Происхождение нефти - Виктор Петрович Гаврилов Страница 19

в море. В составе органики имеются различные вещества, наибольший интерес для последующего нефтеобразования представляют битумоиды — вещества, которые извлекаются из органического вещества различными растворителями (хлороформом, бензолом, эфиром). Источником битумоидов являются липоиды — жироподобные соединения. В тканях организмов содержание липоидов достаточно велико. В диатомовых водорослях, например, оно составляет 10–35 % от сухого веса. Количество битумоидов в донных осадках колеблется от 2 до 20 % от всей органики. Кроме битумоидов в органическом веществе содержатся уже готовые углеводороды (от 0,1 до 3 %). В среднем на 1 м3 приходится 300 г, а в некоторых случаях до 15 кг углеводородов. Общее же содержание рассеянных углеводородов в осадочных породах континентов, по данным члена-корреспондента АН СССР Н. Б. Вассоевича, составляет (70–80)×1012 т, что в несколько десятков раз превышает установленные запасы континентальной нефти (около 1,510*2 т). Отсюда видно, что органического вещества было достаточно для образования выявленного количества нефти.

Дисперсные углеводороды в осадочных породах и современных илах морей сходны с нефтяными углеводородами, поэтому их стали называть рассеянной нефтью, или микронефтью.

Пласт осадков, образовавшийся на морском дне, опускается в соответствии с общим прогибанием земной коры, характерным для морских бассейнов. Пласты пород с рассеянной органикой перекрываются новыми слоями. В морях обычно прогибание компенсируется накоплением осадков, поэтому глубина моря долгое время остается практически постоянной. По мере погружения в пласте постепенно увеличиваются давление и температура. Под действием этих факторов, в особенности температуры, дисперсная микронефть меняет свои свойства и делается похожей на нефть. Важную роль на этой стадии преобразования рассеянной органики играют бактерии, которые способствуют разложению органического вещества. Органика как бы «созревает»: содержание в ней микронефти возрастает, а ее состав становится все более сходным с составом собственно нефти.

Стремясь выявить связи между микронефтью и нефтью в залежах, ученые извлекли из них легкие углеводороды (С5—С7) и сравнили их. Оказалось, что количественные соотношения в них n-алканов и изоалканов однотипны. Присутствуют изомеры как с одним, так и с двумя третичными атомами углерода. В составе легких цикланов также выдерживается ряд закономерностей. Например, и там и там метилциклогексана в 2–5 раз больше, чем циклогексана. Циклопентаны также представлены всевозможными изомерами. Весьма примечательным фактором оказалась тождественность знака оптической активности и аналогичный характер ее распределения по фракциям с различным молекулярным весом для нефтей и микронефтей. На рис. 6 видно, что общий состав углеводородов в микронефти и нефти из залежи очень схож, хотя некоторые различия, правда непринципиальные, имеются. Так, микронефть в большом количестве содержит углеводороды, которые легче сорбируются и удерживаются породой. Кроме того, в микронефтях оптическая активность несколько выше обычной.

Рис. 6. Сходство общего состава углеводородов микронефти и нефти в месторождении Уолл-Крик (США) [Вассоевич, 1971]

Типы аренов: 1 — однокольчатые; 2 — двухкольчатые; 3 — трехкольчатые; 4 — четырех- и пятикольчатые

Рис. 7. Сходство пофракционного углеводородного состава продуктов термокаталиэа жирной стеариновой кислоты и нефти [Вассоевич, 1971]

Гидридные углеводороды в зависимости от их свойств попали в те или иные основные классы: арены (Ар), цикланы (Ц) или алканы (Ал)

Таким образом, важным достижением органической концепции происхождения углеводородов является обоснование факта сосуществования в осадочной оболочке Земли дисперсной микронефти и сильно уступающей ей по запасам нефти, сконцентрированной в залежи. Установлено также генетическое родство между микронефтью и макронефтью, а от них удалось «перекинуть мостик» и к жирным кислотам живых организмов. На рис. 7 показано сходство пофракционного углеводородного состава продуктов термокатализа жирной стеариновой кислоты и нефти. А жировые соединения (липоиды), как уже указывалось выше, являются важнейшими компонентами морского планктона.

В последние годы были получены новые чрезвычайно важные данные, подтверждающие органический генезис нефти. Ученым удалось проследить все промежуточные соединения между хлорофиллом, захороненным в верхних слоях донных осадков, продуктами его распада в более глубоких горизонтах земной коры и порфиринами в микронефтях и нефтях. Напоминаем, что порфирины — производные хлорофилла растений или гемоглобина животных. Эти вещества впервые были обнаружены американцем А. Трейбсом в 1934 г. Своеобразная молекулярная структура порфиринов позволяет обнаружить их на различных стадиях преобразования органического вещества вплоть до нефтей. Кроме того, в нефтях обнаружили целые «блоки» молекул жиров и аминокислот, имеющих органическое происхождение, а также изопреноидные углеводороды, входящие в состав животных организмов. В частности, в жирах морских веслоногих рачков Copepoda, составляющих иногда до 60–90 % зоопланктона, установлен пристан — характерный изопреноидный углеводород нефтей. Исследования А. П. Виноградова и Э. М. Галимова показали прекрасную сходимость изотопного состава углерода нефтей, битумоидов из осадочных пород и липоидов планктона. Во всех случаях отмечается обогащенность легким изотопом углерода 12С.

Наконец, изучение четвертичных отложений (не древнее 1 млн лет) на дне современных морей показало, что в них происходят процессы газообразования. Новейшие данные о распределении углеводородных газов в молодых отложениях Каспийского моря приводятся в работах ученых ВНИИЯГГа. Они установили, что углеводороды представлены метаном, этаном, этиленом, пропаном и пропиленом. Преобладает метан, его доля в образцах колеблется от 50 до 100 %, а общее содержание в осадках изменяется от 10×10-1 до 921×10-4 см3/кг.

Таким образом, ученым удалось проследить закономерную и неразрывную цепочку преобразования жировых соединений животных и растительных организмов в микронефть и «созревание» последней до макронефти. Как справедливо замечал Н. Б. Вассоевич, предыстория нефти начинается еще в живом веществе, синтезирующем исходные для нее биохимические соединения, а история нефти — с фоссилизации (захоронения) биогенного органического вещества в осадках.

Преобразование рассеянного органического вещества в микронефть, а далее в макронефть тесно связано с общим процессом накопления в земной коре осадочных толщ. В настоящее время геологи-нефтяники рассматривают этот процесс как весьма длительный и многостадийный. Так,