Происхождение нефти

Термодинамическими расчетами доказывается также, что содержание определенной группы соединений в глубинных нефтях вначале будет увеличиваться с глубиной до некоторого максимального значения, а затем падать. Максимум содержания метана в астеносфере должен располагаться на глубине 100–120 км; алканов — 120–170, нафтенов — 150–230, ароматических соединений — до 260 км. Таким образом, увеличение давления стимулирует полимеризацию и конденсацию углеводородов в крупные углеводородные молекулы. По представлению Э. Б. Чекалюка, оптимальные геотермобарные условия для синтеза нефти имеются в пределах астеносферы. На больших глубинах залегания астеносферы могла бы образовываться тяжелая нефть, на меньших — легкая или газоконденсат. Автор этой гипотезы доказывает, что в осадочном покрове углеводородные системы оказываются термически нестойкими и должны испытывать деструктивные процессы.

Идея о связи месторождений нефти и газа с глубиной залегания астеносферы находит свое развитие в трудах геофизиков В. Б. Сологуба и А. Д. Чекунова. На примере геологии Украины они установили, что крупные прогибы и впадины, которые, как правило, нефтегазоносны, располагаются в областях с приближенным к земной поверхности залеганием астеносферы и, следовательно, с относительно утоненной корой. Напротив, там, где мощность коры увеличивается и поверхность астеносферы погружена, месторождения нефти и газа исчезают. Этим в какой-то степени термодинамическая концепция Э. Б. Чекалюка подкреплялась геологическими данными.

Для опытной проверки физико-химической математической модели был поставлен эксперимент прямого высокотемпературного синтеза углеводородов на установках для синтеза алмазов в условиях высоких давлений и температур до 7×10³ МПа и 2000 К (свыше 1700 °C). Из смеси исходных реагентов, куда входили природные карбонаты и гидраты, были получены углеводородные смеси от метана до гексана и даже следы гептана. В природных условиях, по мнению Э. Б. Чекалюка, донором углерода и водорода могут быть вода и углекислота, содержащиеся в веществе астеносферы в растворенном состоянии. Подводящими каналами углеводородных эманаций из астеносферы в осадочные слои земной коры служат глубинные разломы.

С иных позиций рассматривал термобарические условия образования углеводородов другой исследователь, И. В. Гринберг, выступивший в середине 60-х годов с баровакуумной гипотезой. По его данным, любой природный нефтяной углеводород базируется на сравнительно ограниченном комплексе исходных «структурных» элементов: С, СН, СН₂ и СН₃. Их возникновение, сохранение и превращение в углеводороды могут происходить, по И. В. Гринбергу, только при наличии в мантии Земли вакуумно-реакционных объемов в форме полостей глубинных разломов. В этом отношении И. В. Гринберг явился новатором в стане «неоргаников». Последние, как мы видели, традиционно связывали образование углеводородов с огромными давлениями и высокими температурами в мантии Земли. По мнению же И. В. Гринберга, основанного на современных достижениях в области синтеза графитовых и алмазных систем, формирование углеводородов из «структурных» элементов происходит в относительном вакууме. Этим исследователь отводил критические замечания идейных противников о том, что в условиях сверхвысоких давлений углеводородные цепи существовать не могут.

Глубинные разломы представляют собой своеобразную, сравнительно узкую зону повышенной трещиноватости земной коры. Поскольку сплошность литосферы нарушена, то возникает некоторая связь между земной поверхностью и недрами, она приводит к относительному выравниванию давления в зоне разлома. В результате в его корневой области, лежащей в основании коры или даже в мантии, глубинное давление снижается. Происходят резкий сброс напряжений и формирование локальных вакуумных зон, столь необходимых, по мнению И. В. Гринберга, для возникновения углеводородных соединений из «структурных» элементов.

В качестве донора атомов углерода и водорода И. В. Гринберг опять-таки рассматривал углекислоту и воду. По его мнению, недра нашей планеты — практически неисчерпаемый источник этих веществ. Именно углекислота и вода являются главным компонентом газовой фазы вещества верхней мантии. Свои выводы он подкреплял данными по изучению газовых эманаций Гавайских вулканов, которые содержат до 73 % воды и около 20 % углекислоты. В зависимости от соотношения этих исходных «материнских» веществ зарождаются и формируются основные четыре генетические карбоцепные формы: метано-газоконденсатные, типично нефтяные, смолисто-асфальтовые и немиграционные графито-алмазные системы. Нефтегазовые флюиды по трещиноватым зонам глубинных разломов мигрируют вверх, претерпевая по пути различные геохимические превращения.