По мнению большинства ученых, необходимые термобарические условия могут возникать только при погружении осадков на определенную глубину. В противном случае потенциально нефтегазоносные комплексы могут не использовать своих нефтегазопроизводящих возможностей, вследствие чего в таких областях скопление углеводородов будет практически отсутствовать. Так, А. А. Трофимук и др. [1984] приводят такие данные. Главная фаза нефтеобразования осуществлялась на древних платформах в зоне глубин 1,5–2,5 км, на молодых — 2–3, в краевых сильно погруженных системах платформ — 2–4, в наиболее погруженных краевых впадинах платформ с мощными соленакоплениями — 2,5–6, в молодых (альпийских) передовых прогибах — 3–6 км. Главная (глубинная) фаза газообразования в том же ряду бассейнов происходила на глубинах 4–6, 4–8 и 6–9 км. Это означает, что, чем моложе структура, тем на большую глубину надо погрузиться материнским породам, чтобы продуцировать углеводороды. На древних платформах этому помогало время, поэтому там глубина погружения была гораздо меньше, чем на более молодых платформах. Согласно же механизму образования нефти в зонах поддвига литосферных плит и зонах рифтов, реализация нефтегазового потенциала осадочных толщ может начаться там значительно раньше, при гораздо меньших глубинах их погружения в недра Земли. Что касается зон столкновения литосферных плит, то там механизм прогрева осадочных толщ достаточно хорошо обоснован О. Г. Сорохтиным, о чем говорилось выше Почему же такой эффект возникает в рифтах?
По мнению профессора МГУ Б. А. Соколова, аномально высокий прогрев осадочных толщ с рассеянной органикой, которые заполняют рифтовые прогибы земной коры, происходит вследствие двух причин. Первая выражается в проявлении зон тектонических нарушений, ограничивающих рифт и возникающих в результате растяжения коры. Вторая причина — поднимающиеся из мантии и нижних частей осадочных толщ сильно нагретые потоки, состоящие из воды, водорода, гелия, углекислого газа, метана и некоторых других компонентов. Этот поток с температурой в несколько сот градусов, перемещаясь по зонам тектонического дробления коры (разломам), и прогревает осадочные породы, способствуя более быстрому и полному «созреванию» органического вещества. «Одновременно, — как отмечает в своей статье исследователь, — он растворяет образующиеся в толще жидкие и газовые углеводороды, извлекая их из материнских пород, и перемещает в коллекторские горизонты и ловушки». По мнению ученого, для образования нефти необходимо сочетание трех основных условий («генетический код»): накопление осадочных пород в условиях растяжения коры, значительная мощность осадков и интенсивный прогрев их восходящим газожидким потоком. Такие условия возникают только в рифтах и зонах глубинных разломов, с которыми он и связывает основные нефтегазоносные регионы нашей планеты [Соколов, 1985].
Мысль, высказываемая Б. А. Соколовым, весьма интересна и перспективна. Однако не следует забывать и тот мощный механизм образования углеводородов в зонах столкновения литосферных плит, который обосновывается О. Г. Сорохтиным и другими советскими и зарубежными специалистами. В противном случае подход к проблеме происхождения нефти будет однобоким и не отразит многообразия природных геологических ситуаций.
Завершая рассмотрение роли высоких температур в процессе нефтегазообразования, необходимо отметить значительность этого фактора еще и потому, что он резко активизирует переход органических соединений, в том числе и битумоидов, в растворенное состояние.
Активизация особенно повышается при температурах более 150 °C. По расчетам ученых, в подошве земной коры (на глубине порядка 35 км) вода может растворять в себе до 8–10 об.% нефти. При температурах 320–340 °C и давлениях 2–2,5 МПа, что соответствует термобарическим условиям верхней мантии, растворяющая способность воды по отношению к нефти возрастает вдвое. Она резко повышается при увеличении минерализации и двуокиси углерода. Это означает, что в областях аномально высоких температур вода приобретает свойства растворителя нефти, существенно ускоряя и облегчая вымывание нефти из пласта и перенос ее на значительные расстояния.
Океанообразование и генезис углеводородов
Ярко выраженной тенденцией современной геологии является осмысление геологической истории Земли, закономерностей формирования и размещения месторождений полезных ископаемых через эволюцию океанов и континентов. Заложение океанических впадин происходит путем разрушения (деструкции) континентальной коры, а по мере того, как океан развивается, он вновь трансформируется в континент. В природе, таким образом, существует тектонический круговорот континент — океан — континент, подобно хорошо изученным природным круговоротам воды и углерода. Цепочка геологических событий, приводящих к заложению, развитию, старению океана и его переходу в континент, рассмотрена несколько ранее. В обобщенном виде она представлена на рис. 15. Но какое это имеет отношение к происхождению нефти? Оказывается, самое прямое.
В приводимой цепочке геологических событий следует выделить две стадии: рифтогенную и субдукционную. Ведь именно эти два механизма, характеризующие океанический этап развития литосферы, как мы видели, во многом определяют течение процессов нефтегазообразования в земной коре. Появляется, таким образом, возможность увязать процесс образования углеводородов с более глобальным процессом развития литосферы через океанообразование. Подобная попытка предпринималась и ранее И. П. Жабревым, М. К. Калинко, А. А. Ковалевым. На рис. 15 образование нефти и газа прослежено по всем стадиям полного цикла развития литосферы. Качественные масштабы генерации углеводородов показаны штриховкой: чем интенсивнее идет процесс, тем гуще штриховка. Рассмотрим последовательно каждую стадию развития литосферы с точки зрения процессов нефтегазообразования.
Рис. 15. Диаграмма полного цикла развития литосферы
Штриховка во внутреннем круге отражает интенсивность нефтегазообразования
Стадия начальной деструкции континентальной коры протекает в наземных условиях. Она выражается в первичном сводообразном изгибании коры с возникновением расколов, по которым на поверхность изливается лава преимущественно базальтового состава. Недра характеризуются разогревом, возрастанием теплового потока. Это может стимулировать преобразование органического вещества, содержащегося в ранее накопленных осадках, в углеводороды нефтяного ряда. Однако на самой поверхности Земли на стадии начальной деструкции коры формирования осадков не происходит, поэтому процессы нефтегазообразования имеют локальное распространение. Более того, прорыв лавовых потоков из недр на поверхность способен вызвать разрушение ранее имевшихся залежей углеводородов.
Рифтогенная стадия знаменуется заложением и развитием рифтовых систем вначале внутриконтинентальных, а в дальнейшем морских межконтинентальных. На этой стадии в грабенообразных прогибах в условиях высокого разогрева недр накапливаются сравнительно мощные толщи осадков. Во внутриконтинентальных рифтах это озерные, речные, собственно наземные отложения. Содержащаяся в них органика большей частью углефицирована. Процесс нефтегазообразования протекает ограниченно и преимущественно в сторону формирования газообразных углеводородов.
В межконтинентальных морях увеличиваются площадь и скорость осадконакопления. Эти районы, как правило, характеризуются высокой биопродуктивностью. В них накапливаются мощные осадочные толщи, обогащенные органическим веществом до 5 % [Калинко, 1977]. Например, в Суэцком грабене мощность осадочного выполнения составляет 4–5 км, а объем разведанных осадочных образований — 50 тыс. км3. Жесткий температурный режим недр определяет активное течение процессов нефтегазообразования и как результат этого высокую нефтегазоносность недр межконтинентальных рифтовых морей. В Суэцком заливе, например, наиболее изученной части Красного моря, выявлено уже более 70 месторождений нефти, самые крупные из которых Эль-Морган (извлекаемые запасы 205 млн т), Рамадан (100 млн т), Белаим-море (75 млн т) тяготеют к центральной части рифта.