Тайны образования нефти и горючих газов - Михаил Калинко

Продолжая аналогию между засеянным полем и осадочными породами, как правило, содержащими органическое вещество, укажем, что как на любом засеянном поле должны появляться всходы, так и в осадочной толще обычно при погружении должны развиваться процессы нефтегазообразования. При прочих равных условиях вероятность развития таких процессов тем больше, чем больше мощность и площадь распространения осадочной толщи.

Совершенно иначе развиваются процессы преобразования органического вещества, попавшего в магматические и метаморфические породы. В изливающихся магматических породах оно нагревается до нескольких сотен градусов, в результате чего разлагается с образованием метана, углекислого газа и углистых остатков. При этом иногда образуются жидкие углеводороды, нередко захватываемые кристаллизующимся веществом, в котором,они обособляются в газожидкостных включениях.

Захороняемые под пеплом растительный и почвенный покровы под влиянием высокой температуры, как правило, разлагаются без доступа кислорода. В продуктах такого разложения преобладает метан. Однако больших скоплений его при этом не может образоваться, так как сложенные пеплом толщи весьма проницаемы и весь образующийся газ уходит в атмосферу. Таково происхождение метана, выделяющегося в настоящее время в Долине десяти тысяч дымов" на Аляске.

Сравнительно редко в кальдерах вулканов создаются условия, при которых захороняемое органическое вещество водорослевого происхождения подвергается нагреву до 100-120 °С, в результате eгo преобразуется в сторону нефти. Такие условия существуют в зонах развития термальных источников и озер, обычно характеризующихся небольшим площадным распространением, как, например, в кальдере вулкана Узон на Камчатке. Совершенно очевидно, что из-за небольшой площади указанных зон в них могут быть лишь небольшие нефтепроявления, но нет условий для образования крупных скоплений нефти.

В настоящее время можно считать твердо установленным, что процессы, протекающие в магме и при ее остывании как на поверхности, так и на глубине, не приводят к образованию нефти и углеводородных газов. Это доказано огромной информацией, базирующейся как на природном материале, так и на результатах экспериментальных исследований: 1) магматических пород Земли, 2) состава атмосфер и вулканических пород других планет, 3) процессов и продуктов современного вулканизма, 4) физического моделирования процессов магматизма и 5) теоретических расчетов по термодинамике реакций образования и равновесия углеводородных систем.

Хотя в нашем распоряжении нет определенных статистических данных, можно без преувеличения сказать, что в десятках тысяч подземных выработок (шахт, штолен, буровых скважин), проведенных в магматических породах, как правило, не обнаружены ни нефть, ни углеводородные газы. Лишь в единичных случаях, на которых мы остановимся ниже, встречаются углеводородные газы, еще реже жидкие углеводороды и совсем редко нефть и другие битумы.

Аналогичные результаты получены при петрографических исследованиях под микроскопом магматических пород и при химических анализах их состава. Несмотря на то что количество исследованных такими методами образцов пород во всем мире, несомненно, исчисляется миллионами, лишь в очень редких, единичных случаях в них обнаружены газообразные углеводороды и битумы. При этом появление указанных компонентов характерно лишь для пород, контактирующих с осадочными битуминозными породами. Весьма важен факт отсутствия битумов и углеводородных газов в магматических породах, образовавшихся при подводных извержениях, когда происходит сравнительно быстрое застывание магмы и все содержащиеся в ней компоненты как бы запечатываются в породе. Как известно, более 100 лет изучаются такие породы по выходам на дневной поверхности и в различных подземных выработках, и нигде в них не было обнаружено ни битумов, ни заметных количеств углеводородных газов. В этом отношении особенно ценная информация получена почти в 500 скважинах, пробуренных в различных морях и океанах. Большинство из них вскрыло самые разнообразные магматические породы, формировавшиеся на разных стадиях образования океанов и в разных зонах - от рифтовых в срединноокеанических хребтах, в глубоководных желобах, до современных вулканических дуг. Путем драгирования были подняты со дна океанов породы, которые, по мнению ряда исследователей, сформировались в результате поступления вещества верхней мантии. И ни в одном из тысяч изученных образцов не было обнаружено битумов и углеводородных газов.

В противоположность этому в большинстве образцов осадков и осадочных пород, вскрытых скважинами глубоководного бурения, установлено наличие органического вещества, содержащего битумы и углеводородные газы.

Как известно, соль ввиду своей пластичности хорошо консервирует все флюиды, которые поступают с магмой. И в соленосных толщах, пронизанных магматическими породами, установлено отсутствие среди газообразных продуктов, поступивших с магмой, метана и других углеводородов; газ, попавший в соль с магмой, состоит в основном из двуокиси углерода. Особенно наглядная в этом отношении информация получена на соляных шахтах ГДР.

Благодаря успехам космических исследований имеется надежная информация о составе пород Луны, составе атмосфер Венеры, Марса и т. д. Эта информация убедительно свидетельствует о том, что ни на одной из казанных планет нет ни нефти, ни скоплений углеводородных газов. Интересная информация получена при изучении лунных пород. Так, в частности, детальный анализ показал, что некоторые рыхлые породы Луны содержат весьма незначительное количество метана. При этом оно увеличивается с возрастанием степени дисперсности материала и, что самое главное, убывает с глубиной. В массивных породах метана нет. Количество его в рыхлых породах меняется параллельно изменениям количества водорода и гелия. Эти данные позволили американским исследователям, изучавшим лунные грунты, прийти к выводу о том, что обнаруженный метан приносится солнечным ветром.

Таким образом, можно считать установленным, что на всех планетах земной группы, там, где нет жизни, отсутствуют и битумы, в том числе и нефть, и скопления углеводородных газов.

Героические исследования вулканологов, по образному выражению известного вулканолога Г. Тазиева "заглядывающих в пасть дьяволу", позволили получить надежную информацию о современных вулканических процессах. В многочисленных образцах жидкой лавы и пробах выделяющегося из нее газа совершенно нет ни битумов, ни заметных количеств газообразных углеводородов. Как правило, отсутствуют углеводороды и в составе газов многих вулканов (исключения мы рассмотрим ниже).

Опубликованные еще в прошлом столетии и перепечатанные в последующих работах сведения о том, что при извержении Везувия выделялись жидкие и газообразные углеводороды, не подтверждаются современными данными. Действительно, за прошедшие 175 лет никому не удалось обнаружить хотя бы одно проявление нефти, битумов или заметных количеств углеводородного газа ни в самом вулкане, ни вблизи его. Произведенные автором в 1979 году наблюдения свидетельствуют об отсутствии каких бы то ни было признаков нефти и газа в сольфатарах, выходящих на южной и северной внутренних стенках кратера, нет также проявлений и на его дне, где видны только выцветы серы.

Учитывая исключительную "обжитость" склонов Везувия, можно с полной уверенностью утверждать, что никаких нефте- и газопроявлений в этом районе нет. В самом деле, все подножье вулкана покрыто виноградниками, многочисленными жилыми домами, кафе, павильонами и другими постройками, до самого кратера проведены дороги, водопровод, линии электропередач и подвесная дорога. Совершенно очевидно, что если бы при рытье котлованов хотя бы в одном пункте были встречены нефтегазопроявления, то это стало бы известным и в условиях энергетического кризиса в Италии вызвало бы проведение поисковых работ.

То же можно сказать и о водах различных термальных источников, используемых как вблизи Везувия, так и в других районах Италии с доисторического времени. Если бы с горячими водами поступала нефть или горючий газ, то при отсутствии вентиляции и освещении факелами это вызывало бы неоднократные взрывы. Между тем ни в исторических документах, ни в современных описаниях таких сведений нет.

Многими исследователями в разных странах проведено огромное число экспериментов по моделированию магматических процессов при тех же термодинамических и геохимических условиях, которые существуют в недрах на глубинах до нескольких десятков километров. Однако ни разу ни одному исследователю при таком моделировании не удалось зафиксировать образование битумов, в том числе нефти и газообразных углеводородов.