Происхождение нефти - Виктор Петрович Гаврилов Страница 23

всего 75 изомеров, у эйкозана — (С20Н42) — их уже 366 319, у С25Н52 — 36 797 588, а у С40Н82 — более 62 трлн (62×1012). И все это бесконечно огромное количество изомеров должно содержаться в нефтях абиогенного происхождения. На самом же деле это далеко не так. В наиболее изученной нефти из Понка-Сити (Оклахома, США) почти половина ее (44,5 %) состоит лишь из 159 углеводородов, обычно же в нефтях содержание углеводородов не превышает 350.

В-третьих, геохимикам удалось проследить все промежуточные соединения между хлорофиллом, захороненным в верхних слоях донных морских осадках, продуктом его распада в более глубоких пластах и порфиринами в нефтях. Порфирины стали своеобразными мечеными атомами, их рассматривают как биохимически меченые структуры, химические ископаемые (хемофоссилии, по Н. Б. Вассоевичу). Такими же метками являются изопреноидные углеводороды, источником которых служит опять-таки хлорофилл и родственные ему пигменты. К хемофоссилиям относят и стероиды, представителями их выступают холестерин, фитостерин и другие родственные соединения, встречающиеся в организмах животных.

Отечественные и зарубежные ученые (А. П. Виноградов, Э. М. Галимов, Э. Дегенес, Дж. Хант и др.) установили, что природные нефти, рассеянное органическое вещество в осадочных породах и липоиды планктона обогащены легким изотопом углерода (12С), что указывает на их генетическое единство.

Другими словами, прямое родство нефти от животных организмов и растений не вызывает сомнений. Более того, закономерности в химическом составе нефтей обусловлены строением исходных нефтематеринских веществ. Еще в 1969 г. известный геохимик А. А. Карцев доказал, что нефти, образовавшиеся в различные геологические эры, отличаются друг от друга химическим составом. Это хорошо увязывается с развитием органической жизни, которая имела свою четко выраженную специфику в каждой из эр.

К аналогичным выводам пришли и другие ученые. В частности, на основе исследования нефтей Предкавказья С. П. Максимов и др. убедительно показали, что для нефтей миоценового возраста характерен гомологический ряд, в котором преобладают системы с одним ароматическим циклом и одним нафтеновым кольцом, имеются также системы из трех ароматических циклов и одного нафтенового кольца. Для меловых (более древних) нефтей в гомологическом ряду преобладают иные системы. В них ароматический цикл сочетается с двумя нафтеновыми кольцами и полностью отсутствуют миоценовые системы, состоящие из трех ароматических циклов с одним нафтеновым кольцом. Приведенный пример как нельзя лучше доказывает теснейшую связь нефтей с нефтематеринской породой и цикличность самого процесса нефтеобразования.

Зависимость химического состава нефти от материнской породы подтверждается еще и изучением микроэлементов. Это понятие было введено в 1931 г. академиком А. П. Виноградовым применительно к элементам, обнаруженным в организмах в количестве от 10-4 до 10-2 %. Наиболее характерными микроэлементами являются ванадий и никель, содержащиеся во многих растительных и животных организмах. Оказалось, что между содержанием в нефтях ванадия и никеля и количеством смол и асфальтенов существует тесная связь. Тяжелые, богатые смолами и асфальтенами нефти содержат большое количество этих микроэлементов, тогда как легкие нефти ими обеднены. В древних (палеозойских) нефтях содержание ванадия увеличивается по сравнению с молодыми (кайнозойскими) нефтями. В концентрациях никеля наблюдается обратная картина. Проведенные исследования свидетельствуют о том, что микроэлементы пришли в нефть из живых организмов, ибо общий ход распределения элементов в нефтях очень близок к ходу их распределения в растениях и животных.

В последние годы важные доказательства цикличности нефтеобразования были получены на основе изучения изотопного состава серы нефтей. В Восточной Сибири, например, были установлены вендский и кембрийский генетические типы нефтей, а следовательно, и циклы нефтеобразования; в Волго-Уральской провинции (Верхнекамская впадина) — вендский, девонский и нижне-среднекаменноугольный циклы; в Балтийской синеклизе — кембрийский, ордовикский и силурийский; на Оренбургском своде Прикаспийской впадины — девонский, нижне-среднекаменноугольный и нижнепермский; в Днепрово-Донецкой впадине — девонский и нижнекаменноугольный; в Восточном Предкавказье — триасовый, юрский и меловой; в Амударвинской синеклизе — юрский; в Прикаспийской впадине — девонский, каменноугольный, нижнепермский, триасовый и юрский. Цикличность нефтеобразования — важнейшее доказательство прямой зависимости нефти от материнской породы и геологической истории развития данного региона. Более того, уже сравнительно давно было подмечено, что существует параллелизм цикличности нефтегазообразования с цикличностью накопления каустобилитов в целом. Так, например, И. С. Мустафинов выделяет два максимума в накоплении каустобилитов (нефть, горючие сланцы и каменный уголь) — это каменноугольный период и мел — неоген, что надежно указывает на органическое происхождение нефти.

Изложенное позволяет утверждать, что с точки зрения геохимии органическая теория обоснована достаточно хорошо. Тем не менее считать, что вопрос о происхождении нефти закрыт, было бы преждевременным. Даже если принять геохимическую последовательность преобразования захороненной органики в нефть как абсолютную истину, то остается еще много неясного в дальнейшей судьбе капельно-жидкой нефти: как попадает она в пористые породы-коллекторы, в каком состоянии перемещается по ним, что определяет образование скоплений нефти в том пли другом месте и т. д.? В этом отношении доводы «неоргаников» требуют пристального внимания и изучения. К таким «сильным» аргументам «неоргаников» следует отнести следующие факты:

пространственную связь скоплений нефти и газа с разломами земной коры;

нахождение нефти и газа в магматических и метаморфических породах, кимберлитовых трубках и вулканических выделениях;

образование в ряде мест земного шара относительно огромных по запасам скоплений битумов тяжелой нефти, своеобразных полюсов нефтенакопления;

наблюдаемое избирательное, «очаговое» накопление углеводородов, когда месторождения тяготеют к определенным структурам земной коры, располагается в определенных осадочных бассейнах, а не повсеместно.

Слабым местом в органической концепции остается также механизм отжатия микронефти из материнских пород в коллекторы. Хотя исследования некоторых ученых и показывали, что в лабораторных установках удается получить фильтраты нефти через глинистые породы под давлением около 300 ат, все же протекание таких процессов в природе вызывало большие сомнения. Дело в том, что глинистые породы, которые чаще всего рассматривают как материнские, состоят из мельчайших частиц диаметром 0,01–0,001 мм и меньше. По расчетам И. И. Нестерова, 1 м3 глинистой породы состоит из 0,12×1019 таких частиц. Если их разложить в цепочку, то длина ее составит 6 млрд км, а это 40 расстояний от Земли до Солнца. Содержание микронефти в глинистых породах обычно равно 0,03 %, лишь иногда достигает 0,4–0,7 %. Значит, в 1 м3 глины содержится около 1 кг микронефти. Диаметр молекулы нефти колеблется от десятков до сотен ангстрем (1 Å = 10-6 мм). Примем его равным 100 Å (10-4 мм), тогда в 1 м3 глины будет находиться 1021 молекул микронефти [Нестеров, 1975].

Глинистые частицы заряжены отрицательными зарядами, которые обусловливают существование вокруг них молекулярного силового поля. Поэтому каждая глинистая частица, по расчету И. И. Нестерова, может притянуть к себе 500 тыс. молекул микронефти. А это означает, что в 1 м3 породы глинистые частицы могут удерживать около себя в 500 раз больше микронефти, чем имеется ее в породе.