Принцип актуализма ("понять прошлое через настоящее")

Элементы актуалистического подхода - основные исходные посылки биогенной концепции: сравнение состава нефти и живого вещества; составов нефти в залежах и рассеянной нефти в породах; составов разных типов горючих ископаемых; установление связи современных условий залегания нефти (нефтеносных пород) с распространением горных пород, аналогичных тем, в которых залегает нефть

Д. И. Менделеев первым применил к решению вопросов генезиса нефти естественно-исторический (эволюционный) подход. - рассмотрение естественных процессов развития Земли в целом, учете взаимодействия всех ее оболочек (геосфер). Путь от естественных результатов природных процессов, происходящих на поверхности Земли и в ее недрах.

особенности эволюции Земли как планеты, эволюции геологических и геохимических процессов, химической эволюции.

Отдельные положения биогенной теории развиваются на базе естественно-исторического подхода, а в некоторых положениях минеральной теории заметны признаки актуалистического подхода. Но в целом довольно отчетливо видно, что две различные концепции происхождения нефти характеризуются различными методологическими подходами к решению этой проблемы. В этом — одна из причин их устойчивого сосуществования.

При применении естественно-исторического подхода к исследованию проблемы, много точек сближения при оценке важности тех или иных явлений со сторонниками минеральной концепции.

Минеральная концепция открыла ряд новых закономерностей: установлено значение глубинных разломов в создании крупных зон нефтегазонакопления на Земле, осознана важная роль внутренней энергии и потока глубинных флюидов в образовании природных скоплений горючих ископаемых, расширен круг природных объектов, в которых встречаются битуминозные вещества. (магматические, вулканические, гидротермальные образования, метаморфические породы), показана преимущественная роль вертикального перемещения углеводородов в процессе образования скоплений, принцип - в нефтеносном районе нефть встречается ниже известных залежей до нижней границы осадочной толщи и глубже — в метаморфическом фундаменте при наличии трещин и свободного порового пространства.

Парадоксальные ситуации антагонизма: в рамках той и другой теории исследуются разные стороны сложного природного явления — нефтеобразования. Подтверждающиеся практикой следствия минеральной концепции (связь месторождений с глубинными разломами, роль внутренней энергии Земли в нефтеобразовании и миграции углеводородов, ведущее значение вертикальной миграции флюидов и другие) сначала решительно отвергались ее противниками, а впоследствии воспринимались ими уже как выводы из биогенной концепции.

Большинство аргументов, выдвигаемых в пользу признания биогенного или минерального происхождения нефти, имеют альтернативы, и поэтому не могут считаться доказательствами.

Главные доводы, позволяющие им твердо оставаться в рамках своих концепций - узловые и наиболее противоречивые вопросы всей проблемы происхождения нефти:

для сторонников биогенного генезиса главное — химическое сходство нефти с живым веществом, для сторонников минерального генезиса — физическая возможность аккумуляции нефти в крупные скопления только энергоемкими и концентрированными вертикальными потоками, идущими с глубины.

ПРОТИВОРЕЧИЯ МЕЖДУ ХИМИЕЙ И ГЕОЛОГИЕЙ

. стройная химическая аргументация не опирается на положения в области геологии, "Проще поэтому, — писал В. И. Вернадский, — оставить в стороне эти сложные построения... и попытаться понять историю нефти, оставаясь в пределах верхних оболочек земной коры, доступных нашему непосредственному изучению".

Геологическое мышление в ту пору было таково, что большинство геологов остались на позициях органической теории. Это определило и позицию химиков.

В настоящее время принципиальная возможность неорганического синтеза углеводородов в недрах и подъема флюидов по зонам глубинных разломов сомнений не вызывает.

Общепризнанны и факты, указывающие на реальные следы этих процессов. На первый план в критике минеральной концепции происхождения нефти вышли химические аргументы. "Успехи в познании молекулярного состава нефти показали, что он в целом совершенно необъясним ("аномален") с позиций любой неорганической гипотезы".

Сделать такое заключение позволили факты, свидетельствующие, с точки зрения биогенной концепции, о генетической связи нефти и живого вещества.

Противоречие первое: нефть и живое вещество.

на связь нефти и живого вещества указывали:

- оптическая активность нефти,

- наличие в ее составе порфиринов (правда, в виде ванадиевых и никелевых комплексов, а не железо- и магниевых, как в живом веществе),

- сходный состав микроэлементов.

Указанные особенности состава нефти не являются случайными, т. е. обязанными, например, растворению, контаминации биогенных компонентов из осадочных пород. Это закономерные явления, которые требуют объяснения с позиций любой научной концепции. На первый взгляд кажется очевидным, что все эти особенности как нельзя лучше согласуются с биогенным происхождением нефти. Эта очевидность становится не столь выразительной при попытках объяснить, как эти хемофоссилии и реликтовые структуры оказались в нефтяных залежах в тех же относительных количествах и соотношениях, как по молекулярной массе, так и по химической структуре, что и в рассеянном состоянии. Любой реальный механизм первичной эмиграции диспергированных углеводородов из материнских горных пород должен объяснять эту геохимическую корреляцию.

Нефть в залежах и микронефть, рассеянная в породах, содержит хемофоссилии — углеводороды, идентичные обнаруженным в живых организмах, реликтовые структуры — изопренаны, стераны, тритерпаны. Последние хотя и не полностью идентичны биомолекулам, но связаны с ними не очень сложными переходами. Эти структуры составляют более 40 % углеводородов нефти.

Установлено, что оптическая активность нефти связана с тритерпанами, стеранами и гопанами во фракциях выше 420—450 °С. Порфирины присутствуют, в основном, в асфальтенах нефти и, возможно, в других высокомолекулярных ее компонентах.

Обсуждается вопрос о возможной конституционной связи молекулы порфирина с молекулами смол и асфальтенов. Во всех малопревращенных нефтях набор хемофоссилии и реликтовых структур примерно одинаков.

Основные положения и факты органической теории

Процесс нефтегазообразования развивается периодично, стадийно, длительно и непрерывно, имеет региональный характер и прямо связан с тектогенезом и литогенезом

Формирование месторождений происходит в течение двух этапов:

- нефтегазообразования

- нефтегазонакопления.

Развитие органической гипотезы

Большое значение имело возникновение на границе геохимии и биологии новой науки – “биогеохимии” или “органической геохимии”, основоположником которой является Владимир Иванович Вернадский.

В классическом труде В.И. Вернадского "Очерки геохимии" (1927 г.) большое внимание уделено геохимии углерода и проблеме генезиса нефти, значению живого вещества в геологических процессах.

В.И. Вернадский доказал, что соединения углерода ( в каустобиолитах в том числе в нефтях), - неотъемлемая часть геохимической системы круговорота углерода в земной коре, в котором основная роль принадлежит живому веществу биосферы; углеводородные газы, в отличие от нефти, возникают из ОВ всех типов; нефть, скопившаяся в месторождениях, составляет очень малую часть от общей массы нефти в «неколлекторских» породах.

Последователи В.И.Вернадского - В.А.Соколов, В.А.Успенский, А.А.Карцев, А.Б. Ронов, Н.Б. Вассоевич и др.

развитие идей об образовании нефти, ее миграции и аккумуляции ---- А.Д. Архангельский, И.М. Губкин, И.О. Брод, Н.А. Еременко, К. Крейчи-Граф (1934), Э. Р. Лиллей (1938), А.И. Леворсен, У. Рассел и др. разработали классификации нефти и газа

первые учебные пособия “Учение о нефти” (И.М. Губкин, 1932 г.), “Основные вопросы нефтяной геологии” (К. Крейчи – Граф, 1934 г.), “Геология нефти и природного газа” (Э.Р. Лиллей, 1938 г.), “Основы геологии нефти и газа” (И.О. Брод, Н.А. Еременко, 1950 г.), “Геология нефти и газа” (А.И. Леворсен, 1954 г.), “Основы геологии нефти и газа” (У.Л. Рассел, 1958 г.).

Исследования А.Д. Архангельского

Впервые в истории нефтяной геологии организовал специальные комплексные исследования по выяснению условий образования нефти на примере кайнозойских отложений Северного Кавказа.

Проблема нефтегазообразования рассмотрена на историко-геологической основе: закономерности распределения в породах органического углерода (Сорг) и количественный критерий выделения нефтематеринских отложений, процессы миграции УВ начинаются только после пересыщения нефтематеринских пород битумами (процессы сорбции при малом содержании битумов).

Оценка соотношения между количеством нефти и ОВ в осадочных толщах.

Проблема нефтематеринских отложений (П.Траск Американский институт нефти (АРI):

- закономерности распространения органического вещества в отложениях разного типа и возраста

- содержание ОВ в осадочных породах возрастает по мере увеличения в них глинистых частиц (закономерность Траска).

Содержание Сорг с течением времени возрастало в соотношении 1:2:4 (протерозойские, палеозойские и мезозойские отложения) (зависимость Ронова, ГЕОХИ, Россия)

Работы И.М.Губкина

Процессы нефтегазообразования и нефтенакопления тесно связаны с развитием тектогенеза и литогенеза. Периодичность возникновения и развития процессов нефтеобразования и нефтенакопления:

- в разрезе осадочных образований каждой геологической провинции может быть обнаружено несколько нефтегазоносных этажей с самостоятельными литолого-стратиграфическими комплексами, включающими чередование нефтегазоматеринских свит и коллекторов.

Периодичность контролируется режимом колебательных палеотектонических движений крупных геотектонических элементов и определяет литолого-фациальные и геохимические условия формирования осадка.

В трангрессивные периоды накапливается сапропелевое РОВ и формируются глинисто- карбонатные нефтематеринские свиты. В эпохи регрессий и начальные фазы трансгрессий - в прибрежных и лагунных условиях накапливаются газоматеринские толщи с гумусовым типом РОВ. Чередование в разрезах нефтегазоносных областей угленосных и нефтеносных отложений - с изменением палеогеографических условий “родина нефти” может стать “родиной угля” и наоборот.

С этим связано прогнозирование нефтегазоносности недр на основании наличия одновозрастных угленосных фаций

Фактор тектоногенеза определяет:

- накопление и распределение коллекторов,

- изменение термобарических условий,

- особенности движения пластовых вод и

- условия сохранности скоплений залежей нефти.

- обоснование понятия стадийности процесса постепенного и непрерывного преобразования РОВ в нефть:

- накопление исходного нефтематеринского сапропелевого ОВ в тонкозернистых шельфовых осадках;

- время и температура; при этом возрастание температуры сокращает длительность процесса;

- перемещение нефтяных УВ из нефтематеринских толщ в контактирующие с ними коллекторы

- аккумуляция нефти и газа при наличии благоприятных структурных и литологических условий на пути их миграции в недрах и образование залежей;

перераспределение или разрушение залежей.

Для объяснения механизма миграции - гравитационная теория - движение диффузно-рассеянных УВ происходит под действием сил поверхностного натяжения и закона тяжести.

И.М.Губкин связывал причины многообразия нефтей с:

различием исходного ОВ ---- химические структуры соединений нефти унаследованы от исходного живого вещества;

различием термодинамических условий недр : в условиях высоких давлений и температур нефтяные залежи разрушаются с выделением углерода и водорода; фракционирование в ходе миграции и распределение нефти по плотности в пределах одного и того же месторождения.

Работы Н.Д. Зелинского по исследованию природы исходного ОВ для образования нефти

В лабораторных условиях получены синтетические нефтеподобные вещества из органического сапропелевого материала растительного происхождения. В маслах из сапропелита оз. Балхаш были найдены все типичные представители структур, составляющих нефть: парафиновые, нафтеновые, ароматические УВ и смолисто-асфальтеновые компоненты.

Положения органической теории

1.нефть и газ почти всегда приурочены к осадочным породам и занимают в них пустотное (поровое, каверновое или трещинное) пространство;

2.нефть и газ ---- находятся в областях длительного прогибания и накопления крупных масс осадочных пород;

3.существует непрерывная генетическая цепь образования УВ нефти в ряду: живое вещество — осадок - порода – нефть;

4.процесс образования УВ в стратисфере является универсальным, для его осуществления не требуется особых условий (как во времени, так и в породном пространстве);

5.основным механизмом, регулирующим размещение нефти и газа в земной коре, является гравитационная дифференциация в гидродинамической системе недр;

6.господствующая структурная форма, заключающей залежи в месторождения, --- антиклиналь или другое поднятие пластов (купол, свод и т. Д. и неструктурные ловушки;

7.в разрезе осадочного чехла ---- вертикальная зональность в образовании и размещений скоплений УВ разного состава и фазового состояния (газ –нефть – газ).

ведущая роль в процессах нефтеобразования и накопления УВ:

длительность и непрерывность погружения осадочных пород --- преобладанием на этапах колебательных движений земной коры длительного и устойчивого погружения---- обеспечивают необходимые условия для образования нефти (от накопления материнских пород до миграции газа и нефти в ловушки)

УВ нефтяного типа --- закономерный микрокомпонент ОВ современных и полуископаемых осадков.

Положение о главной фазе нефтеобразования

Главная фаза нефтеобразования (ГФН) - интенсивное новообразование битумоидов:

если в составе гумусового РОВ присутствуют липоидные вещества (смоляные тельца, парафины, оболочки спор, пыльца), то наряду с газом следует ожидать также генерацию небольшого количества жидких УВ. За счет более высокой каталитической активности, температурный порог образования нефти для глинистых пород наступает раньше, чем для карбонатных. Температура образования нефти может компенсироваться временем. Глубинный интервал главной зоны нефтеобразования должен проявляться в обычных платформенных областях на глубинах 2-3 км, а во впадинах и особенно в относительно молодых отложениях может опускаться на глубины до 3-6 км

Критерий катагенетической преобразованности углей и РОВ - отражательная способность витринита, наиболее часто встречающегося мацерала в терригенных породах. Результаты химических реакций фиксируются в витрините и запоминают максимальную температуру, на которой находился этот мацерал---- природный термометр. По значению максимального палеотермометра главная фаза нефтеобразования находится в диапазоне 0,5-1,3 Rо

Основоположниками этого направления являются М. Тейхмюллер, И.И. Аммосов и др.

По мере затухания генерации нефти и повышения интенсивности генерации газа, в том числе хорошего растворителя – жирного газа, происходит образование первичных газоконденсатных систем.

Главная фаза газообразования (ГФГ) наступает на значительно больших глубинах после завершения ГФН.

ГФН и ГФГ развиваются на определенных этапах катагенеза. Региональная “углемарочная шкала углефикации” привязана к градациям катагенеза, к интенсивности генерации УВ по зонам и подзонам литогенеза.

Иные точки зрения о месте проявления максимумов нефте- и газообразования.

В.П. Строганов ----- ГФГ предшествует ГФН

А.Э. Конторович ----- дополнительный импульс нефте- и газообразования, располагающийся между диагенезом и главной зоной нефтеобразования (“верхняя зона газообразования”)

В.В. Вебер ----- максимум генерации нефти и газа приурочен к диагенетической стадии преобразования ОВ и на глубине 3-4 км процессы нефтеобразования практически прекращаются, а газообразование значительно ослабляется

Низкотемпературный синтез нефти за счет преобразования РОВ

Теоретическая вероятность на основе воздействия механических полей - работы А.А. Трофимука, Н.В. Черского, Э.М. Галимова, В.И. Молчанова, В.П. Царева, Т.И. Сороки, Ю.А. Пецюхи: геодинамическое уплотнение и сейсмичность - источники энергии, влияющие на процессы нефтеобразования - за счет непосредственной трансформации низкопотенциальной энергии в высокопотенциальную химическую. При тектонических пластических деформациях осадочных пород происходит их механическая активация. Тектоногенно-механическая энергия преобразуется в матрице пород в электрическую, тепловую и химическую виды энергии. Выделяющаяся энергия при активном участии молекул физически и химически адсорбированной воды способствует возникновению самопроизвольных процессов, завершающихся генерацией УВ и различных органоминеральных соединений.

Моделирование воздействия сейсмических процессов на горные породы - сибирские ученые Н.В. Черский, В.П. Царев, Т.И. Сорока производили при слабых упругих деформациях с частотами 30 - 40 Гц и температурами 20—70°С.