Глава V. Как и почему возникали различные представления и гипотезы о происхождении нефти и горючих газов
Как и почему?
Решение проблемы происхождения нефти и горючих углеводородных газов имеет многовековую историю. Это была не простая история накопления фактов, когда постепенно, как на фотопластинке, выявляются правильные решения и вырабатывается общепризнанная точка зрения. Нет, это была история крупных открытий и догадок, когда вдруг все становится ясным и понятным, и крупных заблуждений, когда исследования заходят в тупик, из которого, кажется, нет выхода. Эту историю творили гении и посредственности, блестящие специалисты и дилетанты.
Наконец, решение этих проблем находилось в зависимости от уровня развития многих наук - геологии, органической химии, гидродинамики и др.
Анализируя историю решения проблем происхождения нефти и горючих газов, нельзя не поражаться тому, как многие гениальные ученые, располагая весьма ограниченной и неполной информацией, почти интуитивно правильно решали возникавшие вопросы, но в то же время другие, не менее крупные ученые, из-за ограниченности информации заблуждались, и их неправильные представления увлекали многих исследователей по ложному пути. Невольно приходят на ум известные слова К. Маркса: "В науке нет широкой столбовой дороги, и только тот может достигнуть ее сияющих вершин, кто, не страшась усталости, карабкается по ее каменистым тропам"*
* (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., 2-е изд., т. 33, с. 364.)
Чтобы раскрыть "тайну" происхождения нефти и горючих углеводородных газов, необходимо было найти самые различные "улики" этих процессов*: и распространение нефти в земной коре, и ее химический состав, и "родственные" связи с породившим ее органическим веществом, и условия развития процесса рождения, и многое, многое другое. Трудность решения проблем происхождения нефти и углеводородных газов заключалась также в том, что вследствие своей исключительной подвижности эти полезные ископаемые почти никогда не остаются в месте своего "рождения". Более того, они постоянно меняют свой облик и состав. Поэтому данные проблемы никогда нельзя решить по одной из улик, например: по нахождению нефти и газа в определенных породах или по их составу, или по другой информации. Вот почему рассматриваемые проблемы и не могли быть однозначно решены до того, как удалось найти целые комплексы улик.
*
(Слово "улики" в этом смысле впервые употребил член-корреспондент АН СССР, профессор МГУ Н. Б. Вассоевич.)
Многовековую историю решения проблем происхождения нефти и природных горючих газов можно дифференцировать на этапы по разным признакам: характеру получаемой информации, степени ее влияния на открытие новых месторождений нефти и газа, степени разработки теории и т. д. Если рассматривать этот вопрос с позиций характера информации, очевидно, следовало бы выделять этапы соответственно основным вехам развития нефтегазодобывающей промышленности: сначала до 1859 года, затем до 1957 года и, наконец, после 1957 года.
Если же анализировать историю решения описываемых проблем по степени их влияния на практику нефтегазопоисковых работ, то, вероятно, дифференциация на этапы должна быть другой: в первый этап, когда поиски проводились вблизи естественных выходов нефти, теоретические представления по существу не влияли на практику поисковых работ. Однако после 1910 года, когда нефтепоисковые работы начали распространяться на все новые и новые районы в старых нефтедобывающих странах и на новые страны, выбор мест заложения новых поисковых скважин должен был производиться, исходя из определенных представлений об условиях образования нефти.
Теоретические вопросы образования углеводородов снова встали перед геологами-поисковиками, когда стало очевидным, что природные горючие газы представляют самостоятельный интерес как минеральное сырье, и могут иметь несколько иное распространение, чем нефть. Для последнего десятилетия характерно значительное увеличение глубин бурения, и достоверность Прогноза наличия залежей на больших глубинах зависит от правильности представлений об условиях образования нефти и горючих газов.
Наконец, в связи с энергетическим кризисом в последнее пятилетие встал вопрос об общей оценке запасов нефти и газа, содержащихся в земной коре, и предельных глубинах их распространения. Совершенно очевидно, что такой прогноз можно сделать лишь на основании определенных теоретических представлений о происхождении нефти и газа. Конечно, это не означает, что развитие нефтегазодобывающей промышленности не влияло на решение проблем происхождения нефти и природных горючих азов. Наоборот, благотворное взаимное влияние теории и практики в нефтегазовой геологии исключительно велико: расширение областей нефтегазопоисковых работ значительно повышало качество и увеличивало количество поступающей информации, которая обогащала теорию. В свою очередь, новые теоретические разработки позволяли выявлять новые регионы и новые объекты для поисков и, таким образом, создавали основу для расширения поисковых работ.
По указанному принципу в истории решения проблем происхождения нефти и природных горючих газов можно выделить следующие этапы:
I - с древнейших времен по 1760 год; представления о происхождении нефти связаны с представлениями о "флогистоне", механизмах извержений вулканов и т. д.;
II - 1761-1859 годы; преобладание представлений о происхождении нефти преимущественно из растительного органического вещества, в том числе из углей;
III - 1860-1905 годы; самые различные представления о происхождении нефти;
IV - 1906-1931 годы; преобладание представлений об образовании нефти преимущественно из органического вещества животного происхождения;
V - 1932-1950 годы; образование нефти из рассеянного органического вещества;
VI - 1951 год - настоящее время - разработка теории о происхождении нефти из рассеянного органического вещества любого генезиса и природных горючих газов из рассеянного и гомогенного органического вещества любого генезиса.
Конечно, указанное деление несколько условно, так как почти на любом этапе отдельные исследователи развивали представления, характерные для последующих этапов, или отстаивали представления предыдущих.
I этап - с древнейших времен по 1760 год. В этот период представления о происхождении нефти так или иначе были связаны с различными представлениями о "флогистоне", происхождении Земли и др. Однако даже на этом этапе некоторыми учеными на основании геологических наблюдений были высказаны предположения, которые в дальнейшем оказались достаточно близки современным. Но рассмотрим все по порядку.
Первые не совсем ясные представления о происхождении нефти появились в трудах древнеримского архитектора Витрувия (I век до н. э.). Описав применение битумов в строительстве, места и условия их сбора в Италии и на Ближнем Востоке, Витрувий объясняет поступление нефти с водой следующим образом: "Когда сквозь смолистую землю пробивается с силой вода, она влечет за собой наружу и ее; по выходе на земную поверхность она избавляется от примесей и в ходе этого процесса отметает смолу". Этот вывод Витрувий сделал, параллелизуя процесс "извлечения нефти из смолистой земли" с процессом растворения соли.
Почти в те же годы более определенные представления о происхождении нефти были высказаны древнегреческим географом и историком Страбоном (64- 63 годы до н. э. - 20-24 годы н. э.), который, приводя имевшуюся тогда информацию о выходах нефти и других битумов во многих местах юга Европы и Ближнего Востока (Албания, Мертвое море и др.), вероятно связанных с грязевыми вулканами, писал:
"В области аполонийцев есть место под названием Нимфей, это - скала, извергающая огонь, а под ней текут источники теплой воды и асфальта, вероятно, от сгорания асфальтовых глыб под землей" (разрядка наша-М. К.). При описании извержений грязевых вулканов в Мертвом море Страбон высказал мысль о том, что "источник асфальта" связан с "источником огня". Вывод о роли огня Страбон подкреплял тем, что вблизи "от землетрясений, извержений огня и горячих асфальтовых и сернистых вод озеро вышло из берегов и огонь охватил скалы". Однако, вероятно, не все разделяли эти представления, так как почти через 100 лет (46-126 годы) Плутарх, описывая нефтепроявления в Вавилонии (вероятно, территория современного Ирака), отмечал: "По вопросу о происхождении нефти возникли споры, была ли она... (текст испорчен. - М. К.) или, скорее, горючей жидкостью, вытекающей из недр там, где земля по своей природе жирная и огненная. Вавилония страна очень жаркая, так что ячменные зерна нередко подпрыгивают и отскакивают от почвы, которая в этих местах под влиянием зноев постоянно колеблется".
Собственно первая "теория" о происхождении нефти (если, конечно, ее можно назвать теорией) была сформулирована еще в 950 годы арабским ученым Ихван-эс-Сафа. "Вода и воздух - писал он,- созревают действием огня и образуют огненную серу (в то время все естественные горючие вещества называли серой.- М. К.) и водяную ртуть. Эти два вторичных элемента смешиваются с разным количеством земли и в зависимости от температуры образуют минералы, находящиеся в земле, включая битуминозную субстанцию, такие как нефть и кир. Поэтому они имеют "высокий" воздух и нефть, сжижаются и огнеопасны". Спустя более чем три столетия, в 1275 году, другой арабский исследователь Эль-Казвини пытался объяснить, как из нефти путем коагуляции образуется кир.
Очевидно, еще до работ Г. Агриколы (1546-1550 годы) существовало мнение о растительном происхождении битумов и янтаря. Так, в своей работе "О природе ископаемых" этот ученый классифицирует нефть, уголь, верный мрамор и обсидиан, камфору и янтарь как разновидности битумов, опровергая утверждение об их растительном происхождении. По мнению Г. Агриколы, "холодные морские воды вызывают затвердение жидкой горной смолы из подводных источников в янтарь и битумы".
В более поздней работе (1550 год) Г. Агрикола говорит о "жидких битумах, стекающих в море", которых морская вода сгущает в янтарь и гагат и волны выбрасывают на берег. В то же время этот исследователь считал, что "битумы занимают первое место среди всех материй, которыми питается подземный огонь... Так же как от прибавления масла усилится огонь, так, если в горячий битум прибавить воду, то огонь не погасает, а увеличивается".
В методическом плане очень интересно, что представления Г. Агриколы о вулканических процессах как процессах горения горючих ископаемых, разделявшиеся многими исследователями вплоть до XIX столетия, сложились у него под впечатлением подземных угольных пожаров, которые он наблюдал в детстве в Цвикау. В то же время Г. Агрикола предполагал, что "гореть" должно другое вещество - нефть или битум.
В конце XVII века (1697 год) итальянский ученый П. С. Бокконе, ссылаясь на мнение английского ученого В. Чарлитона, считал, что янтарь и битумы имеют одинаковое происхождение и нефть образуется "вулканическими силами из земли и серного начала". В качестве доказательства он приводил пример землетрясения 1683 года, которое повлияло на интенсивность нефте-проявлений в Сицилии. Такой же точки зрения придерживался и французский ученый П. Поме в 1694 году.
Немецкий ученый Ф. Лачмунд, разделяя представления Г. Агриколы о происхождении битумов, обратил внимание на то, что породы, пропитанные битумом, содержат створки раковин. Фотографию такой породы он привел в работе, опубликованной в 1699 году.
Судя по работе французского химика Н. Лемери, в конце XVII века существовало также представление об образовании нефти в результате перегонки янтаря; каменный уголь является остатком этой перегонки. Однако сам Н. Лемери считал, что нефть образуется в результате перегонки битума.
Пожалуй, самое интересное предположение было высказано уже в начале XVIII века (1725 год) немецким ученым И. Ф. Генкелем, по мнению которого нефть ("горные масла" и "горные смолы") образуется из остатков животных и растений.
Существовавшие к 1739 году представления о происхождении нефти были обобщены русским академиком И. Вейбрехтом, который, разделяя мнение о нефти как о смеси "огненной (серной)", водной и земляной субстанций, в то же время считал, что нефть либо образовалась под влиянием тепла Земли, либо находилась в ее недрах изначально. На основании нахождения нефти в теплых странах вблизи морей с соленой водой и дли-щтельности ее притоков снизу (что интерпретировалось как неиссякаемость источников нефти). И. Вейбрехт считал, что нефть - это преобразованная "огненная сущность солей", оставляемая морской водой. "При чрезмерном накоплении горючих веществ в одном месте при их воспламенении происходят землетрясения и оседания почвы".
Любопытен вывод этого исследователя о том, что "масляные части растений близки по своим свойствам к нефтяным маслам". На этом основании делалось предположение: "быть может, огненные и масляные части всех растений происходят от нефти, которую растения вытягивают из земли".
В 1748 году французский ученый Б. де Малье высказал мысль, что все горючие ископаемые образовались из захороненных в морских осадках, животных и растительных организмов и что вулканические процессы обусловлены горением этих веществ, в том числе и каменного угля.
Эти представления завоевывали все большее и большее признание. В 1750 г. немецкий ученый Д. Р. Шпильман писал, что нефть образуется из растений, преимущественно из ели. Член французской академии наук, химик по специальности П. Ж. Макер в 1758 году, высказывал мнение о том, что битумы образуются в результате взаимодействия "растительных масел" и "кислот".
Итак, в рассматриваемый первый этап исследователи пытались установить генетические соотношения нефти с другими битумами, включая в этот ряд янтарь и гагаты. На основании близкого расположения выходов нефти от морей и вулканов ее образование в определенной степени связывалось как с первыми, так и со вторыми. Устанавливалось внешнее сходство растительных и нефтяных масел и считалось, что нефть благодаря своей подвижности может находиться далеко от места своего рождения и, в частности, на дневную поверхность поступает с глубины. Уже в XVIII веке было высказано предположение об образовании нефти из остатков сначала растений, а затем и животных.
Обобщая существовавшие в рассматриваемый этап представления о происхождении нефти, нетрудно понять причины их возникновения: исследователям стали известны как "огненные" процессы, сопровождающие извержения лавовых и грязевых вулканов, так и "горючие ископаемые", и вполне логично, что они пытались связать их генетически и это как бы подтверждалось наблюдениями над подземными угольными пожарами. Вполне логичной представлялась и связь нефти с "масляными частями растений".
II этап (1761-1859 годы). Этот этап продолжался в течение почти 100 лет. Он начался с работы М. В. Ломоносова, который в трактате "О слоях земных", опубликованном в 1763 году, обобщил свои представления о происхождении ископаемых углей и нефти. Он считал, что последняя "выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей" и "вступает в разные расселины и полости, сухие и влажные, водами наполненные".
М. В. Ломоносов впервые увязал происхождение нефти с геологическим строением Земли, считая, что внутри последней имеется "огненное ядро", под действием которого и происходят извержения вулканов, а также "выгорание" целых участков "земли" и последующее их опускание. Вполне логично, что при таком процессе допускалась и перегонка угля, приводящая к "выделению" нефти. Если учесть сходство последней с "каменноугольным дегтем" и отсутствие какой-либо информации о различии их составов, то такое допущение вполне логично.
В целом в течение описываемого этапа преобладали представления об образовании нефти либо непосредственно из растительных остатков, либо из каменного угля. Вероятно, это связано с тем, что такие предположения высказывались самыми авторитетными для того времени учеными. Однако существовали и другие представления.
В 1768-1774 годах по инициативе М. В. Ломоносова I Академией наук России были организованы экспедиции, участники которых наблюдали выходы нефти у оз. Байкал (П. С. Паллас), на Апшеронском полуострове (С. Г. Гмелин), в Кахетии (А. И. Гильденштедт), на Волге, вблизи Симбирска, и на р. Белой (И. И. Лепехин). Почти каждый из участников этих экспедиций высказывал основанные на собственных наблюдениях соображения о происхождении нефти. Так, П. С. Паллас считал причиной землетрясений в районе Байкала обилие в недрах окружающих гор таких горючих веществ, как колчеданы (пирит) и асфальт, которые горят под землей, о чем свидетельствуют источники горячих вод. С. Г. Гмелин, основываясь на расположении нефтяных колодцев у подножий гор, считал, что нефть образуется в горах, откуда стекает в море, вследствие чего вода в нем становится горькой. А. И. Гильденштедт предполагал, что в Кахетии под нефтяными выходами находятся месторождения каменного угля. Наконец, И. И. Лепехин, наблюдавший в горючих сланцах Волги пирит (колчедан), связывал с ним "горючесть" этих образований.
Интересно, что в энциклопедии под редакцией Д. Дидро и Ж. Д'Аламбера, изданной в 1765 году, где дано толкование терминов "асфальт", "битум" и "петройль" (нефть), описываются их свойства и распространения,
но ничего нет о генезисе. Но в XI томе, изданном в 1774 году, отмечается, что нефть "своим происхождением обязана погребенным смолистым деревьям, так же как и другие битуминозные субстанции, минеральные угли и янтарь".
В 1778 году немецкий исследователь Ф. Беролдинген, интерпретируя наблюдаемое в Англии залегание битуминозных пород над угольными пластами, наличие горючих газов в нефтяных залежах и в угольных пластах, сходство продуктов перегонки нефти и угля, угольные пожары, расположение месторождений нефти вблизи действующих и потухших вулканов, горючих источников вблизи грязевых вулканов и выходов газов поблизости от нефтяных месторождений в Иране, пришел к выводу, что "минеральный уголь согревался подземным огнем, продукты перегонки сгущались близ поверхности земли и превращались в нефть, в то время как более легкие газы освобождались и воспламенялись".
Развивая представления П. Ж. Макера, французский переводчик работы первого минералога и геохимика Швеции Т. Бергмана Д. Муже утверждал (1784 год), что твердые и жидкие битумы образуются в результате разложения погруженных на глубину веществ растений и животных под действием "минеральных кислот" (1791-1793 годы). Французский геолог Т. Акэ наблюдал в битуминозных породах Прикарпатья раковинки и соли и считал, что битумы образуются в результате растворения моллюсков в морской воде.
В 1795 году Д. Хаттон писал в своей работе "Теория Земли", что нефть образуется в результате дистилляции угля или исходного для угля материала. Такого же мнения придерживался и русский академик В. М. Севергин, автор многих капитальных монографий по минералогии и естественной истории.
Вероятно, первой работой, которую можно назвать в современном плане геохимической, явилось исследование английского химика и минералога Ч. Гатчетта (1798 год), установившего, что битумы состоят из тех же элементов, что и растительные масла, смолы и животные жиры, и образуются в результате сгущения нефти, а нефть образуется из захороненного вещества растительного и животного происхождения. Он считал, что существует единый ряд: нефть - мальта - минеральные смолы - асфальт - гагат - ископаемый уголь, каждый последующий член которого отличается от предыдущего потерей водорода и повышением количества свободного углерода.
Немецкий путешественник и ученый А. Гумбольт, изучавший вулканы как западного, так и восточного полушарий, предположил, что нефть, выходы которой он наблюдал у северного побережья Венесуэлы (в заливе Кариако вблизи Кумани), представляет собой "продукт перегонки на громадных глубинах". Основанием для такого предположения послужила приуроченность этих проявлений к "слюдистому сланцу", а также запах нефти во время извержений Этны и Везувия.
Однако, выдвигая это предположение, А. Гумбольт не отрицал возможности образования нефти из органических веществ растительного или животного происхождения или даже из каменных углей в соответствии с "идеей Гатчетта". Наблюдая сольфатарную, связанную с лавовым вулканизмом, и грязевулканическую деятельность, А. Гумбольт, несмотря на внешнее сходство этих двух типов проявлений, уловил между ними принципиальную разницу*.
* (Гумбольт А. Космос, ч. IV, СПб, 1863, с. 211-212.)
Правильность этого предположения подтвердилась через 150 лет.
А. Гумбольт одним из первых высказал мысль о том, что извержения вулканов является результатом не подземных пожаров и горения каких-то веществ внутри Земли, а представляют результат "противодействия внутренности планеты ее внешней коре" [там же, с. 372] и неоднократно подчеркивал, что "нефтяные ключи, по-видимому, совершенно независимы от настоящих огнедышащих гор, извергающих растопленные вещества".
Почти одновременно с А. Гумбольтом, в 1811 году, а острове Тринидад проводил геологические исследования английский геолог Н. Нагинт. Обнаружив на острове много нефтепроявлений и асфальтовых озер и на пляжах огромное количество растительных остатков, приносимых рекой Ориноко с континента, Н. Нагинт высказал предположение о том, что "приносимые рекой растительные остатки захороняются в море и..., подвергаясь химическим изменениям благодаря теплу, возникающему при землетрясениях и вулканической деятельности, преобразуются в нефть".
Интересно, что значительно позже, в 1860 году, растительные остатки на этом острове рассматривались Ж. П. Уоллом как источник "асфальта".
В тридцатых годах XIX столетия известный немецкий исследователь Леопольд фон Бух, изучая верхнелейасовые битуминозные сланцы Швабии, обратил внимание на то, что они переполнены отпечатками раковин, и высказал предположение об образовании битумов из остатков организмов.
Немецкий химик К. Райхенбах в 1834 году провел перегонку каменного угля с водой и получил 0,0003% масла, очень похожего на скипидар и на нефть Италии. На основании этого он предположил, что нефть "представляет собой скипидар доисторических пиний (итальянских сосен), находилась в углях в готовом виде и выделялась из них под действием теплоты Земли". Ископаемые же угли, по мнению К. Райхенбаха, не подвергались действию высокой температуры, так как в противном случае из них "улетучились" бы все масла.
Ряд исследователей, использовав результаты экспериментов К. Райхенбаха, пришли к иным выводам. Так, французский ученый К. Фурие, наблюдая в Вогезах среди среднетриасовых и нижнеюрских известняков битуминозные разности и битумы в различных рудных жилах и термальных водах, выходы которых были приурочены к гранитам, пришел к заключению о возможности образования нефти из ископаемых углей и поступления ее с больших глубин.
Другой французский исследователь П. Т. Вирле в 1834 году также на основании результатов экспериментов К. Райхенбаха пытался доказать вулканическое происхождение нефти. Рассчитав количество угля (17,4 млн. т), которое, исходя из данных К. Райхенбаха, необходимо для образования нефти, поступающей в источник на острове Занте со времен Геродота (2300 лет), П. Т. Вирле заключил, что такого количества угля не содержат все залежи Англии. (Теперь наличие 17,4 млн. т угля не представляется нереальным!) Он указал также, что в других географических пунктах, таких как Баку, на поверхность поступает намного больше нефти, и "для ее образования не хватило бы ископаемых углей всего земного шара". Вторая группа аргументов сводилась к перечислению случаев нахождения нефтепроявлений в районах современных вулканов и выходов магматических пород (Везувий, Этна, Оверни и др.). Наконец, третья группа аргументов основывалась на связи между нефтепроявлениями и грязевыми вулканами, которые П. Т. Вирле считал обычными вулканами.
Несмотря на то что в русской геологической литературе большинство авторов разделяли взгляды М. В. Ломоносова на происхождение нефти из остатков растений или ископаемых углей, некоторые ученые ставили под сомнение эти представления. Так, А. Л. Ловецкий (1830 год), относивший "горное масло" к веществам органического происхождения, все же сомневался в возможности образования его из любого растительного вещества и под влиянием только "подземного огня". "Но всякий ли турф к тому способен или только тот, который образовался из растений смолистых? И притом, силою ли подземного огня он образуется? Или действием внутреннего брожения самого турфа?"
Б. А. Калитиевский (1830 год) считал, что органическое вещество как растительного, так и животного происхождения дает "уголь и смолу".
Известный французский физик Ж. Б. Био, установивший в 1815 году закон вращения плоскости поляризации света, в 1835 году определил, что таким свойством обладают нефть и нефтепродукты. К сожалению, это открытие было забыто, и только спустя более чем 70 лет, русский химик П. И. Вальден использовал эту информацию как доказательство органического происхождения нефти.
Некоторые исследователи меняли свои взгляды на происхождение нефти. Так, Д. И. Соколов в учебнике, изданном в 1832 году, писал, что "в некоторых вулканах образуется оно ("горное масло".- М. К.) процессом медленной возгонки во время спокойного состояния их". Однако в учебнике, изданном в 1842 году, он уже высказал мысль о том, что "нефть и горная смола и горючий газ" образуются при "медленном разложении каменного угля внутренним жаром Земли".
Американский геолог С. П. Хильдрет, наблюдавший нефть в угленосных и соленосных слоях, в 1836 году пришел к выводу об ее образовании в более древних слоях в результате разложения растительности.
Немецкий палеонтолог К. Ж. Эренберг в 1839 году открыл в мезозойских и, возможно, третичных отложениях микроскопические остатки диатомовых водорослей, которые он назвал "источниками битумов и асфальта". В это же время немецкий геолог Ф. Квенштедт считал, что нефть образуется в результате разложения остатков животных.
В 1839 году английский геолог Р. И. Мурчисон, обобщая материалы по силурийским отложениям Англии, пришел к выводу о том, что линзы "асфальта", встречающиеся в известняках этой системы, "образовались через выделение смолистых частиц из среды самого известняка при оплотнении его".
Через пять лет после этого, в 1844 году, русский геолог А. Д. Озерский, изучая силурийские отложения Эстонии, отметил наличие линзочек и жилок "асфальта" в пластах песчанистого и сливного известняка. Учитывая горизонтальное залегание пород и отсутствие битумов в подстилающих известняках, он пришел к заключению, что образование этих включений нельзя объяснить "сгущением газоотделений недр земных и всего вероятнее приписать его выделению из органических тел, погребенных в этих песчанистых и верхних слоях известняка". Однако поскольку данные осадки вообще бедны остатками организмов, автор должен был предположить, что "может быть, тогда обитали мягкотелые животные, не оставившие никаких явственных следов своего существования".
В 1842 году английский геолог И. У. Байнней обратил внимание на наличие нефти в торфяных болотах, которое он считал связанным с преобразованием торфа.
В 1846 году С. В. Протт и несколько позже (в 1856 году) Д. Паран обнаружили в южной части Франции выходы асфальтов, расположенные вблизи обнажений магматических пород, на основании чего они высказали предположение об образовании асфальта в результате перегонки "горючего вещества", содержащегося в нижнемеловых и каменноугольных отложениях.
Изучая пермские отложения Приуралья и наблюдая широкое распространение в них серы, битумов и меди, Р. И. Мурчисон (1847 год) пришел к выводу о том, что эти вещества "выделялись из минеральных родников во время вулканической деятельности в Уральских горах и пропитывали осадки"*.
* (Позже, в 1939 году И. М. Губкин назвал это представление Р. И. Мурчисона "лишенным всякого фактического обоснования" и отметил, что это лишь "плод фантазии и игра воображения крупного и знаменитого ученого".)
Русский геолог Р. А. Пахт (1856 год) считал, что асфальт, содержащийся в виде включений в известняках пермского возраста, не мог образоваться из органического вещества животного происхождения, так как содержащееся в нем количество азота незначительно. Этот аргумент и позже являлся основным доводом противников образования нефти из органического вещества животного происхождения.
Профессор Петербургского университета С. С. Куторга в своем учебнике, изданном в 1858 году, утверждал, что "масла и смолы, за исключением янтаря, представляют в полном смысле новые продукты разложения растений и, вероятно, также частью животных, произведенные действием высокой подземной температуры, или, как говорится, дистиллировкою".
Пожалуй, самым интересным было предположение, высказанное в 1859 году американским ученым Д. С. Ньюбсрри. Изучая нефтеносные отложения северо-востока США, он пришел к выводу о том, что нефть образуется из битуминозных пород, в свою очередь формировавшихся из осадков, обогащенных органическим веществом. При этом процесс нефтеобразования развивается при сравнительно низких температурах.
Обобщая существовавшие в течение рассматриваемого этапа представления о происхождении нефти, следует отметить, что среди них преобладало представление об образовании нефти из растительных остатков.
Однако высказывались и другие предположения о происхождении нефти: в результате преобразования мягких частей живых организмов, из битуминозных пород, при вулканических извержениях. Особо следует отметить впервые высказанное в 1859 году Д. С. Ньюберри предположение об образовании нефти из обогащенных органическим веществом пород при сравнительно низких температурах.
Анализируя аргументацию, приводимую в доказательство правомерности перечисленных представлений, нетрудно заметить, что в основном она сводилась к информации о геологических условиях, в которых наблюдались нефтепроявления: встречая их вблизи пластов ископаемых углей, считали, что нефть образуется из углей, наблюдая нефтепроявления недалеко от лавовых вулканов, связывали нефтеобразование с вулканами, встречая включения битумов в слоях, изобилующих остатками и отпечатками организмов, считали источниками этих битумов мягкие части организмов.
Использовались и другие критерии для установления происхождения нефти. Некоторые исследователи, обнаружив нефть вблизи морей, связывали ее происхождение с морем, другие же, наоборот, считали, что Нефть, стекая в море, придает морской воде "горечь".
Наконец, третьи, обнаружив нефть у подножий гор, полагали, что нефть образуется в горах. Находились авторы, которые связывали генетически нефть и пирит, нередко встречающийся в битуминозных породах.
Анализируя ретроспективно причины появления различных предположений об условиях происхождения нефти, нетрудно заметить, что, хотя большинство исследователей и признавало тезис о возможности ее миграции далеко от "места рождения", все же, как правило, решали этот вопрос в связи с условиями нахождения нефти, нередко принимая следствие за причину.
III этап (1860-1905 годы) в истории развития представлений о происхождении нефти и углеводородных горючих газов характеризовался наибольшим "разбродом" идей, что в определенной степени было связано и с расширением географии нефти, и с наличием множества разнообразных представлений в теоретических вопросах геологии, и с началом развития органической химии, и с другими факторами. Так, в частности, борьба между "нептунистами", "плутонистами" и "катастрофистами" в геологии определенным образом повлияла и на борьбу идей о происхождении нефти и углеводородных газов.
Также сложно и неоднозначно влияло на представления о происхождении нефти развитие химии, особенно органической: с одной стороны, существенно расширилась информация о составе нефти, о входящих в нее химических соединениях, с другой стороны, широко проводились эксперименты по синтезу различных органических соединений.
После гениальных работ А. Л. Лавуазье стали понятны основные реакции, происходящие в "неорганическом мире". В отношении же химических реакций в живой природе существовало представление, что они не подчиняются выявленным законам и развиваются под влиянием особой "жизненной силы". Развитию этого представления способствовали работы знаменитого шведского химика и минералога И. Я. Берцелиуса (1779-1848 годы).
Однако после того как немецкий химик В. Велер синтезировал мочевину, а русский химик А. М. Бутлеров в 1861 году осуществил синтез сахаристых веществ, резко изменились представления о химических реакциях, приводящих к образованию органических веществ. Стало "модным" представление о возможности синтеза в любых органических соединений из неорганических веществ. Поэтому, когда в 1860 году М. Бертло сначала теоретически, а затем и экспериментально доказал возможность образования ацетилена (С2Н2) при взаимодействии щелочных металлов, углекислоты и паров воды, среди химиков стали распространяться представления о неорганическом происхождении нефти, а геологи-нефтяники придерживались в основном взглядов об органическом происхождении нефти.
Правда, в работе, посвященной результатам своих экспериментов, М. Бертло отметил, что он не оспаривает мнение геологов о происхождении нефти, но обращает внимание на возможность образования углеводородов из неорганических веществ, считая возможным доказательством этого наличие углеводородов в метеоритах.
Для того чтобы понять "истоки" этого предположения, остановимся коротко на деятельности его автора. Марселей Бертло* - крупнейший французский химик-органик - в отличие от Лавуазье считал, что целью ИЁИМИИ является не только "многократное разложение вела на простые и все более простые части, но и соединить разделенное, вновь создать разрушенное... Химия является настолько же наукою о синтезе".
* (Ранее в русской транскрипции эту фамилию писали Вертело.)
До публикации своих предположений о происхождении нефти М. Бертло в течение 15 лет занимался исключительно синтезом органических соединений, в том после в течение десяти лет - синтезом углеводородов. В 1860 году он опубликовал двухтомную монографию по органической химии, в которой значительное место уделил синтезу углеводородов. В 1901 году М. Бертло обобщил все свои работы по углеводородам в трехтомной монографии, в которую не включил свои предположения о происхождении нефти.
Работы по синтезу углеводородов М. Бертло начал с ацетилена, он считал ацетилен "родоначальником" всех углеводородов. Несмотря на огромный вклад, внесенный в развитие органической химии, М. Бертло во многих вопросах был консервативен. Так, он в течение долгого времени являлся противником атомистической теории, стереохимии, периодической системы Д. И. Менделеева, осмотической теории растворов, теории электролитической диссоциации Аррениуса и т. д. Лишь в конце XIX столетия М. Бертло отказался от некоторых своих взглядов: формулы в духе атомно-молекулярной теории появились в его трудах только после 1897 года. Любопытно, что при этом М. Бертло считал: "Главная обязанность ученого не в том, чтобы пытаться доказать непогрешимость своих мнений, а в том, чтобы всегда быть готовым отказаться от всякого воззрения, представляющегося недоказанным, от всякого опыта, оказывающегося ошибочным".
Примером влияния общетеоретических геологических представлений на формирование взглядов по проблеме происхождения нефти являются работы Г. В. Абиха - одного из выдающихся геологов XIX века. Его представления о происхождении нефти двойственны. В 1861 году Г. В. Абих утверждал, что нефть и газ образуются на глубине и нефть двигается вверх благодаря газу. Он полагал, что нефть залегает в "системе резервуаров" и может быть извлечена из них с помощью колодцев, дебит которых зависит даже от ветра. С увеличением глубины колодцев от 18 до 27 м нефть исчезает, поэтому скважины, имеющие малый диаметр, окажутся неэффективными, а их дебит незначительным.
В более поздней работе (1863 год) Г. В. Абих указывал, что "углеводородные соединения... следует рассматривать как выделения из битуминозных сланцев и мергелей, имеющие место под влиянием высокой температуры и действия водяных паров". В то же время он считал, что битуминозные сланцы образуются из органического вещества растительного происхождения, которое "оказалось потерянным для образования угля, благодаря гидрохимическому метаморфозу, и большей частью превратилось в битуминозные вещества, удержанные в пластах давлением, при котором происходили эти превращения".
Являясь учеником А. Гумбольта и Л. фон Буха, теоретические основы своих взглядов Г. В. Абих (1861 год) формулировал следующим образом: "Я совершенно разделяю взгляды Гумбольта в теоретической части нынешней геологии, потому что не нахожу других, которые бы лучше сообразовались с прежними и теперешними фактами при изучении здешних стран... Занимался несколько лет уже геологическим изучением Кавказского Края, без всякого сомнения, самого богатого очевидными доказательствами истинности вулканического учения, которое одно удовлетворяет моему убеждению... Поднятие горных кряжей, с их трещинами и расселинами, наполнявшимися потом породами кристаллическими и минералами в виде неправильных рудных жил и залежей; группы и ряды вулканов действующих; группы и ряды вулканов потухших; извержения грязей - "грязные сопки"; истечение упругих жидкостей в том числе нефти.- М. К.); горячие источники минеральных вод, паров, газов и, наконец, землетрясения". " Г. В. Абих даже марганцевым рудам Чиатур приписал вулканическое происхождение.
В то же время, будучи весьма добросовестным исследователем, Г. В. Абих отмечал, что Шемахинское и Эрзерумское землетрясения в мае 1859 года, которые и связал с магматической деятельностью, не отразились на "состоянии бесчисленных пунктов извержения горючего газа, грязной жидкости, нефти и соленых вод, теплых и нетеплых" развитых в районах Баку, Сальян на островах Булла и Свиной. Г. В. Абих считал, что грязевулканическая деятельность в северо-западной и юго-восточной частях Кавказа является заключительной фазой вулканической деятельности, протекавшей в палеоген-неогеновое время. Основанием для этого вывода послужили, во-первых, наблюдения над "псевдовулканическими явлениями" в Исландии и Италии, проведенные Р. Бунзеном и другими, и, во-вторых, сходство состава продуктов извержения грязевого вулкана Кумани с магматическими породами.
Однако французский геолог X. Кокан, изучавший грязевые вулканы Румынии и Сицилии и литературу по грязевым вулканам Крыма и Апшеронского полуострова, в 1867 году пришел к выводу об отсутствии связи этих вулканов с магматическими. В то же время X. Кокан считал, что нефть образовалась на больших глубинах в результате синтеза, доказательством чего является наличие асфальтовых покровов в Сицилии и Баку.
Некоторые исследователи под влиянием новой информации меняли свои представления о происхождении нефти, в связи с чем меняли и рекомендации о том, где нужно искать нефть.
Так, Г. Д. Романовский, проводивший в 1864 году в районе Самарской Луки геологические наблюдения с целью поисков каменного угля, пришел к выводу, что включения и примазки асфальта в отложениях каменноугольного и пермского возраста, связаны с вулканической деятельностью, в процессе которой "выделялись пары минерального масла или прямо источники нефти...". Поэтому рекомендации его сводились к тому, что "поиски нефти будут удачными, если скважина попадет на путь, по которому просачивается нефть...".
Однако после того как Г. Д. Романовский провел геологические наблюдения в нефтегазоносных областях США в 1866 году, он пришел к заключению, что не только в этой стране, но и в России нефть и газ образуются из органического вещества при медленном нагревании. В соответствии с этим изменились рекомендации. Он советует при поисках "стараться достигнуть коренных его ("горного масла".- М. К.) месторождений, кои должны оказаться в известковых или песчаных слоях, богатых органическими остатками, или же в каких-либо горючих глинистых сланцах". В 1868 году, Г. Д. Романовский писал: "Поэтому я вполне уверен, что в Самарской губернии под пермскими песчаниками непременно заключаются бассейны жидкой нефти или горного масла и углеводородистые газы".
В 1866 году в Саргассовом море были обнаружены огромные массы водорослей, что привело американского исследователя Л. Леккере к предположению о том, что водоросли представляют исходный материал для образования нефтей.
Р. Н. Мурчисон (1872 год), наблюдавший битумопроявления в отложениях кембрия, силура, девона и карбона, затруднялся объяснять условия образования их в самых древних отложениях и стал искать выход. Он писал, что "если эти вещества (битумы.- М. К.) образуются из материала растительного или животного происхождения, то надо признать наличие их в указанных осадках". Что касается источников нефти в более молодых отложениях, то этот автор определял их дифференцированно, в зависимости от наличия типов организмов в осадках: например, в каменноугольных - растительные, в силурийских - граптолиты, в девонских - рыбы, в палеоген-неогеновых - растительные и животные и т. д. В результате Р. Н. Мурчисон пришел к весьма важному выводу: "...если в древних морских осадках есть хотя бы следы организмов, особенно водорослей, в них должны быть небольшие количества нефти".
По мере расширения геологических исследований в нефтегазоносных слоях отдельных регионов были выявлены отпечатки или остатки организмов. С преобразованием этих остатков связывали образование нефти. Так, многие исследователи (в 1863-1875 годах американский геолог Т. С. Хант, в 1892 году латышский геолог Ж. А. Бертельс, изучавший нефтеносные отложения Кубани) считали источником нефти мягкие части моллюсков. Американские геологи и палеонтологи, (изучавшие нефтегазоносные отложения Калифорнии (в 1865 году Д. Д. Уитни и др.) продолжали считать источником нефти диатомовые водоросли. Исследователи, которые обнаруживали в битуминозных отложениях отпечатки рыб (в 1866 году англичанин М. Роуф, в I 1881 году А. Кройтц, наблюдавшие отпечатки рыб в нефтеносных отложениях Карпат), считали их остатки источником нефти.
Эту точку зрения, казалось бы, подтверждали наблюдения над современными осадками в разных морях. Так, при увеличении солености вод в мелких заливах Красного моря до 7,3 % по данным Е. Зикенберга (1891 год) погибают организмы, "которые и дают углеводороды". К такому же заключению пришли и участники Австро-Венгерской экспедиции, изучавшей современные осадки восточной части Средиземного моря.
После М. Бертло на протяжении всего рассматриваемого этапа и даже позже многими химиками были предложены и лабораторным путем проверены различные реакции образования углеводородов. Так, в 1871 году французский химик Г. Бюассон, действуя на нагретое до белого каления железо водяными парами, углекислотой и сероводородом, получил нефтеподобное вещество. Шестью годами позже немецкий химик С. Клоэц получил такие же продукты при действии серной кислоты на зеркальный чугун, содержащий примесь марганца, а спустя еще год те же соединения образовались при действии кипящей воды на более богатое марганцем углеродистое железо.
Первым в истории наиболее полно изложил и обосновал представления о неорганическом происхождении нефти Д. И. Менделеев в начале 1877 года.
"Минеральная гипотеза" происхождения нефти Д. И. Менделеева (1877 год).
Впервые свои взгляды на происхождение нефти Д. И. Менделеев изложил на заседании Русского химического общества 13 января 1877 года. До этого он считал, что нефть образуется при действии вулканических сил на остатки организмов. Свою новую точку зрения Д. И. Менделеев обосновал следующими аргументами:
1. Выходы нефти на поверхность свидетельствуют о стремлении ее к восходящим движениям, что связано с ее меньшей по отношению к воде плотностью. Следовательно, "место образования нефти должно лежать ниже тех мест, где она содержится".
2. Если бы нефть происходила из организмов, то в местах ее скопления должны были быть "угольные остатки".
3. Нефть в Пенсильвании встречается в породах девона и даже силура, в которые она должна была подняться из более древних отложений. Если учесть, что по представлениям того времени в силурийский период организмов были немного, то в более древние эпохи они совсем должны были бы отсутствовать.
4. При горообразовании образуются разломы ("надломы с внутренней стороны"), по которым вода проникает вглубь и, вступая во взаимодействие с "углеродистым металлом", дает окислы и предельные углеводороды, которые "в парах восходят до таких слоев, где сгущаются, и пропитывают рыхлые пески, способные удержать много маслообразных веществ".
5. Подтверждением правильности данной точки зрения являются "распределение нефти по прямым линиям или дугам больших кругов, связь ее с вулканизмом" и др.
Д. И. Менделеев отмечал*: "Нельзя ограничиться в вопросах, подобных рассматриваемому, одним указанием на недостаточность данного представления - необходимо поставить на место него какое-либо другое. Тогда можно выбирать и, если дойдет дело до выбора: - понимание возрастает, предмет рассмотрения уясняется".
* (Менделеев Д. И. Нефтяная промышленность в североамериканском штате Пенсильвания и на Кавказе. СПб, Типография товарищества "Общественная польза", 1877.)
В заключение он писал: "Если нефть не может сметь происхождения органического, то надо подыскать другое объяснение для ее генезиса". Говоря о том, что знание происхождения нефти необходимо для определения направления поискового бурения на Кавказе, он отмечал: "Если органическая гипотеза справедлива, то южно сказать, что те места неизвестны; если же минеральная гипотеза справедлива, то от богатых источников надо рыть по тому направлению, по которому тлеется хребет Кавказских гор".
Нельзя не отметить, что Д. И. Менделеев как настоящий ученый не считал, что он окончательно решил Данную проблему. В предисловии к своей книге он прямо указывал: "Вопрос совсем еще не ясен, никто и нитке о нем не говорит с определенностью, а потому для меня он был особенно интересен. Если я выставляю со своей стороны гипотезу образования нефти, то думаю при этом, что лучше нечто цельное, чем ничего. Таково свойство науки. Кому не понравится мое представление, тот подумает, пороется, может быть, сделает наблюдения и даст что-нибудь лучшее. Дело понимания тогда выиграет, а от него и практика".
Анализируя минеральную гипотезу Д. И. Менделеева, нельзя не отметить ее обоснованность аргументами, которыми располагала наука в то время. Действительно, ни для Апшеронского полуострова, ни для Пенсильвании никак не подходили представления об образовании нефти непосредственно из растительных остатков или из ископаемых углей. Для тех районов нельзя было принять и представлений об образовании нефти вследствие вулканической деятельности, поскольку в них не было и следов этой деятельности. Нефтяные месторождения в данных регионах были известны в основном только вдоль Кавказских и Аппалачских гор. И, наконец, по существовавшим в то время представлениям, Жизнь на Земле началась только с кембрийского периода.
Теперь же хорошо известно, что нефтяные месторождения в этих регионах распространены далеко от указанных хребтов, а организмы появились на Земле почти на 3 млрд. лет раньше, чем считали во времена Д. И. Менделеева. Вот почему можно не сомневаться в том, что, если бы Д. И. Менделеев располагал современной информацией, он ни за что не выдвинул бы своей "минеральной гипотезы".
Следует отметить, что появление "минеральной гипотезы" Д. И. Менделеева не внесло успокоения в умы всех занимающихся нефтяной геологией, а в определенной степени даже способствовало новой вспышке дискуссий о происхождении нефти. При этом данная гипотеза подверглась критике со стороны химиков и геологов: как сторонников органического происхождения нефти, так и сторонников ее неорганического происхождения. С критикой этой гипотезы выступили профессор Московского университета К. И. Лисенко в своей книге, опубликованной в 1878 году, а позже геологи В. Д. Соколов, Г. Гёфер, химики К. В. Харичков, К. Энглер и др.
В печати многих стран продолжалась публикация статей, в которых авторы предлагали различные варианты образования нефти как непосредственно из органического вещества растительного происхождения, так и из ископаемых углей. Английский исследователь К. Вуж в 1866 году высказал предположение об образовании нефти из морских водорослей, захороняемых в огромных количествах аналогично наблюдаемым в настоящее время в Саргассовом море.
В то время как Д. И. Менделеев, разрабатывая гипотезу неорганического происхождения нефти, использовал результаты экспериментов французских химиков, американские и немецкие химики . проводили опыты, подтверждающие органическое .происхождение нефти. В 1865 г. американцы К. Уоррен и Ф. Сторер получили из рыбьего жира путем дистилляции смесь углеводородов. Немецкий химик К. Готтлиб в 1875 году при перегонке высших жирных кислот получил углеводороды, среди которых были такие же, как и в американской нефти.
Под влиянием работ Г. Гёфера немецкий химик К. Энглер в 1888-1900 годах провел серию экспериментов по нагреванию рыбьего жира до температуры 320 °С и повышенном давлении, в процессе которых в полученных погонах обнаружил предельные (пентан, гексан, гептан, октан и нонан) и непредельные углеводороды. На основе информации об отсутствии растительных остатков и угля во многих месторождениях и наличии отпечатков и раковин организмов К. Энглер пришел к выводу об образовании нефти из остатков животных организмов. Источником углеводородов он считал жирные кислоты. Несколько позже, в 1900 году, К. Энглер признал возможность образования нефти из органического вещества диатомовых водорослей, но отрицал вероятность образования ее из наземной растительности.
В 1886 году К. Энглер в результате анализа информации по нефтяным месторождениям Апшеронского полуострова пришел к заключению, что, хотя нефть и содержится в "послетретичных образованиях" и существуют "грязевые вулканы", которые как будто бы лучше соответствуют "менделеевской теории", все же нефть имеет органическое происхождение.
Выступая в 1890 году на съезде немецких натуралистов в Бремене, К. Энглер подверг критике гипотезы органического происхождения нефти.
В 1889 году русский геолог В. Д. Соколов на заседании Московского общества испытателей природы выступил с докладом, в котором доказывал космическое происхождение нефти и других битумов. Сущность этой гипотезы автор кратко формулировал следующим образом: "1) Запасы углерода и водорода в небесных телах громадны. 2) Образующиеся из них углеводороды, возникая при одинаковых космических условиях, появляются в составе небесных тел в очень ранние стадии их индивидуального развития. 3) На Земле они возникли тем же путем, как и на других небесных телах, образовав собою определенный запас, впоследствии в значительной степени поглощенный магмой. 4) При дальнейшем охлаждении и уплотнении магмы заключенные в ней углеводороды выделялись и продолжают выделяться по трещинам, возникающим в литосфере путем дислокаций. 5) Подвергаясь конденсации в поверхностных частях нашей планеты, они дают основной материал для образования битумов".
Интересно проследить, чем же обосновывал свою "гипотезу" В. Д. Соколов? Первый аргумент заключался в том, что, по заключению автора, месторождение битумов не зависит ни от широты, ни от гипсометрии, ни от геологического возраста, ни от состава и обилия органических остатков, а определяется только пористостью и трещиноватостью горных пород. А так как трещиноватость пород зависит от их дислоцированное, то "месторождения битумоидов должны быть тесно связаны с направлением дислокаций".
Вторым аргументом являлась несостоятельность всех вариантов гипотез органического и неорганического происхождения нефти. В частности, битумы не могут образоваться ни на поверхности в виде осадка, ни на глубине, так как "в глубинах земли нет необходимых запасов органических веществ, через переработку которых могли бы возникнуть битумы, за исключением разве углистых веществ". И, наконец, этим путем нельзя объяснить происхождение космических битумов.
В. Д. Соколов критиковал "минеральную" гипотезу Д. И. Менделеева, аргументируя ее несостоятельность отсутствием неокисленных металлов в центре планеты и отсутствием возможности проникновения к ним поверхностных и, особенно, соленых вод.
В качестве положительных аргументов В. Д. Соколов выдвигал факт выделения углеводородов в определенной стадии извержений Везувия в 1855 году и Этны в 1868 году, а также наличие битумов в лавах, массивных горных породах, а также в космических телах.
В. Д. Соколов заранее отводил возражение, основанное на том, что "битумы редко встречаются в зонах интенсивной вулканической деятельности", указывая на возможность сгорания и улетучивания углеводородов при извержениях.
В 1893 году заведующий аналитической лабораторией при Грозненском нефтеперегонном заводе К. В. Харичков считал, что работы К. Энглера решили проблему происхождения нефти. Он писал: "Этими интересными опытами была обоснована теория происхождения нефти... жиры совокупным действием давления и жара или одного давления кислорода и превратились в нефть". Он считал, что открытие Г. Дикгором в "искусственной нефти" туменнол-сульфона, который обнаружен в естественной нефти, подтверждает правильность выводов К. Энглера. Однако три года спустя К. В. Харичков изменил свои взгляды и в 1896 году критиковал различные гипотезы происхождения нефти, в частности гипотезу К. Энглера.
Анализируя гипотезу В. Д. Соколова, К. В. Харичков заключил, что она не имеет конкретного подтверждения. Будучи учеником Д. И. Менделеева, К. В. Харичков очень осторожно критиковал гипотезу минерального происхождения нефти. Он отметил, что при высоких температурах, которые имеются в столь глубоких горизонтах, "нефть в состоянии разложиться на основные элементы: водород и уголь, в чем и кроется слабая сторона теории".
К. В. Харичков провел эксперименты, нагревая чугунные опилки с разными кислотами, с серной кислотой В растворами солей магния и натрия. При этом были получены газообразные и жидкие углеводороды, водород, графит и "капли маслянистой жидкости".
К. В. Харичков пришел к выводу о том, что соли, содержащиеся в морской воде, действовали на карбиды металлов и образовали нефть. При этом "потреблялась" и сама вода: "водород идет на синтез углеводородов, а кислород соединяется с металлом, образуя кислы". Этот процесс проходит медленно, в течение целых геологических эпох, и "им обусловливаются всевозможные изменения горных пород и рельефа земной поверхности".
Интересно, что немецкий геолог С. Нойбергер, используя критерии К. В. Харичкова, выдвинутые последним в 1893 году, в период ранних воззрений (1901 год), считал, что нефти Алжира и других регионов образовались из вещества животного происхождения. Подобной точки зрения придерживались геологи, изучавшие нефтеносность многих регионов мира,- К. Фраас, обнаруживший кораллы и другие остатки организмов в битуминозных слоях в Египте, Ч. Кнар в Швейцарии (1868 год), У. К. Морган и М. К. Таллмон, обнаружившие битум в ископаемом яйце в Аризоне в 1904 году. К такому же выводу пришел в 1894 году ведущий химик-нефтяник Калифорнии Д. Р. Пекгэм.
В то же время были и сторонники образования нефти из органического вещества как животного, так и растительного происхождения: американский геолог Э. Ортон, изучавший в 1889-1899 годах нефтегазоносность палеозойских отложений США, Ж. П. Уолл, наблюдавший нефтеносные отложения острова Тринидад, и др.
Существенное значение для решения проблемы происхождения нефти имела работа крупного немецкого ботаника Г. Потонье. Этот исследователь сначала занимался ботаникой, затем только палеоботаникой, и, наконец, стал изучать продукты захоронения органического вещества растительного и животного происхождения в озерах и мелких заливах. После детальных исследований органического вещества "гнилостного ила - сапропеля" в 1905 году Г. Потонье пришел к выводу, что при разложении этого вещества без доступа кислорода происходит битуминизация, в результате которой повышается содержание углерода и водорода за счет потерь кислорода, азота и серы и появляются парафиновые и нафтеновые углеводороды. И хотя в этой работе Г. Потонье не касается происхождения нефти, другие исследователи оценили важность этого открытия.
В самом конце рассматриваемого этапа, в 1903-1905 годах, канадский геолог Ю. Кост предпринял попытку возродить представление о глубинном происхождении нефти. Поскольку основные работы и доклады Ю. Кост а относятся к более позднему времени, на существе его представлений мы остановимся ниже.
Подводя итог развитию представлений о происхождении нефти в течение третьего этапа, следует еще раз подчеркнуть "разброд идей": наряду с геологическими наблюдениями и экспериментами, подтверждающими как животное, так и растительное органическое происхождение нефти, имелись геологическая и химическая информация, а также результаты экспериментов, которые как будто бы подтверждали представления о ее неорганическом происхождении. При этом как одна, так и другая противоположные точки зрения опровергались как будто бы вескими аргументами.
В немалой степени на популярность предположений и гипотез влиял авторитет выдвигающих их ученых. Так, популярность представлений о неорганическом происхождении нефти во многом была обусловлена тем, что их разделяли Д. И. Менделеев и Г. В. Абих. По этой причине многие даже очень крупные исследователи "е могли присоединиться ни к той, ни к другой точке зрения. Показательна позиция такого крупного исследователя Дкак Р. И. Мурчисон. С одной стороны, геологические наблюдения заставляли его считать, что нефть образовалась из органического вещества, с другой стороны, он не мог не считаться с представлениями такого крупного исследователя, каким был Г. В. Абих, поэтому не случайно свои представления Р. Мурчисон начинал излагать со слова "если". Следует особо подчеркнуть "исключительную прозорливость Р. И. Мурчисона, который заметил, что, если нефть имеет органическое происхождение, то ее следы должны быть в каждой породе морского генезиса. Этот вывод подтвердился через 80 лет! Неоднозначность решения проблемы происхождения нефти отражалась в учебниках и различных сводках по геологии.
Крупнейший русский геолог А. А. Иностранцев в своем курсе геологии не мог не привести гипотезу Д. И. Менделеева и возражения великого химика против гипотезы органического происхождения нефти, но А. А. Иностранцев не мог и не видеть слабых геологических сторон "минеральной" гипотезы.
Автор ряда монографий В. И. Рогозин в 1884 году не имел своей точки зрения на происхождение нефти и добросовестно изложил все существовавшие предположения и гипотезы. Но в 1898 году он присоединился к точке зрения К. Энглера, считая, что она лучше других объясняет наблюдаемое разнообразие нефтей.
О трудности для геолога-практика определить правильность той или иной гипотезы свидетельствует и публикованная в 1905 году статья геолога А. П. Иванова, считавшего все предложенные гипотезы недостаточно обоснованными, вследствие чего нельзя было дать предпочтения ни одной из них.
Однако все же в течение третьего этапа были высказаны предположения, которые впоследствии блестяще подтвердились. В первую очередь это относится к представлениям Г. Потонье, Р. Мурчисона и других. Ретроспективно становится понятным, что в течение описываемого этапа достаточно обоснованная гипотеза и не могла быть разработана, так как в то время не было необходимой геологической информации об условиях залегания нефтей, их составе и, наконец, о распространении и составе органического вещества в литосфере. Вместе с тем отдельные исследователи достаточно близко подошли к решению этой проблемы.
Анализ истории разработки проблемы происхождения нефти в течение рассматриваемого этапа позволяет сделать и еще один важнейший вывод, заключающийся в том, что информации об условиях залегания нефти в отдельных районах и месторождениях или о результатах лабораторного моделирования отдельных процессов образования некоторых углеводородов не может быть достаточно для решения проблемы, поскольку нефть, как отмечалось, является весьма сложным комплексом огромного количества соединений и отличается исключительной подвижностью. Таким образом, существовавший в рассматриваемый этап "разброд" представлений о происхождении нефти был закономерен: он обусловливался, с одной стороны, успехами органической химии, с другой - недостаточностью имеющейся информации о распространении и составе органического вещества горных пород, нефти и углеводородных газов.
IV этап (1906-1931 годы). В течение этого этапа резко преобладали представления об органическом происхождении нефти. Лишь единичные исследователи пытались возрождать представления о неорганическом происхождении нефти, но эти попытки обычно не имели успеха. Как правило, большинство геологов считало, что нефть образуется из органического вещества, накапливавшегося в морских осадках в больших количествах в результате массовой гибели преимущественно животных организмов.
В течение рассматриваемого этапа продолжалось расширение географии нефти. Были открыты нефтяные месторождения в новых регионах Советского Союза: в Волго-Уральской области, на Украине, на Северном Сахалине и др.
Весьма важными оказались открытия нефтяных месторождений в некоторых странах Ближнего и Среднего Востока (Иране, Ираке, Бахрейне и др.) на юге Азии (в Бирме, Сараваке, Брунее), в Южной и Центральной Америке (Венесуэле, Бразилии, Тринидаде, Боливии, Колумбии, Эквадоре), в Северной Америке (Мексике, различных провинциях Канады и разных штатах США), в Северной Африке (Алжире, Марокко и Египте), а также во многих странах Европы, нефтепроявления в которых были известны еще до нашей эры (в Албании, Австрии, Чехословакии, Югославии и др.).
Общее количество добываемой в мире нефти к 1929 году возросло до 207 млн. т и лишь несколько снизилось во время экономического кризиса 1930-1933 годов (в 1932 году составило 176 млн. т).
Геологический материал по открываемым новым нефтеносным регионам довольно часто как будто бы подтверждал представление об образовании нефти в отложениях, содержащих остатки огромных масс организмов преимущественно животного происхождения. Существенное влияние на формирование таких представлений сказала вышедшая в 1909 году монография химика К. Энглера и геолога-нефтяника Г. Гёфера, в которой авторы обосновывали происхождение нефти из остатков животных организмов как геологическими, так и химическими аргументами. Многие исследователи продолжали связывать образование нефти в Калифорнии с остатками диатомовых водорослей. Результаты исследований этого объекта, произведенные в 1927 году коллективом американских ученых под руководством Л. X. Бекинга по специальной программе, явились основанием для предположения об образовании углеводородов непосредственно в живых организмах.
Однако большое значение имело высказанное в 1906 году русским ученым Г. П. Михайловским предположение, согласно которому нефть образуется из рассеянного органического вещества смешанного животного и растительного происхождения, захороняемого с быстро накапливающимися глинистыми осадками на дне преимущественно морских водоемов. По мере погружения это органическое вещество битуминизируется с участием сначала микроорганизмов, а затем минеральных солей под влиянием повышающихся давлений и температур. В процессе складчатости нефть попадает из глинистых пород в песчаные.
Советский геолог К. П. Калицкий в 1923 году выдвинул предположение (которое он защищал более 20 лет) о том, что залежи нефти образуются из морских водорослей (зоостера) в местах скопления последних.
В конце описываемого этапа были предприняты крупные исследования, в определенной степени подтвердившие представления об органическом происхождении нефти. Советский академик А. Д. Архангельский в результате изучения органического вещества, содержащегося в нефтеносных отложениях Северного Кавказа и современных осадках Черного моря (в 1925-1927 годах), пришел к выводу о том, что нефть образуется из органического вещества, заключенного в глинистых породах, которые в значительном количестве накапливались в морских бассейнах в условиях сероводородного заражения.
За рубежом широкие исследования были предприняты большим коллективом американских ученых под руководством П. Траска, изучавшего органическое вещество пород многих нефтеносных районов США и современных осадков морей и океанов. В результате этих исследований были сделаны выводы, сходные с выводами А. Д. Архангельского.
Лишь единичные исследователи продолжали "исповедывать" неорганическое происхождение нефти. В России продолжал опыты по синтезу "нефтеподобных" веществ из неорганических соединений грозненский химик К. В. Харичков. Химик Н. М, Кижнер пытался возродить представления Д. Л. Соколова, геолог Э. А. Штебер, исследовавший грязевые вулканы Кавказа, принимал за основу представление А. Гумбольта об образовании нефти при извержении вулканов.
За рубежом гипотезу Д. И. Менделеева в 1908 году пытался возродить американский геолог Д. Т. Дэй. Активно пропагандировал "вулканическую" гипотезу происхождения нефти канадский геолог Ю. Кост, который обосновывал свои представления в основном наличием месторождений и проявлений нефти в районах современных вулканов и развития древних вулканических пород, а также приуроченностью нефтяных месторождений Канады к "линиям трещиноватости". В 1915 году в поддержку этого представления выступил мексиканский геолог Е. Ордонец. Однако аргументацию Ю. Коста оспаривали многие геологи - Г. П. Михайловский, Г. Гёфер и др.
Следует отметить, что в настоящее время совершенно очевидна ограниченность информации тех лет о распределении нефти в Канаде: в действительности наиболее крупные залежи нефти приурочены к ископаемым рифам девонского возраста.
Американский геолог К. Уошбэрн считал (1914 год), что долевой состав нефтяных месторождений указывает на их образование за счет "эманации" из магматических очагов, а У. Рамсей (1923 год) полагал, что никель, медь и другие металлы являлись катализаторами при синтезе углеводородов.
Создатель геохимии - академик В. И. Вернадский рассматривал решение проблемы происхождения нефти в аспекте влияния биосферы на процессы, развивающиеся в земной коре. В 1927 году он писал: "Мы должны считать нефти фреатическими минералами, образующимися, по-видимому, вне биосферы, но связанными с живым веществом. Организмы, несомненно, являются исходным веществом нефтей; возможно участие анаэробных бактерий и при их синтезе. Нефти не могут содержать сколь-нибудь значительных количеств ювенильных углеводородов"*.
* (Вернадский В. И. Очерки геохимии. М., Изд. АН СССР, 1927, с. 160.)
В 1925 году советский химик Г. Л. Стадников пытался создать "гибридную" гипотезу происхождения нефти, согласно которой нефть образуется из захороненного растительного детрита благодаря привносу глубинного водорода.
В рассматриваемый этап преимущественно американскими исследователями были проведены разнообразные исследования, в том числе и экспериментальные, с целью выяснения влияния основных факторов на преобразование органического вещества в сторону нефти и миграции последней из глинистых пород в коллекторы. В результате, так же как и в предыдущие этапы, появились разные представления о причинах развития указанных процессов. Так, в 1921 году Д. Уайт считал основным фактором, вызывающим преобразование органического вещества в нефть, динамическое давление, действующее во время складкообразования. На основе обобщения материала по нефтегазоносности он даже установил коэффициенты, согласно котором по элементному составу углей можно прогнозировать наличие нефти или только газа.
В 1925 году Ф. М. Ван Таил и К. Д. Блэкборн в результате экспериментов с горючими сланцами пришли к выводу об отсутствии возможности "выжать" из нефть, что в 1926 году подтвердил и Д. И. Хэйлей.
В 1925 году В. А. Соколов экспериментально установил, что под действием альфа-лучей происходит распад содержащегося в осадках органического вещества с образованием водорода, СО2, СО и метана. Метан под действием этих же лучей полемиризуется в более тяжелые газообразные и жидкие углеводороды.
В 1926 году почти к таким же выводам пришли американские исследователи С. К. Линд и Д. К. Бэрдуэлл. Нефть, по их мнению, образуется из метана в результате бомбардировки альфа-частицами. Метан же в огромных количествах продуцируется при микробиальном разложении органического вещества, содержащегося в осадках.
В 1931 году американский исследователь Б. Т. Брукс высказал предположение о том, что развитию процессов нефтеобразования из органического вещества способствуют каталитические свойства горных пород, примером чего является так называемая "фуллерова земля".
Интересная мысль была высказана в 1927 году американцем Д. Л. Ричем, который считал, что факторами, обусловливающими образование нефти из органического вещества и ее миграцию из глинистых пород в коллекторы, являются температура и развивающееся давление газов.
Подводя итоги развитию представлений о происхождении нефти в течение 1906-1931 годов, можно отметить следующее. Большинство геологов-практиков и научных работников считали, что нефть образуется из органических остатков в земной коре. Однако по вопросу исходных веществ для ее образования мнения расходились. Одни исследователи под влиянием работ К. Энглера и Г. Гёфера считали исходным веществом для нефти остатки животных организмов, массовая гибель которых происходила в результате различных геологических процессов (вулканизма, тектонических движений и др.), приводящих к резким изменениям температуры, солености морских вод и других условий.
В то же время все больше сторонников завоевывало представление, сформировавшееся в результате исследований ископаемых и современных осадков о том, что источником нефти является рассеянное органическое вещество, которым обогащены прослои глинистых пород. Такое обогащение происходит при накоплении илов в I морских бассейнах, характеризующихся сероводородным заражением придонных слоев воды.
Важно подчеркнуть, что в соответствии с обоими приведенными выше представлениями накопление органических веществ в необходимых для образования нефти количествах в геологической истории многих регионов являлось событием экстраординарным и сравнительно редким. Эти представления хорошо коррелировались с имевшейся к началу этапа информацией о сравнительно редком и локальном распространении нефтяных месторождений как у нас в стране, так и в других странax.
Таким образом, возникновение описанных гипотез об образовании нефти было связано, с одной стороны, с недостаточным развитием аналитической техники, вследствие чего не удавалось обнаружить углеводороды в современных осадках, а с другой стороны, с недостаточной информацией о распределении залежей нефти и газа в земной коре. На это еще в 1906 году довольно образно указал Г. П. Михайловский: "Подобно тому как каждый почти экспериментатор, произведя удачный опыт, думает, что нефть вообще произошла именно из того материала, с которым он экспериментировал, совершенно так же поступают и некоторые наблюдатели".
V этап (1932-1950 годы). Выход в свет в 1932 году книги академика И. М. Губкина "Учение о нефти" положил конец колебаниям между указанными группами представлений, и в течение последующего пятого этапа господствовала гипотеза образования нефти из рассеянного органического вещества, накапливавшегося в значительных количествах в осадках морских и солоноватоводных бассейнов.
Описываемый этап характеризовался дальнейшим, хотя и не очень интенсивным, расширением и уточнением географии нефти. Именно в это время на Ближнем Востоке стала вырисовываться одна из богатейших нефтегазоносных провинций мира: в 1948 .году здесь было открыто уникальное нефтяное месторождение Гхавар. К описываемому этапу относятся открытие и начало Разработки нефтяных месторождений, расположенных в акваториях Каспийского моря, Мексиканского залива и других акваторий.
Результаты развернувшихся в течение рассматриваемого этапа исследований не только подтверждали господствующие представления об образовании нефти из рассеянного органического вещества, захороненного в осадках различных водоемов, но и позволяли уточнить некоторые детали данного процесса. Так, в частности, открытие в 1934 году А. Трайбсом в нефти порфиринов, являющихся производными хлорофилла, не только подтвердило органическое происхождение нефти, но и свидетельствовало о том, что процесс ее образования не является высокотемпературным, так как при температуре выше 250 °С порфирины разрушаются.
Фундаментальные исследования процессов накопления органического вещества в современных морях, проведенные академиком Н. М. Страховым, показали, что это вещество может концентрироваться и в осадках морских бассейнов, не отличающихся сероводородным заражением придонных слоев воды. Стало очевидным также, что органическое вещество в значительных концентрациях захороняется не только в глинистых, но и в карбонатных осадках. Кроме того, выяснилось, что нефть может образоваться из органического вещества, захороняемого в осадках как морских и солоноватоводных, так и пресноводных бассейнов.
Некоторые американские исследователи, в частности В. К. Иллинг, стали считать образование нефтепродуцирующих толщ в морских бассейнах скорее нормальным, чем экстраординарным процессом. Почти в каждом нефтегазоносном регионе были выявлены толщи темных, преимущественно глинистых пород, содержащих повышенное количество органического вещества, которые стали считать нефтепроизводящими. Так, в частности, в Прикарпатье к таким толщам начали относить менелитовые сланцы, в Калифорнии - сланцы Монтерей. Сведения о возможных нефтепроизводящих толщах стали даже включать в справочники, примером чего является изданный в 1938 году "Справочник по типичным американским нефтяным месторождениям".
Академик В. И. Вернадский, изучая геохимические процессы, протекающие в земной коре, все больше убеждался в огромном влиянии биосферы на состав горных пород и в 1934 году в своих "Очерках геохимии" писал "Путем геологических процессов вещество биосферы из нее уходит и проникает в более глубокие оболочки земной коры. Оно несет в них углистые остатки живого вещества; этим объясняется нахождение везде биогенного углерода: нет земной материи, его не заключающей".
Однако при всей определенности решения проблемы происхождения нефти в общем все же оставался ряд крупных невыясненных вопросов: во-первых, каким был механизм преобразования органического вещества в нефть, во-вторых, какие факторы вызывали развитие этих процессов и, в-третьих, почему при изучении современных ископаемых осадков не удается обнаружить начало образования углеводородов. Ввиду неразрешенности этих вопросов нельзя было установить диагностические признаки толщ, которые генерировали нефть и, следовательно, нельзя было использовать указанные Теоретические разработки для прогнозирования перспектив нефтегазоносности регионов.
Правда, в процессе исследований современных осадков удалось ответить на один из перечисленных вопросов. Так, в частности, советские химики под руководством Т. Л. Гинзбург-Карагичевой в 1934 году обнаружили углеводороды в современных илах Черного моря. К сожалению, это открытие не привлекло внимание исследователей, вследствие чего в вопросах и об источниках углеводородов, и о механизме их образования не было полного единодушия.
Большая группа американских ученых, под руководством Ж. М. Небеля проводившая исследования по специальной программе Нефтяного института США, пришла к выводу, что исходные углеводороды нефти синтезируются при процессах метаболизма, протекающих в растительных организмах (как морских, так и наземных), а концентрация и отбор этих углеводородов происходят в осадках по мере их погружения.
Были предприняты попытки возродить представления об образовании нефти из растительных организмов. В 1932 году американский химик К. Хэкфорд, проведя серию экспериментов, пришел к выводу о том, что нефть образуется из морских водорослей в результате кислотного гидролиза при низкой температуре, а в 1933 году немецкий исследователь Э. Берль также на основании опытов пришел к выводу, что нефть образуется из целлюлозы.
Советский геолог В. Б. Порфирьев в работах, опубликованных в начале сороковых годов, считал исходным веществом для образования нефти углеводы растительных остатков. Однако в конце этого же десятилетия он утверждал, что исходным материалом для образования нефти могут быть любые органические вещества как растительного, так и животного происхождения при обязательных условиях: накоплении этих веществ в гомогенной форме (подобно торфу) и прогреве до температуры порядка 300-500 °С. В результате образуется промежуточная гомогенная асфальтоподобная масса. В пятидесятые годы В. Б. Порфирьев от этих представлений отказался.
Американский исследователь У. А. Селвиг в 1950 году обратил внимание на то, что смолистые компоненты в нефтях формируются за счет лигнита в результате микробиальных процессов и бомбардировки альфа-частицами. Другой американский ученый К. С. Корбетт в 1955 году подсчитал, что ежегодно в мире реки вносят в океаны и моря около 137 млн. т органических веществ, которые могут служить источником для образования нефти.
В 1947 году американский микробиолог К. Е. Цо-Белл писал, что микробиальные процессы способствуют преобразованию органического вещества в нефть, так как в результате их жизнедеятельности образуется свободный водород.
В целом же в рассматриваемый этап господствовали представления об органическом происхождении нефти, и лишь отдельные авторы пытались отстаивать предположения о неорганическом ее происхождении. В США в 1940 году Е. Мак-Дермот опубликовал статью об образований залежей нефти из углеводородных газов, поднимающихся с больших глубин. Эта статья вызвала целую дискуссию в Американской ассоциации нефтяных геологов, причем точка зрения Е. Мак-Дермота не получила поддержки. В 1948 году американский геолог К. Ван-Остранд пытался возродить предположение В. Д. Соколова, но также не был поддержан ни одним из геологов-нефтяников.
Несмотря на единомыслие, установившееся в отношении источников образования нефти к концу рассматриваемого периода, к 1951 году в теории нефтегазовой геологии назрел своеобразный кризис, обусловленный двумя главными причинами. Во-первых, критерии, которые были установлены для нефтепроизводящих толщ в традиционно нефтеносных регионах (в СССР - на Кавказе, в США - в Пенсильвании), оказались непригодными для новых регионов (в СССР - для Волго-Уральской области, в США - для новых областей), во-вторых, не удавалось обнаружить углеводороды ни в современных, ни в более древних осадках, в связи с чем не было однозначных критериев нефтегазопроизводящих пород.
Указанный кризис в нефтегазовой геологии напоминал кризис в физике в начале XX века, когда у физиков "исчезла" материя, и В. И. Ленин в своей гениальной работе "Материализм и эмпириокритицизм" писал: ""Материя исчезает" - это значит, исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже..."*.
* (Ленин В. И. Поли. собр. соч., т. 18, с. 275.)
Кризис в теории нефетегазовой геологии в определенной степени отражался и на практике проведения нефтепоисковых работ. Так, в частности, первые отрицательные результаты поисков нефти в Западной Сибири, Прибалтике и Белоруссии вызвали сомнения у многих геологов в целесообразности продолжения в этих регионах поисковых работ. Последствия этого кризиса особенно ощущались в течение следующего этапа, характеризовавшегося, с одной стороны, существенным расширением базы для гипотезы органического происхождения нефти и, с другой стороны, возрождениями представлений об ее неорганическом происхождении и проведением частых и широких дискуссий по данной проблеме.
VI этап (1951 год - настоящее время). Этот этап с полным правом можно назвать этапом становления теории органического происхождения нефти, или, как ее более правильно назвал Н. Б. Вассоевич, теории осадочно-миграционного происхождения нефти и углеводородных газов. Началом данного этапа следует считать 1950 год потому, что именно в этот год почти одновременно советскими и американскими учеными были обнаружены углеводороды в современных осадках.
В Советском Союзе в результате трехлетних исследований группой ученых под руководством В. В. Вебера были обнаружены углеводороды в современных осадках озер, лиманов и лагун, распространенных на Таманском полуострове. В. В. Вебер правильно оценил роль этих углеводородов, отметив, что "в данной ранней стадии превращения органического материала образование углеводородов проявляется еще в очень слабой степени, но тенденция к их образованию несомненна". Доказательством такой тенденции, по мнению В. В. Вебера, является увеличение абсолютного и относительного (в составе органического вещества) содержания углеводородов вниз по разрезу.
Американские исследователи под руководством П. В. Смита открыли углеводороды в современных осадках Мексиканского залива, прикалифорнийской части Тихого океана, дельты реки Ориноко, а также некоторых пресноводных бассейнов. После этих открытий углеводороды стали обнаруживать в осадках всех водных бассейнов. По подсчету П. В. Смита, количество углеводородов в современных осадках достигает 150 тыс. т в 1 км3, т. е. величины, почти равной их содержанию в осадочных породах богатых нефтеносных районов США, таких как Калифорния (180 тыс. т/км3). И хотя дальнейшие исследования показали, что углеводороды, содержащиеся в современных осадках, существенно отличаются от нефти, значение указанных открытий трудно переоценить. Они показали, во-первых, что углеводороды образуются в осадках из рассеянного органического вещества, состоящего из остатков растительных и животных организмов. Тем самым был положен конец продолжавшейся в течение более двух столетий дискуссии о том, какое органическое вещество может быть исходным для образования нефти. Во-вторых, оказалось, что процессы нефтегазообразования могут развиваться почти в любых субаквальных осадках и что для этого не требуется каких-то особых экстраординарных условий.
Результаты указанных исследований позволили сделать далеко идущие выводы, сформулированные американским геологом-нефтяником А. И. Леворсеном в 1954 году и советским профессором МГУ И. О. Бродом и оказавшие огромное влияние на практику проведения поисков нефти и газа в мире. Сущность этих выводов сводится к тому, что в свете установленных связей любая территория или акватория, выполненная достаточно мощной толщей осадочных пород, должна рассматриваться как перспективная в нефтегазоносном отношении. Одновременно были открыты и разработаны различные методы выявления признаков нефтегазоносности уже в первых скважинах, пробуренных в таких регионах: люминесцентный анализ, позволяющий устанавливать невидимые невооруженным глазом количества битумов, методы анализов газов, растворенных в подземных водах, и определения их упругости и т. д.
Указанные теоретические предпосылки позволили обосновать необходимость широкого разворота поисковых работ на новых территориях и в акваториях и по данным первых скважин дать правильную оценку перспектив нефтегазоносное, что блестяще подтвердилось открытием в самых различных частях мира новых нефтегазоносных провинций: Западно-Сибирской, Припятской, Прибалтийской, Северо-Африканской, Гвинейской, Восточно-Австралийской и др.
Однако возникший в предыдущий этап кризис оказал на некоторых советских исследователей столь сильное влияние, что заставил их усомниться в органическом происхождении нефти и привел к попытке возрождения представлений, высказанных еще в XIX веке. Первой "жертвой" этого кризиса оказался профессор Всесоюзного нефтяного геологоразведочного института (ВНИГРИ) Н. А. Кудрявцев, который, установив в разрезе Волго-Уральской области отсутствие пород, характеризующихся такими же параметрами, как нефтепроизводящие породы Кавказа, пришел к выводу о том, что нефть в месторождения этой области пришла с больших глубин (небезынтересно отметить, что такой же подход к данным по Западной Сибири еще в 1948 году привел Н. А. Кудрявцева к заключению об отсутствии перспектив открытия залежей нефти и газа в этом регионе). Представления Н. А. Кудрявцева о неорганическом происхождении нефти получили поддержку некоторых геологов-нефтяников и геологов других профилей, и на страницах журналов возобновились дискуссии по проблеме происхождения нефти.
Было проведено четыре Всесоюзных совещания по образованию нефти и газа: в 1953 году в Ленинграде, в 1958 году в Московском университете, в 1968 году в Московском институте нефтехимической и газовой промышленности имени академика И. М. Губкина и в 1976 году во Львове, в Институте геологии горючих ископаемых АН УССР. Кроме того, в 1954 году во Львове, в 1977 году в Москве и в разные годы в целом ряде других городов были проведены совещания, на которых обсуждались проблемы только неорганического происхождения нефти и углеводородных газов.
По указанным причинам у нас в стране в течение рассматриваемого этапа решение проблемы происхождения нефти проводилось по двум направлениям: с одной стороны, основная масса исследователей и геологов-нефтяников продолжала развивать гипотезу органического происхождения нефти, с другой стороны, небольшая, но весьма активная группа исследователей не оставляла попыток возрождения представлений о ее неорганическом происхождении.
За рубежом после открытия углеводородов в современных осадках почти ни у кого из геологов-нефтяников не осталось сомнений в органическом происхождении нефти. Были предприняты лишь три попытки возрождения неорганической теории. В 1955 году английский астрофизик Ф. Хойль по существу пытался возродить представления В. Д. Соколова о космическом происхождении нефти, основываясь на предположении о наличии на Венере "океанов нефти". Однако в 1957 году американский геолог и астроном Т. А. Линк довольно убедительно опроверг эти представления*.
* (Эти представления опровергаются информацией, полученной советскими межпланетными станциями "Венера".)
В 1964 году на 147-м национальном съезде Американского химического общества, происходившем в Филадельфии, американский химик П. К. Маркс выступил с новой, так называемой "батарейной", теорией происхождения нефти, согласно которой она образуется на больших глубинах (более 11-14 км) в результате возникновения электрического поля между двумя электродами - сульфидами железа и графита.
В том же 1964 году английский химик Р. Робинсон, основываясь на наличии в нефтях некоторых углеводородов, которые, по его мнению, не могут иметь органического происхождения, так как образуются при высокой температуре, предположил, что одни компоненты нефти имеют органическое, а другие абиогенное происхождение.
Для геологов-нефтяников всех стран органическое происхождение нефти стало настолько очевидным, что вот уже почти 20 лет на международных нефтяных конгрессах, начиная с шестого, проходившего во Франкфурте на Майне в 1963 году, не обсуждаются представления о неорганическом происхождении нефти.
Результаты проведенных в течение рассматриваемого этапа советскими и зарубежными учеными исследований позволили не только получить качественно новую информацию, подтверждающую органическое происхождение нефти и углеводородных газов, но и выявить многие детали процессов нефтегазообразования, необходимые для определения масштабов этих процессов в тех регионах, где проводились поиски нефти и газа. Внедрение в практику лабораторных работ новых физических физико-химических методов анализов нефтей, конденсатов, природных газов и органического вещества горных пород и подземных вод позволило получать информацию не только о групповом и элементном составе сказанных веществ, но и о количественном распределении индивидуальных соединений внутри отдельных групп и о соотношениях стабильных изотопов углерода, серы и водорода.
Не рассматривая всех данных, полученных в течение описываемого этапа и подтверждающих правильность гипотезы органического происхождения нефти и углеводородных газов, отметим основные результаты. Во-первых, в нефтях были определены многие углеводороды, как непосредственно унаследованные от живого вещества, так и имеющие биологических предшественников. Во-вторых, были установлены черты сходства между углеводородным составом нефтей и органического вещества пород, из которого они образовались. В-третьих, было выявлено различие изотопного состава углерода, серы и водорода нефтей из разных стратиграфических комплексов и сходства его с составом как органического вещества пород, так и осадков, формировавшихся в бассейне осадконакопления. В-четвертых, при моделировании из органического вещества осадочных пород были получены жидкие и газообразные углеводороды. Наконец, в-пятых, было установлено во всех нефтегазоносных регионах Советского Союза и зарубежных стран распределение нефти и газа свидетельствует о генетической связи этих ископаемых с органическим веществом, содержащимся в породах определенных толщ (Волго-Уральская, Западно-Сибирская, Днепровско-Донецкая, Среднеевропейская и другие провинции).
Нет необходимости в детальном описании высказанных в течение описываемого этапа представлений о неорганическом происхождении нефти и углеводородных газов, поскольку они в основном не отличаются от соответствующих представлений прошлого столетия, которые подробно освещались выше. Кроме того, многие авторы меняли свои точки зрения и таким образом сами же опровергали эти предположения. Можно лишь отметить, что одни авторы связывали образование нефти с вулканическими извержениями, другие - с поствулканической деятельностью, третьи с процессами метаморфизма, четвертые - с процессами, протекающими в верхней мантии или даже в ядре Земли, пятые - с космическими процессами и т. д. Вероятно, нет ни одного геологического процесса, с которым кто-либо из авторов не связывал происхождение нефти и природных горючих газов.
В течение рассматриваемого периода сторонниками неорганического происхождения нефти не было выдвинуто ни одного принципиально нового аргумента по сравнению с теми, которые приводились еще в прошлом столетии для обоснования представлений о неорганическом происхождении нефти: это и наличие нефтепроявлений, нефтяных и газовых залежей в магматических и метаморфических породах, и нефтепроявления в грязевых вулканах, и углеводороды в космических телах и т. д. Правда, абсолютное количество нефтепроявлений, залежей нефти и газа в магматических и метаморфических породах значительно возросло по сравнению с прошлым веком, однако относительное их количество по сравнению с количеством проявлений и залежей, выявленных в осадочных породах, вероятно, даже снизилось. Наконец, следует заметить, что информативность многих из перечисленных выше аргументов в пользу неорганического происхождения нефти в свете новых представлений стала диаметрально противоположной. Но об этом в следующей главе.
Из приведенного далеко не полного обзора можно видеть, какое огромное разнообразие догадок, предположений и гипотез было высказано в течение многовековой истории решения проблемы происхождения нефти и природных горючих газов. Конечно, степень обоснованности высказываемых предположений была различной. Она зависела от многих факторов: и от общего уровня развития геологических, химических и других наук, и от круга наблюдений, произведенных автором, от его специальности. Так, узкий круг наблюдений повлиял на достоверность предположений Э. Штебера, основанных на изучении только грязевых вулканов Керченско-Таманской области. Как теперь хорошо известно, эти образования характерны лишь для единичных нефтегазоносных областей.
Наконец, примерами влияния специальности на решение проблемы происхождения нефти являются предположения М. Бертло, А. Муассана, Н. М. Кижнера и других химиков, которые пытались решать указанную проблему с чисто химических позиций.
Приведенный обзор в то же время показывает, каким трудным и сложным был путь исследователей к познанию процесса нефтегазообразования. Потребовались усилия многих поколений геологов, накопление огромной информации, касающейся как процессов, развивающихся в настоящее время, так и тех, которые проводили сотни миллионов лет назад; усилия многих химиков, изучивших самыми современными методами состав нефтей, конденсатов, газов и органического вещества горных пород и подземных вод; математиков, обработавших всю эту лавину многогранной информации для выявления факторов, влияющих на процессы нефтегазообразования и определяющих их масштабы.
В свете этого приходится удивляться прозорливости многих исследователей, которые, располагая весьма ограниченной информацией, высказали предположения, подтвердившиеся почти через 100 лет. К таким догадкам следует отнести предположение Д. С. Ньюберри об образовании нефти в глинистых породах, а также предположение Р. Н. Мурчисона о том, что процессы образования нефти из захороненного биогенного вещества должны быть региональными.
Высказанные предположения и гипотезы были тем ближе к действительности, чем полнее и комплекснее использовалась как геологическая, так и геохимическая информация. В этом отношении наиболее достоверной оказалась гипотеза происхождения нефти И. М. Губкина, что объяснялось помимо его незаурядных исследовательских способностей также тем, что он использовал комплекс всей накопленной к тому времени геологической и геохимической информации: выявленные геологические закономерности распределения месторождений нефти, данные об ее составе, распределении органического вещества, природе подземных вод, сопровождающих залежи нефти и т. д.
Возникновение и попытки возрождения ошибочных представлений о неорганическом происхождении нефти были связаны прежде всего с недостатком информации, отсутствием комплексности в ее использовании.
И коль скоро мы в предисловии провели параллель между решением проблемы происхождения нефти и раскрытием тайн в детективах, проведенный обзор позволяет продолжить это сравнение. Как раскрытие самых сложных, самых запутанных детективных историй невозможно без применения современных, в частности спектральных, методов анализа веществ, использования системного анализа, так и проблема происхождения нефти не могла быть решена на основе лишь односторонней информации об условиях ее залегания в единичных месторождениях, а нужны были сведения об ее составе, полученные самыми современными, в том числе и спектральными, методами.
Раскрытие тайны происхождения нефти является делом более сложным, чем раскрытие детективных тайн уже потому, что "преступление совершено" нередко десятки, а то и сотни миллионов лет назад, когда не было еще человека, об условиях "преступления" достоверно ничего неизвестно, и судить приходится лишь по косвенным данным. Нет прямых "свидетелей преступления", их не допросишь. И, наконец, от нефти не дождешься "чистосердечного признания", и следы "преступники" надо собирать по крохам.
Решение этой проблемы облегчает лишь возможность наблюдать аналогичные "преступления", которые происходят в настоящее время, т. е. с известной долей условности получать информацию о процессах нефтегазообразования, протекающих в осадках современных моржих и пресноводных бассейнов и, наконец, самыми тончайшими методами обнаруживать следы пребывания нефти и даже устанавливать пути ее продвижения.
Продолжая аналогию, следует отметить, что так же как и во всякой сложной детективной истории недостаточным доказательством невиновности является нахождение потенциального преступника вдали от места преступления (учитывая возможности современного транспорта, места нахождения нефти и газа, как правило, не могут свидетельствовать о месте и условиях их образования.
В самом деле, нефть и газ вследствие своей исключительной подвижности могут скопляться в залежи за десятки, а возможно, и за сотни километров от места своего "рождения", причем они образуются из самого различного органического вещества. Вот почему единичные случаи нахождения нефти или газа с какими-либо органическими остатками или в каких-то определенных породах не могут являться "уликой" происхождения этих полезных ископаемых.
Анализируя причины возникновения различных представлений и гипотез о происхождении нефти и углеводородных горючих газов на протяжении всей рассматриваемой истории, нетрудно заметить, что часть возникших заблуждений обусловливалась объективными обстоятельствами, связанными с недостаточностью информации на ранних этапах развития науки; таким образом, в истории развития данной отрасли науки были неизбежны "издержки". Однако существовали субъективные факторы, которые влияли на формирование некоторых представлений.
|
ПОИСК:
|
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'Библиотека по химии'