Абиогенные концепции

Минеральные (абиогенные) концепции происхождения нефти возникли еще на заре науки о нефти и развивались как альтернатива биогенным воззрениям. Гипотезе неорганического происхождения нефти и газа посвящали свои работы В. Б. Порфирьев, Н. А. Кудрявцев, И. В. Гринберг, Э. Б. Чекалюк, Г. Н. Доленко, П. Н. Кропоткин, А. И. Кравцов, Л. Н. Еланский, Л. Н. Капченко, Н. С. Бескровный, Г. В. Рудаков и др. Все они базировались на ряде положений, которые биогенной теорией, при всем ее стремлении к универсальности, не объясняются совсем или объясняются плохо.

К числу таких фактов и положений относятся:

– крайняя неравномерность в распространении запасов нефти на Земле;

– наличие во многих районах залежей нефти и углеводородного газа в кристаллических, в том числе магматических и вулканических, горных породах, залегающих ниже осадочных горных пород;

– широкое распространение в кристаллических породах и во многих рудах рассеянных углеводородов и углеродистых минералов (в том числе "капель нефти" в кристаллах) вне контактов с осадочными породами;

– приуроченность нефтяных и газовых месторождений к зонам разломов;

– отсутствие каких-либо существенных специфических признаков "нефтематеринских" горных пород, кроме наличия рассеянной нефти, близкой по составу к обычной нефти;

– невозможность количественно объяснить образование крупнейших и гигантских месторождений нефти и газа за счет рассеянного в окружающих породах органического вещества;

– отсутствие удовлетворительного механизма собирания диспергированных в осадочных породах углеводородов в крупные скопления;

и другие.

Все это побуждало и побуждает исследователей искать другую, более общую модель нефтеобразования, основанную на неорганическом синтезе углеводородов. Сущность минеральной концепции кратко сводится к следующему.

Нефтегазообразование и формирование нефтяных и газовых месторождений рассматривается как одно из проявлений более широкого природного процесса – дегазации Земли. Этот процесс в различных своих формах – один из главных факторов эволюции Земли, сформировавших современный облик ее внешних оболочек, создавших на ранних этапах геологической истории гидросферу, атмосферу и, в конечном счете, саму биосферу. Глубинная дегазация связана, главным образом, с активными зонами земной коры, для которых характерны наличие глубинных разломов, высокая сейсмичность и вулканизм. Преобладающие компоненты в составе газов — это пары воды, СО₂, H₂S, H₂, N₂ и углеводороды.

При определенных условиях, связанных с внутренней динамикой Земли, в зонах разломов на больших глубинах возникают очаги нефтеобразования. Из этих очагов массы синтезированных углеводородов и других продуктов химических реакций поднимаются по проницаемым зонам земной коры вверх, в области меньших давлений, образуя при благоприятных условиях (наличие пористых и трещиноватых горных пород, флюидоупоров, экранов, закрытости недр и т. д.) нефтяные и газовые месторождения. "Процесс этот, — писал Д. И. Менделеев, — был, если верно представляется уму, всеобщим, повсеместным, но только местами были условия для удержания внутри масс нефти и ее сохранения".

Минеральные концепции опираются на ряд фактов:

– вне осадочной оболочки Земли и биосферы содержится более 99 % углерода нашей планеты;

– в недрах имеется огромное количество энергии, необходимой для синтеза и "выталкивания" к поверхности больших масс углеводородов;

– в недрах имеются предуглеводороды в виде метана и паров воды.

Этой концепции не противоречит присутствие большого количества органических соединений, в первую очередь углеводородов, в космосе. Химическая база минеральной гипотезы – это каталитический синтез и конверсия углеводородов при высоких температурах и давлениях, во многом освоенные химической технологией. Минеральная концепция объясняет такие основные особенности распространения углеводородов, в том числе их скоплений:

– нефть и газ могут залегать в любых горных породах, имеющих свободные емкости и условия для удержания и сохранения находящихся в них флюидов; этим условиям отвечают, главным образом, осадочные горные породы;

– большинство скоплений нефти и газа в горных породах возникли значительно позже (спустя десятки и сотни миллионов лет) образования самих горных пород. В настоящее время сохранились, в основном, только сравнительно молодые месторождения, так как древние вероятнее всего были разрушены геологическими процессами;

– наличие на Земле гигантских и сверхгигантских месторождений нефти и газа, поскольку размеры этих месторождений в верхних этажах земной коры ограничиваются только размерами имеющихся в горных породах резервуаров и условиями сохранения;

– приуроченность в нефтегазоносных областях скоплений к породам определенного возраста внутри области или бассейна, что связано с общностью условий образования горных пород, формирования в них емкостных и других физических свойств;

– высокая концентрация в нефтях металлов, широкое распространение битуминозных веществ в некоторых рудах;

– широкое распространение в любых горных породах нефтегазоносных районов рассеянных углеводородов, поскольку нефть в месторождениях – это только незначительная часть мощного потока углеводородов, захваченная ловушками;

– наличие сверхвысоких пластовых давлений в нефтяных и газовых залежах.

Принимая эту общую схему, сторонники минерального происхождения нефти предложили множество вариантов реализации нефтеобразовательных процессов.

Нет общего мнения о природе углеводородов в глубинных зонах Земли, глубине и характере очагов нефтеобразования, химических реакциях, формах поступления соединений углерода из глубинных недр, о конкретных проявлениях процессов миграции, о возможности образования месторождений в кристаллических горных породах на больших глубинах и по некоторым другим вопросам. Большинство этих разногласий обусловлено невозможностью (пока) непосредственно изучать очаги нефтеобразования или распознать их в доступных изучению частях земной коры.

Несмотря на все различия во взглядах на процессы неорганического нефтеобразования, отчетливо выделяется основной вопрос минеральной (глубинной) концепции – это вопрос о путях движения нефти и газа при формировании месторождений. Признание необходимости поступления нефти, газа или исходных для их образования продуктов по разломам из глубоких недр Земли (земной коры или мантии) объединяет сторонников минеральной концепции. Осадочные породы рассматриваются ими как главный, но не единственный аккумулятор нефти и газа.

Очевидно, что предыстория химических элементов, образующих нефть, для минеральной концепции принципиального значения не имеет: наряду с изначально глубинными продуктами частично это могли быть углерод, водород, азот, входившие когда-то в биогенное вещество, распавшееся в высокотемпературных зонах Земли на элементы или простые молекулы. В этом смысле упомянутые выше гипотезы, развиваемые в рамках биогенной концепции, в которых допускается переработка осадочных пород в высокотемпературных зонах Земли и последующая миграция новообразованных углеводородов в нормальные осадочные породы, можно отнести к различным вариантам минеральной концепции. Принципиальным является только баланс углеводородов той или иной изначальной природы.

Основные практические выводы, которые следуют из минеральной концепции, это, во-первых, перспективность всех проницаемых горизонтов до кристаллического фундамента включительно, залегающих ниже горизонтов с уже известными нефтепроявлениями; во-вторых, размещение зон нефтегазонакопления (месторождений нефти и газа) в местах глубинных разломов.