Tеории происхождения нефти

C В.И. Авилов, С.Д. Авилова (Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, e-mail: oav@ocean.ru) Хемолитоавтотрофный источник углеводородов. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии Москва, 16–20 ноября 2009 г http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_1.pdf
.
Более века в нефтегазовой геологической науке противостоят две теории органического и неорганического происхождения нефти и газа. Теория органического происхождения нефти и газа описывает эволюцию органического вещества (ОВ) с момента его отложения до начала метаморфизма. Преобразования протекают в масштабе геологического времени и включают определенные геологогеохимические стадии. Накапливание биополимеров происходит в верхнем слое осадков морей и океанов, куда за длительный период выпадают останки планктона. В дальнейшем осадки уплотняются и постепенно превращаются в осадочную породу. По мере погружения и нагревания осадочные породы попадают в область геохимических превращений (диагенез). Происходит дегидратация и дефлюидизация, то есть потеря летучих компонентов – выделяются вода и газы. Оставшаяся масса переходит в нерастворенное состояние, превращается в плотный органический полимер кероген. Далее наступает стадия термального разложения (катагенез) или главная фаза нефтеобразования. При температуре 100–200°С нефть образуется из керогена. Характерные для катагенеза термобарические условия наблюдаются на глубинах 3–5 км. На ещё больших глубинах выделяют зоны метагенеза и метаморфизма, где преобладает газообразование и обуглероживание органического вещества.

В развитие органической теории выдвинута флюидо-динамическая концепция нефтегазообразования. Вводится понятие УВ-растворы, включающие жидкие и газовые УВ, которые рассматриваются как вариант низкотемпературной дефлюидизации осадочных пород, обогащенных ОВ. Новообразованные УВ-растворы, вместе с водой при возрастании с глубиной температуры разогреваются и прорываются в более высокие
слои осадочного бассейна, включаясь в миграционные процессы. Источник углеводородов остается прежний – продукт биологических циклов при фотосинтетических процессах.

Неорганическая теория происхождения нефти и газа предлагает более короткий геолого-геохимический цикл – химический синтез различных УВ соединений и их последующую консервацию. Исходным для нефтегазообразования источником служат химические элементы, поступающие из глубоких недр Земли.

Hи одна из теорий не может объяснить парадокс, что в процессе эксплуатации по ряду залежей уже извлечены все балансовые запасы, а добыча продолжается, что oбнаружена приуроченность нефтегазовых месторождений осадочного чехла к разломам в фундаменте. Пространственная локализация нефти и газа связывается с наличием нефтегазоподводящих каналов в виде глубинных разломов, по которым, как полагают, происходит постоянная или периодическая подпитка месторождений и ставится вопрос о перманентной восполняемости запасов углеводородного сырья.

Возникла насущная необходимость внесения корректив в теорию нефтегазообразования. Выдвигают концепцию полигенеза углеводородов и др.

Eсли говорить об источнике УВ нефти и газа, им является в общем случае живое вещество, образующееся в гидросфере и в Мировом океане. Этот тезис подтверждается наличием в нефтях биомаркерoв. Aквагеоэкология реализует экосистемный подход, присутствие живого. Bысокa значимость явления хемолитоавтотрофии в природных процессах и его широкое распространение на
20–30 % площади дна океана Хемолитоавтотрофия характеризуется интенсивной жизнедеятельностью микроорганизмов, которые способны использовать неорганические доноры электронов (прежде всего, водород) и получать почти весь углерод путем фиксации двуокиси углерода, что существенно меняeт представление об источнике УВ.

Основные этапы нефтегазообразования выглядят следующим образом. При дегазации Земли выделяются неорганические газовые компоненты, они пронизывают фундамент и попадают в нижние слои осадочной толщи, где при благоприятных условиях на стадиях метагенеза и катагенеза запускают хемолитоавтотрофный цикл. Сообщество глубинных микроорганизмов преимущественно с хемолитоавтотрофным типом обмена веществ уникально по своей адаптации к высоким температурам и может активно развиваться в подводящих каналах кристаллического фундамента, в самом месторождении, а также в отложениях на всех этажах осадочной толщи. В результате своей жизнедеятельности хемолитоавтотрофы производят углеводороды (как минимум – метан) и воду, их останки обогащают биополимерами материнскую породу и тут же включаются в процесс нефтегазообразования. В итоге флюидизация начинается одновременно с генерацией УВ, образовавшиеся вода и микронефть в виде УВ-растворов легко включаются в процесс миграции. Хемолитоавтотрофный цикл может носить локальный или масштабный характер в зависимости от геологического строения недр, местоположения, мощности глубинного источника газов, а геолого-геохимические процессы протекают уже в реальном, а не геологическом времени. Эндогенные локализованные газовые потоки прорываются и выше по разрезу осадков вплоть до выхода на дно акваторий. В диагенезе явление хемолитоавтотрофии вызывает те же эффекты, включаясь в описанную эволюцию ОВ и формирование нефтематеринских толщ. Процесс образования нефти и газа неиссякаем, а их запасы восполняемы.