Нефть - это органическое топливо, точнее его составляющие, настолько
прочно вошло в наш обиход, что люди очень редко задаются вопросом, а что
это собственно такое! А ведь нефть – вещество довольно загадочное и до
конца еще не изученное.Вопреки устоявшемуся выражению «чёрное золото», нефть отличается многообразием цветов – она может быть черной, коричневой, вишневой, зеленой, янтарной, желтой. Ее запах тоже бывает совершенно разным – от приятного и даже душистого до отвратительно сернистого. Но, сначала, рассмотрим предмет по существу.
Нефть это смесь углеводородов, по одной теории, доминирующей – органического происхождения, по другой – неорганического. Какая из них верная трудно сказать, обе выглядят весьма логично, но об этом потом.
Происхождение нефти.
Версии и гипотезы о происхождении нефти начали появляться еще с древнейших времен и в самом разном варианте. Были среди них и весьма курьезные.
Так, например, в XVIII веке один варшавский каноник утверждал, что Земля в райский период была настолько плодородна, что была пропитана жиром на большую глубину. После грехопадения Адама и Евы этот жир частично испарился, а частично погрузился в землю, смешиваясь с различными веществами. Произошедший впоследствии Всемирный Потоп способствовал превращению этого жира в нефть.
А авторитетный в свое время немецкий геолог-нефтяник Г.Гефер рассказывал об одном американском нефтепромышленнике конца XIX века, который полагал, что нефть возникла из мочи китов, скапливавшейся на дне полярных морей, откуда по подземным каналам она проникла в другие регионы…
В целом уже даже саму историю представлений о происхождении нефти ныне делят аж на пять этапов.
Но мы не будем забивать голову читателю излишними данными об этой, хоть и увлекательной, но совершенно излишней для нас истории, и остановимся только на ключевых моментах противостояния двух глобальных подходов – версии органического (хотя точнее и правильнее будет употреблять термин «биологического») происхождения нефти и версии ее абиогенного (то есть не биологического) происхождения.
Чаще всего истоки версии биологического происхождения нефти связывают с именем М.Ломоносова, который в середине XVIII века в своем трактате «О слоях земных» писал:
«Выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей бурая и черная масляная материя... и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменного масла, жидковская смола, нефть. Которые хотя чистотой разнятся. Однако из одного начала происходят».
Полициклический ароматический углеводород и Галактика М81
Органические молекулы, содержащие азот – это не просто одна из основ жизни, это одна из главных ее основ. Они играют важную роль во всей химии живых организмов, в том числе – в фотосинтезе.
Однако даже столь сложные соединения не просто присутствуют в космическом пространстве – их там очень много! По данным Spitzer, ароматические углеводороды изобилуют в нашей Вселенной. Например, галактика М81, удаленная от нас на 12 миллионов световых лет, буквально светится ароматическими углеводородами, содержащими азот.
Ясно, что в данном случае какие-либо упоминания о «планктонных водорослях» просто смешны. А если столь сложные углеводородные соединения в изобилии присутствуют в открытом космическом пространстве, то нет абсолютно ничего странного в том, что и нефть может образовываться абиогенным путем! В том числе и на нашей планете!.. И гипотеза В.Ларина о гидридном строении земных недр дает все необходимые предпосылки для этого.
Так что аргумент «биомаркеров» рассыпается буквально на глазах…
Однако уж если зашла речь о составляющих нефти, то надо идти до конца – смотреть не только «биомаркеры», но и другие компоненты. И тут позиция сторонников теории биологического происхождения нефти начинает вообще трещать по всем швам, а инициатива полностью переходит в руки их оппонентов.
«…экспериментальными исследованиями возможность преобразования остатков погребенных растений и животных непосредственно в готовое нефтяное вещество пока не доказана. Кроме того, в «материнских» осадочных породах отсутствуют остатки растений и животных, которые не могли полностью преобразоваться в нефть (целлюлоза, хитин и др.).
Не дает однозначных ответов биогенная теория ни на причины высокой концентрации в нефти металлов, ни на широкое распространение битуминозных веществ в некоторых рудах, ни на происхождение различных типов нефти. В частности, подсчеты показывают, что по модели органического нефтегазообразования биогенные вещества нефтематеринских отложений в Саудовской Аравии могли дать не более 7,5 миллиардов кубометров нефти, что составляет менее 5% от геологических нефтяных запасов королевства».
Итак, у теории биологического происхождения нефти остался всего лишь один аргумент – якобы приуроченность месторождений нефти и газа к осадочным бассейнам.
На самом деле, данный «аргумент» уже давным-давно устарел. И странно было его даже увидеть в современной литературе. Складывается впечатление, что автор текста абсолютно не в курсе событий последних нескольких десятков лет. Ведь даже сторонники биологической теории (те, кто все-таки отслеживал информацию о реальных поисках нефтяных залежей), вынуждены уже признавать, что это утверждение абсолютно не верно, и расположение нефтяных месторождений ныне играет на руку скорей их оппонентам.
«Главными же геологическими фактами, легшими в основу построений «неоргаников», было нахождение некоторых залежей нефти в вулканических, интрузивно-магматических и метаморфических породах. Такие залежи действительно существуют» (В.Хаин, «Нефть: условия залегания в природе и происхождение»).
Только Хаин тут явно поскромничал – дело не ограничивается лишь «некоторыми залежами». В мире обнаружены уже сотни (!!!) таких месторождений. И это – огромная головная боль для сторонников биологической версии, поскольку речь идет вовсе не об осадочных породах, где и только где могло собираться органическое «сырье» для образования нефти по их теории.
Что только не придумывается, чтобы хоть как-то «объяснить» попадание «биологической» нефти в столь экзотичное для нее положение – то нефть чудесным образом «просачивается» сквозь магматические породы на километры вниз; то «подныривает» под них в результате субдукции…
«Расскажем еще об одной интересной гипотезе. В соответствии с ней, нефть образуется также из органических остатков, затянутых вместе с океаническими осадками в зону, где происходил cдвиг океанической плиты под континентальную. Говоря другими словами, существуют тектонические процессы, которые позволяют органическим веществам оказываться на весьма больших глубинах. При этом механизм затягивания осадков в зону cдвига жестких плит аналогичен механизму попадания жидких смазочных масел в зазоры между трущимися жесткими деталями в различных технических устройствах и машинах.
Ну а дальше образовавшаяся нефть может подвергаться различным воздействиям. Например, под тяжестью литосферного выступа, наползающей с материка плиты углеводороды могут быть «выжаты» из осадочных пород и активно мигрировать в сторону от сдвига. Этим эффектом «горячего утюга» может быть объяснено формирование больших залежей нефти на сравнительно небольшой площади, как в районе Персидского залива».
Но субдукции-то, как выясняется, просто нет (см. ранее) – океанические плиты под континентальные вовсе не подныривают и не пододвигаются. Так что подобные экзотические перемещения в пространстве и органических останков, и якобы образовавшейся из них нефти – просто плод воображения на базе ошибочной гипотезы…
Теория – теорией, а реальная практика оказывается на стороне сторонников теории абиогенного происхождения нефти.
Насколько триумфальны позиции «неоргаников» в реальной практике (а следовательно, и в соответствии их подхода эмпирическим данным), можно проиллюстрировать выдержками из весьма занятной статьи Уильяма Энгдаля – автора книги «Вековая война: Англо-американская нефтяная политика и новый мировой порядок». Статья эта под названием «Нефть в России закончится еще не скоро» была опубликована в гонконгском периодическом издании «Asia Times» 3 октября 2007 года. Она особенно интересна тем, что представляет в некоторой степени «взгляд со стороны»…
«Ученые из Института физики Земли Российской Академии Наук и Института геологических наук Академии Наук Украины в конце 1940-х годов начали фундаментальное исследование: откуда берется нефть?
В 1956 году профессор Владимир Порфирьев озвучил полученные выводы: «Сырая нефть и природный нефтяной газ не являются биологическим материалом, зарождающимся неглубоко под поверхностью Земли. Они являются древними породами, выталкиваемыми с больших глубин»…
Радикально иной подход российских и украинских ученых к обнаружению нефти позволил Советскому Союзу открыть огромные запасы нефти и газа в таких регионах, в которых в соответствии с западными теориями нефть не должна была находиться. Новая нефтяная теория использовалась и в начале 1990-х годов, после распада Советского Союза, когда нефть и газ стали добываться в регионе, на протяжении 45 лет считавшимся скудным в геологическом отношении – в Днепродонецком бассейне, расположенном между Украиной и Россией.
Следуя своей абиотической теории происхождения нефти из глубины недр Земли, российские и украинские геофизики и химики начали проводить детальный анализ тектонической истории и геологической структуры кристаллического основания Днепро-донецкого бассейна. После глубокого изучения тектонических характеристик и анализа пород они провели геофизические и геохимические исследования.
В общей сложности была пробурена 61 скважина, на 37 из которых ведется коммерческая добыча. Это в высшей степени впечатляющий уровень успеха геолого-разведывательных работ – 60 процентов… В США нефть можно добывать только из каждой десятой из пробуренных наугад скважин. Девять из десяти скважин обычно оказываются «сухими».
Во время «холодной войны» этот опыт российских геофизиков по нахождению нефти и газа был покрыт обычной для Советского Союза завесой государственный тайны, и был практически неизвестен западным геофизикам, продолжавшим считать нефть ископаемым, и, следовательно, исчерпаемым ресурсом. Однако после войны 2003 года в Ираке до стратегов из военных и околовоенных кругов постепенно стало доходить, что точка зрения российских геофизиков может иметь для них огромную стратегическую важность…
Тогда, когда в 1960-е годы – в эпоху большого количества дешевой нефти – американские многонациональные компании стремились сохранять контроль над крупными месторождениями Саудовской Аравии, Кувейта, Ирана и других стран, русские проверяли свою альтернативную теорию. Они начали бурить скважины в Сибири, которая считалась лишенной полезных ископаемых. Основываясь на данных своей «абиотической» теории, они открыли там 11 крупных и одно гигантское нефтяное месторождение. Они пробурили кристаллические горные породы и нашли столько нефти, сколько ее содержится в месторождениях Северного склона Аляски.
В 1980-х годах они пришли во Вьетнам и предложили оплатить расходы по бурению скважин, чтобы показать, что их новая геологическая теория работает. Российская компания «Вьетсовпетро» пробурила на вьетнамском месторождении «Белый Тигр» базальтовые скалы на 5000 метров вглубь, и начала добывать 6000 баррелей нефти в день для нуждающейся в энергоресурсах вьетнамской экономики.
В СССР обученные абиотической теории геологи продолжали совершенствовать свои знания, и к середине 1980-х годов Советский Союз стал крупнейшим в мире производителем нефти. На Западе мало кто понимал или интересовался, почему это произошло».
Любопытная складывается ситуация – в одной и той же стране практики уже давно и эффективно работают по абиогенной теории, а теоретики провозглашают торжество биологической версии и продолжают штамповать по ней учебники и книги. Абсурд, да и только…
Впрочем, уж такая у нас страна и такая наука…
Кстати, упомянутое в статье месторождение «Белый Тигр» вообще ломает все стереотипы и кардинальным образом противоречит биологической версии происхождения нефти.
«В 1988 году в трещиноватых гранитоидах мезозойского фундамента Кыулонгской впадины было открыто уникальное нефтяное месторождение «Белый Тигр». Оно имеет доказанную толщину более 1600 м и объем нефтенасыщенных гранитоидов 88,2 млрд. м3.
Несмотря на наличие в мире нескольких сотен месторождений, приуроченных к магматогенным и метаморфическим породам фундамента, месторождение Белый Тигр является уникальным как по запасам, так и по уровням добычи. За 13 лет разведки и разработки залежи нефти в фундаменте месторождения добыто около 100 млн. тонн.
Меконгский нефтегазоносный бассейн (особенно Кыулонгская впадина) является первым районом на шельфе Вьетнама, где из трещиноватых гранитоидных выступов фундамента были получены мощные фонтаны нефти. Впервые в 1988 году при повторном испытании скважин месторождения Белый Тигр с глубины 3150 м был получен фонтан нефти с дебитом [выходом нефти] около 2830 т/сут.
Большинство скважин на Белом Тигре, пробуренных на фундамент, являются высокодебитными (дебиты более 1000 т/сут.). Вскрытая толщина магматических пород фундамента достигает 2000 метров. Нижняя граница залежи установлена условно до абсолютной глубины 5014 метров. Нефтесодержащими являются трещиновато-кавернозные коллектора, пустотность которых представлена макро- и микротрещинами, изометрическими кавернами и пустотами матрицы. Уникальность месторождения Белый Тигр заключается, прежде всего, в большой мощности продуктивного разреза, в котором нефтесодержащими являются, в первую очередь молодые позднемеловые гранитоиды» (А.Дмитриевский, И.Баланюк, А.Каракин, «Геодинамическая модель вторичного спрединга и формирование залежей углеводородов в тылу островных дуг», ж-л «Газовая промышленность» 2004 г.).
Сильнейшим фактом в пользу абиогенного происхождения нефти является абсолютно необъяснимое в рамках биологической версии (довольно быстрое по своим темпам) увеличение запасов на давно эксплуатируемых нефтегазовых месторождениях. Как считают сторонники абиогенной концепции, это прямое следствие процессов современного нефтегазообразования. В числе таких регионов называются Татария и Чечня (в последнее время к ним присоединилась и Сибирь) в России, Украина, Азербайджан, штаты Техас и Оклахома в США и Мексика.
Особо показательно пополнение запасов на тех месторождениях, которые считались уже полностью потерявшими свою рентабельность из-за практически выбранной оттуда нефти.
«На ряде нефтяных скважин запасы нефти неожиданным образом стали восстанавливаться!
Один из первых таких парадоксов был обнаружен в месторождении нефти в Терско-Сунженском районе, неподалеку от Грозного. Первые скважины здесь пробурили еще в 1893 году, в местах естественных нефтепроявлений.
В 1895 году одна из скважин с глубины 140 м дала грандиозный фонтан нефти. Через 12 дней фонтанирования рухнули стенки нефтяного амбара и поток нефти затопил вышки рядом расположенных скважин. Лишь спустя три года фонтан удалось укротить, затем он иссяк и от фонтанного способа добычи нефти перешли к насосному.
К началу Великой Отечественной войны все скважины сильно обводнились, и некоторые из них законсервировали. После наступления мира добычу восстановили, и, к всеобщему удивлению, почти все высокообводненные скважины начали давать безводную нефть! Непонятным образом скважины получили «второе дыхание».
Спустя еще полвека ситуация повторилась. К началу чеченских войн скважины снова были сильно обводнены, существенно снизились их дебиты, и во время войн они не эксплуатировались. Когда же добыча была возобновлена, дебиты значительно возросли. Причем первые мелкие скважины стали через затрубное пространство снова высачивать нефть на земную поверхность. Сторонники биогенной теории находились в недоумении, тогда как «неорганики» легко объясняли этот парадокс тем, что в данном месте нефть имеет неорганическое происхождение…
Нечто похожее произошло и на одном из крупнейших в мире Ромашкинском нефтяном месторождении, которое разрабатывается уже более 60 лет. По оценкам татарских геологов, из скважин месторождения можно было извлечь 710 млн. тонн нефти. Однако на сегодняшний день здесь уже добыли почти 3 млрд. тонн нефти! Классические законы геологии нефти и газа не могут объяснить наблюдаемые факты.
Некоторые скважины как будто пульсировали: падение дебитов вдруг сменялось их долговременным ростом. Пульсирующий ритм был отмечен и у многих других скважин на территории бывшего СССР» (Н.Корзинов, «Нефть – живая и мертвая: откуда взялось черное золото»).
Аналогичная ситуация обнаружилась и на том самом вьетнамском месторождении «Белый Тигр».
«Нельзя
не упомянуть и о месторождении «Белый Тигр» на морском шельфе Вьетнама.
С самого начала нефтедобычи «черное золото» извлекали исключительно из
осадочных толщ, здесь же осадочную толщу (около 3 км) пробурили
насквозь, вошли в фундамент земной коры, и скважина зафонтанировала.
Причем, согласно подсчету геологов, из скважины можно было извлечь около
120 млн. тонн, но и после того, как этот объем был добыт, нефть
продолжала поступать из недр с хорошим напором» (там же).
Пополнение запасов нефти, наблюдаемое, если так можно выразиться, «в режиме реального времени» и свидетельствующее именно о современном процессе нефтеобразования ставит в том числе и вопрос о датировках месторождений.
Так, скажем, сторонники биологической версии происхождения нефти, ориентируясь на возраст осадочных пород, в которых обнаруживаются нефтяные залежи, отмечают, что наиболее значительные по масштабам накопления органического вещества отмечены на границе венда-кембрия, в конце девона – начале карбона, в конце юры – начале мела. Сторонники же абиогенной версии считают многие месторождения значительно более молодыми.
И действительно. Достаточно очевидно, что если нефть поступает из недр, то она может накапливаться в каких-то «ловушках» только лишь после того, как эта ловушка уже имеется, а не в момент ее формирования в процессе осадконакопления. Так что возраст пород, в которых обнаруживается нефть к возрасту самой нефти не имеет никакого отношения. Единственное, что можно констатировать, что данное месторождение образовалось позже времени формирования окружающих пород. Сможем ли мы вообще когда-нибудь определить, насколько именно позже – остается открытым вопросом.
Но одно из важнейших следствий, которое вытекает из этого, – это то, что с переходом от биологической к абиогенной версии происхождения нефти уже не требуются многие миллионы лет на процесс накопления и переработки органических осадков.
А это значит, что к принятой ныне геохронологической шкале появляются все новые и новые вопросы!..
Однако абиогенная теория происхождения нефти имеет много разных версий. И о некоторых мы уже упоминали ранее. Какая же из них ближе к истине?..
Космическая версия Соколова, которая в связи с находками углеводородов вне пределов Земли испытывает сейчас второе рождение, представляется все-таки весьма сомнительной. Во-первых, углеводороды хоть и обнаружены в космических объектах, но по своему разнообразию и количеству они все-таки не очень согласуются с тем, что наблюдается на Земле. А во-вторых, не ясно, где и как могли сохраняться сложные углеводороды в недрах планеты столь долго – фактически на протяжении всей жизни Земли.
Эти же вопросы возникают и в отношении версии Порфирьева, полагавшего, что нефть поступала с глубинных зон Земли практически в «готовой форме» – со всеми свойствами, присущими естественной нефти. Что за «подкоровые зоны», в которых она до того хранилась?.. И главное: откуда и каким образом она там взялась?..
Гораздо более правдоподобной выглядит версия Кудрявцева, согласно которой из углерода и водорода, имеющихся в магме, образуются радикалы СН, СН2, СН3, которые выделяются из магмы и служат исходным материалом для образования нефти в более холодных зонах земной коры. Но Кудрявцев обходит стороной вопрос, откуда собственно берется в этих радикалах водород. Это, во-первых. А во-вторых, в его теории отсутствует также объяснение, каким именно образом появляются эти радикалы.
Первую проблему, как представляется достаточно очевидным, в полной мере снимает гидридная теория строения ядра нашей планеты – водород поступает из самых глубин в процессе разложения гидридов и высвобождения из раствора в металлах. Этот процесс попутно, как указывалось ранее, сопровождается увеличением размеров Земли.
А решение второй проблемы обнаруживается в монографии С.Дигонского и В.Тена «Неизвестный водород», где исходным веществом для образования нефти служат не невесть откуда взявшиеся радикалы СН, СН2 и СН3, а обычный метан – СН4.
Опираясь на собственные исследования и целый ряд работ других ученых, авторы констатируют:
«…генетическую связь естественных углеродистых веществ с ювенильным водородно-метановым флюидом можно описать следующим образом.
1. Из газофазной системы С-О-Н (метан, водород, диоксид углерода) могут быть синтезированы … углеродистые вещества – как в искусственных условиях, так и в природе…
5. Пиролиз метана, разбавленного диоксидом углерода, в искусственных условиях приводит к синтезу жидких … углеводородов, а в природе – к образованию всего генетического ряда битумонозных веществ».
Немного переведем на более привычный русский язык: пиролиз – химическая реакция разложения при высоких температурах (несколько более подробно этот процесс будет представлен чуть позже – там, кстати, появляются и радикалы, упоминаемые у Кудрявцева); флюид – газовая или жидкостно-газовая смесь, обладающая высокой мобильностью; ювенильный – содержащийся в недрах, в данном случае в мантии Земли.
Вот она – нефть из водорода, заключенного в недрах планеты!.. Правда, не в «чистом» виде – непосредственно из водорода – а из метана. Метан же – простейшее соединение водорода с углеродом, которого, как мы после открытия «Кассини» теперь уже точно знаем, и на других планетах громадные количества…
Но что самое главное: речь идет не о каких-то теоретических изысканиях, а о выводах, сделанных на основе эмпирических исследований, ссылками на которые монография изобилует настолько, что бессмысленно пытаться их тут перечислять...
Любопытно отметить, что и Менделеев, и Кудрявцев буквально вплотную подошли к этой теории и в целом правильно описали почти весь процесс синтеза нефти за исключением разве что самых первых стадий (образования метана и воды в недрах).
* * *
Ранее упоминалось, что сторонники биологической теории происхождения нефти считают доказанной общность происхождения из органических остатков не только каменного и бурого углей, торфа и различных горючих сланцев, но и подвижных углеводородных соединений – нефти и природного газа. Что даже послужило основанием для введения для всех горючих ископаемых единого обобщающего названия «каустобиолитов».
Теперь выясняется, что нефть и газ имеют вовсе не биологическое происхождение из переработанных давлением и температурой органических останков, а абиогенное происхождение – из метана, поступающего из недр планеты.
Тогда как быть с «общностью»?..
С одной стороны, получается, что нефть и газ должны выпасть из ряда этой «общности». А с другой – имеется действительно немало общего между, например, каменными углями, горючими сланцами и нефтью, что подтверждается значительной близостью их состава. При этом практически никто не сомневается, что уж каменный-то уголь «точно произошел из древних органических осадков», о чем вроде как свидетельствуют даже «останки и отпечатки различных растительных видов», послуживших базой становлению палеоботаники – особенно каменноугольного периода.
На первый взгляд, получается явное противоречие. Как же быть?..
Оказывается, нужно просто сделать следующий шаг и перейти от нефти к вопросу происхождения каменного угля.
* * *