Геология полезных ископаемых Происхождение нефти Две концепции

Геология полезных ископаемых Происхождение нефти

Две концепции нефтеобразования • Как сто лет назад и даже более, так и сейчас существуют две различные концепции происхождения нефти: биогенная (органическая), основоположником которой является М. В. Ломоносов, и глубинная абиогенная (минеральная, неорганическая), возникшая в середине XIX века и сформулированная как научная гипотеза Д. И. Менделеевым. • Каждая концепция включают в себя множество разнообразных гипотез часто взаимоисключающих. • Исследователи разных точек зрения оперируя современными знаниями, которыми располагают науки о Земле, физика, химия, биология, сохраняют в настоящее время устойчивый антагонизм и решительное неприятие выводов друга.

Карбидная гипотеза. • На основании опытов многочисленных исследователей (Клоец, К. В. Харичков, П. Сабатье и Сандэран, Энглер и др. ) и своих собственных Д. И. Менделеев создал и научно обосновал в 1877 г. карбидную гипотезу о минеральном происхождении нефти за счет взаимодействия воды и карбидов железа. • Д. И. Менделеев связывал образование нефти с карбидами литосферы, поступившими туда из ядра: по трещинам, образовавшимся в земной коре во время орогенеза, в глубь Земли проникала вода, которая действовала на карбиды металлов, образуя окислы металлов и УВ, согласно реакции Энглера: • 2 Fe. C + 3 H 2 O = Fe 2 O 3 + C 2 H 6 • Fe 2 C + 4 H 2 O = 2 Fe(OН) + CH 4 • УВ, главным образом, газообразные поднимались в верхние холодные части земной коры, где они конденсировались в разнообразных пустотах осадочных пород, образуя, таким образом, залежи нефти. • Этот процесс, по мнению Д. И. Менделеева, наблюдался не только в прошлые геологические периоды, но происходит и сейчас, так что залежи нефти, по предположению Д. И. Менделеева, могут пополняться и возобновляться в случае их истощения. • Карбидная гипотеза с химической точки зрения является наиболее простой и понятной.

Карбидная гипотеза • Критика • Все полученные УВ в результате неорганического синтеза нефти являются оптически неактивными, тогда как почти все природные нефти оптически активны. Карбидная гипотеза не могла дать удовлетворительного объяснения этого факта (Вальден). • К 1877 г. был известен всего один природный карбид - когенит –Fe 3 C, открытый в метеоритах, а затем обнаруженный в базальтоидах. Немного позже был открыт в метеоритах муассанит – Si. C, а затем обнаруженный на Земле. За прошедшее время число природных карбидов металлов значительно не увеличилось – Ni. C, WC, Cr 2 C 3 • Современные данные о составе и строении оболочек Земли также входят в противоречие с геологическим обоснованием карбидной гипотезы: вопервых, магматические породы, которые являются продуктом мантии, не содержат карбидов не только Fe, но и других металлов, кроме карбида Si, который, как и карбид Fe, был обнаружен в составе метеоритов, во-вторых, в вулканических областях, где возможна связь с глубокими сферами Земли, не отмечается крупных скоплений нефти, обнаружены лишь незначительные нефтепроявления, в третьих, разломы в литосфере существуют, но они не достигают ядра Земли и многое другое.

Вулканическая гипотеза • Вулканическая гипотеза признает возможность возникновения УВ в магматических очагах, залегающих в основании действующих и потухших вулканов. В газовых эманациях и фумаролах, выделяющихся из магмы, содержатся наряду с не углеводородными газами газовые и легкие жидкие УВ, которые, попадая в верхние части земной коры, конденсируются в трещинах, пустотах и пористых пластах. • Критика этих воззрений переплетается с геологической критикой карбидной гипотезы. • Вулканическая теория не указывает, в результате каких же именно химических реакций, отличных от карбидной теории, возникают УВ в магматических очагах. Если бы вулканические очаги были действительными источниками образования больших скоплений нефти, то большое количество нефтепроявлений и залежи нефти совпадали бы с вулканическими областями как в прошлом, так и в настоящем.

Космическая гипотеза • Гипотеза космического происхождения нефти была выдвинута в 1892 г. русским геологом В. Д. Соколовым. • Учитывая факты нахождения битумов в метеоритах и наличие УВ в хвосте некоторых комет, В. Д. Соколов предположил, что в фазу звездного состояния нашей Земли в ее газовой оболочке находились УВ. По мере охлаждения Земли они поглощались и растворялись в жидкой расплавленной магме. Впоследствии, когда Земля окончательно отвердела и образовалась земная кора, магма, застывая, снова начала выделять УВ, которые по трещинам в земной коре поднимались в верхние ее части, конденсировалась здесь и образовывали нефтяные залежи. • Уже с момента своего рождения космическая гипотеза была признана сугубо умозрительной, не объясняющей многих геологических фактов. • В. А. Краюшкин (1979 -1986 гг. ) поддерживает космохимические критерии абиогенного синтеза нефти и газа. «. . вероятно в первые 500 млн. лет после образования коры Земля получила из космоса за счет аккреции сотни миллионов – десятки тысяч миллионов тонн органического материала, когда Солнечная система прошла через темные облака. »

Сущность минеральной концепции • При определенных условиях, связанных с внутренней динамикой Земли, в зонах разломов на больших глубинах возникают очаги нефтеобразования. • Из этих очагов массы синтезированных УВ и других продуктов химических реакций поднимаются по проницаемым трещиноватым зонам земной коры вверх, в области меньших давлений, образуя при благоприятных условиях (наличие пород коллекторов, флюидоупоров, других экранов, закрытости недр и т. д. ) нефтяные и газовые залежи.

Сущность минеральной концепции • Химическая база минеральной гипотезы — это каталитический синтез и конверсия УВ при высоких температурах и давлениях. • В конце 60 -70 гг. прошлого века в основу реакций положен синтез УВ по методу «Фишера-Тропша): • n. CO + (2 n+1) H 2 → Cn H 2 n+2 + n. H 2 O • Синтез многих УВ действительно возможен, но нужны катализаторы и для каждого УВ конкретные условия (Т, Р). • В результате подобных реакций можно синтезировать налканы, многие изоалканы, олефины и ароматические УВ, но пока не синтезированы нафтены и изопреноиды, а также не получены в смесях УВ эпимеры (оптические изомеры).

Современные гипотезы неорганической концепция • Э. Б. Чекалюк – представитель украинской школы, полагал, что нефть образуется в астеносфере, которую называл основным нефтепроизводящим слоем мантии, в условиях высоких Т (более 1200°С) и Р. • Единственными донорами Н и С для синтеза углеводородных систем в глубоких недрах Земли могут быть только вода и двуоксид углерода в среде не насыщенной О, т. е. в ультраосновных породах верхней мантии, где УВ находятся в термодинамически уравновешенном состоянии. • Отсюда следует следующая схема процесса: • гипербазиты + вулканические газы → среда астеносферы + нефть

Современные гипотезы неорганической концепция • Его точку гипотезу о генерации УВ в астеносфере поддерживал Г. Н. Доленко Принципиальная схема образования нефтегазоносных провинций и формирования нефтяных и газовых месторождений: 1 — континентальная кора; 2 — океаническая кора. Верхняя мантия: 3 — надастеносферный слой; 4 — астеносфера; 5 — отложения платформы; 6 — отложения геосинклинали; 7 — астеносферные очаги синтеза нефтяных УВ; 8 — глубинные разломы; 9 — направление поддвига океанической коры под континентальную.

Осадочно-миграционной теории образования нефти • Основываясь на достижениях геологии и геохимии, в рамках биогенной концепции выкристаллизовались положения осадочно-миграционной теории образования нефти, т. е. гипотеза перешла в ранг теории [Вассоевич Н. Б. 1967]. • Суть этой теории сводится к следующему. • — все горючие ископаемые (нефть, природный газ, нафтиды, уголь, горючие сланцы) признаются генетически родственными образованиями, связанными с биогенным веществом. • — горючие ископаемые возникли из отмерших концентрированных (угли, горючие сланцы, частично газ) или рассеянных (нефть, газ) остатков ОВ живых организмов, обитавших на Земле в прошлые геологические эпохи с протерозоя до неогена включительно.

Осадочно-миграционной теории образования нефти • — исходным веществом для образования нефти и газа были продукты распада и преобразования биогенного материала рассеянного в донных отложениях водных бассейнов, в основном сапропелевого (некрома водорослей, бактерий) или гумусово-сапропелевого (с добавлением высшей растительности) состава, главным образом липидов, липоидов и родственных им веществ (панлипоидинов). • — повышенные концентрации ОВ обычно накапливались в глинистых или глинисто-карбонатных, карбонатно-кремнисто-глинистых осадках, в относительно восстановительных придонных обстановках. Концентрации ОВ (Сорг. ) более 0, 1% для сапропелевого и более 0, 2% для смешанного гумусово-сапропелевого ОВ позволяют их выделять как потенциально НГМ.

Осадочно-миграционной теории образования нефти • — в процессе литогенеза, начиная с седиментогенеза, и далее в диагенезе и катагенезе происходили преобразования донных отложений в осадочные горные породы, вместе с породами в результате геологических, биохимических и химических процессов происходило преобразование (фоссилизация) находящегося в них ОВ в высоко конденсированные макромолекулы и/или ассоциаты — кероген. • — дальнейшее созревание керогена в зоне мезокатагенеза (Главная зона нефтеобразования, температуры 60 -180°С) сопровождалось постепенным отделением от керогена углеводородных компонентов — «микронефти» , генерация сопровождалась первичной миграцией углеводородных флюидов. • Этот процесс был длительным и стадийным, продолжался десятки и сотни миллионов лет. • — микронефть и газ эмигрировали из НМП в проницаемые пласты коллекторы-проводники, по которым под действием градиента давления (вторичная миграция) углеводородные флюиды мигрировали в основном в собственной фазе (газ в водорастворенном состоянии) в ловушки (пластыколлекторы, ограниченные слабо проницаемыми породами-флюидоупорами) и формировали в них скопления – залежи нефти и/или газа.

Осадочно-миграционной теории образования нефти • Таким образом, для формирования месторождений нефти и/или газа по этой теории необходимым является: • — наличие в осадочно-породном бассейне НГМП, • — прохождение ими ГЗН и/или ГЗГ, т. е наличие «очага» генерации углеводородных флюидов, • —наличие условий для аккумуляции образовавшихся флюидов и консервации залежей. • Главная черта процесса нефтеобразоваиия — его повсюдность, универсальность в осадочных бассейнах. • Очень коротко суть нефтеобразования звучит в определение термина нефть с позиций генетической сущности, данное Н. Б. Вассоевичем: «Нефть - это выделившиеся в отдельную фазу наиболее стойкие жидкие гидрофобные продукты фоссилизации органического вещества, захороненного в субаквальных отложениях» [1967].