WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

Баренбаум Азарий Александрович НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ НЕДР:

ЭНДОГЕННЫЕ И ЭКЗОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ Специальность 25.00.12 – геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва – 2007

Работа выполнена в Институте проблем нефти и газа РАН.

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук Ю.М. Малиновский Доктор геолого-минералогических наук Н.Н. Христофорова Доктор физико-математических наук И.А. Володин Ведущая организация Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина

Защита диссертации состоится 17 октября 2007 г. в 15_ часов на заседании Диссертационного Совета Д.002.076.01 при Институте проблем нефти и газа РАН по адресу: 119991, г. Москва, ГСП-1, ул. Губкина 3.

С диссертацией можно познакомиться у Ученого секретаря Диссертационного Совета ИПНГ РАН. Отзывы на автореферат просьба присылать по адресу: 119991, г. Москва, ГСП-1, ул. Губкина 3, ИПНГ РАН.

Автореферат разослан __14 сентября____2007 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат технических наук М.Н. Баганова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Современное развитие мировой экономики и необходимость ее обеспечения соответствующей ресурсной базой ставит перед нефтегазовой отраслью на рубеже 21 века ряд важных вопросов.

Во-первых, какова нефтегазоносность недр нашей планеты, сколь велик ее углеводородный (УВ) потенциал и надолго ли его хватит при современных темпах добычи нефти и газа? До недавнего времени ответ на этот вопрос был мало утешительным: нефтью человечество обеспечено примерно на 40 лет, а газом на 60 лет. В последние годы, прежде всего благодаря открытию месторождений газогидратов на шельфе Мирового океана, а также появлению более совершенных технологий добычи и переработки трудно извлекаемых запасов углеводородного сырья эти сроки могут значительно возрасти. Но насколько – ответа пока нет.

Во-вторых, каковы ресурсы УВ эксплуатируемых нефтяных и газовых месторождений? Практика работ последних лет показала, что в процессе освоения многих месторождений их первоначально установленные запасы приходится пересматривать в сторону увеличения. Эти факты привели к заключению о существовании постоянного и весьма значительного подтока УВ в пласты-коллекторы. В результате вновь оживилась долгие годы продолжающаяся дискуссия между сторонниками биогенной и абиогенной гипотез нефтегазообразования по вопросам генезиса нефти и газа и об источнике поступлений этих УВ в разрабатываемые залежи.

В-третьих, при поисках и разведке месторождений нефти и газа обнаружились факты, не объяснимые с позиций как биогенной, так и абиогенной гипотез нефтегазообразования. Возникло мнение, что генезис нефти и газа не играет решающей роли при образовании их залежей и что формирование скоплений УВ определяется некими другими процессами и факторами.

Большую актуальность приобрел вопрос, где и как искать месторождения нефти и газа и какими критериями при этом руководствоваться.

И, наконец, в четвертых, в связи с фактами восполнения ресурсов залежей УВ, далеко не очевидно, что реализуемые сегодня подходы и методы разработки месторождений являются достаточно эффективными. В литературе имеются указания на то, что путем специального бурения скважин и выбора режимов их эксплуатации можно интенсифицировать подтоки углеводородов в залежи. Поэтому возникают вопросы, касающиеся наиболее целесообразных режимов разработки месторождений в таких условиях.

Цель работы состоит в получении ответов на три ключевых вопроса:

1) сколь велик нефтегазоносный потенциал земных недр, и каковы ресурсы углеводородного сырья нашей планеты;

2) где искать новые крупные скопления нефти и газа;

3) как наилучшим образом разрабатывать открытые залежи нефти и газа.

Задачи работы включают изучение круга основных экзогенных и эндогенных факторов, влияющих на нефтегазоность недр, и ориентированы на решение следующего круга вопросов.

1. Установить время и оценить массу углерода, поступившего в биосферу на протяжении геологической истории нашей планеты.

2. Изучить механизм утилизации на Земле космических углерода и воды и теоретически исследовать основные закономерности их участия в глобальном геохимическом круговороте вещества на планете.

3. Заложить теоретические основы биосферной концепции формирования скоплений углеводородного сырья, позволяющей объяснить феномен восполнения запасов разрабатываемых месторождений, изменчивость состава добываемой нефти, а также факты присутствия в нефтях радиоактивного изотопа 14С.

4. Обосновать данную концепцию на примерах современного формирования нефтегазовых скоплений на континентах и в акваториях океана.

5. Предложить наиболее эффективные подходы и методы эксплуатации месторождений в условиях подпитки их углеводородами.

Методы достижения заявленных целей Средствами решения поставленных задач явились: анализ и обобщение геологических фактов, разработка новых подходов к решению естественнонаучных проблем с использованием методов геологии, геохимии и теоретической физики, создание физических и феноменологических моделей исследуемых явлений, выполнение численных расчетов.

Научная новизна 1. По-новому поставлен и решен ряд крупных естественнонаучных проблем, связанных с круговоротом углерода и воды на Земле.

2. Изучены основные экзогенные процессы, влияющие на нефтегазоносность недр и определяющие углеводородный потенциал нашей планеты.

3. Теоретически изучен механизм глобального геохимического круговорота углерода и воды на Земле. Оценены количества углерода и воды, принимавшие участие в таком круговороте в разные исторические эпохи.

4. Представлены аргументы и факты, убедительно свидетельствующие о космическом происхождении на Земле месторождений ряда полезных ископаемых (нефть, газ, черные сланцы, фосфаты, соли и др.).

5. Разработана новая гипотеза полигенного нефтегазообразования, основанная на геохимическом круговороте углерода и воды в биосфере.

6. Предложена гипотеза образования аквамаринных газогидратов.

Защищаемые положения 1. Предложен и исследован механизм глобального круговорота углерода и воды на нашей планете с учетом их квазипериодического поступления из космоса, позволивший подтвердить правоту В.И. Вернадского в двух вопросах: 1) круговорот вещества на Земле – это тесно связанное с влиянием космоса глобальное геохимическое явление, охватывающее, главным образом, верхние оболочки планеты и обеспечивающее их водой, углеродом и кислородом. И 2) исключительная роль в данном явлении принадлежит живым организмам, которые, принимая активное участие в перераспределении вещества на планете, подстраивают скорость круговорота углерода и кислорода в биосфере к скорости круговорота вод подземной гидросферы.

2. Решены ряд проблемных вопросов геохимического круговорота вещества, касающихся пополнения и стабилизации массы биосферного углерода в истории Земли, а также дисбаланса углерода на нисходящей и восходящей ветвях его круговорота через земную поверхность. Показано, что требуемый баланс обеспечивается лишь в предположении, что биосферный цикл не ограничен только круговоротом углерода над поверхностью планеты, а охватывает биосферу в целом, включая ее подземную часть. При этом в породах земной коры в результате протекания экзотермических поликонденсационных реакций синтеза УВ происходит восстановление окисленных форм углерода и накопление последних в виде нефти и газа.

3. Разработана биосферная концепция происхождения нефти и газа, реализующая вышеизложенные представления. Она обобщает биогенную и абиогенную теории, отводя главную роль в процессах нефтегазообразования циркуляции метеогенных вод. Благодаря интенсивному переносу углерода через земную поверхность этими водами, заполнение ловушек нефтью и газом происходит не за миллионы лет, а за гораздо меньший промежуток времени. В результате запасы УВ на разрабатываемых месторождениях в процессе эксплуатации могут восстанавливаться. Так что истощение ресурсов нефти и газа, как в ближайшем, так и в отдаленном будущем, представляется не столь пессимистичным.

4. Современные объемы добычи и потребления нефти и газа оказывают влияние не только на климат, но и на распределение этих УВ в недрах планеты. Практика транспортировки нефти и газа на многие тысячи километров от мест добычи может привести к перераспределению мировых ресурсов УВ, причем за короткое время (несколько десятилетий). Интенсивно потребляющие нефть и газ промышленно-развитые страны будут аккумулировать УВ на своей территории, тогда как страны, специализирующиеся на добыче и экспорте нефти и газа, могут быстро свои ресурсы исчерпать.

6. Имеется возможность эксплуатации месторождений как восполняемых источников углеводородного сырья. Если темп извлечения УВ из залежей не превышает темпа их естественного пополнения, существуют предпосылки восполнения ресурсов месторождений нефти и газа. В этом случае в промышленную разработку могут быть вовлечены достаточно мелкие месторождения, освоение которых в настоящее время считается экономически нецелесообразным. Методами теоретического моделирования показано, что путем специального бурения скважин и оптимизации режимов их работы можно добиться интенсификации подтоков УВ в разрабатываемые залежи.

Практическая значимость работы - Развиты представления В.И. Вернадского о механизме круговорота вещества на Земле и участии в этом процессе живых организмов.

- Получен вывод о восполнении ресурсов нефти и газа нашей планеты.

- Создана биосферная концепция образования нефтегазовых скоплений, позволяющая непротиворечиво объяснить широкий круг наблюдаемых фактов.

- Предложены новые подходы и методы поиска месторождений нефти, газа и газогидратов как возобновляемых источников углеводородного сырья.

Апробация работы Результаты работы докладывались на более чем на 60 представительных конференциях и симпозиумах у нас в стране и за рубежом. Среди них:

Всесоюзная конференция «Геодинамические основы прогнозирования нефтегазоносности недр» (Москва 1988); Международные Кондратьевские чтения (Москва 1991, 1993; Санкт-Петербург 1995); Всесоюзные конференции «Математические методы анализа цикличности в геологии» (Москва 1992, 1994, 1996); Международная конференция «Геофизика и современный мир» (Москва 1993); Международная конференция «Геохимические маркеры в фанерозое» (Эрланген, Германия 1994); Международные Зоненшайновские конференции по тектонике литосферных плит (Москва 1993, 1995, 1998, 2001), Международные школы по морской геологии (Геленжик 1995; Москва 1999, 2001, 2003, 2005); Всероссийская конференция «Экология и геофизика» (Дубна 1995); Конференция «Глобальные изменения и эволюция биосферы» (Москва 1995); Всероссийское совещание «Главнейшие рубежи геологической эволюции в докембрии и их изотопно-геохронологическое обоснование» (Санкт-Петербург 1995); Школа-семинар «Белые пятна эволюции биосферы» (Пущино 1995); Всероссийская конференция «Фундаментальные проблемы нефти и газа» (Москва 1996); Всероссийское тектоническое совещание «Неотектоника и современная геодинамика» (Москва 1996); Международный симпозиум «Углеродсодержащие формации в геологической истории» (Петрозаводск 1998); Международная конференция по экологической геофизике (Дубна 1998), Международные конференции «Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа» (Москва 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2004, 2005); Международные конференции «Новые идеи в геологии» (Москва 1999, 2000, 2001, 2003, 2005), Всероссийское совещание «Общие вопросы расчленения докембрия» (Апатиты 2000); Всероссийские конференции по изотопной геохронологии (Москва 2000, 2003, 2006); Конференции «Нетрадиционные вопросы геологии» (Москва 2001, 2002); Всероссийский симпозиум «Флюидные потоки в земной коре и мантии» (Москва 2001); Конференция Европейского союза геофизиков (Страсбург, Франция 2001); Международные конференции по дегазации Земли (Москва 2002, 2006); Губкинские чтения (Москва 2002, 2004); Всероссийская конференция «Генезис нефти и газа» (Москва 2003); Международная конференция «Биокосные взаимодействия» (Санкт-Петербург 2004); Конгресс нефтегазопромышленников (Казань 2004); Тектонические совещания (Новосибирск 2004, Москва 2003, 2005, 2006, 2007); Семинары по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (Москва 2003, 2004, 2006, 2007); Международная конференция «САММАС-2005» (Винница 2005); Международная конференция «Фундаментальные проблемы нефтегазовой гидрогеологии» (Москва 2005);

Международные конференции по физике экстремальных явлений (Нальчик 2005, 2006, 2007); III Российская конференция «Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма» (Москва 2006); Международная конференция «Углеводородный потенциал фундамента (Казань 2006); IV Международный семинар «Минералогия и жизнь» (Сыктывкар 2007).

Публикации и личный вклад автора По вопросам, затронутым в диссертации, опубликовано свыше 200 работ.

Основные положения диссертационной работы отражены в 60 научных публикациях и 1 монографии. Отдельные результаты включены в учебник для вузов по курсу: «Общая и полевая геология» и в два методических пособия.

Получен патент на изобретение. Подавляющее большинство работ написано без соавторов. Все основные результаты получены автором лично.

Объем и структура работы Работа состоит из введения, 6 глав и заключения; содержит 298 страниц текста, 66 рисунков и 27 таблиц. Список литературы из 473 наименований.

Благодарности На подготовительной стадии работы, во многом определившей ее замысел, важное значение имело общение автора с А.С. Алексеевым (МГУ), В.В.

Адушкиным (ИДГ РАН), С.Л. Афанасьевым (МГОУ), Б.Л. Бери (МГУ), И.Н.

Галкиным (ОИФЗ РАН), Ю.Б. Гладенковым (ГИН), И.И. Давлетчиным (ИОФАН), Е.А. Каймаковым (ФТИ РАН, СПб), В.Г. Кузнецовым (РГУНГ), О.Л.

Кузнецовым (ВНИИГеосистем), Ю.Г. Леоновым (ГИН РАН), Т.В. Литвиновой (ГИН РАН), В.М. Морозовым (МГУ), И.В. Немчиновым (ИДГ РАН), С.Г. Неручевым (ВНИГРИ), А.Н. Павловым (СПбГИ), Ю.Р. Ривиным (ИЗМИРАН), А.Ю. Розановым (ПИН РАН), В.В. Рубцовым (ИАЯ, Харьков), Б.В. Сапуновым (Эрмитаж, СПб), В.И. Фельдманом (МГУ), О.Б. Хаврошкиным (ОИФЗ РАН), В.Е. Хаиным (ГИН РАН), Ф.А. Цициным (ГАИШ), К.И.

Чурюмовым (КГУ, Киев), Н.А. Ясамановым (МГУ).

Работа не могла быть выполненной без постоянной помощи и поддержки проф. С.Н. Закирова (ИПНГ РАН). Большую роль в ее написании и представлении к защите сыграло стимулирующее влияние коллег по институту:

Л.А. Абуковой, О.Ю. Баталина, Б.М. Валяева, Н.М. Давиденко, А.Н. Дмитриевского, Э.С. Закирова, В.М. Максимова, Св.А. Сидоренко, Н.А. Скибицкой, М.Н. Смирновой, А.А. Рудова, М.П. Юровой, А.Я. Хавкина, А.П. Шиловского, Т.И. Шиловской, О.П. Яковлевой, К.И. Якубсона.

Всем автор выражает искреннюю благодарность и признательность.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Введение Во введении обоснована актуальность изучаемой проблемы, поставлены цели и задачи исследований, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая значимость работы.

1. Современное состояние теории образования нефти и газа и практики поисков месторождений УВ В главе приведен краткий обзор существующих представлений, относящихся к проблемам генезиса нефти и газа и формирования их скоплений.

Главное внимание уделяется экспериментальным фактам и теоретическим работам, появившимся в последние десять – пятнадцать лет.

Благодаря исследованиям многих поколений геологов и химиков, среди которых важное место занимают отечественные ученые Д.И. Менделеев, В.И. Вернадский, И.М. Губкин, Н.А. Кудрявцев, Н.Б. Вассоевич, П.Н. Кропоткин, А.Э. Конторович и др., к настоящему времени сложились две основные точки зрения на происхождение нефти и газа, получивших название органической (биогенной) и неорганической (минеральной) теорий. Согласно первой нефтегазовые УВ образуются из органического вещества (ОВ) отмерших организмов, захороненных в осадочных породах. В соответствии со второй источником нефти и газа являются насыщенные углеводородами флюиды и газы, поступающие из глубоких земных недр. Независимо от способа образования, УВ в дальнейшем заполняют находящиеся в земной коре геологические ловушки-коллекторы, создавая тем самым скопления нефти и газа.

Обе точки зрения сегодня существуют в многочисленных модификациях, поддерживаются большим числом сторонников и опираются на огромный объем экспериментов и теоретических работ. На их основе разработаны эффективные критерии поиска месторождений нефти и газа. С позиций органической теории такими условиями являются наличие крупных бассейнов прошлого или современного осадконакопления с насыщенными ОВ нефтематеринскими толщами, а с позиций неорганической теории – присутствие субвертикальных разломов земной коры – каналов дегазации, по которым флюиды поступают к поверхности Земли. Во многих случаях оба подхода к проблеме поисков месторождений УВ хорошо подтверждаются на практике.

Долгие годы между органиками и неорганиками по вопросам генезиса нефти и газа ведутся серьезные научные дискуссии (Пиковский, 1986). В диссертации отмечается, что сегодня наметилась тенденция к сближению позиций обеих сторон. Этот вывод иллюстрируется на примере ряда новых гипотез и механизмов нафтогенеза, предложенных в последнее десятилетие.

Наибольшую известность из них приобрела флюидодинамическая концепция (Соколов, 1980), являющаяся развитием осадочно-миграционной теории (Вассоевич, 1958). В этой модели нефть и газ объединяются понятием углеводородного раствора и рассматриваются как продукт низкотемпературной дефлюидизации обогащенных ОВ осадочных пород погружающегося нефтегазоносного бассейна. В результате длительного геологического развития бассейна ОВ проходит все стадии диагенеза и катагенеза, частично переходя в нефть, а частично превращаясь в кероген. Допускается (Соколов, Абля, 1999), что отдельные компоненты нефти могут рождаться в разных областях осадочного бассейна и, возможно, более глубоких сфер Земли, и мигрировать в латеральном и вертикальном направлениях. Этим объясняется характерная для бассейнов-гигантов (Западная Сибирь, Тимано-Печора, Прикаспий, Южный Каспий и др.) пестрота нефтей, их смешанный состав, ступенчатая зрелость отдельных компонентов нефтей, наличие «инъекционных» нефтей и другие факты. Тем самым, флюидодинамическая концепция исходит из перемещения углеводородных флюидов в пределах осадочного бассейна и допускает возможность их поступления из более глубоких земных недр. Что явно роднит ее с представлениями неоргаников.

Заметно укрепились в последние годы позиции и самой неорганической теории (Дмитриевский и др., 1997). Во многих публикациях изложены новые аргументы и факты, свидетельствующие об участии в процессах нефтегазообразования УВ абиогенного генезиса (Валяев, 2001). Приводятся также данные экспериментов по каталитическому синтезу широкого спектра УВ в лабораторных условиях (Савельев и др. 1991; Ионе, 2001; Кучеров, 2006 и др.).

Рядом исследователей традиционные взгляды на происхождение нефти «органическим» или «неорганическим» путем заменяются представлениями о смешанном (микстгенетическом) образовании УВ (Гаврилов, 2002; Готтих, Писоцкий, 2000). В модели (Чебаненко и др., 2000) предполагается, что нефть и газ образуются в верхних частях земной коры при взаимодействии мантийного водорода с углеродом осадочных бассейнов. Тем самым нефть и газ возникают в самой земной коре, а не поднимаются из недр в «готовом» виде. Близкие идеи развивает А.А. Бардин (2001), он считает углерод нефти органогенного происхождения, а водород – глубинным, выполняющим функцию селективного адсорбента, растворителя и транспортирующего агента нефти.

В минерально-органической гипотезе (Дюнин, Корзун, 2001) допускается возможность смешанного образования нефти из захороненного ОВ осадочного чехла и из поднимающихся снизу флюидов мантийного происхождения. Предполагается, что, вступая в реакции с органикой пород и захватывая УВ биогенного генезиса, глубинный флюид придает УВ мантийного генезиса геохимические черты нефти биогенного происхождения и наоборот.

Наряду с работами по теории нафтогенеза, в главе большое внимание уделяется новым экспериментальным фактам, труднообъяснимым с позиций существующих представлений. Среди большого многообразия явлений, подпадающих под эту категорию, в работе анализируются три таких факта.

Первый связан с ощутимым (в течение 10-20 лет) пополнением запасов УВ разрабатываемых месторождений. Такие случаи отмечены в Западной Сибири, Татарии, Чечне, Азербайджане, Украине и других районах. Сначала их пытались объяснить перетоками УВ в залежи из соседних малопродуктивных пластов. Однако после того как обнаружились широкие масштабы и повсеместность данного явления, его начали связывать с современными подтоками в месторождения УВ флюидов (Соколов, Гусева 1993; Касьянова, 1997; Дьяконов 1998; Аширов и др., 1999; Муслимов и др., 1999; Корнеева, 1999; Смирнова М.Н., 1999; Запивалов, 2000; Атаносян, Бурова, 2001; Руденко, Кулакова, 2001; Корчагин, 2001; Трофимов, Корчагин, 2002; Скорятин, 2003; Гаврилов, 2004; и др.).

Фактические данные свидетельствуют, что в ходе эксплуатации месторождений добыча УВ сначала растет, а затем, после 3-4-ех десятилетий разработки, снижается до уровня 20% максимальной и стабилизируется (рис.1) 1.0.0.0.0.5 10 15 20 25 30 35 40 45 Годы разработки Рис.1. Графики разработки Ромашкинского (1), Самотлорского (2) и Туймазинского (3) нефтяных месторождений и Шебелинского (4) газоконденсатного месторождения.

Второй факт, трудно объяснимый уже с позиций минеральной теории, состоит в изменении свойств добываемой нефти, газа и сопутствующих вод, а также квазипериодических вариаций их плотности и состава с характерным временем в несколько лет. Такая периодичность по данным мониторинга выявлена на целом ряде месторождений (Плотникова и др., 2000; Муслимов и др., 2003, 2004, 2006; Касьянова и др., 1997, 2006 и др.).

На рис.2 в качестве примера приведены кривые изменения со временем состава и физических свойств (плотность и вязкость) добываемой нефти из двух продуктивных горизонтов карбонового и девонского возрастов Ромашкинского месторождения (Муслимов и др., 2004).

Годовая обыча по отношению к максимальной 0.Отложения карбона 0.0.0.0.Отложения девона 0.1980 1985 1990 1995 20Годы Рис.2. Изменение изобутан-бутанового отношения (а) и плотности и вязкости (б) нефти из двух продуктивных горизонтов Ромашкинского месторождения На фоне общего роста во времени изобутан-бутанового отношения нефтей хорошо видна цикличность изменения этого параметра с периодом 5 лет.

Указанные изменения свойств нефтей тесно коррелируют с количеством выпадающих климатических осадков на территории Татарстана. По наблюдениям на разных метеостанциях количество осадков варьирует в Татарстане в диапазоне от 300 до 800 мм/год с характерным периодом в пять-шесть лет.

Показательно, что максимумы бутанового i/n-отношения в нефтях приходятся на годы с наибольшим уровнем осадков. Амплитуда вариаций состава у нефти из верхнего пласта карбонового возраста выше, чем у нефти из более глубоко залегающего девонского пласта. При этом сами девонские нефти характеризуются существенно меньшей плотностью и вязкостью.

Третий факт – это наличие в составе нефти радиоактивного нуклида 14С, как естественного (Peter et al., 1991), так и искусственного происхождения (Калмыков и др., 1999). Данный изотоп имеет период полураспада 5730 лет и преимущественно образуется из азота воздуха под действием быстрых космических нейтронов по реакции 14N(n,p)14C (Ферронский, Поляков, Романов 1984). Поэтому его присутствие в нефти нельзя объяснить с позиций как органической, так и неорганической гипотез нефтеобразования.

В первой работе изотоп 14С обнаружен в нефтях морского месторождения Гуаймес, у мексиканского побережья Калифорнийского залива. Верхняя оценка возраста для 6 проб нефти углеродным методом по изотопу 14С составила 42005700 лет. Фактический возраст нефти может оказаться еще меньше. Авторы полагают, что столь малое время формирования нефти объясняется активной циркуляцией вод под морским дном. Обладая высокой температурой, эти воды способствуют быстрому разложению ОВ осадочных пород и переносу в ловушки образовавшихся при этом УВ.

ln вязкости, пуаз Отношение i/n ln вязкости, пуаз Во второй работе наличие нуклида С и еще одного радиоактивного изотопа – трития 3Н с периодом полураспада 12.43 лет, установлено на ряде нефтяных месторождений, где ранее проводились подземные ядерные взрывы. Ореол распространения этих радиоактивных нуклидов в нефтях и водах ряда месторождений достигает 7 км от места взрыва. Такое удаление от эпицентра не может быть объяснено прямым загрязнением нефти и вод продуктами взрыва и, на наш взгляд, свидетельствует об участии в транспортировке изотопов 14С и 3Н на большие расстояния подземных вод.

Приведенные выше факты определенно указывают на важную роль, которую играют в нефтегазообразовании подземные воды и углеводородные флюиды. К такому же выводу склоняются и авторы выдвинутых в последние годы теоретических идей. В биогенной концепции эти воды и флюиды поставляют углеводороды в ловушки из нефтематеринских толщ, а в абиогенной – приносят УВ в те же ловушки по каналам дегазации.

Вместе с тем для объяснения указанных фактов одного признания участия подземных флюидов и вод в нефтегазообразовании явно недостаточно.

Необходим учет целого ряда других не менее важных процессов и факторов.

2. Балансовые проблемы нефтегазоносности недр Анализ публикаций по проблеме происхождения нефти и газа и возможных механизмов образования их залежей приводит автора к заключению, что существующие подходы к решению проблем нефтегазообразования страдают общим недостатком – отсутствием требуемой системности постановки задачи.

В частности, А.Б. Роновым (1980) оценено, что на протяжении фанерозоя в породах земной коры погребено углерода в 2120 раз больше, чем находится сегодня в подвижном состоянии над поверхностью планеты. Поэтому углерод биосферы должен не только захораниваться в земной коре, но и со временем каким-то образом пополняться на поверхности Земли.

Тем не менее, сторонники биогенной теории изучают исключительно механизмы преобразования в нефть и газ ОВ, присутствующего в осадочных породах. Вместе с тем принципиально важный для этой гипотезы вопрос:

откуда берется в биосфере, т.е. на поверхности Земли, в необходимых количествах тот углерод, который после отмирания живых существ и фоссилизации их остатков превращается в недрах в нефть и газ, остается без ответа.

Казалось бы, данный вопрос решается в рамках неорганической гипотезы. Ее приверженцы полагают, что этот углерод в виде УВ газов и флюидов квазипериодически (Добрецов, 1997) поступает к поверхности из глубоких земных недр, где сохранился (Летников, 2001) с момента образования нашей планеты. При этом, как показывают оценки, в земной коре перехватывается и сохраняется в виде нефти и газа очень малая (10-310-4) часть потока глубинных УВ. Так что практически весь дегазирующий из недр углерод в количестве 10151016 г/год (Войтов, 1986) поступает на земную поверхность.

Но возникает другой вопрос, никак не рассматриваемый сторонниками уже неорганической теории: куда затем девается весь этот углерод? Ведь при современных темпах дегазации Земли ее атмосфера оказалась бы насыщенной глубинным углеродом (метаном) всего за 1000 лет. Уйти в космическое пространство метан не может, ибо из-за тяготения Земли ее покидают лишь наиболее легкие газы: водород и гелий. Не может этот углерод всецело поглотиться живыми организмами и водами Мирового океана, поскольку масса биоты и состав океанических вод на протяжении фанерозоя, как известно, в целом были достаточно стабильны (Вернадский, 1960; Шопф, 1984; и др.).

Более 10 лет назад автором высказано предположение, что этот подвижный углерод в определенные эпохи поступает на Землю с кометами из космоса и включается, в соответствии с представлениями В.И. Вернадского (1928), в происходящий на нашей планете глобальный геохимический круговорот вещества. Вследствие такого круговорота космический углерод перераспределяется по разным подсистемам нашей планеты, как на поверхности, так и под ее поверхностью, что может иметь непосредственное отношение к проблеме происхождения нефти и газа (Баренбаум, 1996).

На то, что в вопросах круговорота углерода существуют серьезные балансовые проблемы, одним из первых обратил внимание Г.И. Войтов (1986).

Систематизируя литературные данные по циркуляции подвижного углерода через поверхность Земли, он установил, что если в осадках континентов и океанов ежегодно оказывается погребенным (26)1014 г/год углерода, то на поверхность из недр планеты поступает (15)1015 г углерода в год. Причем, если на нисходящей ветви круговорота захоранивается окисленный углерод, состоящий на 2/3 из карбонатов и на 1/3 из отмершего органического вещества, то на восходящей ветви круговорота в атмосферу поступает углерод восстановленный, представленный в основном метаном (СН4) и его гомологами. Последующие исследования только подтвердили эти результаты.

Таким образом, изучение потоков углерода, циркулирующего через земную поверхность, позволяет выявить два серьезных дисбаланса. Первый состоит в том, что количество углерода, ежегодно погружающегося с осадками в земную кору, примерно на порядок меньше его массы, поступающей из недр. И второй – что захоранивается в основном окисленный углерод, а выносится на поверхность из глубин углерод восстановленный.

Эти противоречия привели соискателя к двум заключениям (Баренбаум, 1998, 2002). Во-первых, не все каналы вывода подвижного углерода из биосферы при круговороте известны и учитываются. И, во-вторых, под земной поверхностью должен действовать эффективный механизм трансформации окисленных форм углерода в углеводороды, прежде всего, в метан и нефть.

Следует заметить, что обе эти проблемы долго не привлекали должного внимания геологов-нефтяников, несмотря на то, что точность измерений потоков углерода при его круговороте в последние годы резко возросла.

Повышенный интерес к вопросам круговорота углерода между тем возник у климатологов. Вследствие образования при сжигании природных топлив двуокиси углерода СО2, этот парниковый газ начали рассматривать как одну из главных причин потепления глобального климата нашей планеты.

Из данных статистики известно, что в мире ежегодно добывается и используется около 3.3 млрд. т нефти и 2.3 трлн. м3 природного газа и 3.3 млрд.

т каменного угля. В нефтяном эквиваленте эта масса потребляемого человечеством топлива составляет 7.6 млрд. т н.э. в год (или 7.61015 г углерода), что превышает количество углерода, поступающего из недр на поверхность за счет естественной циркуляции. При сжигании всех топлив в атмосферу поступает почти втрое большее количество СО2, которое, по мнению экспертов, может вызвать происходящее на Земле потепление. Эта обеспокоенность нашла отражение в Международных соглашениях по ограничению выбросов парниковых газов, получивших название Киотского протокола (1997).

В рамках исследований по программам Киотского протокола в последние годы выполнено большое число расчетов с целью изучения влияния современного потребления топлив на климат планеты. В основе этих исследований лежал анализ биосферного круговорота углерода, охватывавшего атмосферу, Мировой океан и почвенно-иловый слой. Расчеты показали, что современная эмиссия СО2 для системы круговорота углерода на нашей планете является избыточной. При самых оптимистичных предположениях % СО2 невозможно удалить из атмосферы за счет известных механизмов его растворения в водах Мирового океана или поглощения растительностью и животными (Кондратьев, Крапивин, 2004).

Таким образом, наш вывод о наличии некого неучтенного процесса переноса подвижного углерода через земную поверхность на нисходящей ветви круговорота получает прямое подтверждение не только по данным геологии, но и в исследованиях климатологов по Киотскому протоколу.

Главная особенность настоящей диссертационной работы состоит в том, что проблема нефтегазообразования автором ставится и решается таким образом, что не только учитывает возможность поступления подвижного углерода из космоса, но и опирается на исследования геохимических механизмов утилизации этого углерода на нашей планете, что позволяет предложить решение двух указанных балансовых проблем его круговорота.

3. Экзогенные факторы нефтегазоносности К экзогенным отнесены факторы, действующие на нашу планету извне.

На протяжении двух тысяч лет, со времен Птолемея, в естественных науках безраздельно господствовала геоцентрическая парадигма, исходящая из самодостаточности нашей планеты для объяснения всех происходящих на ней процессов. Считалось, что все наблюдаемые геологические, климатические, биологические и другие планетарные явления вызываются причинами, обусловленными, прежде всего, процессами в недрах Земли.

В начале XX века В.И. Вернадский, А.Л. Чижевский, М. Миланкович и др. показали, что одних эндогенных факторов для объяснения происходящих на Земле процессов недостаточно. Наряду с этими причинами следует также учитывать влияние на Землю процессов в Солнечной системе. В первую очередь колебаний солнечной активности, движение Земли и планет вокруг Солнца, вращение Луны, падение на Землю астероидных тел и др.

О влиянии на Землю физических процессов в Галактике, т.е. в космосе «дальнем», еще недавно было известно крайне мало. Поэтому при решении геологических проблем этот фактор во внимание серьезно не принимался.

Ситуация радикально изменилась в связи с переоткрытием в астрономии явления струйного истечения газопылевого вещества из центра спиральных галактик. Явления, теоретически предсказанного астрофизиком Дж. Джинсом (1929), и фактически открытого в Галактике астрономом Я. Каптейном в начале прошлого века, хотя и не получившего позднее признания. Однако за столетие до открытия Я. Каптейна на катастрофические следствия этого явления для Земли обратил внимание палеонтолог Ж. Кювье (1812).

С учетом гипотезы струйного истечения автором построена физическая модель (рис.3), позволившая связать важнейшие события в геологической истории Земли с процессами галактического масштаба (Баренбаум, 2002).

180° II Г.ц.

270° 90° I III IV 4 кпк 0° Рис.3. Совмещение расчетной орбиты Солнца (пунктир) с положением спиральных ветвей Галактики. Точки 1-10 – расчетные моменты попадания Солнца в струйные потоки Галактики; ромб – современное положение Солнца; Г.ц. – галактический центр; римские цифры – номера спиральных ветвей Галактики, выявляемые на основании положений гигантских молекулярных облаков (черные точки); стрелкой указано направление движения Солнца по орбите и вращения системы галактических ветвей вокруг центра. Штрих пунктирный круг – радиус коротации Галактики.

Согласно модели, эволюция Галактики сопровождается непрерывным разрушением звезд в ее ядре и выносом продуктов их дезинтеграции в виде двух газопылевых струйных потоков. Распространясь в экваториальной плоскости Галактики, газ и пыль конденсируются в плотные облака, кометы и звезды. Эти процессы резко усиливаются в зонах пересечения струйными потоками 4-ех рукавов электромагнитной природы, закрученных в логарифмические спирали. Солнечная система вращается вокруг галактического центра по эволюционирующей эллиптической орбите, пересекая время от времени струйные потоки и спиральные рукава Галактики. Все главные события в истории Земли происходили в эпохи пребывания Солнца в струйных потоках и спиральных рукавах Галактики и инициировались мощными галактическими воздействиями. В результате, вся совокупность установленных в геологии глобальных циклов с характерными временами 106109 лет отражает не только отдельные этапы эндогенного развития Земли, но и служит индикатором ряда мощных космических явлений, которые периодически повторяются в Солнечной системе и сильно влияют на природные процессы нашей планеты.

На протяжении геологической истории Земли характер этих воздействий не менялся и сводился к бомбардировке нашей планеты крупными космическими телами: астероидами и кометами. Поэтому современную стратиграфическую шкалу можно трактовать как эмпирическую информацию о космических воздействиях близкой природы, ранжированных по трем признакам: 1) величине сообщаемой Земле энергии, 2) преобладающему типу выпадавших на планету космических тел и 3) одиночному или массовому характеру их падений (Баренбаум, 1994; Баренбаум, Гладенков, Ясаманов, 2002).

Событийная интерпретация границ стратиграфической шкалы с указанием энергетики вызвавших их космических причин приведена в табл.1.

Таблица 1. Хронологическая шкала космических событий Время (t) или Энергия воз-Обозначение Космическое событие № период (Т) действия на (причина) цикла повторения Землю, Дж.

t = 3.5, 2.6, 1.65, эонотема 1. Пролеты Солнца через облака звезд. 1029-1031 (эон) 1.0 млрд. лет Бомбардировки планет галактиче- скими кометами в моменты:

>1029 эратема а) прохождения Солнцем перигалакТ 250 млн. лет тия орбиты, 1028-1029 (эра) 2.

б) пересечения Солнцем областей система Т 40-80 млн. лет звездообразования ветвей Галактики, 1026-1027 (период) в) нахождения Солнца в струйных отдел Т=1937 млн. лет потоках. (эпоха) Столкновения Земли с крупными ярус 3. Т = 2.9 млн. лет 1022-1023 (век) астероидами диаметром > 3.5 км.

подъярус Падения на Землю более мелких Т 0.11.4. <1022 и др.

астероидных тел. млн. лет Энергия, поступавшая на Землю в фанерозое за счет падений комет и астероидов, оценена в среднем 10201021 Дж/год. Эта величина намного превышает энерговыделение в сейсмических движениях 1.051018 Дж/год (Гутенберг, 1956), вулканической деятельности 2.41018 Дж/год (Холмс, 1956) и орогенной активности 7.21018 Дж/год (Оксбург и Туркотт, 1978) и сопоставима с современным теплоизлучением Земли 9.81020 Дж/год (Жарков 1983).

Тем самым космические воздействия являются весьма мощным источником энергии, питающим геологические процессы нашей планеты.

В связи с целями и задачами настоящей работы основное внимание в главе уделяется двум вопросам: 1) вычислению моментов попадания Солнца в струйные потоки и спиральные рукава Галактики и 2) изучению галактических комет, приносящих на Землю наряду с энергией большие массы космического вещества с высоким содержанием углерода.

В табл. 2 сопоставлены времена массового вымирания (МВ) биоты в фанерозое по подсчетам Дж. Сепкоски (1995) с моментами пересечения Солнцем струйных потоков Галактики (Баренбаум, Гладенков, Ясаманов, 2002).

Таблица 2. Эпохи вымирания по наблюдениям и данным расчета Геологический Расчетное Стратиграфическое положение Уровень возраст границ время, млн.

эпохи массового вымирания вымирания веков, млн. лет лет Плиоцен 5.3 – 1.8 Олигоцен–миоцен 23.8 Ср.эоцен–приабонский век 37.0 Маастрихт–даний ВМВ 65.0±0.Сеноман–турон 93.5±0.Баррем–апт 1121.0±1.Киммеридж–титон 1150.7±3.Плинсбах – тоар 1189.6±4.Норий–рэт ВМВ 2209.6±4.Анизин–ладин 2234.3±4.Татарский–грисбахский века ВМВ 2248.2±4.Сакмар–артинск 269 2Степанская эпоха 303 – 290 2Серпухов–башкир 323 3Турне–визе (ВМВ) 342 3Фран–фамен (ВМВ) 364 3Лудловская эпоха 423 – 419 3Ашгилл–лландовер ВМВ 443 4Лланвирн–лландейло 464 4Тремадок–арениг 485 4Дресбахский век 505 – 495 5Ботомский век 524 – 518 5Томмотский век 534 – 530 5Граница фанерозоя до 1993 г 5570± Эпохи «великих массовых вымираний» с наиболее высокой смертностью биоты (McLaren, 1982; Вейнмар и др., 1998; Алексеев, 1998) в табл.2 обозначены как ВМВ. Полужирным шрифтом выделены времена одновременного пребывания Солнца в струйных потоках и спиральных рукавах Галактики по нашим расчетам. Через черточку в колонке 3 приведены значения начала и конца одного века или эпохи, если событие МВ охватило большую часть или весь этот интервал. В скобках указаны события ВМВ, признаваемые «великими» не всеми исследователями. В последнем столбце подразумевается, что Солнечная система входит в струйный поток в среднем на 2 млн. лет раньше и выходит из него на 2 млн. лет позже указанного значения времени.

Данные табл. 2 свидетельствуют, что между эпохами вымирания и моментами пребывания Солнца в ветвях Галактики существует четкая причинно-следственная связь. Обычные эпохи МВ приходятся на моменты пребывания Солнца в струйных потоках, а эпохи великих массовых вымираний – на периоды его одновременного пребывания еще и в галактических рукавах.

Указанная связь распространяется и на кульминации тектонических фаз Штилле (Добрецов, 1997; Моралев, Васильев, 1999). Правда, последние отстают от времен пребывания Солнца в струйных потоках на несколько миллион лет (Баренбаум, Хаин, Ясаманов, 2004). Поэтому границы шкалы фанерозоя проводят (Алексеев, 1989) не по началу, а по окончанию эпох МВ, характеризующихся резким увеличением видового разнообразия биоты и обычно совпадающих с кульминациями фаз Штилле.

В связи с обсуждением табл. 2 заметим, что первые расчеты времен границ фанерозойской шкалы выполнены автором (Баренбаум, 1988) раньше подсчетов Дж. Сипкоски (1995) и появления достаточно надежных геохронологических шкал фанерозоя (например, Gradstein, Ogg, 1996).

Согласно нашей модели, важнейшие события МВ в фанерозое были инициированы падениями на Землю галактических комет (Баренбаум, 1990). Вместе с тем интенсивность самих кометных бомбардировок сильно варьировала.

Для одних моментов воздействие комет было не столь существенным, и они получили отражение на уровне границ отделов геохронологической шкалы, для других же оказалось более сильным, что дало основания выделить их как границы геохронологических периодов (Баренбаум, Ясаманов, 1995).

Последняя кометная бомбардировка «средней силы» имела место на неоген-четвертичной границе (см. табл. 2). Так что в настоящее время галактические кометы недоступны изучению с Земли средствами астрономии. Поэтому все, что мы знаем о таких кометах, получено на основе анализа последствий их падений на Землю и другие планеты Солнечной системы, а также в результате изучения явлений, наблюдаемых сегодня в межпланетном пространстве.

В главе приведены данные, позволяющие судить о размерах, массе и энергии этих тел, химическом составе вещества, направлении их прилета в Солнечную систему, численности в струйных потоках Галактики, а также обсуждаются важные следствия их падений на Землю и другие планеты.

По нашим данным плотность вещества галактических комет составляет 1 г/см3, диаметр ядра – 1002500 м, масса – 1012 1017 г, а энергия – 101025 Дж. Частота их падений на Землю, как минимум, на три порядка выше, чем у астероидов тех же размеров. Сами же падения носят характер «кометных ливней», когда за 15 млн. лет пребывания Солнца в струйных потоках на Землю может выпадать 104106 таких тел (Баренбаум, 2002, 2005).

Вследствие орбитального движения Солнца в Галактике область максимальной плотности кометных падений перемещается по поверхности нашей планеты (рис.4), контролируя времена формирования и распада суперконтинентов (Баренбаум, Хаин, Ясаманов, 2004), а также определяя периодичность глобальных оледенений, их длительность и широты распространения ледниковых покровов (Баренбаум, Ясаманов, 2004).

Q NЮ P3 NPС P2 k P2 ar P1 ac PCCЮ CCDSO3k С C1t Ю Рис. 4. Сопоставление плотности падений на Землю галактических комет (а) с эмпирически установленными границами циклов Бертрана (Хаин, 2000), периодами существования (Божко, 2003) суперконтинентов Пангея и Паннотия (б) и палеоширотами (Чумаков, 2001) ледниковых покровов (в). Цифры у линий изоденс (рис. а) – проценты максимальной интенсивности кометных падений; вне полос расчеты физического смысла не имеют. Сплошные линии (рис. в) – фактические данные по оледенениям, пунктирные линии – граница широтного распространения области кометных падений по расчетам. С и Ю – оледенения, вызванные падениями комет на Северный и Южный полюсы планеты. Узкие горизонтальные полосы – эпохи кометных бомбардировок.

Фактические данные свидетельствуют, что в отличие от падений на Землю астероидов, вызывающих образование крупных астроблем, галактические кометы в земной атмосфере полностью разрушаются, формируя сверхзвуковую ударную волну (Баренбаум, Шувалов, 2007). При этом энергия волны расходуется не на образование кратера, а, по-видимому, в основном идет на дробление пород в месте удара и на создание под поверхностью, вероятно, на границе литосферы и астеносферы крупных геодинамических очагов. В зависимости от свойств и толщины литосферы в месте падения ударной кометной волны могут возникать, как мы полагаем, следующие три типа геологических структур (Баренбаум, Ясаманов, 2003; Баренбаум, Хаин, Ясаманов, 2004).

При размещении геодинамического очага на глубинах более 40-80 км, а под горными сооружениями свыше 100-150 км, разрядка энергии очага сопровождается вздыманием обширных участков поверхности планеты.

При толщине литосферы до 10 км, например в океанах, образованный кометой очаг располагается достаточно близко к поверхности. В этом случае разрядка энергии очага сопровождается интенсивным излиянием магмы, приводя к росту на дне океанов подводных гор. Расчеты показывают (Баренбаум, 2006), что при этом на горообразование идет сравнительно малая часть энергии галактических комет. Большая ее часть, вероятно, расходуется на нагрев астеносферного слоя и позднее выделяется в зонах срединных океанических хребтов, обеспечивая перемещения литосферных плит и участвуя в поддержании высокого теплового потока через поверхность океанического дна.

При наличии мощного водонасыщенного чехла осадков, залегающего на прочном кристаллическом основании, основная энергия кометной ударной волны, по-видимому, расходуется на создание субвертикальных конусообразных каналов, трещиноватых, сильно дробленых пород. Эти каналы имеют диаметр n(1001000) м, близкий диаметру галактических комет, и уходят на глубину нескольких десятков километров (Бембель и др., 2001; Харахинов, 2001; Гулиев, 2005). В последнее время такие каналы вызывают у нефтяников повышенный интерес в связи с тем, что с ними нередко сопряжены промышленные залежи нефти и газа (Абля и др. 2006; и др.).

Весьма важен состав вещества комет струйных потоков. О его примерном характере можно судить по веществу комет Солнечной системы (табл.

3). С учетом наличия в последних твердого и рассеянного материала астероидов следует предполагать (Баренбаум, 2002), что кометы струйных потоков Галактики на 80-90% состоят из воды и содержат 10-15% углеводородную компоненту. Все остальные химические элементы таблицы Д.И. Менделеева присутствуют в кометном веществе в космическом обилии.

Кометы спиральных галактических рукавов отличаются от комет струйных потоков повышенным содержанием в своем составе (до 0.1-1.0%) элементов «кальциевого пика» от 22Na до 44Ca включительно. Поступление на Землю таких комет в основном имело место на границе венда и кембрия, в позднем карбоне и в кайнозое (Баренбаум, Литвинова, 2002, 2003, 2005).

Таблица 3. Химический состав ядер наблюдаемых комет (Каймаков, Матвеев, 1979) с изменениями автора Соединение Химическая формула Состав, % мас.

Вода H2O 60 – Простые газы NH3, CH4, CO, CO2, … 5 – Органические соединения: 10 – Нитрилы HCN, CH3CN, … Альдегиды H2CO, CH3CHO, … Органические кислоты HCOOH, CH3COOH, … Спирты CH3OH, C2H5OH, … Производные рядов:

Ацетиленового (С2Н2) HCCCN, HCCCH3, … Этиленового (С4Н4) H2CCO, H3CCCN, … Этанового (С6Н6) CH3CHO, C2H5CN, … Аминокислоты:

Глицин NH2CH2COOH Аланин CH3CH(NH2)COOH Валин (CH3)2CHCH(NH2)COOH Полимеры типа парафинов CnH2n+с длинными цепями Внутриядерная пыль: 10 – SiO2, MgSiO3, Mg,Fe)2SiO4, Силикаты FeSiO3, (Mg,Fe,Ca)SiO3, … Графит C Оксиды металлов FeO, Fe2O3, Fe3O4, … Сульфиды CS, FeS, MnS2, CaS, … Никелистое железо FeNi Найдено, что в эпохи пребывания Солнца в струйных потоках Галактики на Землю с кометами может поступать 10201022 г космического вещества. Это равносильно приносу на нашу планету примерно такой же массы воды, на порядок меньшего количества углерода, а также всех других химических элементов таблицы Д.И. Менделеева в их космической пропорции.

Данного вещества вполне достаточно (Баренбаум, 2002), чтобы объяснить им происхождение и эволюцию Мирового океана, повышенный уровень радиоактивности пород земной коры, а также появление мощных геохимических аномалий и черносланцевых пород, являющихся источником рудного вещества широкого круга полезных ископаемых (Юдович, Кертис, 1988).

Кометная пропорция между подвижным углеродом и водой, составляющая 1:(10-20), сохраняется, по-видимому, на нашей планете и сегодня. Причем если 2/3 свободных вод (21024 г) находятся в Мировом океане и 1/3 в подземной гидросфере, то на поверхности подвижного углерода мало (410г). Он почти весь, как мы полагаем, массой 1023 г (Корценштейн, 1984) в виде углеводородных растворов сосредоточен в земной коре и мантии.

4. Эндогенные факторы нефтегазоносности.

Решение первой балансовой проблемы круговорота углерода Под эндогенными факторами будем понимать процессы, обязанные самой Земле и происходящие, прежде всего, на ее поверхности и в земной коре.

«Земная кора – писал В.И. Вернадский – есть область нашей планеты, чрезвычайно сложная по своему строению. Ее происхождение нам неясно.

По-видимому, она в своей основе сильно переработана постоянно в нее проникающими космическими излучениями. Она представляет не случайную группу явлений, но совершенно закономерное явление в истории планеты, своеобразный планетный механизм».

В диссертации обсуждаются вопросы функционирования данного «планетарного механизма», а также построена его теоретическая модель, позволяющая исследовать некоторые геохимические аспекты действия механизма в разные периоды геологической истории Земли (Баренбаум, 1998, 2000).

В связи с оценкой нефтегазового потенциала земных недр автором проанализирована специфика функционирования данного механизма применительно к глобальному геохимическому круговороту на Земле углерода и воды с учетом их поступления на нашу планету в составе галактических комет.

Но прежде, чем перейти к изложению полученных результатов, прокомментируем слова В.И. Вернадского, относящиеся к переработке земной коры космическими излучениями, и обратим внимание на три важных следствия, которые в нашей модели обусловлены поставкой углерода и воды из космоса Первое – это присутствие в земных породах на уровне кларков практически всех химических элементов таблицы Д.И. Менделеева. Факт, которому В.И. Вернадский придавал исключительно большое значение и рассматривал как одну из принципиально важных нерешенных проблем геологии.

Второе – близость изотопных составов основных петрогенных элементов земной коры и углистых CI-хондритов. Это изотопное сходство, в частности, установлено для азота и кислорода воздуха, водорода морской воды, а также углерода живых организмов и нефтей (Галимов и др., 1982).

И, наконец, третий факт – стабильность состава воды и воздуха планеты.

Известно, что, по крайней мере, последний миллиард лет химический и изотопный состав вод Мирового океана и газов земной атмосферы не претерпевал сколько-нибудь существенных изменений (Вернадский, 1960; Холленд, 1989). А если и менялся, как, например, в эпохи биотических кризисов (Неручев, 1982; Веймарн и др., 1998), то затем очень быстро восстанавливался.

Объяснение первых двух фактов не вызывает затруднений. Наличие в породах кларковых содержаний редких и рассеянных химических элементов – это прямое следствие выпадения на Землю галактических комет. При их разрушении в атмосфере происходит распыление кометного вещества в мелкодисперсной форме на огромных территориях. Близость изотопного состава H, C, N, O и других петрогенных элементов литосферы материалу углистых СI-хондритов, являющихся газопылевым кометным конденсатом (Баренбаум, 1990), есть все то же следствие циклических бомбардировок нашей планеты галактическими кометами. Количества поступающих из Галактики на Землю комет вполне достаточно для объяснения и этих фактов.

Иное дело относительное постоянство химического и изотопного состава вод океана и воздуха атмосферы, а также массы живого вещества на Земле в условиях действия мощных дестабилизирующих факторов. Такое постоянство, как показано автором (Баренбаум, 1998, 2001, 2002; Баренбаум, Ясаманов 2001; Баренбаум, Литвинова, 2004), вряд ли возможно обеспечить без участия в геохимическом круговороте вещества на Земле живых организмов.

Представления о важной роли живых существ во всех протекающих на нашей планете геохимических процессах заложены В.И. Вернадским (1926).

Согласно построенной диссертантом модели геохимического круговорота углерода и воды на нашей планете, принцип действия механизма В.И.

Вернадского состоит в следующем. В сравнительно короткие эпохи кометных бомбардировок на Землю выпадает большое количество углерода, который активно поглощается живыми организмами и включается в круговорот вещества на планете. Перераспределяясь по отдельным уровням системы, поступающее вещество нарушает сложившееся на Земле геохимическое равновесие. В соответствии с принципом Ле Шателье это резко активизирует биологические, климатические, геологические и другие природные процессы, которые стремятся вернуть систему в исходное состояние. В результате система освобождается от «ненужных» веществ, в первую очередь, излишков воды и углерода, выводя их из круговорота. При этом основная масса воды поступает в Мировой океан. Туда же сносится углеродсодержащее вещество и остальной космический материал. Поэтому в эпохи падений комет содержания Na, P, Cl, Ca, Fe, Cu, U, Ir, Os и других химических элементов в морской воде возрастает в десятки – сотни раз (Неручев, 1988).

После прекращения кометных падений состав морской воды «быстро» приходит в норму, а в океанах и краевых морях отлагаются геохимически аномальные прослои пород, преобразующиеся затем в черные сланцы. Их отличительная черта – обогащение углеродом и рассеянными и редкими химическими элементами. Погружаясь в ходе осадконакопления и при субдукции литосферных плит в недра, эти породы служат поставщиком рудного вещества для месторождений широкого круга полезных ископаемых (нефть и газ, фосфор, уран, золото, медь, цинк, бокситы и др.). Большая часть освобождающегося при этом углерода поступает в подземную гидросферу, откуда в процессе круговорота возвращается на поверхность.

Принципиальная трехуровневая схема круговорота углерода на нашей планете с учетом его поступления в составе галактических комет приведена на рис. 5. «Открытый» характер системе придает верхняя стрелка слева с указанием основных кометных газов. Отток углерода в космос на схеме отсутствует, поскольку Землю могут покинуть лишь самые легкие газы: водород и гелий, но не углерод.

Космос H2O, NH3, CH4, CО, CO2...

Атмосфера Биосферный 10 лет цикл Биосфера 10 лет Литосферный Земная кора цикл 10 лет Мантия Уголь Нефть Газ Карбонаты Рис. 5. Схема глобального круговорота углерода на Земле На схеме выделены три взаимодействующих круга циркуляции углерода – биосферный и два литосферных: быстрый и медленный. Каждый из них включает несколько сравнительно автономных подсистем. В биосферном цикле – это атмосфера, живое вещество, Мировой океан и почвы (илы). А в литосферных циклах – породы земной коры и верхней мантии. Связь между циклами показана толстыми вертикальными стрелками. Короткой стрелкой обозначен поток углерода из биосферы в литосферу, а длинной – обратный процесс. Разной длиной стрелок подчеркнуто неравенство «восходящего» и «нисходящего» потоков углерода, отмеченное ранее как первая из нерешенных балансовых проблем углерода (см. главу 2).

Поверхность Земли в круговороте играет роль геохимического барьера.

Над поверхностью подвижный углерод циркулирует в основном в окисленной форме (СО2, HCO3 и живое вещество), а под поверхностью – в восстановленной, в виде метана (СН4) и нефти. Из-за низкой растворимости в воде эти УВ в земной коре обособляются и формируют собственные скопления.

Тем самым залежи нефти и газа нами рассматриваются как неотъемлемые продукты циркуляции углерода через земную поверхность (Гаврилов, 1986). Правая группа значков отражает возможность образования скоплений нефти и газа на нисходящей ветви круговорота, а левая - на восходящей.

Теоретический анализ схемы кругооборота (рис.5) показывает, что в условиях периодического поступления на нашу планету больших масс космического вещества устойчивое функционирование системы требует обязательного вывода из активного обмена излишков углерода (и воды) и их фиксацию на какое-то время в неких «резервуарах». Этими резервуарами – накопителями углерода, в первую очередь служат Мировой океан, живое вещество, атмосфера, почвы, а также породы земной коры и верхней мантии.

Каждый из резервуаров можно охарактеризовать двумя параметрами: ni - количеством подвижного углерода (во всех его формах), находящегося в iтом резервуаре в данный момент времени, и i - средним временем пребывания углерода в резервуаре, теоретически рассчитываемой величиной, определяющей скорость его обмена углеродом с другими резервуарами системы.

При геохимическом равновесии для всех резервуаров системы круговорота должно выполняться условие n i (1) i = С = const, где величина С имеет смысл скорости геохимического круговорота.

Если условие (1) выполняется, то система находится в динамическом равновесии, и уход углерода из какой-либо одной ее подсистемы восполняется его поступлением из других. Если же не выполняется, то в системе возникают некомпенсированные перетоки вещества, которые стремятся вернуть ее в устойчивое состояние, и такая система не является стационарной.

Современное распределение углерода по основным подсистемам наземной биосферы (рис. 6) свидетельствует о пребывании системы в близком к равновесному стационарному состоянию.

1 2 10 10 Время жизни углерода, годы Рис. 6. Сопоставление содержания углерода и его времени жизни в атмосфере (1), Мировом океане (2), живом веществе (3) и почвенно-иловом слое (4);

прямоугольники – разброс оценок по литературным данным Содержание углерода, г Величина С отвечает скорости геохимического круговорота, при которой масса углерода биосферы n = ni 41019 г совершает полный цикл преобразования за время = i 600 лет. В континентальном сегменте биосферы процесс обмена идет быстрее и характеризуется временем 40 лет.

По аналогии с углеродом найдены константы равновесия для круговорота вод Мирового океана по данным (Басков, Кирюхин, 1993) и круговорота кислорода атмосферы по данным (Yorker, 1980). Их значения совместно с углеродом биосферы, пересчитанным на диоксид, приведены в табл. 4.

Таблица 4. Константы круговорота углекислоты, кислорода и воды Константа круговорота Тип круговорота С10-17 г/год Биосферный круговорот диоксида углерода 2.56±0.Циркуляция атмосферного кислорода 2.75±0.Геологический круговорот вод Мирового океана 2.64±0.через срединные океанические хребты В пределах точности эмпирических данных циклы воды, кислорода и углекислоты характеризуются одной величиной С = 2.71017 г/год. Это означает, что на Земле имеют место не самостоятельные круговороты этих веществ, а, как полагал В.И. Вернадский, их совместный круговорот в рамках единой геохимической системы. Ее объединяющим началом выступает живое вещество, которое, входя составным элементом в циклы воды, углекислоты и кислорода, приводит их скорости обмена в равновесие с общим круговоротом вод гидросферы (Баренбаум, 1998, 2002).

Полученный вывод подтверждает принципиальную правоту В.И. Вернадского, по крайней мере, в двух вопросах: 1) круговорот вещества на Земле – это глобальное геохимическое явление, охватывающее, главным образом, верхние оболочки планеты и обеспечивающее их водой, углеродом и кислородом. И 2) исключительная роль в данном явлении принадлежит живым организмам, которые, принимая активное участие в перераспределении вещества на планете, подстраивают скорость круговорота углерода и кислорода в биосфере к скорости круговорота вод.

С использованием данных, характеризующих темп захоронения биогенного углерода в фанерозое (Неручев, 1979), показано, что на протяжении этого периода скорость круговорота, по-видимому, испытала несколько скачков, оставаясь стабильной длительное время (Баренбаум, 1998). Последний скачок скорости – уменьшение ее почти в 4 раза до современного значения, произошел в юре. Этот скачок, как мы полагаем, был вызван очень сильным воздействием Галактики в триасе, повлекшим за собой резкое увеличение объема вод Мирового океана (Тимофеев и др., 1986) в тот период.

Модель позволила объяснить механизм поддержания стабильности скорости круговорота в условиях бомбардировки планеты крупными космическими телами. Согласно этому механизму, количество циркулировавшего в системе углерода в разные эпохи определялось, с одной стороны, массой выпадавших на Землю галактических комет, а с другой – геологическими условиями накопления и вывода подвижного углерода из круговорота. Геохимическое равновесие системы обеспечивалось, в основном, за счет изменения соотношения биогенного и карбонатного углерода, которые переводились системой из подвижного состояния в малоподвижное состояние и наоборот.

Исследования показали, что главную роль в переносе подвижного углерода под земную поверхность играет круговорот воды. На рис.7 приведена n()-диаграмма для основных резервуаров вод, и там же для сравнения показан график для углерода (рис. 6). Верхняя наклонная прямая отвечает климатическому круговороту вод со скоростью C1 = 5.21020 г/год (Львович, 1986), а нижняя – круговороту вещества со скоростью C2 = 2.71017 г/год (табл. 4).

lg n I II * IV III - 4 - 2 0 + 2 + 4 + Время полного водообмена Рис. 7. Сопоставление количеств воды и времен водообмена для основных природных резервуаров Земли: 1 – Мировой океан; 2 – подземные воды; 3 – ледники и ледниковые покровы; 4 – озера, водохранилища и болота; 5 – озера; 6 – болота; 7 – морские льды; 8 – вода в атмосфере; 9 – почвенная влага;

10 – снежный покров; 11 – айсберги; 12 – атмосферные льды; 13 – реки;

пунктирная линия – значение средней скорости водообмена. Римскими цифрами обозначены данные рис. 5 в пересчете на диоксид углерода: I – Мировой океан; II – живое вещество; III – почвы-илы; IV – атмосфера Основные природные водоемы занимают на диаграмме положение между трендами климатического круговорота и быстрого литосферного цикла. Почти все объекты, за исключением воды и атмосферных льдов, а также айсбергов хорошо ложатся на прямую (пунктир) с C = (2.0±0.5)1019 г/год.

Количество воды Этот результат говорит о пополнении континентальных водоемов за счет двух основных циклов круговорота: надземного – климатического, и подземного – литосферного, воды которых смешиваются в определенной пропорции. Примерно на 90% они формируются за счет поступления поверхностных «метеогенных» вод и на 10% «морских» вод подземной гидросферы.

Первые имеют местное происхождение, в виде дождя и снега они формируются в атмосфере и затем, инфильтруясь через земную поверхность, поступают в области питания водоемов. Вторые – это воды более глубокого залегания, относящиеся к общей системе циркуляции подземных вод литосферы с участием Мирового океана. Оба типа вод различаются изотопным составом водорода и кислорода, что позволяет их надежно идентифицировать.

Обмен этими водами на континентах носит региональный, и даже локальный характер и может идти столь быстро, что в земной коре метеогенные и морские воды не успевают перемешиваться (Ферронский, Поляков, 1983).

Автором исследуется вопрос, до каких глубин проникают в земную кору метеогенные воды при климатическом круговороте. Для его решения привлекаются данные изотопной гидрогеологии (Ферронский, Поляков, 1983), подземной микробиологии (Оборин и др., 2005) и результаты геофизических исследований скважин. В последнем случае интерес представляет зона гидростатических давлений (рис. 8), где сохраняется гидравлическая связь подземных вод с поверхностью. Скважинные исследования показывают, что нижняя граница этой зоны может достигать глубины 6 км (Киссин, 1999).

Давление, кбар Рис. 8. Изменение пластовых давлений с глубиной.

Непосредственная связь поверхностных и подземных вод до этих глубин подтверждается также данными микробиологии и изотопной гидрогеологии.

Изотопные измерения свидетельствуют, что поступление вод климатических Глубина, км Г Л и и д т р о с о т с а т т и а ч т е и с к ч о е е с д к а о в л е е д н и а е в л Фл е ю н и и д н е о е д а в л е н и е н а з а б о е осадков в породы земной коры на глубину нескольких километров, причем за времена, не превышающие десятков лет – это широко распространенное явление, наблюдаемое во многих районах мира (Ферронский, Поляков, 1983).

Учитывая объем метеогенных вод, инфильтрующихся ежегодно в породы земной коры, и принимая во внимание, что даже по самым скромным меркам эта вода содержит 10-5 г/г углерода в виде гидрокарбоната (НСО3) и растворенного биогенного вещества, она в ходе климатического круговорота способна транспортировать под земную поверхность 1015 г углерода в год.

В результате масса углерода, поступающего в земную кору на нисходящей ветви круговорота, оказывается соизмеримой массе углерода, поднимающегося на поверхность из недр на восходящей ветви круговорота.

Тем самым устранятся первое балансовое противоречие круговорота углерода, обозначенное на рис. 5 вертикальными стрелками разной длины.

Причем необходимый баланс обеспечивается в предположении, что биосферный круговорот углерода не ограничивается только циркуляцией углерода над поверхностью планеты, а охватывает всю биосферу в целом, включая осадочный чехол, где сосредоточены основные залежи нефти и газа.

Полученный вывод имеет большое научное значение, далеко выходящее за рамки рассматриваемых в работе вопросов нефтегазообразования.

5. Полигенный механизм нефтегазообразования.

Решение второй балансовой проблемы круговорота углерода В главе решается вторая балансовая проблема, требующая объяснения того факта, что на нисходящей ветви круговорота в земную кору опускается окисленный углерод (гидрокарбонат, карбонаты и органическое вещество), а на поверхность из недр поднимается углерод восстановленный. Так как последний представлен в основном метаном и нефтью, вопрос сводится к выявлению физико-химических механизмов, преобразующих поступающий сверху углерод под земной поверхностью в газ и нефть.

Ответить на вопрос, что это за механизмы в первую очередь позволяют углеводороды самих нефтей. В настоящее время не подлежит сомнению (Гусева, Климушина, 2001), что нефти – это сложные углеводородные растворы полигенной природы, которые могут получаться разными путями. Из углерода биогенного происхождения они возникают вследствие деструкции органических молекул (биогенная теория), а из минеральных соединений углерода – в результате реакций каталитического синтеза (абиогенная теория).

В нашей схеме (рис.5) эти процессы, в общем случае, разобщены. Первый преимущественно протекает на нисходящей ветви круговорота, а второй – на его восходящей ветви. Так что биогенная и минеральная теории изучают два разных физико-химических механизма возникновения газонефтяных УВ, не сводимых один к другому. И при решении вопросов нефтегазообразования они не конкурируют, а взаимно дополняют друг друга.

Согласно развиваемым представлениям образование нефти и газа – это прямое следствие круговорота углерода через земную поверхность, в котором, в той или иной мере, участвуют все три его основных цикла (рис.5).

Первый длительностью 108-109 лет связан с глубоким погружением углеродсодержащих пород в мантию Земли при субдукции литосферных плит.

Второй, характеризующийся временем 106-107 лет, вызван преобразованием захораниваемого органического вещества в процессах осадконакопления. И третий – биосферный цикл длительностью 40 лет, обусловлен переносом углерода вглубь земной коры водами в ходе их климатического круговорота.

После восстановления до УВ, углерод всех трех циклов формирует в верхней зоне земной коры собственные скопления в виде нефти и газа.

Главную роль при этом играет циркуляция углерода биосферы через поверхность Земли, инициированная круговоротом воды. В силу больших масштабов переноса углерода метеогенными водами и преимущественно регионального характера их круговорота, пополнение подземных ловушек нефтью и газом, как правило, происходит за время, исчисляемое десятками лет. При этом сами ловушки, во-первых, размещаются в пределах крупных осадочных бассейнов, дренирующих огромные по площади территории, и, во-вторых, тяготеют к разломам земной коры. Наличие разломов, с одной стороны, облегчает поступление метеогенных вод в породы осадочного чехла, а с другой, способствует разгрузке этих вод от транспортируемого ими углерода.

Анализ показывает, что своим образованием в настоящее время нефти обязаны двум основным физико-химическим процессам: 1) экстракции подземными водами преобразованной в катагенезе и диагенезе органики осадочных пород, и 2) поликонденсационным реакциям синтеза УВ из поставляемого водами с поверхности окисленного углерода. Первый процесс отвечает за наличие в нефти сложных УВ (биомаркеров), родственных органическому веществу, из которого они произошли, а второй – нормальных и изопреноидных алканов, алканолов и других сравнительно просто структурированных УВ, составляющих основную массу нефти.

Поскольку нефти образуются в пределах биосферы, их состав формирует также подземная микрофлора (Розанова, Кузнецов, 1974). Под влиянием деятельности бактерий он может меняться как при подземной миграции флюидов к ловушкам, так и непосредственно в залежах. Наибольшие вторичные изменения отмечаются у неглубоко залегающих нефтей типов В1, В2 по классификации А.А. Петрова (1984). С глубиной численность микроорганизмов резко снижается (Оборин и др., 2005). Поэтому нефти типа А1, обычно залегающие на глубинах от 1.5 до 5 км, биодеградированы достаточно слабо.

Механизмы термохимического и биохимического образования УВ нефти из органического вещества хорошо разработаны и сегодня успешно изучаются в рамках биогенной теории (Конторович, 1998). Хорошо теоретически и экспериментально обоснован и абиогенный синтез УВ в термобарических условиях астеносферы и верхней мантии Земли (Чекалюк, 1971).

Вместе с тем синтез тех же УВ в более мягких термодинамических условиях осадочного чехла и верхней части фундамента земной коры изучен пока недостаточно. Однако именно данный процесс, по нашему мнению, позволяет объяснить основной круг фактов, касающихся широко дискутируемых в последние годы вопросов восполнения запасов нефтегазовых месторождений, сильной изменчивости состава углеводородных газов и нефтей, а также присутствия в них космогенного радиоактивного изотопа С14 (см. главу 1).

Специальные эксперименты к тому же свидетельствуют (Меленевский, Конторович, 2007), что присутствующие в нефти высокомолекулярные УВ на глубинах мантии неустойчивы и быстро распадаются на метан и сильно углефицированный вплоть до графита остаток.

Поэтому важное место в работе занимает анализ возможности абиогенного синтеза УВ нефти в самой земной коре. С этой целью сопоставляются молекулярно-массовые распределения (ММР) нормальных алканов в парафиновых и нафтено-парафиновых нефтях категории А1 с ММР тех же алканов, полученных при синтезе Фишера-Тропша (ФТ-синтез) по реакции:

nCO+(2n+1)H2CnH2n+2+nH2O; Q = -165 кДж/моль (2) где CnH2n+2 – обозначение н-алканов, Q – энтальпия реакции.

Синтез Фишера-Тропша относится к классу поликонденсационных реакций образования УВ из окисленных углерода и водорода, широко распространенных в природе (Руденко, 1969). Все такие реакции экзотермические, характеризуются высокой каталитической активностью и большим тепловыделением. Однако в отличие от других реакций этого класса ФТ-синтез в настоящее время нашел применение в промышленном производстве УВ и потому достаточно хорошо изучен теоретически и экспериментально.

В диссертации продемонстрировано, что основные типы распределений УВ в продуктах ФТ-синтеза свойственны также н-алканам нефти и битумов.

Это обстоятельство позволяет привлечь результаты лабораторного ФТ-синтеза к изучению процессов абиогенного синтеза н-алканов нефтей и битумов в трудно контролируемых естественных условиях (Баренбаум, 2007).

Для получения количественной информации об этих процессах соискателем использована статистическая модель Андерсона-Шульца-Флори (АШФ модель), описываемая формулой (Schulz, 1935):

(3) lg(gn / n) = n lg + lg(ln2), где gn – массовая доля н-алканов CnH2n+2 с числом углеродных атомов n, – параметр их молекулярно-массового распределения (0 < <1).

Из теории каталитического синтеза известно, что АШФ модель отражает случайный непрерывный процесс роста цепи УВ вследствие присоединения к ней новых звеньев (интермедиатов) и обрыва цепи за счет десорбции в случае, когда параметр постоянен и имеет физический смысл = rр/(rр+rо), где rр и rо – скорости роста и обрыва цепи, независящие от длины цепи.

В качестве примера на рис.9 приведены распределения н-алканов в нефти и в конденсатах одного из месторождений, построенные по данным (Петренко и др., 2003). В системе координат АШФ модели распределения УВ образуют прямые линии, наклоненные к оси абсцисс под углом с тангенсом .

---11 13 15 17 19 Число атомов углерода в молекуле, n Рис. 9. Молекулярно-массовые распределения нормальных алканов в нефти (1) и в конденсатах (2-4).

На рис.10 схематически показаны другие типы молекулярно-массовых распределений УВ, встречающиеся в нефтях и в продуктах ФТ-синтеза.

Биномиальное распределение АШФ-распределение Рис. 10. Некоторые типы экспериментальных распределений углеводородов в продуктах синтеза Фишера-Тропша (Глебов, Клигер, 1994).

Параметрраспределения нормальныхалканов lg(g /n) a =.

a =.

a =.

a =.

Распределения на рис.10 возникают при тех или иных отклонениях от классического процесса (3) и теоретически описываются модифицированными АШФ моделями (Глебов, Клигер, 1994). Так, ММР типа 1 получаются при наращивании цепи с участием двух интермедиатов с четным и нечетным числом атомов углерода, а типа 2 – в случае двойного обрыва цепи при ее росте.

Спектры типа 3 наблюдаются при наличии нескольких активных центров образования УВ. Такие распределения возникали в ФТ-синтезе на катализаторах из окислов железа. Полученные продукты характеризовались значениями параметра = 0.630.68 и 0.78±0.02, слабо зависящими от температуры, по крайней мере, в диапазоне ее изменения от 150 до 300°С. Те же величины нами отмечены у нефтей из разных районов мира (Баренбаум, 2007).

Распределения типа 4 отвечают биномиальному закону. Процесс формирования цепи УВ здесь также случаен, но, по-видимому, ограничен по времени. Вероятность Pn(k) того, что в результате n испытаний возникнет молекула, состоящая из k углеродных атомов, описывается выражением:

(4) n! k n - k P ( k ) = p (1 - p ) n k!( n - k )! где параметр р характеризует вероятность роста цепи; k n. При большом числе n наиболее вероятное значение длины цепиk, а также дисперсия распределения в ней УВ вычисляются по формулам:k = np и = np (1 - p ).

Распределения типа (4) наблюдаются у битуминозных пород (рис.11).

Как и на спектрах типа 3, обычно имеются два центра поликонденсации УВ.

Рис. 11. Распределение нормальных алканов битуминозного песчаника (Вебер, 1989) и его аппроксимация максимумами гауссовой формы (пунктир).

В табл. 6 приведены параметрыk, p и n распределений н-алканов в некоторых битуминозных породах, а также нефти месторождения Пушкарское.

Таблица 6. Параметрыk, p и n распределений УВ битуминозных пород 1-ый пик 2-ой пик № Характеристика образца р1 n1 р2 nk1 kНефтяной песок, 1. 16.3 0.88 22 22.2. 0.83 Азербайджан**.

Углеродистый сланец, 2. 17.25 0.72 24 22.5 0.72 р-он Мукчхон, Сев. Корея*.

Битуминозный песчаник, 3. 21.05 0.87 24 26.7 0.78 Апшеронский полуостров** Онколитовый известняк, 4. 22.0 0.83 25 26.7 0.72 Белоруссия**.

Нефтяной алевролит неокома, 5. 22.84 0.90 26 26.62 0.93 Бузачи**.

Нефть, интервал 3210-3240 м, 6. 27.75 0.60 месторождение Пушкарское***.

Нефть, интервал 3576-3573 м, 7. 27.9 0.58 месторождение Пушкарское***.

Использованы данные: Н.А.Созинова*; (Вебер, 1989)** и (Соколов, Абля, 1999)*** Хорошо видно, что первый – наибольший максимум ММР отвечает числу актов формирования n = 22-26, а второй – меньшей амплитуды n = 31-35.

У нефтей это число больше. С увеличением глубины отбора пробы УВ максимумы сдвигаются в высоко молекулярную область. Наиболее ярко этот эффект проявляется в битуминозных породах (Вебер, 1989).

Из табл.6 также следует, что параметр р, характеризующий вероятность изменения длины цепи УВ в случае их биномиального распределения (4), меняется в том же диапазоне значений, что и аналогичный вероятностный параметр в формуле АШФ распределения (3).

Сходство распределений н-алканов в продуктах ФТ-синтеза и нефти и близость описывающих эти распределения параметров, на наш взгляд, свидетельствует о единстве механизмов синтеза УВ в обоих случаях. При этом малосущественно, что в ФТ-синтезе известны как сама реакция, так и режимы и условия ее реализации, а во втором случае – мы не знаем ни того, ни другого.

Последнюю информацию удается отчасти восполнить, анализируя наиболее характерные отличия распределений н-алканов в нефтях и в продуктах ФТ-синтеза. Некоторые из таких отличий вполне объяснимы условиями образования УВ нефти в земной коре и формированием их скоплений.

Наряду с полигенным генезисом и биодеградацией организмами на состав УВ нефти сильное влияние оказывают еще два фактора. Первый – геологический, связан с «открытостью» системы каталитического синтеза УВ в реальных геологических условиях. Из-за неодинаковой подвижности легких и тяжелых УВ нефти и разной эффективности их накопления в ловушках многие нефти лишены легких алканов, причем не только газовой, но и бензиновой фракций. В ряде случаев эти потери достигают 90 и более процентов.

Второй фактор – физико-химический. Он обусловлен фазовыми переходами УВ нефти из жидкости в газ и, наоборот, в термобарических условиях малых глубин. На рис.12 в качестве примера приведены результаты расчета фазовой РТ-диаграммы смеси углеводородов типичного состава: СН4 (7085%), С2Н6-С4Н10 (5-10%), С5+(10%) для области глубин 06 км, где сосредоточено 95% всех открытых месторождений нефти.

60 а б 5 км S 4 км 3 км Нефть Газ 20 2 км 1 км -50 0 50 100 150 200 0 50 1Температура, градуc Цельсия Нефть, % Рис. 12. Фазовая диаграмма углеводородной смеси (а) и соответствующая этой диаграмме кривая нефтенасыщения (б). Изоплерами показан процент жидкой фазы в исходной смеси. Наклонная пунктирная прямая с цифрами – шкала глубин в километрах для наиболее типичного геотермического градиента; S – критическая точка смеси.

Согласно расчетам (Баренбаум, Баталин, 2001), данная смесь УВ может существовать в гомогенном состоянии лишь вне двухфазной области, выделенной на рис.12-а цветом. Внутри этой области смесь распадается на две фазы: газ и нефть. Точки пересечения прямой линии с изоплерами определяют кривую нефтенасыщения (рис.12-б), характеризующую процентное содержание нефти в системе. Ниже этого «нефтяного окна» УВ представлены газом либо газоконденсатом. При этом флюид ведет себя как единая водоуглеродная смесь и на фазы не распадается. Изменения состава смеси трансформируют кривую нефтенасыщения и сдвигают нефтяное окно по оси глубин, но принципиально не меняют наших выводов.

6. Биосферная концепция нефтегазообразования В результате вышеизложенных исследований автором предложена новая – биосферная концепция нефтегазообразования, в которой главная роль отведена биосферному круговороту углерода (Баренбаум, 2004). Поскольку 90% углерода из наземной биосферы поступает в земную кору с метеогенными водами, формирование залежей нефти и газа необходимо рассматривать не как процесс медленный – геологический, а, прежде всего, как процесс Глубина, км Давление, МПа быстрый – современный. Его средняя продолжительность характеризуется временем установления динамического равновесия в биосферном цикле круговорота, составляющим на континентах 40 лет (см. рис. 5).

Другое важное отличие новой концепции состоит в том, что феномен нефтегазообразования определяется не только механизмами биогенного и абиогенного синтеза УВ в недрах, но и условиями перераспределения углерода над поверхностью планеты. В результате совместного действия обоих факторов излишки углерода в ходе геохимического круговорота переводятся системой под земную поверхность, где и накапливаются в виде нефти и газа.

Среди всех факторов, отвечающих за перераспределение углерода над (и под) поверхностью планеты, наиболее важную роль в современную эпоху играют два процесса, носящих в основном региональный характер: 1) перенос углерода метеогенными водами и 2) хозяйственная деятельность людей.

Благодаря первому процессу, как уже отмечалось, промышленные скопления нефти и газа размещаются, во-первых, в пределах крупных осадочных бассейнов, дренирующих огромные по площади территории и, во-вторых, тяготеют к зонам разломов земной коры. Наличие разломов, с одной стороны, облегчает проникновение метеогенных вод под поверхность Земли, а с другой – способствует разгрузке этих вод от транспортируемого ими углерода.

Вследствие участия в нефтегазообразовании вод климатического круговорота пополнение залежей УВ происходит не за миллионы, а лишь за десятки – сотни лет. Этой же причиной объясняется и присутствие в нефти месторождения Гуаймос радиоактивного космогенного изотопа 14С (см. главу 1).

Столь малое время формирование залежей обусловлено высокой скоростью переноса углерода через земную поверхность водами. Данный процесс, однако, крайне неравномерен. Основная масса углерода опускается «вниз» в основном в пределах материков. А поступает «наверх» на их окраинах, в зонах срединных океанических хребтов, а также в ходе вулканических извержений на океаническом дне и на континентах.

Второй фактор нефтегазообразования, нуждающийся в обязательном учете – антропогенный. Ранее отмечалось, что масса потребляемого человечеством ископаемого углерода составляет 7.61015 г/год, что превышает его количество, поступающее на поверхность за счет естественной циркуляции.

Так что антропогенная компонента в состоянии обеспечить значительную часть потока углерода, циркулирующего сегодня через земную поверхность.

Поэтому хозяйственная деятельность людей, связанная с современными объемами добычи и потребления УВ, может не только воздействовать на общий климат Земли, но и способна влиять на региональные процессы генерации нефти и газа в недрах, как в пределах континентов (Баренбаум и др., 2006), так и в акваториях океанов (Баренбаум, 2005, 2007).

Следует ожидать, что достаточно умеренное по темпам извлечение нефти и газа из залежей (без нарушения подземной циркуляции вод за счет дополнительной закачки их с поверхности или применения иных методов интенсификации добычи) не должно сильно влиять на потенциальную нефтегазоносность региона, повышая темп восстановления его месторождений. Но произойдет это в условиях, когда извлекаемые УВ будут потребляться в пределах того же гидрогеологического бассейна, что и их добыча. В противном случае будет иметь место прогрессирующий спад добычи в нефтегазодобывающих регионах и ее возрастание в потребляющих, причем за время десятков лет. Что и наблюдается на практике.

Все известные случаи пополнения запасов месторождений УВ относятся к регионам, характеризующимся не только высокой собственной добычей нефти и газа, но и интенсивным их потреблением на протяжении десятилетий. К ним относятся: Татария и Чечня в России, Украина, Азербайджан, а за океаном штаты Техас и Оклахома в США и Мексика.

Примером протекания процессов современного нефтегазообразования может служить Центральный экономический район России (ЦЭР). В геологическом отношении он практически полностью располагается в пределах крупного гидрологического района – Московской синеклизы (МС). В начале 1970-х годов в скважине Даниловской площади МС была получена легкая нефть с притоком до 50 литров в сутки (Соколов и др., 1997). Позднее притоки нефти с водой также зафиксированы на Нейской площади, а признаки нефтегазоносности в виде битума, примазок нефти, капельной нефти, нефтяного запаха установлены на Любимской, Дьяконовской, Бутовской и др. площадях ЦЭР. С позиций современных представлений эти факты труднообъяснимы. Поэтому МС сегодня считается мало перспективной в отношении нефтегазоносности (Астафьев и др., 2000).

В силу большой плотности населения и высокой концентрации промышленных производств ЦЭР ежегодно потребляет 100 млн. т нефтяного эквивалента, что равносильно сжиганию массы углерода, равной запасам крупного нефтяного месторождения. Это количество углерода для системы его регионального круговорота является избыточным. Поэтому в ходе круговорота избыток углерода переносится метеогенными водами под земную поверхность, где преобразуется в нефть и газ. Вклад в нефтегазообразование других возможных процессов (биогенного синтеза и глубинной дегазации) в регионе представляется несущественным.

Излишки углерода отлагаются в пределах МС, но лишь на тех ее участках, где есть пригодные для накопления УВ ловушки. Они имеются только в додевонском комплексе пород, причем требуемыми коллекторскими свойствами и наличием хороших региональных покрышек обладают два этажа разреза: песчаники верхнего рифея - нижнего венда и рифогеннная фация ордовика (Шиловский, Шиловская, 2002). Именно к ним и приурочены все отмеченные очаги нефтегазообразования на территории МС (рис.13).

Рис. 13. Карта Московской синеклизы. Обозначения: кружки – города, точки – скважины, треугольники – скважины, показавшие наличие УВ. Штриховкой показано размещение региональных покрышек вендского (1) и ордовикского (2) возраста по (Шиловский, Шиловская, 2002).

Ответить на вопрос, как быстро формируются здесь скопления нефти, и каковы их запасы, могут дать лишь специальные исследования. Тем не менее, предварительный анализ показывает, что поиск залежей нефти (газа) в ЦЭР может оказаться задачей, вполне оправданной экономически.

Другим примером вмешательства человека в процессы нефтегазообразования, уже в акватории океанов, служат газовые гидраты. Известно, что 98% газогидратных залежей сосредоточено в Мировом океане и приурочено к континентальным склонам и шельфу материков. Основные их скопления связаны с разгрузкой флюидов на дне морей или находятся на значительной поддонной глубине, но также контролируются потоками подземных флюидов (Соловьев, 2003).

Автором выдвинута гипотеза, что скопления аквамаринных газогидратов, как и обычные нефтегазовые залежи, возникают вследствие переноса углерода биосферы метеогенными водами. Дело в том, что у водосборных бассейнов, расположенных на окраинах континентов и крупных островах, значительная часть выпадающих осадков разгружается на шельфе и/или континентальном склоне и выносится в Мировой океан в форме подземного стока (рис.14). Этот сток составляет 2400 км3 воды в год (Зекцер и др., 1984), с которыми в океан ежегодно сносится 735 млн. т гидрокарбоната (НСО3) и 45-млн. т растворенного органического вещества (Джамалов, Сафронова, 2002).

12 3 Рис.14. Сопоставление обнаруженных скоплений газовых гидратов с подземным стоком вод в Мировой океан с континентов. Светлые кружки – места скопления газогидратов по геофизическим и геохимическим данным (Соловьев, 2003), темные – по данным разгрузки флюидов на океаническом дне (Зекцер и др., 1984). Участки береговой линии с расходом воды: 1 – 15-10, – 10-7, 3 – 7-5, 4 – 5-3 л/(скм2).

Оценки показывают (Баренбаум, 2005, 2007), что при такой интенсивности подземного стока углерода в океан все скопления аквамаринных газогидратов можно сформировать за 103104 лет. При этом среднее время жизни метана в газогидратах составит 10 лет, что близко к времени пребывания углерода в основных подсистемах его биосферного цикла (см. рис. 6).

Тем самым механизм образования залежей УВ на континентах и скоплений аквамаринных газогидратов в океанах по существу един. Главное отличие между этими процессами состоит в условиях накопления образующихся УВ. В первом случае нужны специальные геологические условия в виде пород-коллекторов, перекрытых плохо проницаемыми для газа и нефти покрышками. А во втором ловушками газа являются сами газогидраты, в которых газ связывается с молекулами воды и частично или полностью находится в твердом состоянии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Данная диссертационная работа является крупным научным обобщением по проблеме происхождения нефти и газа, направленным на исследование ключевых вопросов нефтегазоносности недр, как в масштабах всей планеты, так ее отдельных регионов и даже конкретных месторождений. В работе поставлена и решена важная народнохозяйственная задача – оценен уровень обеспеченности современного общества нефтью и газом на перспективу.

Главный вывод работы состоит в том, что нефть и газ являются возобновляемыми полезными ископаемыми. При их рачительной добыче и потреблении полное истощение углеводородного потенциала ни в ближайшем, ни и в более отдаленном будущем нашей планете не грозит. Вместе с тем отдельные регионы и страны мира – экспортеры углеводородного сырья, с данной проблемой могут очень скоро столкнуться.

Эти выводы получены в результате решения автором ряда балансовых проблем современного круговорота углерода и воды через земную поверхность и разработки на этой основе биосферной концепции происхождения нефти и газа. Биосферная концепция обобщает биогенную и абиогенную теории, отражающие два основных механизма генезиса УВ в природе. При новом подходе к решению проблем нефтегазообразования эти механизмы не конкурируют между собой, а взаимно дополняют друг друга.

В новой концепции нефть и газ рассматриваются как восстановленные до УВ продукты циркуляции углерода и воды через поверхность Земли в ходе их глобального геохимического круговорота. В системе такого круговорота выделены три цикла, которые определяют полигенный состав нефти.

Первый длительностью 108-109 лет связан с погружением углеродсодержащих пород в мантию Земли при субдукции литосферных плит. Второй 106107 лет вызван преобразованием органического вещества при осадконакоплении. И третий 40 лет обусловлен переносом углерода биосферы вглубь земной коры метеогенными водами в ходе их климатического круговорота.

Согласно данной концепции нефтегазовые скопления выступают естественными ловушками – «накопителями» циркулирующего через поверхность Земли подвижного углерода, избыточного для системы его регионального геохимического круговорота. Вследствие активного участия в этом процессе метеогенных вод, пополнение ловушек углеводородами происходит не за геологическое время, а за десятки – сотни лет. При этом сами ловушки, вопервых, размещаются в пределах крупных осадочных бассейнов, дренирующих огромные по площади территории, и, во-вторых, тяготеют к крупным разломам земной коры. Наличие разломов, с одной стороны, облегчает поступление метеогенных вод в породы земной коры, а с другой, способствует разгрузке этих вод от транспортируемого ими углерода.

Полигенность нефти в основном обусловлена двумя физико-химическими процессами: экстракцией метеогенными водами преобразованной органики осадочных пород и поликонденсационными реакциями синтеза УВ из поставляемого теми же водами углерода. Первый процесс отвечает за наличие в нефти биомаркеров, родственных органическому веществу, из которого они произошли, а второй – нормальных и изопреноидных алканов и других сравнительно просто построенных УВ, составляющих основную массу нефти.

Состав УВ нефти определяют еще три важных фактора: подземная микрофлора, геохимические и термобарические условия синтеза УВ, а также разная эффективность накопления в ловушках легких и тяжелых УВ фракций.

В соответствии с развиваемыми представлениями на формирование залежей нефти и газа влияют не только геологические условия генезиса и накопления УВ в недрах (наличие нефтематеринских пород, присутствие разломов и ловушек, термобарические условия и т.п.), но и характер круговорота углерода над поверхностью планеты, который во многом определяется хозяйственной деятельности людей.

В частности, современные объемы добычи и потребления углеводородов могут оказывать ощутимое влияние на распределение подвижного углерода в недрах. Существующая практика транспортировки нефти и газа на многие тысячи километров от мест добычи приводит к перераспределению мировых ресурсов УВ, причем в течение нескольких десятилетий. Интенсивно потребляющие нефть и газ промышленно-развитые страны будут аккумулировать УВ на своей территории, тогда как страны, специализирующиеся на добыче и экспорте нефти и газа, могут быстро свои ресурсы исчерпать.

Другим прогнозируемым следствием данного процесса является тенденция смещения крупнейших промышленных скоплений нефти и газа в акватории Мирового океана. Вследствие того, что на краях континентов обычно отсутствуют необходимые геологические условия накопления УВ в недрах, а на поверхности проживает большая часть активно потребляющего нефть населения Земли, избыточный углерод в ходе регионального круговорота выносится водами подземного стока на глубоководном шельфе и континентальном склоне. Именно поэтому, как полагает автор, здесь и сосредоточены основные запасы углеводородного сырья нашей планеты, представленные не только нефтью и газом, но и аквамаринными газогидратами.

Подводя итог выполненным исследованиям, отметим еще одно практически важное следствие новой концепции. Оно состоит в принципиальной возможности эксплуатации месторождений нефти и газа как восполняемых источников углеводородного сырья. При бережном недропользовании, когда темп извлечения УВ из залежей не превышает темпа их естественного пополнения, существуют предпосылки восполнения ресурсов нефтегазовых месторождений. В этом случае в промышленную разработку могут быть вовлечены мелкие месторождения, освоение которых в настоящее время считается нецелесообразным по экономическим соображениям. Эффективность использования нефтегазового потенциала недр может быть также повышена и за счет интенсификации подтоков УВ в залежи на конкретных месторождениях путем специального бурения скважин и оптимизации режимов их работы.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации Монография 1. Баренбаум А.А. Галактика, Солнечная система, Земля. Соподчиненные процессы и эволюция. М.: ГЕОС, 2002. 393 с.

Учебник 2. Общая и полевая геология: Учебник для вузов / А.Н. Павлов и др. Л.: Недра. 1991. С.49-52 и 445-455.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК 3. Циклы: состояние и проблемы исследований // Вестник МГУ. Сер.5. Географ. № 1. 1992. С.17-24. (Соавторы Б.Л. Берри и О.Л. Кузнецов).

4. Опыт построения геохронологической шкалы рифея на основе новых представлений о строении Галактики // Доклады АН. 1995. Т.344. №5. С. 6-653. (Соавтор Н.А. Ясаманов).

5. Геохронологическая шкала как объект приложения астрономической модели // Вестник МГУ. Сер.4. Геология. 1999. №.1. С.12-18. (Соавтор Н.А.

Ясаманов).

6. Эволюция гидросферы и галактические кометы // Вестник МГУ. Сер.4.

Геология. №4. 2001. С.9-19. (Соавтор Н.А. Ясаманов).

7. Периодичность эпох фосфатонакопления и ее возможные космические причины // Доклады АН. 2002. Т. 385. №2. С.220-222. (Соавтор Т.В. Литвинова).

8. Геохронологические шкалы и астрономическое время // Стратиграфия.

Геологическая корреляция. 2002. Т.10. №2. С.3-14. (Соавторы Ю.Б. Гладенков, Н.А. Ясаманов).

9. Галактоцентрическая парадигма и ее следствия для теории и практики разработки месторождений // Нефтяное хозяйство. 2003. №3. С.32-34. (Соавтор С.Н. Закиров).

10. Распространение фосфатов и солей в свете космической гипотезы // Доклады АН. 2003. Т.389. №2. С.214-218 (Соавтор Т.В. Литвинова).

11. О возможной причине покровных оледенений // Бюллетень Московского о-ва испытателей природы. Отд. геологии. 2004. Т.79. Вып.6. С.13-21. (Соавтор Н.А. Ясаманов).

12. Механизм формирования скоплений нефти и газа // Доклады АН. 2004.

Т.399. №6. С.802-805.

13. Крупномасштабные тектонические циклы: анализ с позиций галактической концепции // Вестник МГУ. Сер.4. Геология. 2004. №3. С.3-16. (Соавторы: В.Е. Хаин, Н.А. Ясаманов).

14. Причина «биотической революции» в венде-кембрии с позиций кометно-галактической гипотезы // Доклады АН. 2004. Т.398. №4. C.513-515.

15. Ответ на статью Ю.В. Склярова «О галактическом варианте геохронологической шкалы» // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2005. Т.13.

№5. С.135-139.

16. О механизме возникновения палеозойских фосфатов и солей // Доклады АН. 2005. Т.405. №4. С.501-506. (Соавтор Т.В.Литвинова).

17. Интенсификация притока глубинных углеводородов // Доклады АН.

2006. Т.406. №2. С.221-224. (Соавторы: С.Н.Закиров, Э.С.Закиров, И.М. Индрупский, А.Р.Лукманов).

18. О возможной связи газогидратов с субмаринными подземными водами // Водные ресурсы. 2007. Т.34. №4.

Статьи в других журналах и в материалах конференций 19. Цикличность геологических процессов в свете новых представлений о строении Галактики // Геодинамические основы прогнозирования нефтегазоносности недр. 1 Всесоюз. конф. М.: МИНГ. 1988. Ч.1. С.26-27.

20. Новые представления о происхождении комет и их взаимодействиях с объектами Солнечной системы // Кометный циркуляр. Киев: КГУ. 1990. № 418. С.11-12.

21. Природные циклы и экологическое прогнозирование // Циклы природных процессов, опасных явлений и экологическое прогнозирование. – М.:

РАЕН. 1991. Вып.1. С.6-26. (Соавторы Б.Л. Берри, О.Л. Кузнецов).

22. Мегацикличность геологических процессов и эволюция Галактики // Циклы природных процессов, опасных явлений и экологическое прогнозирование. М.: РАЕН. 1991. Вып.1. С.27-47.

23. Галактическая модель геологической цикличности // Методологические основы общей геологии (Учебное пособие) / Павлов А.Н. Л.: ЛГИ, 1991.

С.83-105.

24. Природа геохронологической цикличности // Математические методы анализа цикличности в геологии. М.: РАЕН. 1994. Вып.6. С.197-233.

25. The Earth catastrophic events as result of the Galaxy affection // Abstracts and Guidebook. Final meeting of IGCP-project 293 «Geochemical event markers in the phanerozoic». Erlangen. 1994.

26. Галактическая цикличность земных катастроф // Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. М.: ПИН РАН. Вып.2. 1995. C.30-34.

27. Галактическое воздействие как энергетический источник геофизических процессов // Фундаментальные проблемы нефти и газа. Труды Всерос. конф.

М.: РАЕН. 1996. Т.4. С.206-211.

28. Органическая и неорганическая гипотезы происхождения нефти в свете новых представлений об эволюции планеты // Нефть России. 1996. №8 (22).

С.32-34.

29. О поступлении космического углерода и его круговороте на Земле // Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. М.: ПИН РАН. 1998.

Вып.3. C.15-29.

30. Кометы в геологической истории // Наука в России. 1998. №4. С.42-(Соавтор Н.А. Ясаманов).

31. Геохимическое саморегулирование при круговороте углерода в биосфере // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. II Международная конф. М.: МГУ. 1998. С.20-22.

32. Об участии галактического вещества в круговороте углерода и газонефтеобразовании // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности. М.: Наука. 2000. С.76-81.

33. О рубрикации и датировке границ геохронологической шкалы нижнего докембрия // Изотопное датирование геологических процессов. Новые методы и результаты. Материалы I Российской конференции по изотопной геохронологии. ИГЕМ РАН. М.: ГЕОС. 2000. С.47-53.

34. Механизмы самоорганизации при глобальном геохимическом круговороте вещества на Земле // Синергетика. Труды семинара. Т.3. М.: МГУ. 2000.

С.275-295.

35. О фазовых преобразованиях углеводородов при глобальном геохимическом круговороте // Нефтегазовая геология в XXI веке. М.: МГУ. 2001. Ч.I.

С.40-42. (Соавтор О.Ю. Баталин).

36. К вопросу о биогенном и абиогенном генезисе нефти // Прогноз нефтегазоносности фундамента молодых и древних платформ. Казань: Изд-во КУ.

2001. С.99-100. (Соавторы А.Н. Дмитриевский, О.Ю. Баталин).

37. Геологические циклы и эволюция Галактики. Измерение скорости эволюции Галактики по геохронологическим данным // Ритмичность и цикличность в геологии как отражение общих законов развития. Объединенный семинар ОГГГГН РАН и ГГМ РАН. М. 2002. С.34-36.

38. Цикличность массовых вымираний организмов в фанерозое как источник информации о характере распределения гравитационного потенциала Галактики // Там же. С.36-38.

39. О двух недостаточно изученных вопросах нефтегазоносности недр // Новые идеи в геологии нефти и газа. К созданию общей теории нефтегазоносности недр. Книга 1. М.: ГЕОС. 2002. С.67-70.

40. Круговорот воды в природе и образование нефтегазовых скоплений // Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть и газ. Материалы Межд.

конференции памяти акад. П.Н. Кропоткина. М.: ГЕОС. 2002. С.17-18.

41. Циркуляция углерода через поверхность Земли с участием климатического круговорота воды: проблемы баланса // Флюидные потоки в земной коре и мантии. М.: ИГЕМ РАН. 2002. С.154-161.

42. Галактические кометы как один из ведущих факторов тектонической эволюции планет земной группы // Тектоника и геодинамика континентальной литосферы. Материалы 36 Тектонического совещания. Т.I. М.: ГЕОС.

2003. С. 24-26 (Соавтор Н.А. Ясаманов).

43. Концепция образования нефтегазовых скоплений на основе глобального геохимического круговорота // Генезис нефти и газа. М.: ГЕОС. 2003. С. 3132.

44. Глобальный геохимический круговорот углерода и нефтегазообразование // Углерод: минералогия, геохимия и космохимия. Материалы Международной конференции. Сыктывкар. 2003. С.150-151.

45. Галактика и полезные ископаемые // Энергия: экономика, техника, экология. Журнал Президиума РАН. 2003. №10. (Соавтор С.Н. Закиров).

46. Тектонические циклы Вилсона, Бертрана и Штилле как следствие бомбардировок Земли галактическими кометами // Эволюция тектонических процессов в истории Земли. Материалы 37 Тектонического совещания Т.1.

Новосибирск. Изд-во СО РАН. 2004. С.38-41 (Соавтор Н.А. Ясаманов).

47. Образование нефтегазовых залежей: новый подход к проблеме // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Актуальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа. Материалы VII Международной конференции. М.:

МГУ. 2004. С.60-61.

48. Галактоцентрическая парадигма в науках о Земле и Космосе // Материалы Международной конференции «Наука и будущее: идеи, которые изменят мир». ГГМ им. Вернадского РАН. М. 2004. С.27-28.

49. Эволюция гидросферы // Научно-популярный журнал Президиума РАН «Энергия: экономика, техника, экология». 2004. №5. С.42-45. (Соавтор Н.А.

Ясаманов).

50. Фосфаты и соли как основа развития жизни // Биокосные взаимодействия. Жизнь и камень. Материалы II Международного симпозиума СПб.:

СпбГУ. 2004. С.254-257.

51. Геология Земли – ключ к познанию Вселенной // Научно-популярный журнал «Универсум». 2004. №5. С.16-25.

52. Современное формирование нефтегазовых месторождений как следствие климатического круговорота воды // V Конгресс нефтегазопромышленников России. Казань: ЗАО «Новое знание». 2004. С.60-61.

53. Происхождение и время жизни аквамаринных газогидратов // Геология морей и океанов. Тезисы докладов XVI Международной научной школы по морской геологии. Т.1. М.: ГЕОС. 2005. С.111-112.

54. Аквамаринные газогидраты: происхождение и время аккумуляции // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа. Нефтегазоносные системы осадочных бассейнов. М.: ГЕОС. 2005. С.62-64.

55. Новая концепция образования нефтегазовых залежей // VII Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Материалы докладов.

Т.1. М.: КДУ. 2005. С.172.

56. Климатический круговорот воды и современное нефтегазообразование как единый природный процесс // Фундаментальные проблемы нефтегазовой гидрогеологии. Материалы Международной конференции. М.: ГЕОС. 2005.

С.27-31.

57. Экспериментальное подтверждение концепции антропогенного нефтегазообразования // Тезисы докладов ежегодного семинара ЕСЭМПГ-2006.

М.: ГЕОХИ РАН. 2006. С.7-8.

58. Изучение взаимодействия галактических комет с газовыми оболочками планет на основе применения теории абляции и моделей импактного кратерообразования // Физика экстремальных состояний вещества - 2006 / Ред.

В.Е. Фортов и др. Черноголовка: ИПХФ РАН. 2006. С.154-155.

59. Проблемы датирования границ стратиграфических шкал фанерозоя и докембрия // Изотопное датирование процессов рудообразования, магматизма, осадконакопления и метаморфизма. Материалы III Всероссийской конференции. М. ИГЕМ РАН: ГЕОС. 2006. С.76-80.

60. Происхождение газогидратов // Дегазация Земли: геофлюиды, нефть и газ, парагенезис в системе горючих ископаемых // Тезисы Международной конференции. М.: ГЕОС. 2006. С.41-44.

61. Новые подходы к стратегии поисков нефтегазовых месторождений // Там же. С.285-288. (Соавторы: А.П. Шиловский, Т.И. Шиловская).

62. Вклад галактических воздействий в энергетику тектогенеза // Фундаментальные проблемы геотектоники. Материалы XL Тектонического совещания. Т.1. М.: ГЕОС. 2007. С.51-55.

63. Моделирование взаимодействия галактических комет с атмосферой // Физика экстремальных состояний вещества – 2007. / Ред. В.Е. Фортов и др.

Черноголовка: ИПХФ РАН. 2007. С.139-140. (Соавтор: В.В. Шувалов).

64. Происхождение нефти как следствие биосферного круговорота углерода // Минералогия и жизнь: происхождение биосферы и коэволюция минерального и биологического миров, биоминералогия. Материалы IV Международного семинара. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УРО РАН. 2007. С.35-36.

65. Изучение условий образования нефти с использованием теоретической модели Андерсона-Шульца-Флори // Электронный журн. Вестник ОНЗ РАН №1(21)2007. http://www.scgis.ru.

66. Полигенный механизм нефтегазообразования // Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности. Материалы Всероссийской конференции. М.: ГЕОС. 2007. С.31.

Патент 67. Способ идентификации зоны восполнения запасов нефтяной залежи и интенсификация данного процесса / Патент на изобретение №2265715 от 6.02.2004. Зарегистрирован 10.12.2005. (Соавторы: Закиров С.Н., Лукманов А.Р.)




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.