Libmonster ID: UA-1893

Автор: М. В. РОДКИН

Статьи данной рубрики отражают мнения авторов (прим. ред. )

стр. 28


Доктор физико-математических наук М. В. РОДКИН, Геофизический центр РАН

В последние годы обострилась давняя дискуссия о биогенном или неорганическом генезисе нефти и горючего газа. Можно ли сблизить, соединить в единой концепции, казалось бы, диаметрально противоположные точки зрения? Положительный ответ на вопрос обосновывает автор статьи.

Проблема происхождения нефти интересна для нас прежде всего из-за важности сырьевой углеводородной компоненты в экономике России. Кроме того, признанными лидерами в этих исследованиях и теоретических спорах были отечественные ученые. Например, выдающийся естествоиспытатель М. В. Ломоносов в 1763 г. писал о "рождении оной бурой материи... из остатков растений под действием тепла земли". Выдвинутая им идея легла в основу широко распространенной органической модели образования этого полезного ископаемого.

Вторая половина XIX в. прошла под эгидой абиогенной гипотезы великого химика Д. И. Менделеева, изучавшего состав и условия залегания "жидкого золота" Апшерона (юго-запад Каспийского моря). Он связывал образование последнего с химическими процессами, протекающими в разогретых недрах гор, и предсказывал дальнейшие открытия соответствующих месторождений вдоль склонов Большого Кавказа. Впрочем, его прогноз не подтвердился: залежи нефти обнаружили в разных осадочных бассейнах (не только данного региона) вне связи с положением хребтов.

В XX в. доминировала и получила убедительное обоснование органическая теория нефтегенеза. В трудах известных отечественных геологов (академиков И. М. Губкина, А. Д. Архангельского, члена-корреспондента Н. Б. Вассоевича и др.) была продемонстрирована тесная связь месторождений углеводородов с осадочными породами и их метаморфизмом в неглубоких недрах. Сформировалась осадочно-миграционная модель образования крупных скоплений первых в земной коре. Она естественным образом вошла в русло общей концепции академика В. И. Вернадского о роли живых организмов в наиболее значимых геохимических циклах биосферы.

В результате многочисленные исследования, казалось бы, бесспорно аргументировали биогенное происхождение нефти. В ее составе нашли многочисленные биомаркеры - остатки молекул, характерных для растений и животных; у нее обнаружили оптическую активность, как тогда предполагали, свойственную только живому веществу и его производным.

Но спор не прекратился. Академик РАН П. Н. Кропоткин, украинский ученый Э. Б. Чекалюк, англичанин Р. Робинсон, американец Т. Голд и др. отстаивали упомянутую абиогенную модель. К достижениям этого этапа доктора геолого-минералогических наук Г. И. Войтов (Институт физики Земли РАН), Б. М. Валяев (Институт нефти и газа РАН), иные специалисты относили возможности синтеза компонентов нефти на основе углекислого газа и воды при температурах и давлениях верхней мантии, а также выдвинули концепцию холодной углеводородной дегазации Земли, показавшей неожиданно большие ее объемы, не соответствующие известным в прикаспийских регионах толщам осадочных пород.

Однако ряд важных эмпирических положений этой гипотезы не находит адекватного объяснения в рамках ставшей теперь почти общепринятой биогенной модели: приуроченность месторождении к зонам глубинных разломов; высокая степень концентрации углеводородов в малом числе гигантских залежей; отсутствие четкой связи между составом и запасами органического вещества во вмещающих осадочных породах и в нефти месторождений.

Но, главное, остался не выясненным процесс образования высокоэнергоемких молекул нефти из остатков живых организмов. Сторонники биогенной модели считают: такое превращение возможно за длительное геологическое время под влиянием глубинных источников тепловой и механической энергии. Однако весь цикл этого синтеза не удалось смоделировать ни теоретически, ни экспериментально.

Итак, несмотря на огромный объем накопленной информации ни одна из концепций не только не одержала окончательной победы, но и не ответила на некоторые важные вопросы. Поэтому многие практические решения приходится находить неэффекгивным методом проб и ошибок, без твердой опоры на какую-либо теорию.

Вопрос об источниках и процессах образования нефти, перешагнув очередной столетний рубеж, продолжает вызывать активные споры. В 2002 и 2003 гг. прошли конференции в Москве, а в июле 2004 г. подобная встреча под эгидой Американской ассоциации нефтяников состоялась в Вене. Спектр мнений отражают изданные работы по данной теме. Так, группа российских ученых (А. А. Карцев, Б. А. Соколов и др.) в 2001 г. в журнале "Геология нефти и газа" опубликовала статью "Торжество органической (осадоч-

стр. 29


но-миграционной) теории нефтеобразования к концу XX в.". Тогда же в англоязычном издании вышла публикация авторитетных специалистов (Дж. Кении и др.) под заголовком "Отставка претензии на биогенное происхождение нефти". Естественно, между перечисленными крайними точками зрения существует множество компромиссных позиций.

Проведение конференций и наличие столь различающихся взглядов свидетельствуют об актуальности давней проблемы генезиса нефти и в то же время указывают на появление новых аргументов у сторонников как био-, так и абиогенной концепции. Не претендуя на разрешение проблемы по существу, рассмотрим основные положения обозначенных позиций. Автор, не являясь профессиональным нефтяником, воспринимает спор отчасти со стороны. Тем не менее мне, как одному из организаторов и участников упомянутых выше конференций, довелось в неформальной обстановке подискутировать с представителями различных направлений.

Итак, доказательства в пользу биогенной теории нефтегенеза получили в последние годы альтернативную интерпретацию. Например, у некоторых типов вещества метеоритов, а также у продуктов искусственного синтеза углеводородов при высоких параметрах давления и температуры (Р-Т) известны случаи оптической активности (смещения плоскости поляризации влево, люминесценции), не связанные с веществом органического происхождения. Последнее, правда, обосновано только в теории. Однако широкое распространение в природной нефти компонентов, традиционно относимых к остаткам организмов, удалось объяснить иначе. Наряду с обычным указанием на возможность их заимствования абиогенными углеводородами при просачивании через содержащие органику осадочные породы, найдено и новое объяснение: обогащение нефти биомаркерами в результате бактериальной переработки углеводородов в глубинных горизонтах земной коры. Кроме того, ряд соединений, относимых ранее к таким маркерам, удалось синтезировать в лаборатории. Все это укрепляет позиции сторонников абиогенного генезиса нефти.

Согласно общепринятому мнению, в пользу органического происхождения углеводородов свидетельствуют результаты изотопного анализа. Хотя нельзя исключить, например, существенное изменение их состава при взаимодействии глубинных флюидов с вмещающими породами.

Есть и еще один вариант объяснения. Считается, что отсутствие связи между изотопными характеристиками углерода и гелия в нефти указывает на различие их генезиса: первый образуется из биогенных продуктов, а второй поступает из мантии Земли. Но в областях современной тектонической активизации, в отличие от древних осадочных толщ, выявлена единообразная корреляция изотопов указанных двух элементов. На основании этих данных напрашивается вывод о значительно большей, чем предполагалось ранее, доле глубинных углеводородов в формировании месторождений в отдельных крупных регионах. Не вдаваясь в детали, отметим: и другие эмпирические закономерности, отмеченные геологами и геохимиками, в настоящее время также получили двойной набор интерпретаций - в рамках био- и абиогенной моделей нефтеобразования.

Больший интерес представляют, однако, не приведенные выше компромиссные взгляды на проблему, а обсуждение крайних точек зрения. Американский ученый Дж. Кении с соавторами в 2001 г. выдвинули аргументы, отрицающие возможность органической модели нефтегенеза. Они подчеркивают, что единственным устойчивым углеводородом в условиях земной коры является метан. Кроме того, термодинамические потенциалы компонентов нефти выше метана и рассеянного органического вещества (РОВ) - предполагаемого исходного материала для образования углеводородов.

стр. 30


Вертикальная зональность нефтегазообразования (по В. А. Соколову).

График мировой добычи нефти, а также увеличения ее доказанных и перспективных запасов (по А. Перродону).

стр. 31


Схема развития крупного месторождения нефти и газа в рамках флюидодинамической модели нефтегазообразования (по Б. А. Соколову и др.):

1 - астеносфера -область пониженной вязкости и скорости сейсмических волн, повышенной электропроводности;

2 - кристаллические породы;

3 - глубинные разломы;

4 - изотермы (t, °C);

5 - флюидонасыщенные зоны с разными доминирующими компонентами углеводородных систем;

6 - область интенсивного переноса флюидов;

7 - грязевые вулканы;

8 - разломы;

9 - изотермы;

10- перемещение теплоносителей, углеводородов.

В поддержку своей концепции Дж. Кении и другие указывают на относительное обилие n-алканов (парафинов) и их изомеров в нефти, что отвечает соотношению их термодинамических потенциалов при Р-Т условиях не земной коры, а верхней мантии, где спонтанное образование составных частей нефти доказано как теоретически, так и экспериментально.

Таковы аргументы, призванные опровергнуть биогенную модель образования нефти, имеющей, как предполагается, мантийное происхождение. Но данные выводы вызывают серьезные возражения.

Предположим, условия, необходимые для накопления больших объемов углеводородов, действительно существуют на глубинах более 100 км (в мантии). Как тогда попадают эти вещества в приповерхностные горизонты? Сами сторонники абиогенной модели нефтегенеза подчеркивают: температура и давление в кровле мантии и в низах литосферы не отвечают условиям равновесного существования нефти. При сравнительно низких температурах в верхних горизонтах земной коры она может сохраняться продолжительное время как метастабильная фаза, однако на значительных глубинах должна довольно быстро распадаться. И компоненты нефти, получаемые экспериментально при высоких параметрах Р-Т, служат тому доказательством. А в продуктах синтеза углеводородов видны особенности состава, предположительно обусловленные началом их распада при снижении давления и температуры в конце опыта.

Возникает вопрос: насколько реально существование в недрах Земли каких-то (неясных в настоящее время) условий, способствующих сохранности крупных объемов протонефти при ее переносе к поверхности? Такая возможность представляется, как минимум, дискуссионной.

Второе возражение относится к доказательствам невозможности образования нефти в земной коре из органических остатков. В рамках равновесной термодинамики представленная выше аргументация сторонников абиогенеза приемлема и отчасти была известна еще химикам XIX в. Она выглядела вполне убедительно, пока многочисленные эмпирические свидетельства и развитие во второй половине XX в. физики и химии неравновесных процессов не поколебали веры во всеобъемлющую применимость положений классической термодинамики в том виде, в котором она сложилась до середины XX в.

Приводимые Дж. Кении с соавторами доводы в пользу невозможности биогенного синтеза нефти имеют умозрительный характер. Аналогичные аргументы, вообще говоря, могут быть использованы для доказательства невозможности жизни, а также саморазвивающихся процессов и многих известных существенно неравновесных явлений. Тем не менее все они происходят в природе или в лабораториях, а теоретически обоснованы в трудах бельгийского ученого (русского по происхождению) И. Р. Пригожина, немецкого исследователя Г. Хакена и других.

Правда, условия реализации и распространенности невозможных с точки зрения равновесной термодинамики процессов остаются весьма проблематичными и далекими от окончательного решения. Напри-

стр. 32


мер, нет экспериментально доказанной модели возникновения жизни. В какой степени неравновесные явления могут приводить к массовому нефтеобразованию в природе, тоже не ясно. Тем не менее, в принципе образование нефти из рассеянного органического вещества в земной коре, по-видимому, возможно. Надо только выяснить, как это происходит.

Даже предварительный анализ особенностей неравновесного процесса дает нетривиальные результаты. Нефть может образовываться из рассеянных органических веществ по принципу так называемого проточного реактора: в систему, где происходит химическая реакция, поступают вещество и энергия, а из нее выносятся конечные продукты. Кстати, эта схема соответствует положениям флюидодинамической теории нефтегенеза профессора Б. А. Соколова.

Но одного наличия богатых РОВ пород, длительное время находящихся при высоких температурах, недостаточно для образования заметного количества углеводородов (кроме метана). В земной коре внос энергии и исходных компонентов и вынос продуктов реакции происходит только в виде потоков флюида (дополнительным важным источником энергии при тех же условиях могут быть механохимические процессы). В таком случае зоны образования нефти и ее накопления представляются разобщенными и как бы нанизанными на основные пути движения флюидов в каменной толще.

Из подобных соображений общего характера следуют известные и не находящие достаточно убедительного объяснения в рамках биогенной модели особенностей режима нефтеобразования. К ним относятся: преимущественная разобщенность в пространстве зон образования нефти и ее аккумуляции; стадийность ее формирования; приуроченность залежей углеводородов к зонам разломов, определенным геологическим эпохам и районам активизации флюидного режима; слабое сходство состава и объема нефти в залежах с характеристиками вмещающих осадочных пород; существование каналов подпитки скоплений углеводородов.

Геотектоническими структурами, в наибольшей степени отвечающими условиям проточного реактора, являются мощные осадочные бассейны и зоны крупных надвигов. В первых происходит вертикальное движение флюидов, во вторых - наклонное. Такие потоки переносят энергию и разнообразные компоненты глубоких недр, усиливают нефтегенез в осадочных толщах и выносят образующиеся углеводороды, которым иначе, в силу их термодинамической неравновесности, грозил бы постепенный распад с образованием (в конечном счете) метана, углекислого газа и графита.

Данная схема парадоксальным образом включает в себя элементы, традиционно рассматриваемые как признаки абиогенного нефтегенеза. Действительно, приуроченность скоплений углеводородов к разломам, наличие путей подпитки, связь месторождений с зонами активизации глубинного (в частности мантийного) флюидного режима оказываются необходимыми условиями эффективного преобразования РОВ в залежи углеводородного сырья.

В рамках предложенной концепции значительная часть альтернативных - строго биогенных или абиогенных - интерпретаций теряет излишнюю категоричность. Хочется надеяться, что такой синтез будет способствовать дальнейшему развитию нефтяной геологии. По сути своей он вполне соответствует гегелевской триаде развития процесса познания: тезис - антитезис - синтез.


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Точка-зрения-ПРОИСХОЖДЕНИЕ-НЕФТИ-СТАРЫЙ-СПОР-НОВЫЕ-АРГУМЕНТЫ

Similar publications: LUkraine LWorld Y G


Publisher:

Григорий ГалушкоContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/Galushko

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

Точка зрения. ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ: СТАРЫЙ СПОР - НОВЫЕ АРГУМЕНТЫ // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 18.06.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/Точка-зрения-ПРОИСХОЖДЕНИЕ-НЕФТИ-СТАРЫЙ-СПОР-НОВЫЕ-АРГУМЕНТЫ (date of access: 12.02.2025).

Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Rating
0 votes
Related Articles
ТОРЖЕСТВЕННОЙ ВСТРЕЧИ НЕ БУДЕТ?
9 hours ago · From Україна Онлайн
В КОМ ДУХ ВЕЛИК, В ТОМ СИЛА НЕРУШИМА*
Yesterday · From Україна Онлайн
ТРУДНЫЕ ВОПРОСЫ. СВЕТЛАНА АЛЕКСИЕВИЧ: "МЫ - ЛЮДИ ЛАГЕРНОГО СОЗНАНИЯ"
6 days ago · From Україна Онлайн
FORMS OF CLASS STRUGGLE OF THE PEASANT-COSSACK MASSES OF UKRAINE IN THE XVIII CENTURY
Catalog: История 
11 days ago · From Denys Reznikov
G. I. MARAKHOV. SOCIO-POLITICAL STRUGGLE IN UKRAINE IN THE 50S-60S OF THE XIX CENTURY
14 days ago · From Denys Reznikov
ESSAYS ON THE HISTORY OF TRADE UNIONS OF THE UKRAINIAN SSR
14 days ago · From Denys Reznikov
K. A. KHMELEVSKY, S. K. KHMELEVSKY. STORM OVER THE QUIET DON. HISTORICAL ESSAY ON THE CIVIL WAR ON THE DON
14 days ago · From Denys Reznikov
"УКРАЇНСЬКИЙ ІСТОРИЧНИЙ ЖУРНАЛ" - ДЕСЯТЬ РОКІВ У МЕРЕЖІ
Catalog: История 
14 days ago · From Україна Онлайн
INTERNATIONAL COMMISSION ON THE HISTORY OF THE OCTOBER REVOLUTION
Catalog: История 
18 days ago · From Denys Reznikov
UKRAINIAN CHRONICLES
19 days ago · From Denys Reznikov

New publications:

Popular with readers:

News from other countries:

ELIBRARY.COM.UA - Digital Library of Ukraine

Create your author's collection of articles, books, author's works, biographies, photographic documents, files. Save forever your author's legacy in digital form. Click here to register as an author.
Library Partners

Точка зрения. ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ: СТАРЫЙ СПОР - НОВЫЕ АРГУМЕНТЫ
 

Editorial Contacts
Chat for Authors: UA LIVE: We are in social networks:

About · News · For Advertisers

Digital Library of Ukraine ® All rights reserved.
2009-2025, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of affiliates, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. Once you register, you have more than 100 tools at your disposal to build your own author collection. It's free: it was, it is, and it always will be.

Download app for Android