Тайны образования нефти и горючих газов - Михаил Калинко

Многовековую историю решения проблем происхождения нефти и природных горючих газов можно дифференцировать на этапы по разным признакам: характеру получаемой информации, степени ее влияния на открытие новых месторождений нефти и газа, степени разработки теории и т. д. Если рассматривать этот вопрос с позиций характера информации, очевидно, следовало бы выделять этапы соответственно основным вехам развития нефтегазодобывающей промышленности: сначала до 1859 года, затем до 1957 года и, наконец, после 1957 года.

Если же анализировать историю решения описываемых проблем по степени их влияния на практику нефтегазопоисковых работ, то, вероятно, дифференциация на этапы должна быть другой: в первый этап, когда поиски проводились вблизи естественных выходов нефти, теоретические представления по существу не влияли на практику поисковых работ. Однако после 1910 года, когда нефтепоисковые работы начали распространяться на все новые и новые районы в старых нефтедобывающих странах и на новые страны, выбор мест заложения новых поисковых скважин должен был производиться, исходя из определенных представлений об условиях образования нефти.

Теоретические вопросы образования углеводородов снова встали перед геологами-поисковиками, когда стало очевидным, что природные горючие газы представляют самостоятельный интерес как минеральное сырье, и могут иметь несколько иное распространение, чем нефть. Для последнего десятилетия характерно значительное увеличение глубин бурения, и достоверность Прогноза наличия залежей на больших глубинах зависит от правильности представлений об условиях образования нефти и горючих газов.

Наконец, в связи с энергетическим кризисом в последнее пятилетие встал вопрос об общей оценке запасов нефти и газа, содержащихся в земной коре, и предельных глубинах их распространения. Совершенно очевидно, что такой прогноз можно сделать лишь на основании определенных теоретических представлений о происхождении нефти и газа. Конечно, это не означает, что развитие нефтегазодобывающей промышленности не влияло на решение проблем происхождения нефти и природных горючих азов. Наоборот, благотворное взаимное влияние теории и практики в нефтегазовой геологии исключительно велико: расширение областей нефтегазопоисковых работ значительно повышало качество и увеличивало количество поступающей информации, которая обогащала теорию. В свою очередь, новые теоретические разработки позволяли выявлять новые регионы и новые объекты для поисков и, таким образом, создавали основу для расширения поисковых работ.

По указанному принципу в истории решения проблем происхождения нефти и природных горючих газов можно выделить следующие этапы:

I - с древнейших времен по 1760 год; представления о происхождении нефти связаны с представлениями о "флогистоне", механизмах извержений вулканов и т. д.;

II - 1761-1859 годы; преобладание представлений о происхождении нефти преимущественно из растительного органического вещества, в том числе из углей;

III - 1860-1905 годы; самые различные представления о происхождении нефти;

IV - 1906-1931 годы; преобладание представлений об образовании нефти преимущественно из органического вещества животного происхождения;

V - 1932-1950 годы; образование нефти из рассеянного органического вещества;

VI - 1951 год - настоящее время - разработка теории о происхождении нефти из рассеянного органического вещества любого генезиса и природных горючих газов из рассеянного и гомогенного органического вещества любого генезиса.

Конечно, указанное деление несколько условно, так как почти на любом этапе отдельные исследователи развивали представления, характерные для последующих этапов, или отстаивали представления предыдущих.

I этап - с древнейших времен по 1760 год. В этот период представления о происхождении нефти так или иначе были связаны с различными представлениями о "флогистоне", происхождении Земли и др. Однако даже на этом этапе некоторыми учеными на основании геологических наблюдений были высказаны предположения, которые в дальнейшем оказались достаточно близки современным. Но рассмотрим все по порядку.

Первые не совсем ясные представления о происхождении нефти появились в трудах древнеримского архитектора Витрувия (I век до н. э.). Описав применение битумов в строительстве, места и условия их сбора в Италии и на Ближнем Востоке, Витрувий объясняет поступление нефти с водой следующим образом: "Когда сквозь смолистую землю пробивается с силой вода, она влечет за собой наружу и ее; по выходе на земную поверхность она избавляется от примесей и в ходе этого процесса отметает смолу". Этот вывод Витрувий сделал, параллелизуя процесс "извлечения нефти из смолистой земли" с процессом растворения соли.

Почти в те же годы более определенные представления о происхождении нефти были высказаны древнегреческим географом и историком Страбоном (64- 63 годы до н. э. - 20-24 годы н. э.), который, приводя имевшуюся тогда информацию о выходах нефти и других битумов во многих местах юга Европы и Ближнего Востока (Албания, Мертвое море и др.), вероятно связанных с грязевыми вулканами, писал:

"В области аполонийцев есть место под названием Нимфей, это - скала, извергающая огонь, а под ней текут источники теплой воды и асфальта, вероятно, от сгорания асфальтовых глыб под землей" (разрядка наша-М. К.). При описании извержений грязевых вулканов в Мертвом море Страбон высказал мысль о том, что "источник асфальта" связан с "источником огня". Вывод о роли огня Страбон подкреплял тем, что вблизи "от землетрясений, извержений огня и горячих асфальтовых и сернистых вод озеро вышло из берегов и огонь охватил скалы". Однако, вероятно, не все разделяли эти представления, так как почти через 100 лет (46-126 годы) Плутарх, описывая нефтепроявления в Вавилонии (вероятно, территория современного Ирака), отмечал: "По вопросу о происхождении нефти возникли споры, была ли она... (текст испорчен. - М. К.) или, скорее, горючей жидкостью, вытекающей из недр там, где земля по своей природе жирная и огненная. Вавилония страна очень жаркая, так что ячменные зерна нередко подпрыгивают и отскакивают от почвы, которая в этих местах под влиянием зноев постоянно колеблется".

Собственно первая "теория" о происхождении нефти (если, конечно, ее можно назвать теорией) была сформулирована еще в 950 годы арабским ученым Ихван-эс-Сафа. "Вода и воздух - писал он,- созревают действием огня и образуют огненную серу (в то время все естественные горючие вещества называли серой.- М. К.) и водяную ртуть. Эти два вторичных элемента смешиваются с разным количеством земли и в зависимости от температуры образуют минералы, находящиеся в земле, включая битуминозную субстанцию, такие как нефть и кир. Поэтому они имеют "высокий" воздух и нефть, сжижаются и огнеопасны". Спустя более чем три столетия, в 1275 году, другой арабский исследователь Эль-Казвини пытался объяснить, как из нефти путем коагуляции образуется кир.

Очевидно, еще до работ Г. Агриколы (1546-1550 годы) существовало мнение о растительном происхождении битумов и янтаря. Так, в своей работе "О природе ископаемых" этот ученый классифицирует нефть, уголь, верный мрамор и обсидиан, камфору и янтарь как разновидности битумов, опровергая утверждение об их растительном происхождении. По мнению Г. Агриколы, "холодные морские воды вызывают затвердение жидкой горной смолы из подводных источников в янтарь и битумы".

В более поздней работе (1550 год) Г. Агрикола говорит о "жидких битумах, стекающих в море", которых морская вода сгущает в янтарь и гагат и волны выбрасывают на берег. В то же время этот исследователь считал, что "битумы занимают первое место среди всех материй, которыми питается подземный огонь... Так же как от прибавления масла усилится огонь, так, если в горячий битум прибавить воду, то огонь не погасает, а увеличивается".

В методическом плане очень интересно, что представления Г. Агриколы о вулканических процессах как процессах горения горючих ископаемых, разделявшиеся многими исследователями вплоть до XIX столетия, сложились у него под впечатлением подземных угольных пожаров, которые он наблюдал в детстве в Цвикау. В то же время Г. Агрикола предполагал, что "гореть" должно другое вещество - нефть или битум.

В конце XVII века (1697 год) итальянский ученый П. С. Бокконе, ссылаясь на мнение английского ученого В. Чарлитона, считал, что янтарь и битумы имеют одинаковое происхождение и нефть образуется "вулканическими силами из земли и серного начала". В качестве доказательства он приводил пример землетрясения 1683 года, которое повлияло на интенсивность нефте-проявлений в Сицилии. Такой же точки зрения придерживался и французский ученый П. Поме в 1694 году.

Немецкий ученый Ф. Лачмунд, разделяя представления Г. Агриколы о происхождении битумов, обратил внимание на то, что породы, пропитанные битумом, содержат створки раковин. Фотографию такой породы он привел в работе, опубликованной в 1699 году.