Происхождение нефти - Виктор Петрович Гаврилов Страница 18

Наступление «органиков»

Развитие и совершенствование неорганических воззрений на происхождение нефти активизировали стремление «органиков» доказать свою правоту. Основной упор они сделали на геохимические исследования связи жидкой нефти в залежах, микронефти, рассеянной в осадочных породах, с живыми организмами, которые могли быть исходным веществом для образования углеводородов. Большой вклад в развитие органических идей был внесен прежде всего советскими учеными: A. А. Бакировым, И. О. Бродом, Н. Б. Вассоевичем, B. В. Вебером, М. К. Калинко, А. А. Карцевым, А. Э. Конторовичем, С. П. Максимовым, С. Г. Неручевым, И. И. Нестеровым, Е. А. Рогозиной, А. А. Трофимуком, а также зарубежными: Г. Крейчи-Графом, У. Коломбо, А. И. Леворсеном, Т. Тиссо, А. Траском и др.

В результате исследований неоспоримо доказано, что образование нефти — сложный и длительный процесс, тесно связанный с формированием осадочных горных пород. Наиболее благоприятны для этого крупные морские и океанические бассейны, хотя не исключаются озерные и речные водоемы. Важно, чтобы была водная среда, так как на суше органический материал обычно окисляется и преобразуется в каустобиолиты угольного ряда (торф, каменный уголь).

Любое море заселено множеством животных и растений. Из всей морской биомассы в образовании нефти ведущая роль принадлежит микроорганизмам — планктону, 90 % которого занимают микроскопические водоросли (фитопланктон). Именно планктон является основным источником органического вещества, которое содержится не только в осадочных илах на дне морей или озер, но и в самой воде. Так, в Атлантическом и Тихом океанах в каждом кубометре воды растворено 2 г органики, в водах Балтики и Каспия — 5–6, а в Азовском море — 10 г. Интересно, что в составе растворенного органического вещества обнаружены жирные кислоты, имеющие большое сходство с жирами планктона. Еще большая концентрация органического вещества установлена в донных осадках. Это понятно, ведь значительная часть отмирающих организмов опускается на дно. Для захоронения органики предпочтительны мелководные условия (глубины до 1 тыс. м). Здесь вообще активнее идут процессы образования осадков (глинистых, песчаных, известковых и т. д.), что способствует относительно быстрому захоронению органического вещества и предохранению его от разложения. На глубине, кроме того, органика успевает в значительной степени раствориться и рассеяться в воде благодаря деятельности бактерий. Особенно благоприятны для быстрого захоронения органики районы моря или океана, где велика скорость осадконакопления. Примером таких мест могут быть дельты крупных рек, которые выносят в морской бассейн с континентов огромные массы осадков. По данным члена-корреспондента АН СССР А. П. Лисицына, в воде открытых районов океана концентрация взвеси оценивается в среднем 0,1 мг/л, а в устьях некоторых крупных рек, например Ганга, Инда, Хуанхэ, Демерара, эта величина достигает соответственно 1200, 2448, 14 975, 3000– 10 000, а в среднем для рек мира — 360 мг/л. Естественно, что и скорость седиментации в условиях рек возрастает в тысячи раз по сравнению с открытыми областями морей и океанов. Так, скорость осадконакопления в дельте Амазонки составляет более 100 Б[3], Нила — более 300, Роны — 5000–6000, Парна (Южная Америка) — 10 000, Менам (Сиамский залив) — 30 000 Б и т. д. Такое явление, когда скорость седиментации становится «ураганной», А. П. Лисицын назвал лавинной седиментацией. Понятно, что в дельтах крупных рек формируются мощные линзы осадочного материала. В дельтах Ганга и Брахмапутры толщина этой линзы превышает 15 км, Амазонки — до 12 км, а объемы накопленных осадков поражают воображение. Так, дельты рек Ганга и Брахмапутры имеют объем в 5×106 км3, что в 10 раз больше объема Черного моря.

Другим участком Мирового океана, где происходит лавинная седиментация, является континентальный склон и его подножие. Если провести профиль дна океана от уреза воды до его середины, то вначале мы увидим сравнительно мелководную и практически горизонтальную площадку, которая называется шельфом, затем крутизна профиля дна существенно возрастет — это континентальный склон, потом он выполаживается и переходит в материковое подножие, а Далее в океаническое ложе. Осадочный материал, приносимый с суши, не весь задерживается в устьях рек, значительная его часть выносится на внешний край шельфа и накапливается на шельфовой бровке в районе контакта с континентальным склоном. Гравитационное перемещение накопленных осадочных масс порождает так называемые подводные лавины, или суспензионные потоки. Объем осадочных образований, вовлеченных в эти лавины, измеряется несколькими кубическими километрами. Описаны грандиозные подводные оползни объемов перемещенных масс более 30 км3, а дальность их распространения до 2–3 тыс. км. В этом случае в основании континентального склона, в области материкового подножия, также происходит лавинная седиментация. Образуются огромные осадочно-породные бассейны площадью от тысяч до первых миллионов квадратных километров, а в поперечнике в сотни километров.

Эти области, которые расположены, как правило, по периферии континентов, и становятся накопителями не только огромных осадочных тел, но и большого количества органического материала, который быстро засыпается благодаря лавинной седиментации. В среднем над каждым квадратным метром дна Мирового океана ежегодно продуцируется до 150 г органического вещества, захороняется же в осадках около одной сотой этой продукции. Значительная часть органики уничтожается, не дойдя до океанического или морского дна, другая часть попадает в неблагоприятные условия для своего сохранения и т. д.

В осаждающемся органическом веществе содержится до 65–90 % органического углерода, присутствует и водород. Постепенно формируются потенциально нефтегазоматеринские толщи. Максимальная концентрация органики в осадках происходит по окраинам континентов. Это понятно, ведь здесь высокая биопродуктивность океанических вод и создаются, как мы уже знаем, наиболее благоприятные условия для сохранения органики. Поэтому чаще всего наиболее богатые нефтегазоматеринские толщи формируются по окраинам материков, в районе дельт, материков подножий. Если осадки внутренних областей океанов в среднем содержат менее 0,1 % органического углерода, то по окраинам континентов (шельф, склон и подножие) эта величина возрастает в 5 раз [Геодекян и др., 1980]. А такие значения концентрации Сорг соответствуют уровню содержания углерода, свойственному потенциально нефтегазоматеринским толщам. В каждом кубометре такой породы в среднем 13–15 кг органического углерода. В некоторых глинистых и известняковых толщах содержание его увеличивается в несколько раз, достигая 25 %.

Если подсчитать, сколько же рассеянного углеродистого органического вещества в осадочных породах на континентах, то окажется, что это огромная величина — 45×1014 т (в сотни раз больше всех известных запасов углей, нефти и газа). Но осадочные породы имеются еще и на дне современных океанов. Их объем около 3×108 км3, что дает еще почти 7-1015 т углеродистого вещества! Как видим, несметные количества органического углерода содержатся в осадочном слое земной коры. Кроме того, в живом веществе наряду с углеродом присутствует и водород, по числу атомов они находятся примерно в одинаковом соотношении.

Теперь посмотрим, что происходит с органическим веществом, которое в виде «дождя трупов» оседает на морское дно. Органика сравнительно быстро захороняется глинистыми, песчаными или карбонатными осадками, которые приносятся с континентов или образуются непосредственно