возникновения нефти и газа. Почти все открытые месторождения находятся в пределах осадочных бассейнов и соответствуют условиям биогенного происхождения. Казалось бы, какие могут быть сомнения?

Тем не менее, не все месторождения могут быть описаны в рамках биогенной теории. Ярким примером служит открытие в 1988 году крупного месторождения «Белый тигр» на шельфе Вьетнама. Это месторождение располагается не в толще осадочных пород, а в гранитном фундаменте. Нефть была обнаружена совершенно случайно, когда буровое задание продлили на несколько десятков метров ниже осадочной толщи. Присутствие живых организмов или планктона, из которых могла бы образоваться нефть, в такой среде не представляется возможным. Несмотря на это, месторождение «Белый тигр» до сих пор даёт нефть. Как она могла образоваться в толще гранитов? Об этом — в следующей статье, описывающей альтернативную теорию происхождения нефти.

Сторонники абиогенной теории считают, что образование жидких углеводородов является результатом геологических процессов, происходящих в недрах Земли и никак не связано с биологическими объектами.

Одним из первых такое предположение высказал французский химик М.Бертло в 1866 году. В подтверждение своей теории он провел несколько экспериментов, искусственно синтезировав углеводороды из неорганических веществ. Десять лет спустя, 15 октября 1876 года, на заседании Русского химического общества с обстоятельным докладом выступил Д.И.Менделеев. Он изложил свою гипотезу образования нефти. Ученый считал, что во время горообразовательных процессов по трещинам-разломам, рассекающим земную кору, вглубь поступает вода. Просачиваясь в недра, она встречается с карбидами железа и под воздействием окружающих температур и давления вступает с ними в реакцию. В результате реакции образуются оксиды железа и углеводороды, например этан.

Полученные вещества по тем же разломам поднимаются в верхние слои земной коры и насыщают пористые породы. Лабораторные опыты подтвердили возможность таких химических реакций. Впрочем, идеи «чистого химика» Менделеева подверглись критике со стороны геологов, которые считали, что опыты, проведенные в лаборатории, значительно отличаются от процессов, происходящих в природе.

Несколько десятилетий назад абиогенная теория получила сильный аргумент с неожиданной стороны. Исследования космического пространства показали, что во Вселенной существуют планеты, на которых отмечается присутствие углеводородов. Есть такие космические тела и в нашей Солнечной системе. Присутствие метана отмечено на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. На Титане, спутнике Сатурна, найдены реки и озера, состоящие из смеси метана, этана, пропана, этилена и ацетилена. Отличный набор сырья для газохимического комбината, не правда ли? Если на других планетах Солнечной системы углеводороды могут образовываться без участия биологических объектов, почему это невозможно на Земле?

«Конечно, абиогенное образование метана возможно», — говорят исследователи океанов. Подтверждением служат геотермальные гейзеры, также называемые «чёрными курильщиками». Их находят на дне океанов в местах расхождения тектонических плит. Морская вода взаимодействует с породами, содержащими железо, в результате чего образуется водород. В дальнейшем водород реагирует с углекислым газом или углеродосодержащими минералами с образованием метана, который выбрасывается из жерла гейзера. В местах расположения геотермальных гейзеров отсутствуют осадочные породы, что не оставляет сомнений в том, что в данном случае метан образуется из неорганических соединений.

Вместе с тем, пока достоверно известно о возможности абиогенного происхождения органических молекул, содержащих не более 5 атомов углерода. Нефть представляет собой смесь более тяжёлых веществ. Кроме того, возможность образования углеводородов ещё не означает формирования месторождений, имеющих коммерчески привлекательные запасы углеводородного сырья. Не считая редчайших исключений, все месторождения нефти и газа на Земле были найдены на основе предположений, основанных на биогенной теории. Единичные случайно обнаруженные месторождения в трещиноватом граните и вулканическом туфе указывают на возможное абиогенное происхождение нефти, но такие находки встречаются очень редко. Практическим подтверждением абиогенной теории могло бы стать массовое обнаружение месторождений за пределами осадочных бассейнов, но как раз этого пока не происходит.

Существуют и другие теории возникновения нефти. Например, в конце 19 века один американский промышленник высказал мнение, что нефть образуется из мочи арктических китов и по подземным ходам проникает в Пенсильванию. Уже тогда многие учёные считали подобные предположения вздорными, но это нисколько не помешало промышленнику успешно добывать нефть и прилично разбогатеть на этом. Дело в том, что нефть скапливается не в местах её образования, а в особых геологических объектах, называемых ловушками. Для нефтяной компании, нашедшей ловушку с коммерчески привлекательными запасами нефти, по большому счёту всё равно, как получилась эта нефть — из древних организмов, путём реакции воды с карбидом железа или ещё каким-либо другим способом. С практической точки зрения намного важнее характеристики пород, из которых сложена ловушка, их пористость и проницаемость.

Согласно биогенной теории, условия для превращения керогена в нефть присутствуют в интервале глубин от 2100 м до 5400 м. При этом известно, что первая скважина, пробуренная в Пенсильвании, дала нефть после достижения отметки 21 м. На бакинских промыслах нефть добывали, вычёрпывая вёдрами из глубоких колодцев. Как же она оказалась так близко к поверхности земли?

Дело в том, что добыча нефти ведётся вовсе не из тех пород, где она возникла. Процесс превращение керогена в нефть протекает очень медленно, а поскольку нефть обладает меньшей плотностью по сравнению с окружающими её породами, она постепенно вытесняется вверх. Из-за этого в местах образования нефть присутствует в незначительном количестве и она распределена по всему объёму породы. В промышленных объёмах нефть скапливается в геологических структурах, называемых ловушками.

Вопреки расхожему мнению, подземных нефтяных озёр под землёй не существует. Нефтяной пласт представляет собой горную породу, пропитанную нефтью, газом и водой. Из-за высокого давления порода спрессовывается до весьма плотного состояния и на ощупь обычно напоминает бетон. Такой пласт геологи называют коллектором, а вещества, находящиеся в коллекторе — флюидом. С точки зрения нефтедобытчика пласт-коллектор обладает двумя основными параметрами — пористостью и проницаемостью.

Пористость определяется долей пустот в горной породе, способных вмещать флюид. Чем больше пористость коллектора, тем в нём поместится нефти и газа. Хорошим показателем является пористость в пределах 15-25%. Проницаемость — свойство горной породы пропускать через себя флюид. Некоторые породы оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы), другие легко пропускают флюид (песчаники, доломиты). Для эффективного извлечения нефти из коллектора важно благоприятное сочетание обоих этих параметров. Классический пример дисбаланса пористости и проницаемости — мел, который обладает исключительно высокой пористостью за счёт пронизывающих его капилляров, но эти капилляры имеют очень небольшие размеры и проницаемость у мела плохая.

Одного только коллектора для формирования ловушки недостаточно, поскольку он не только накапливает, но и легко отдаёт флюид. Миновав пористую и проницаемую породу, нефть и газ продолжат своё движение к поверхности земли. Чтобы этого не произошло, путь должна преграждать покрышка — слой пород, непроницаемых для нефти и газа. Покрышки часто бывают сложены из глины или каменной соли. Коллектор, сверху которого расположена покрышка, называется ловушкой. Несколько ловушек образуют месторождение.

Существует 4 основных вида ловушек. Одна из самых распространённых — антиклинальная ловушка, представляющая собой выпуклый вверх изгиб пласта. Тектонически экранированные ловушки формируются при вертикальном перемещением пластов, когда пласт непроницаемых пород располагается напротив пласта проницаемых пород. Соляной купол образуется при внедрении соляного штока в другие пласты. Стратиграфическая ловушка получается при замещении пористых пород непроницаемыми.

Как правило, нефть содержит растворённый в ней газ. Если газа достаточно много, он может присутствовать в свободном состоянии в верхней части ловушки. Такое скопление газа называется газовой шапкой. Снизу и по краям ловушки обычно находится вода.

Горные породы делятся на три большие группы: осадочные, магматические и метаморфические. Осадочные, в полном соответствии с названием, образовались из осадка, опустившегося когда-то на дно моря или океана. К таким породам относятся пески, песчаники, глины, известняки, доломиты. Вторая группа – магматические породы. И тут без сюрпризов — к этой группе относятся породы, образовавшиеся из магмы, например граниты, базальты, порфириты. Третья группа – породы, претерпевшие преобразование (метаморфизм). Они образовались из осадочных или магматических пород. К метаморфическим породам относятся сланцы, мрамор, кварциты.

Подавляющее число ловушек находятся в осадочных бассейнах. Формирование ловушки в магматической или метаморфической породе — редчайший случай. Возвращаясь к теме аномального строения месторождения «Белый тигр» (про это говорилось в статье о теориях происхождения нефти), нужно отметить, что нахождение нефти в гранитах или туфах не говорит о том, что она образовалась именно в этих породах и, следовательно, имеет абиогенное происхождение. С уверенностью можно утверждать лишь то, что данный коллектор представлен трещиноватыми или выветрелыми магматическими породами. То есть место залегания и тип коллектора не имеют прямой связи с происхождением нефти.”

Ссылки: https://neftianka.ru/origin-of-oil/, https://neftianka.ru/notbiogen-theory/, https://neftianka.ru/oiltraps/.

Источник