В прошлом с увеличением вовлеченности нефтепродуктов в быт человека начали зарождаться теории происхождения нефти. По итогу образовалось два лагеря: сторонников органической и сторонников неорганической теорий. В каждой теории разберемся поподробней.
Неорганическая теория
Все неорганические гипотезы происхождения нефти можно разделить на две большие группы:
- мантийного происхождения (ее называют еще вулканической, карбидной и др., но сущность их заключается в синтезе на глубине из минеральных компонентов);
- космического происхождения (углеводороды существуют с самого рождения Земли).
Начнем с теории мантийного происхождения нефти. Первые представления о том, что нефть имеет глубинное неорганическое происхождение были сформулированы известными учёными – физиками и химиками Пьер Э. М. Бертло, Г. Биассоном, А. Гумбольдтом и Ф. Клоэзом. Но наиболее была развита гипотеза Д. И. Менделеев (1877-1897 гг). В качестве аргументов своей минеральной теории Менделеев отметил связь нефтяных месторождений с глубинными разломами (как путей миграции) и, в частности, с грязевым вулканизмом; указал на наличие в залежах высоких давлений (например, фонтанирование нефти); отметил присутствие углеродистых соединений в метеоритах и, наконец, обратил внимание на наличие в недрах Земли сильных восстановителей, например, неокисленного железа. Образование нефти Менделеев Д.И. представлял следующим образом: в недрах Земли он допускал существование железа (Fe), частично и титана (Ti), хрома (Cr), ванадия (V) и др., которые образовались еще на этапе формирования Земли. Они неустойчивы в присутствии кислорода, поэтому на поверхности их нет, но в отсутствии кислорода они могли сохраниться. Для протекания таких реакций Менделеев вынужден был допустить проникновение воды с дневной поверхности вглубь на многие сотни и даже тысячи километров по зонам глубинных разломов. Образовавшаяся таким путем на глубине смесь паров воды и углеводородов малась вверх (по разломам), достигала верхних, охлажденных оболочек Земли. Углеводороды конденсировались, при этом часть их пропитывала породы типа глин порождая битуминозные породы; часть рассеивалась, выходя по разломам, трещинам на поверхность; какая-то часть, попадая в благоприятные условия, пропитывала пористые породы и формировала залежи нефти. Наиболее благоприятными эпохами для формирования залежей нефти Менделеев считал эпохи горообразования в истории Земли. Именно в это время возникали пути для проникновения воды в недра, а смеси УВ к поверхности.
Приблизительно в это же время, в 1889 г. В.Д. Соколов выступил с сообщением о своей космической теории происхождения нефти, которую он потом изложил в ряде публикаций. В качестве основы он привел факты обнаружения углеводородных газов и атомов углерода в хвостах комет, а также отметил факт исключительно широкого распространения водорода во Вселенной. Исходя из этого он полагал, что нефть присуща не только Земле, но и многим другим планетам Вселенной и ее образование является мировым процессом. В частности, до начала исследований Венеры космическими аппаратами было мнение о существовании морей и океанов нефти на этой планете. По мнению В.Д. Соколова углеводороды содержались в газовой оболочке Земли еще в период ее огненно-жидкого состояния. По мере остывания УВ поглощались твердым субстратом Земли и конденсировались в ее верхних наиболее остывших оболочках, порождая месторождения нефти и газа.
Органическая теория
Рассматривая эту теорию мы должны ответить на несколько вопросов.
- Первый - каков исходный органический материал для развития процессов нефтегазообразования?
- Второй - каковы условия накопления и захоронения этого исходного материала?
- Третий - каковы пути и факторы превращения в нефть (газ) этого исходного материала?
Рассматривая первый из этих вопросов мы должны сказать о господстве точки зрения о смешанном растительно-животном исходном органическом веществе. Хотя исторически на этот счет существовали разные точки зрения. Так, еще М.В. Ломоносов полагал, что нефть образуется при возгонке угля под действием земного жара, т.е. исходным органическим материалом служили растения. Были и взгляды об образовании нефти из органического вещества животных организмов. Они подкреплялись экспериментально при получении смесей, похожих на нефть. Исследования показывают, что организмами нефтепреобразователями, согласно теории смешанного характера исходного для образования углеводородов материала являются в первую очередь одноклеточные водоросли, животный планктон и затем отдельные компоненты исходной органической массы – жирные кислоты. Рассматривая теорию смешанного (животно-растительного) исходного ОВ нужно отметить, что сейчас выделяется два генетических типа ОВ: сапропелевое и гумусовое. Сапропелевое генетически связано с низшими организмами. Оно образует главным образом нефть. Гумусовое ОВ генетически связано с наземной растительностью. Оно образует главным образом газ.
Теперь об условиях захоронения и накопления органического вещества. Многочисленными работами наших и зарубежных исследователей начиная еще с 20-х годов прошлого века было показано, что наиболее обогащены органическим веществом глинистые породы. Изучая современные осадки Р.Д. Траск подчеркнул, что эта тенденция прослеживается и в них. Собственно он впервые и указал на связь накопления органического вещества с литологией осадка. Изучение разных обстановок осадконакопления показало, что наиболее благоприятны для накопления органики морские или озерные осадки, формирующиеся в восстановительных условиях. Подчеркнем, что для накопления органического вещества необходимо по крайней мере два условия: застойная, спокойная гидродинамическая обстановка и восстановительная, с дефицитом кислорода, среда осадконакопления, иногда с сероводородным заражением.
Итак органическое вещество накопилось. Каковы же теперь пути и факторы его преобразования, порождающие в конце концов УВ нефти? Исходя из современных представлений можно наметить ряд факторов, определяющих превращения исходного органического вещества и соответственно несколько источников нефтяных УВ.
- Первый фактор это углеводороды, унаследованные непосредственно из живого вещества. Количество их весьма невелико, накапливаются они в самом верхнем тонком слое современного осадка. Мощность его несколько см или десятков см. Какая-то часть их, конечно, неустойчива и разлагается, но какая-то часть сохраняется, сорбируется осадком и захороняется. Очень долго существование таких УВ или их предшественников в современных осадках ставилось под сомнение.
- Второй фактор – зона новообразования углеводородов под воздействием микроорганизмов на исходное органическое вещество.
- Третий фактор – зона, где микроорганизмы уже отсутствуют, но образование углеводородов идет за счет различных ферментов, оставшихся от их жизнедеятельности.
- Четвёртый фактор. Зона, где происходит новообразование углеводородов за счет термокаталитических процессов превращения ОВ. Именно здесь происходит формирование нефти. Главным фактором здесь выступает температура.
Какая из теорий лучше?
Общего консенсуса в многолетнем споре до сих пор не достигнуто. Каждая из теорий может существовать. Ещё не пройдет не мало опытов прежде чем будет дан ответ на этот вопрос.
