Гипотезы происхождения нефти

Происхождение нефти до настоящего времени не выясне­но. Существует множество теорий происхождения нефти и газа, каждая их которых имеет подтверждение и в то же время опровергается противниками. При этом решение про­блемы происхождения нефти и газа позволит определить и уточнить количество запасов и поиск новых месторождений. Все существующие на сегодняшний день гипотезы можно разделить на следующие группы:

1) органическую, или биогенную;

2) абигенную;

3) космическую.

Рассмотрим группу органических гипотез. Впервые науч­ную и для того времени законченную схему происхождения нефти в 1793 г. предложил М.В. Ломоносов. По его пред­ставлениям, нефть образовалась из органического материа­ла растительного происхождения. Он считал, что имеется аналогия между происхождением нефти и других многочис­ленных горючих ископаемых, например, угля. Полезные ис­копаемые получились разными потому, что условия образо­вания каждого из них были различными. Им было подчерк­нуто значение повышенной температуры, больших давлений подземных глубин и миграции нефти в пористых породах. Объяснение образования нефти заключалось в том, что ра­стения, перекрытые слоями наносов и опущенные на глуби­ну в результате подвижек земной коры, подвергаются воздействию высокой температуры. Для образования нефти, в данном случае в присутствии перегретого пара, достаточно температуры около 200 °С. По гипотезе М.В. Ломоносова, нефть рождается из наземных растений, захороненных в бо­лотах, дельтах рек и прибрежных лагунах, в результате пря­мой перегонки. В своих трактатах он писал: «Нефть приготав­ливается из торфа и каменного угля действием подземного жара, и если он слабый, то она получается светлая, а если сильный — то густая и черная». Многие идеи М.В. Ломоно­сова не потеряли своего значения, став основой гипотез органического происхождения нефтей. В последствии в рам­ках этой гипотезы появились теории животного, раститель­но-животного, растительного происхождения. Например, в 1888 г. химик К. Энглер осуществил перегонку китового жира и получил нафтеновые и ароматические углеводороды и твердый парафин. Одновременно известный геолог про­шлого века Г. Гефер при бурении скважин на Каспии обна­ружил прослойки, сплошь состоящие из погибшей рыбы. Гибель больших масс водной фауны действительно может происходить в природе. В результате эти ученые создали гипотезу, по которой нефть образуется из жиров погибших животных, а растения дают нефти воск и смолы.

Предметом исследований академика Н.Д. Зелинского стал сапропельный ил озера Балхаш. В 1919 г. путем перегонки из него была получена искусственная нефть. Она содержала бензин, керосин и тяжелые масла, в составе которых были все известные тогда нефтяные углеводороды.

Идея об органическом происхождении нефти была корен­ным образом переработана геологом, акад. И.М. Губкиным и акад. В.И. Вернадским. В итоге появилась биогенная теория происхождения нефти. Согласно этой теории, происхожде­ние нефти следует рассматривать в тесной связи с другими природными процессами: биологическими, химическими и гео­логическими. Нефть и другие горючие ископаемые (уголь, изокерит и др.) взаимосвязаны с циклическими процессами круговорота углерода в природе. Атмосфера всегда содержит углекислый газ (около 0,03 %) за счет жизнедеятельности живых организмов, разложения карбинатов и действия вул­канов. Растения же усваивают двуокись углерода из воздуха, причем углерод идет на построение тел растений, а потом и животных. Кислород возвращается в атмосферу. Нефть пред­ставляет собой продукт сложнейших превращений животных и растительных остатков. В ней содержатся также различные соединения азота, кислорода и серы, которые не являются случайными примесями. Характер азотистых соединений в различных нефтях тождественен. А это свидетельствует о том, что они представляют собой продукты разложения азо­тистых веществ животных и растений и находятся в генети­ческой связи с нефтью. При разрушении нефти и окисления ее углеводородов углерод снова возвращается в атмосферу в виде углекислого газа, и таким образом цикл замыкается. Сторонники этой теории подсчитали, что в осадочных поро­дах нашей планеты в составе рассеянного органического ве­щества содержится около 60 — 80 тыс. млрд т углеводородов. Это количество более чем в 100 раз превышает известные сегодня запасы нефти. Способность такой массы рассеянных углеводородов образовывать скопления промышленной не­фти не вызывает сомнения.

Параллельно с органической теорией появилась и разви­лась гипотеза абигенного или минерального происхождения нефти. В конце XIX в. была проведена серия опытов для доказательства минерального происхождения нефти. В 1888 г. французский химик М. Бертло на чугун с 4%-ным содержани­ем углерода воздействовал соляной и серной кислотами. В итоге были получены водород и смесь углеводородов, имею­щих запах нефти. Когда на железистый марганец действовали горячей водой при температуре 100 — 200 °С, также получали нефтеподобную смесь. Химики П. Сабатьев и Ж. Сандебран использовали для опытов уже не металл, а смесь ацетилена с водородом и нагревали ее в присутствии никеля. И у них получалось вещество, богатое ароматическими углеводорода­ми. На основании серии проведенных опытов Д.И. Менделеев предложил научно обоснованную теорию минерального проис­хождения нефти. По его представлениям, источником углерода и водорода могут быть вода и углекислый газ. Проникая в глубь Земли на 100— 150 км, где давление составляет 50 000 атм., а значение температуры превышает 1800 °С, вода реагирует с карбидами металлов, образуя ненасыщенные углеводороды.

Русский геолог В.Л. Соколов, учитывая находки битума в метеоритах и наличие углеводородов в хвостах некоторых комет, предложил в 1892 г. космическую гипотезу возникно­вения нефтяных углеводородов в коре нашей планеты. По его мнению, углеводороды находились в составе газовой фазы допланетного облака. По мере его охлаждения углеводороды растворялись в жидкой магме и после образования твердой земной оболочки поднимались по трещинам в осадочные по­роды. В соответствии с гипотезой О.Ю. Шмидта, газопылевое облако, из которого возникли планеты Солнечной системы, включало в себя не только простые элементы, но и воду, метан, углекислоту и более сложные углеводороды. Модели­руя условия атмосферы, какими они были (предположитель­но) миллиарды лет назад, американские ученые в 50-гг. XX в. получили из метаново-водородной среды, насыщая ее элект­рическими разрядами, аналогичными грозовым, сложнейшие углеводородные соединения и нуклеиновые кислоты. Следует отметить, что приборы космических станций регистрируют наличие метана в атмосфере Венеры, и существует мнение, что углеводороды входят в состав межпланетной материи.

Критикуя противников, сторонники неорганической гипо­тезы спрашивают, почему месторождения нефти и газа часто находятся в зонах глубинных разломов? Почему вулканичес­кая сера встречается вместе с нефтью? Почему, наконец, и сама нефть встречается в форме кристаллов, которые никак не попадают в круговорот жизни? Взгляды на происхожде­ние нефти продолжают оставаться дискуссионными, несмот­ря на существенное изменение и уточнение, а то и полное разрушение многих из них. Таким образом, вопросы генеало­гии нефти ждут своих исследователей. Возможно, что проис­хождение нефти может быть объяснено на основе развития таких наук, как физика и химия высоких температур, космотологии (при изучении планет, находящихся на той стадии эволюции, которую Земля давно прошла) [5, 17, 9].