Долгое время теоретическое обоснование происхождения нефти и газа имело две диаметрально противоположные гипотезы: биогенную и абиогенную. Согласно биогенной гипотезе нефть образовалась из останков растительных и животных организмов (морской и сухопутной биоты) в пластах осадочных чехлов различных эпох за десятки и сотни миллионов лет.
Абиогенная теория, наоборот, утверждает, что нефть значительно моложе, что создавалась она в недрах подлитосферного пространства Земли из существующего там набора неорганических веществ при высоких температурах и давлениях, по трещинам глубинных разломов поднималась на поверхность и скапливалась в ловушках пористых пластов Земли, загерметизированных сверху непроницаемыми слоями (обычно глинами).
Среди создателей биогенной теории таких корифеи, как М.В. Ломоносов, Н.Д. Зелинский, В.И. Вернадский, И.М. Губкин. Из зарубежных ученых отметим немецких исследователей Г. Гефера, К.Энглера, американского учёного П. Смита и ряд других. Создателем абиогенной концепции по праву считается Д.И. Менделеев. Он вначале придерживался биогенной гипотезы происхождения нефти, затем пересмотрел свою точку зрения.
Рассказ о неорганических гипотезах нельзя будет считать полным, если не упомянуть известного геолога-нефтяника Н.А. Кудрявцева. В 1950-е годы он собрал и обобщил огромный геологический материал по нефтяным и газовым месторождениям мира. Кудрявцев обратил внимание на то, что многие месторождения нефти и газа обнаруживаются под зонами глубинных разломов земной коры. Исходя из теоретических представлений, Кудрявцев советовал искать нефть не только в верхних слоях, но и глубже. Этот прогноз блестяще подтверждается, и глубина бурения с каждым годом возрастает.
В середине 1960-х годов удалось ответить на такой важный вопрос: почему столь «нежные» углеводородные соединения, из которых состоит нефть, не распадаются в недрах Земли на химические элементы при высокой температуре? Действительно, такое разложение можно наблюдать даже в школьной лаборатории. На подобных реакциях зиждется деструктивная переработка нефти.
Оказалось, что в природе дело обстоит наоборот – из простых соединений образуются сложные. Математическим моделированием химических реакций доказано, что подобный синтез вполне допустим, если к высоким температурам мы добавим еще и высокие давления. То и другое, как известно, в избытке имеется в земных недрах.
Согласно положениям литосферно-океанической теории (ЛОТ), особенно высокие давления (при высоких температурах) характерны для локальных и глобальных паровых взрывов в астеносфере во время прорыва туда больших масс океанической воды. Она прорывается через рифтовые щели, а также стыки плит, находящихся в положении субдукции, при лунносолнечных приливах литосферы или вертикальных подвижках плит земной коры от таяния великих ледников.
Нефть действительно частично образовалась из останков органики (как и утверждает биогенная гипотеза происхождения нефти), но образовалась она из этой самой органики глубоко под землёй в астеносфере, как правильно отметили создатели абиогенной гипотезы. Согласно постулатам ЛОТ, нефть образуется при паровых взрывах.
Нефть и газ, до того сконцентрировавшиеся в верхней части астеносферы, т. е. под литосферой, по вновь образованным при глобальном взрыве и старым разломам литосферы под высоким давлением устремлялись вверх, частью выходя в атмосферу, частью внедрялась в полостях кристаллического фундамента и порах пластов осадочных пород. При охлаждении в пластах земной коры легкие углеводороды (метан и ряд других) становились природным газом, а более тяжёлые углеводороды превращались в нефть.
Обычно газ и нефть были в смеси. Смесь углеводородов могла быть самого причудливого состава, чем и определялись сорта нефти различных месторождений. Масштабы будущих месторождений нефти определялись расположением разломов вблизи крупных скоплений астеносферных углеводородов, проходным сечением литосферных разломов, прочностью и непроницаемостью нефтяных ловушек в земной коре.
Когда давление было достаточно велико, а жесткость пласта достаточно мала, он выгибался в свод – в так называемую антиклиналь. Проходили десятки, иногда сотни тысяч и миллионы лет. В старых, разрушающихся месторождениях, когда летучие фракции постепенно уходили в атмосферу, давление ослаблялось, антиклиналь становилась все более пологой, порой превращаясь в синклиналь. Нефть очень старых (но не старее временных рамок фанерозоя) месторождений при этом становилось все более «тяжёлой», и со временем превращалась в асфальты, битумы и сланцы.
Наибольшее количество углерода (основного элемента биоты) на поверхности Земли находится в Мировом океане. Больше всего его содержится в углекислом газе. А непосредственно органического вещества в морской воде в сто раз больше, чем в осадках на дне морей. Становится понятно, откуда мог взяться тот исходный органический материал, из которого в астеносфере при температуре около 1200oС и при давлениях мощнейших взрывов шел генезис нефти. Исходное органическое вещество бралось из самого ёмкого источника – из прорывавшихся в астеносферу через рифты и субдукционные стыки литосферных плит огромных масс морской воды.
Нефть и газ располагаются там, где литосфера наиболее тонкая, т. е. под океаническим дном, под низменностями суши, равнинами и горными распадками. Под горными массивами литосфера резко утолщается, и астеносферной нефти там не может быть.
Под океанами литосфера значительно тоньше и образует как бы своеобразный свод, куда из массива астеносферы, т. е. верхней, весьма своеобразной части верхней мантии «всплывают» образовавшиеся при гидротермальных взрывах океанической воды в недрах астеносферы биогенные и абиогенные углеводороды. Под континентами толщина литосферы значительно возрастает, и углеводородов там мало – только в разломах и околоразломных пустотах осадочных и коренных пород. Под горными массивами ничего нет, но в межгорных низинах, близ горных разломов и сбросов могут быть неплохие месторождения.
Определим количество углеводородов, образовавшихся в астеносфере из органики и углекислого газа, поступавших туда с океанической водой за период позднего фанерозоя (после Гондванского оледенения). В итоге получим 239 триллионов тонн. Такое количество углеводородного сырья образовалось в астеносфере за 180 млн. лет, прошедших со времени первой гондванской катастрофы, и сконцентрировалось в верхних слоях астеносферы под горячим сводом литосферы.
Обнаружение слоя углеводородов астеносферы снимет на очень долгий срок проблему нехватки углеводородного сырья. Сейчас во всем мире потребляется в год около четырёх миллиардов тонн нефти и газа. Разделим вычисленные нами 239 триллионов тонн на 5 миллиардов тонн в год, получим около 48 тыс. лет. На столько хватит людям нефти и газа из слоя углеводородов астеносферы.
Автор: Н. Жарвин, М. Рукин
