Дві основні теорії
Коли людство отримає повні знання про умови, які сприяють виникненню нафти, коли вивчить, як саме формуються поклади її в земній корі, коли познайомиться з усіма без винятку структурними формами пластів, їх литологическими особливостями, які сприятливі для появи і скупчення нафти, - тільки тоді розвідка і пошук родовищ будуть проводитися дійсно доцільно. Як тільки почала розвиватися геологічна наука, намітилися дві основні теорії походження нафти. Перша пов'язує її освіту з живою речовиною. Це органічна теорія походження нафти. Друга говорить про те, що і газ, і нафту виникли завдяки синтезу водню і вуглецю при високих тисках і температурах у глибині земної кори. Це неорганічна теорія походження нафти.Історія стверджує, що органічна теорія з'явилася пізніше неорганічної: до середини дев'ятнадцятого століття нафта добувалася тільки там, де стикалася з поверхнею землі - в Каліфорнії, в Середземномор'ї, у Венесуелі і деяких інших місцях. Німецький вчений Гумбольдт припускав, як утворюється нафту: так само, як асфальт, в результаті дії вулканів. Трохи пізніше, у другій половині дев'ятнадцятого століття, хіміки вже вміли в лабораторіях синтезувати ацетилен З 2 Н 2 з вуглеводні метанового ряду. Ще пізніше нашим Дмитром Івановичем Менделєєвим була пред'явлена світу власна "карбідна", а не органічна теорія походження нафти. Геолог і вчений Губкін люто її критикував.
Менделєєв і Губкін
У 1877 році метр виступив у Російському хімічному суспільстві щодо гіпотези походження нафти. Вона була заснована на величезному фактичному матеріалі, а тому негайно стала популярною. Судячи з наданим доказам, все на той момент відкриті родовища сконцентрувалися на краях гірничо-складчастих утворень, вони витягнуті в довжину і розташовані поблизу зон великих розломів. По Менделєєву, через розломи вглиб Землі потрапляє вода і вступає в реакцію з карбідами металів, таким чином, сприяючи виникненню нафти, яка потім піднімається і утворює поклади. Формула Менделєєва виглядає так: 2FeC+3H 2 O=Fe 2 O 3 +C 2 H 6 . Судячи з його гіпотезою (як утворюється нафту), процес цей відбувається завжди, а не тільки в далекі геологічні періоди.І. М. Губкін карбідне критикував теорію повсюдно. Цей варіант не може задовольнити добре знає геологію людини, який упевнений, що нафта цілком чудово утворилася і там, де взагалі немає жодних розломів, що проводять воду до рідким карбидам. Таких тріщин просто не існує в природі - від ядра до поверхні Землі. Базальтовий пояс не дасть ні воді проникнути вглиб, ні готової нафти піднятися назовні. Тим більше, що проти цієї теорії говорить вся нафта, сьогодні видобувається з величезних глибин. Аргументом Губкину служило ще і те, що нафта, утворена неорганічним шляхом, оптично неактивна, а ось природна - активна, навіть здатна обертатися в площині поляризації світла.
Космос - третя теорія
Дуже популярною була і космічна теорія щодо того, як утворюється нафту. Сьогодні, з настанням на космос сучасних технологій, і вона зазнала нищівного фіаско. Російський геолог Н. А. Соколов оприлюднив свою теорію космічного походження нафти в далекому 1892 році, ґрунтуючись на тому, що вуглеводні існували на нашій планеті завжди, в самому її первозданному вигляді, а утворювалися вони при високих температурах, коли Земля тільки формувалася. Охолоджуючись, планета поглинала нафту, розчиняючи її в рідкій магмі. Після утворення твердої земної кори, магма як би віддала вуглеводні, які по тріщинах і піднялися у верхній її частині, де скупчувалися від охолодження і утворили якісь скупчення. Аргументами Соколову служило те, що вуглеводні були виявлені в масі метеоритів. Губкін цю теорію розкритикував в пух і прах, звинуватив у тому, що її підставами служать чисто теоретичні викладки, які геологічними спостереженнями жодного разу не підтверджувалися. Він взагалі був упевнений, що неорганічної нафти в природі майже немає, а та, що є, не може мати практичного значення. Основна маса нафтових покладів все-таки містить речовину, що пройшов всі стадії утворення нафти, і саме органічним шляхом. Подальше обговорення цієї проблеми відбувалося майже сто років, з такими ж суперечками і відсутністю згоди. Радянські вчені-нафтовики висунули найбільш обґрунтовану теорію неорганічного походження нафти.
Вчені Радянського Союзу
Кропоткін, Порфір'єв, Кудрявцев та інші їхні однодумці спробували довести, що з водню і вуглецю, яких достатня кількість у магмі, виходять радикали СН, CH 2 , CH 3 , що виділяються з неї разом з киснем, що і служить вихідним матеріалом в холодних зонах для утворення нафти. Кудрявцев був упевнений, що абиогенное походження нафти дозволяє їй проходити разом з газами в осадову оболонку планети по глибинних розломах саме з мантії Землі. Порфір'єв заперечував, що нафта надходила не у формі радикалів вуглеводню з глибинних зон, а вже повністю володіючи всіма властивостями готової природної нафти, пробиваючись крізь пористі породи. Він не міг відповісти лише на питання про те, на якій глибині нафту перебувала до міграції? Безсумнівно, що в підкіркових зонах, але вся ця теорія так само точно бездоказова, як і попередні. Неорганічне походження нафти підкріплювалося наступними аргументами: 1. У фундаментальних кристалічних породах теж є родовища. 2. Домішки газу і нафти виявлені разом з вуглеводнями у викидах вулканів, "трубках вибуху", в космосі. 3. Вуглеводні можна отримати лабораторним шляхом, створюючи умови високих тисків і температур. 4. Вуглеводневі гази й рідкі флюїди вуглеводнів присутні в свердловинах, які розкривають кристалічний фундамент (в Швеції, Татарстані та інших місцях). 5. Органічна теорія ніяк не може пояснити наявність величезних концентрацій нафти і гігантських родовищ. 6. Поклади газу мають кайнозойский вік, а нафти - постпалеозойский на древніх гірських платформах. 7. Нафтові родовища найчастіше пов'язані з глибинними розломами.
Органічна теорія
В останні роки з'явилося досить багато публікацій з новими даними. Наприклад, рідка нафта виявлена в океанах, в спредингових зонах. Більшість цих фактів говорить про неорганічному походження нафти. Однак все одно вона обґрунтована досить скупо і слабо. Тому і прихильників у неї донині дуже мало. Переважна більшість вчених-геологів і за кордоном, і у нашій країні дотримуються органічної теорії виникнення нафти. Чим же так приваблива ця теорія? Біогенне походження нафти передбачає виникнення її з органічної речовини осадових субаквальних відкладів. Характер цього процесу явно стадійну. Прихильники біогенної теорії впевнені, що нафта - продукт, одержаний шляхом перетворення органічної речовини. Це залишки тваринного і рослинного світу в осадових відкладах морського походження, яких на один кубічний метр породи соленосних відкладень припадають буквально грами, але в горючих сланцях на той ж кубічний метр осадових відкладень може доводитися до шести кілограм. В глинах - півкілограма, в алевролитах - двісті грам, в вапняках - двісті п'ятдесят.Два види органічного речовини
Сапропель і гумус - кожна людина, що захоплюється рослинництвом, знає, що це таке. Якщо органічна речовина накопичується під водою, де доступ повітря недостатній, але він є, воно перегниває, виходить гумус - головна частина ґрунту, забезпечує родючість. Якщо ж під водою, але без доступу кисню накопичується органічна речовина, тоді відбувається "повільна перегонка", відновлювальний хімічний процес гниття. Дрібні басейни із застійною водою завжди мають величезну кількість синьо-зелених водоростей, планктону, у тому числі і членистоногих, які живуть недовго і вмирають у величезних кількостях. На дні утворюється потужний шар органічного мулу - сапропелю. Такі прибережні частини морів, лагуни, лимани. При сухій перегонці сапропель видає двадцять п'ять відсотків ваги схожих на нафту жирних олій. А освіта нафти - процес настільки довгий і складний, що простежити за всіма стадіями людина не має можливості, він знаходить тільки результат - величезні родовища і поклади нафти. А процеси тривали тисячоліттями в нефтематеринских свитах, де найрізноманітніші відклади формувалися на дні океанів і містили розсіяне речовина органічного походження у кількостях не нижче кларка - чотирьохсот грамів на кубічний метр.
Потенціал
Нефтематеринские відкладення з найвищим потенціалом - глинисто-карбонатні, у яких міститься органічна речовина сапропель. Називаються такі відкладення доманикитами. Вони є у всіх докембрійських товщах, в системах фанерозою, причому на однакових стратиграфічних рівнях абсолютно різних континентів. Яким же чином так вийшло? Три з половиною мільярди років тому на землі зародилося життя. У кембрійську епоху водна оболонка Землі вже мала найрізноманітніші форми органіки. Ранній палеозой був представлений неосяжними морями та океанами, де водоростей і безхребетних вже було величезна кількість видів. І далеко не відразу весь цей органічний світ кинувся на сушу. Найкращі умови для життя створювалися у водоймищах на глибині від шістдесяти до вісімдесяти метрів - найчастіше це шельфи підводних кордонів континентів. Чим ближче до суші, тим органічної речовини у відкладах більше. Внутрішньоконтинентальні моря містять до п'ятдесяти відсотків всієї вугільного органіки. Найкращі умови для створення нафти - прибережні частини морів. Батьківщиною нафти є давні моря, а не болота в прісноводних басейнах.Стадії утворення нафти
Академік Губкін стверджував, що нефтеобразование не може обійтися без проходження певних стадій. Перші - седиментогенез і діагенез, коли йде формування газоматеринских і нефтематеринских опадів, тобто - вихідного органічного речовини. Перша стадія несе з собою такі біохімічні процеси, при яких утворюється кероген і достаток газоподібних речовин, які поступово розсіюються. Деяка частина їх розчиняється і концентрується, іноді навіть представляючи інтерес промислової видобутку (п'ятдесят мільярдів кубічних метрів метану в африканському озері, наприклад, чи в Японії теж з моря видобувається газ, в якому до дев'яноста семи відсотків метану). Однак на цій стадії нафту ще не утворилася. А от подальше занурення веде розвідника до нефтематеринским порід зони катагенеза, де вже виникають з вихідного органічного речовини аміак, сірководень, метан, вуглекислий газ, а з ними і рідкі продукти вуглеводнів.Фази і зони
Головною фазою є нефтеобразование в стадії катагенеза на глибині двох-трьох кілометрів відкладень при температурі від вісімдесяти до ста п'ятдесяти градусів за Цельсієм. Оптимальними умовами є якраз ті, при яких вирішальний фактор - висока температура. Нефтегазогенерация має і конкретні зони за глибиною залягання. До ста п'ятдесяти метрів зона біохімічна, для якої характерно розвиток в органічному речовині біохімічних процесів з виділенням газів. Від одного до півтора кілометрів вниз - перехідна зона, де згасають всі біохімічні процеси. Третя зона від півтора до шести кілометрів - термокаталитическая, вона особливо важлива для утворення нафти. І четверта - газова, де утворюється в основному метан. Видно, що процес починається з утворення газу, і супроводжує нефтеобразование на всіх етапах, і завершує цей процес. Ця вертикальна зональність, а розподіл вуглеводнів на родовищах - горизонтальне.