Лекция №13
27.10.11
Происхождение нефти.
Лекция №12
24.10.11
Сформировалось 2 основные концепции:
1) Происхождение нефти абиогенным путем
2) Происхождение нефти биогенным путем
Смысл противоречий: если нефть образовалась неорганическим путем (абиогенным) жизнь на планете необязательна, чтобы образовывалась нефть. Вопрос о происхождении нефти является фундаментальной проблемой естествознания. Пауэрос сказал: «когда из Земли будет извлечен последний баррель нефти, еще не будет сформулирована концепция образования нефти, которая устраивала бы всех». Известнейший ученый Тумбальт в 1805 году высказал мысль о том, что нефть образовалась в недрах Земли из минеральных веществ. в 1876 году Д.И. Менделеев на основании опытов при воздействии серной кислоты на высокоуглеродистый чугун разработал так называемую карбидную теорию неорганического происхождения нефти. Он считал, что вода просачиваясь по глубинным разломам нефти встречается с карбидом железа и реагируя с ними вода образует окислы железа и углеводорода. Углеводород поднимается по тем же зонам разломов породоосадочного чехла, образуя в них залежи. Все гипотезы абиогенного происхождения нефти основаны на том, что все углеводородные и другие компоненты нефти синтезируются из простых веществ (углерод, водород, СО, СО2, СН4, Н2О, радикалы) при взаимодействии с минеральной частью пород на больших глубинах при высоких температурах, давлениях или этот синтез происходит на первоначальной стадии формирования Земли, как планеты. В качестве доказательств приводятся установленные признаки ископления нефти в изверженных и метаморфических породах. Например, углеводороды установлены были в кратерах вулкана Этна, присутствие углеводородов установлено в пегматитовых жилах, достаточно большое скопление нефти найдено в гранитах. Любой из этих примеров не абсолютен.
Известно, что взаимодействие литосферных плит при встречном движении в зоне конвергенции приводит к многообразным тектоническим процессам, проникающим в мантию. Важнейшие из них – это субдукция и коллизия (или конвергенция). Субдукция развивается в зоне конвергенции, где сходится континентальная и океаническая литосферы и в этом случае происходит надвигание континента или островной дуги на дно океана и более тяжелая океаническая кора уходит под континентальную и погружается в мантию. Суть этого процесса следующая, в результате тектонических процессов осадочные породы, как бы затягиваются в зону подвига магматических пород и оказываются на больших глубинах в жестких термобарических условиях и в этих условиях происходит термолиз органического вещества в осадочных породах и возгонка образующихся углеводородов. Как показали многочисленные исследования зона Персидского залива находится в зоне субдукции, в результате чего там произошла огромная концентрация углеводородов.
В США есть складчатая система, которая называется «скалистые горы». В США в штате Вайоминг в районе скалистых гор обширная территория в первой половине прошлого века называлась «кладбищем нефтяных скважин». Там было пробурено около 500 скважин, все они доходили до фундамента и никаких признаков нефтеносности не было обнаружено и лишь в середине прошлого века, когда были выдвинуты мнения о тектонике литосферных плит начались снова планомерные геофизические исследования и в результате этих работ была выдвинута под надвиговая зона. В результате заложили глубокую поисковую скважину, которая прошла часть пород фундамента и попала в отложения мела и были обнаружены первые месторождения нефти (18 млн.т) в под надвиговой зон Пайнвью. Был определен новый этаж нефтегазоносности. 2 скважина была заложена дальше к востоку. На глубине 1890 метров эта скважина вошла в граниты докембрийского фундамента, ее продолжили бурить по фундаменту и на глубине 2700 метров скважина снова вошла в меловые осадочные породы и под фундаментом на глубине 5000 метров было открыто газовое месторождение. В результате этого был открыт новый этаж нефтегазоносности. Под надвигом было выявлено около 3 млрд.т нефти и около 3 м3 трлн. газа.
Более подробно о том, каким образом в таких случаях происходит генерация газа изложено в книжке Сорохтина и Ушакова «Развитие Земли» МГУ 2002 год. Особой заслугой этих авторов является то, что механизм образования и накопления углеводородов в теле островных дуг и окраин континентов в зонах конвергенции было подкреплено расчётами объемов генерируемых в этих условиях углеводородов. По этим расчетам скорость поддвигания плит составляет 7см в год. Если мы суммируем все такие зоны на Земном шаре, то окажется, что длина всех зон поддвига приблизительно 40 тысяч километров. А средняя мощность океанических осадков около 500 метров. Таким образом под все островные дуги и активные окраины континентов втягивается ежегодно около 3 млрд.т в осадках. Если взять среднее содержание органического вещества (0,5%), то из них образуется приблизительно 30% углеводородов. Из этого получается, что ежегодно в таких районах образуется около 5 млн.т углеводородов. Получается, что за время существования на Земле высокоорганизованной жизни тогда теоритически могло образоваться не менее 2,5*1015 тонн условного топлива нефти и газа, а это почти в 1000 раз больше общих мировых запасов углеводородов выявленных на Земле. Таким образом образование нефти и газа из органического вещества пород может происходить 2 основными путями: 1 путь распространен повсеместно, а 2 путь связан не только с традиционным процессом нефтегазообразования, а прослеживается в зонах конвергенции при встречном движении литосферных плит, когда скопление углеводородов формируется за счет генерации нефти и газа в результате процесса катогенеза, а так же из органического вещества пород затянутых в зоны высоких температур в результате субдукционных процессов. И в этом случае интенсивность нефтегазообразования в таких регионах очень высока. Именно такие процессы реализовывались в районе Персидского залива при надвигании Загорский островной дуги на край Аравийской плиты и в других подобных регионах. Сегодня рассматриваются полигенные нефтегазообразования (образование из органического вещества и образование из не органического вещества). Нефть представляет собой полигенную смесь углеводородов, образующихся в результате поликонденсационных реакций синтеза углеводородов на природных катализаторах глубоких недрах Земли, а так же за счет экстрагирования подземными флюида углеводородами, образовавшиеся на стадии органического вещества, преобразованного на стадии диагенеза и катогенеза (по В,П,Гаврилову).