Нефть вокруг нас

С тех самых пор, как Макс фон Лауэ обнаружил, что рентгеновские лучи по-разному рассеиваются на различных веществах, рентгеноструктурный анализ применяют для определения состава различных материалов. В частности, этот метод позволяет распознать, из каких групп веществ – фаз – состоит тот или иной углеводородный минерал, будь то горючий сланец, торф или нефть.

Ученый проанализировал рентгеновские спектры более трех тысяч природных веществ и, к своему удивлению, обнаружил, что все эти вещества, в общем-то, состоят из одних и тех же фаз. Различие лишь в количестве.

Как оказалось, ископаемые углеводороды, например гумусовые, можно расположить в ряд. В его начале находится торф – самый первый минералоид, который образуется из отмерших частей растений, а в конце – чистый графит. «В природных условиях углеводородное вещество, проходя при метаморфизме через множество промежуточных состояний, стремится к термодинамически устойчивому состоянию – графиту», – поясняет свое открытие Юрий Королев.

Одна из интереснейших находок – полинафтеновая фаза, доля которой наиболее велика в торфе и буром угле. Эта фаза есть и в каменном угле, и даже в антраците, который, казалось бы, должен состоять из чистого графита. Интерес вызван тем, что именно нафтеновые соединения – основная составляющая нефти. Получается, что если бы в процессе метаморфизма твердые углеводороды выделили жидкие продукты, в этом не было бы ничего удивительного. А метаморфоз, как известно, лучше идет при нагреве. Поэтому ученые решили выяснить, что будет, если твердые природные углеводороды нагревать до различных температур.

– Нам удалось установить, что при нагреве выше 400°C фазовый состав сильно меняется, – говорит Юрий Королев. – Доля полинафтеновой фазы быстро почти мгновенно уменьшается, а доля графита в остатке сильно растет. То есть нефть фактически вытекает из твердого вещества. Например, торф дает в два раза больше газа, чем нефти. У волокнистых оксикеритов соотношение 2/3, а, скажем, оленекский богхед-уголь, результат разложения сапропеля, почти полностью состоящий из полинафтеновой фазы, дает 80% нефти. Различие двух последних минералов принципиальное: богхед – продукт распада и полимеризации жирных кислот микроорганизмов, а оксикерит образовался из газообразных продуктов, скорее всего метана, углекислого и угарного газов.

Из этой работы следует несколько важных выводов. Во-первых, получается, что основными факторами образования нефти служат температура и наличие в минерале полинафтеновой фракции. А откуда она взялась, из распада живой материи или сформировалась из газов, содержащих углерод и водород, это уже не важно. То есть обе гипотезы – и биогенного, и абиогенного происхождения нефти – в равной степени правомерны. Во-вторых, выходит, что нефть может образовываться в любой момент времени.

Уже давно высказано предположение, что ее источником служат очаги-реакторы с температурой более 400 градусов, приуроченные к поясам глубинных разломов в земной коре. Как только тепловой поток с температурой выше 400°C встретится с полинафтеновой залежью, она превратится в нефть. Проще всего это достигается в районе вулканизма. И действительно, на поверхности воды в кальдере камчатского вулкана Узон есть свежеобразовавшаяся нефтяная пленка.

Дата публикации:

6 марта 2004 года