Абиогенное происхождение нефти

Следы древней нефти в шаровых лавах Ялгоры

Следы вулканических извержений на территории Ялгубы в Карелии известны геологам уже более ста лет.

Однако недавно при строительстве горнолыжного центра Ялгора были обнаружены шаровые лавы, содержащие в себе остаточные количества древней нефти возрастом около 2 млрд лет. Как она могла оказаться и сохраниться в лавах, выясняют сотрудники Института геологии Карельского научного центра РАН.

Формирование подушечных лав Ялгоры

Подушечные лавы Ялгоры сформировались, когда магма извергалась под водой, вероятно это происходило на дне крупного морского бассейна. Лавовый поток под воздействием более холодной водной среды покрывался твердой коркой, образуя шары. Они скапливались, деформировались и приобретали форму подушек, потому и называются подушечными или шаровыми лавами.

Структура нефти в шаровых лавах

По данным изотопного анализа, углерод в подушечных лавах имеет биогенное происхождение. Миллиметровые включения твердого углеродистого вещества были обнаружены в лавах, исследования показали, что углерод имеет аморфную структуру, отличную от графита.

Абиогенное происхождение нефти

Температура, при которой образовывались лавы, могла достигать 1200 °C, что делает сохранение нефти в таких условиях удивительным. Абиогенное происхождение нефти — теории происхождения нефти, согласно которым она образовывалась из различных элементов неорганического происхождения.

Гипотезы глубинного нефтеобразования

Теории первичности залежей нефти являются альтернативными по отношению к теориям органического нефтеобразования.

Подробнее о глубинном генезисе нефти и газа можно узнать на Кудрявцевских чтениях — Всероссийской конференции по глубинному генезису нефти и газа.

Александра Степанова, участник исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории геологии и геодинамики докембрия Института геологии КарНЦ РАН. Фото Самсонов А.В. / ИГЕМ РАН

Изучение древних лав на территории Ялгубы

По данным ученых, следы извержений на территории Ялгубы известны геологам более ста лет. О масштабах былой вулканической активности говорит широкое распространение базальта, который образуется после застывания лавы. Горная порода сформировалась около 2 млрд лет назад и хорошо сохранилась до настоящего времени.

Обнаружение древних лав

В окрестностях деревень Суйсарь, Ялгуба и в урочище Чертов стул вблизи Петрозаводска обнаружены базальты, которые свидетельствуют о древних извержениях.

Открытие лав на склоне Ялгоры

Древние лавы, образовавшиеся на склоне Ялгоры из-за извержения магмы на дне крупного морского бассейна, обнаружены недавно. Они стали доступны для изучения после того, как были обнаружены под слоем песка.

Необычные особенности лав

Изучение лав показало наличие включений твердого углеродистого вещества, которое имеет биогенное происхождение. Это удивительное открытие, учитывая нестойкость нефти при высоких температурах, при которых образовывались лавы.

Сущность исследования

Ученые пытаются разгадать механизм захвата углеродистого вещества и почему оно смогло сохраниться в древних лавах. Они также планируют изучить взаимодействие углеродистого вещества с шунгитовыми породами и древними магмами.

Такие исследования позволят лучше понять процессы образования нефти на ранних этапах развития Земли и сравнить их с современными процессами.

Выводы и планы дальнейших исследований

Это уникальное открытие позволяет предположить наличие древних нефтяных бассейнов в регионе. Исследования продолжатся в Заонежье и Прионежье для более глубокого понимания процессов, происходящих внутри древних лав.

Карелия продолжает удивлять ученых своими древними загадками, которые могут раскрыть секреты формирования Земли миллиарды лет назад.

На территории Ялгубы в Карелии обнаружены древние шаровые лавы

Петрозаводск, 13 дек – ИА Neftegaz.RU. На территории Ялгубы в урочище Чертов стул в Карелии геологи обнаружили шаровые лавы, содержащие остаточные количества древней нефти возрастом около 2 млрд лет. Об этом сообщили в Институте геологии Карельского научного центра РАН (КарНЦ РАН).

Возраст древних лав

Сейчас ученые из этого центра пытаются понять, как нефть оказалась и сохранилась в лавах. Древняя лава могла долго хранить секреты, поскольку находилась под мощным слоем песка. Лаву обнаружили несколько лет назад при строительстве горнолыжного центра. Палеовулкан в Карелии выбрасывал лаву на расстояние до 10 км, но было это около 2 млрд лет.

Геологические особенности урочища

Сейчас это скалистое урочище, находится на юго-восточном склоне горы Большая Ваара высотой около 122 метра на берегу Онежского озера. Гора напоминает стул.

Здесь обнаружены базальты, горные породы, образовавшиеся в результате застывания лав 2 млрд лет назад, которые сохранились до наших дней.

Древняя нефть в шаровых лавах

По результатам исследования подушечных лав Ялгоры (опубликованы в журнале Lithos) выяснили, что углерод имеет биогенное происхождение и по своей сути представляет древние углеводороды (нефть), сохранившиеся в базальтовом расплаве. Ведущий научный сотрудник лаборатории геологии и геодинамики докембрия Института геологии КарНЦ РАН А. Степанова отметила, что данные результаты подтверждают предыдущие открытия геологов о существовании древнего нефтяного бассейна нефтяное поле Шуньга в Карелии.

Интересные факты

Следы вулканических извержений на территории Ялгубы в Карелии известны геологам уже более ста лет. Однако недавно при строительстве горнолыжного центра Ялгора были обнаружены шаровые лавы, содержащие в себе остаточные количества древней нефти с возрастом около 2 млрд лет. Как она могла оказаться и сохраниться в лавах, выясняют сотрудники Института геологии Карельского научного центра РАН.

Статья предоставлена пресс-службой КарНЦ РАН.

Вулканическая активность в Карелии

Масштаб былой вулканической активности на территории Прионежского района Карелии можно представить по тому, как широко распространены базальты — горные породы, образовавшиеся в результате застывания лав. Они обнаружены в окрестностях деревень Суйсарь и Ялгуба, в урочище Чёртов стул в микрорайоне Соломенное города Петрозаводска. Эти породы сформировались 2 млрд лет назад и очень хорошо сохранились до наших дней.

Прионежье давно привлекает геологов. В Ялгоре более ста лет назад работал выдающийся геолог Франц Левинсон-Лессинг. Применение передового на то время метода микроскопического изучения горных пород позволило исследователю получить результаты, востребованные и в наше время.

Открытие древних лав

Однако древние лавы у основания склона были скрыты от глаз специалистов под мощным слоем песка. Их обнаружили несколько лет назад при строительстве горнолыжного центра. Находка заинтересовала сотрудников ИГ КарНЦ РАН.

Подушечные лавы Ялгоры сформировались, когда магма извергалась под водой, вероятно это происходило на дне крупного морского бассейна. Лавовый поток под воздействием более холодной водной среды покрывался твердой коркой, образуя шары. Они скапливались, деформировались и приобретали форму подушек, потому и называются подушечными или шаровыми лавами.

Структура и происхождение углерода

Мы обнаружили в этих лавах миллиметровые включения твердого углеродистого вещества. Выяснить строение этого вещества, узнать, как оно оказалось и почему сохранилось в древних лавах помогли детальные микроскопические исследования и современные аналитические методы. Рамановская спектроскопия показала, что углерод имеет аморфную структуру и отличается от типичного для таких случаев графита.

По данным изотопного анализа, углерод в подушечных лавах имеет биогенное происхождение. По сути, мы имеем дело с древними углеводородами (нефтью), которые по каким-то причинам сохранились в базальтовом расплаве. Это удивительно, потому что нефть — нестойкое вещество. Температура, при которой образовывались лавы могла достигать 1200 °C, в таких условиях нефть должна была испариться или преобразоваться в графит.

Исследования и результаты

{% table %}

Результаты изучения лав Ялгоры опубликованы в международном журнале Lithos. Исследователи показали, что биогенный углерод мог оказаться в шаровых лавах благодаря тому, что магма незадолго до излияния на поверхность захватила из неглубокого нефтяного бассейна довольно значительный объем углеродистого вещества. Благодаря короткому времени, которое прошло между его захватом и полным остыванием породы, не успели произойти изменения — переход в графит или газовую фазу.

Микроскопические следы углеродистого вещества, которое учёные обнаружили в лавах, указывают на возможное существование древнего нефтяного бассейна. Ранее карельскими геологами было показано, что такой бассейн, «нефтяное поле Шуньга‎», действительно существовал на территории республики около 2 млрд лет назад. Длительные преобразования значительно его изменили, благодаря чему сформировались уникальные породы, которые известны как шунгиты.

«Находка базальтов с биогенным углеродистым веществом для древних лав — уникальный случай. Такие объекты хранят в себе информацию о том, как образовывались нефть на ранних этапах развития Земли и отличались ли эти процессы от современных. Мы в своей работе пытаемся понять, каким был механизм захвата углеродистого вещества и почему ему удалось сохраниться», — резюмировала Александра Степанова.

В дальнейшем исследователи планируют разобраться в том, как взаимодействует углеродистое вещество шунгитовых пород и древних магм. Работу продолжат на территориях Заонежья и Прионежья.

Нефть – природное богатство, которое дает государству, добывающему черное золото, большие возможности.

Свойства нефти применения изучены достаточно, но вопрос о происхождении нефти до сих пор вызывает разногласия. Существует несколько основных теорий происхождения нефти, которые разработаны для объяснения ее истории.

Что такое нефть

Нефть – это полезное ископаемое, которое представляет собой жидкость маслянистой консистенции. Нефть является горючим веществом. Ее цвет может различаться в зависимости от того, в каком районе она находится. Так, цвет нефти бывает черным, коричневым, вишневым, а иногда это вещество является прозрачным.

Нефть имеет специфический запах. Горючее вещество распространено в осадочных породах. Это полезное ископаемое находят на разной глубине – от нескольких метров до 6 км, но максимальное количество залежей нефти располагается на глубине 1-3 км. Нефть образуется в течение длительного времени: существует мнение, что этот процесс занимает от 50 до 350 миллионов лет. Нефть, которая располагается на малых глубинах и естественным образом выходит на поверхность превращается в полутвердый асфальт, битумы и прочие образования.

Этот природный ресурс известен с древних времен. Раскопки свидетельствуют, что около 6000 лет до н.э. нефть применялась для связующего материала при строительстве, а в Древнем Египте ее использовали для бальзамирования умерших.

Битуминозные (нефтяные) пески — горючее полезное ископаемое, один из видов нетрадиционной нефти.

Нефть – сложная смесь органических соединений. В ее составе присутствуют:

В небольших количествах (менее 1%) в нефти присутствуют кислород, медь, хром, молибден, железо, никель, хлорид натрия, хлорид кальция.

В зависимости от того, каким образом в составе нефти сочетаются количественно разные углеводороды, это горючее вещество бывает прозрачным и текучим либо вязким.

Информация о применении этого природного ресурса, как и о гипотезах происхождения нефти, достаточно распространена.

Это вещество не используется в сыром виде: добытую нефть перерабатывают и очищают, после чего производят различные топливные смеси, а также промышленные продукты.

При переработке нефти получают следующие важны продукты:

Нефтепродукты также используют в косметических средствах – лаках для ногтей, губных помадах, карандашах для век, при изготовлении лекарств. На их основе изготавливают панели для преобразования солнечной энергии – солнечные батареи.

Процесс добычи нефти начинается с разведки месторождений этого полезного ископаемого. Они определяются геологами вначале по внешним признакам – наличию следов нефти в грунтовых водах, выходам нефтяных пятен на поверхность. Но, даже если все признаки присутствия нефти есть, при детальной разведке не обязательно обнаруживают бассейн с большими запасами.

Существуют такие основные способы разработки нефтяных месторождений:

Механический способ – это бурение скважины при помощи труб до глубины залегания пласта. После этого устанавливают насосное оборудование и откачивают нефть с помощью компрессора.

Фонтанный способ добычи нефти является наиболее экономичным. Он основывается на том, что нефтяной пласт находится под влиянием давления пород, в результате чего жидкость самостоятельно поднимается на поверхность. В данном случае устанавливают оборудование, которое состоит из труб, установленных в скважине, и арматуры на поверхности, контролирующей силу фонтана.

Сланцевый метод добычи черного золота является наиболее дорогостоящим. Есть два основных способа добычи сланцевой нефти: получение сланцевой нефти на поверхности (нефтеносная порода подается наверх, где проходит обработку в специальных установках, в которых происходит ее разделение на нефтяные фракции) и добыча сланцевой нефти на глубине с применением гидроударов и гидроразрывов пласта. Этот способ применяется при залегании нефтеносной породы на больших глубинах. Для этого используется технология бурения горизонтальных скважин, в которые под давлением подается вода. Под влиянием гидроудара происходит гидроразрыв пластов. Из полученных в нефтеносной породе множества трещин начинает выделяться содержащаяся в ней нефть, которая подается на поверхность. Этот способ добычи нефти применение гидроразрыва пластов несет в себе существенную опасность. Следствием этой технологии является проседание грунта, сейсмические толчки, попадание в подземные грунтовые воды нефти и метана.

Последствия добычи сланцевой нефти

В России, как и в арабских странах, нефть добывают механическим и фонтанным способами.

Впервые бурение скважины для получения нефти было произведено в 1846 году. Это происходило в поселке рядом с Баку, который в то время входил в состав Российской Империи.

Основные теории происхождения нефти

Есть несколько основных теорий происхождения нефти. Каждая из них описывает краткое содержание происхождения нефти.

Биогенная или органическая теория

Органическая теория происхождения нефти – классическая версия возникновения этого природного ресурса, которую поддерживают многие ученые.

Суть этой теории заключается в том, что нефть образуется в результате накопления остатков растений и животных на дне водоемов с пресной или морской водой. Когда этот осадок собирается, он уплотняется.

В результате естественных биохимических процессов осадок частично разлагается, при этом происходит выделение сероводорода, диоксида углерода и других соединений.

Когда процесс разложения завершается, осадок проникает на глубину 3-4,5 км. Здесь происходит отделение углеводородов от органической массы при температуре 140-160 градусов.

Впоследствии нефть проникает в подземные пустоты и заполняя их. Таким образом формируются месторождения полезного ископаемого.

В дальнейшем, по мере продвижения вниз, органический пласт подвергается воздействию все более высоких температур. Когда температура превышает показатели в 200 градусов, прекращается выделение углеводородов, но начинается активное выделение газа.

Биогенное происхождение нефти – идея, которую впервые четко описал М. Ломоносов.

Абиогенная или неорганическая теория происхождения

Сторонники абиогенной теории происхождения нефти считают, что образование жидких углеводородов обусловлено геологическими процессами, которые протекают в недрах Земли, и не имеет связи с биологическими процессами.

Согласно данной теории, этан и более тяжелые углеводороды, присутствующие в составе нефти, могут синтезироваться из неорганических соединений, присутствующих в верхней мантии Земли.

Ученые, которые придерживаются биогенной теории происхождения нефти, считают, что запасы этого ресурса невозобновляемые, поэтому их хватит только на следующие 100 лет. В отличие от них, сторонники неорганического происхождение нефти высказывают мнение, что, если пробурить пласты более глубоко, откроются настолько большие запасы, что существующие покажутся каплей в море.

Впервые такой вариант истории происхождения нефти был предложен французским химиком М. Бертло во второй половине 19 века. Он провел несколько экспериментов, в ходе которых выяснил, что углеводороды действительно синтезируются из неорганических веществ.

Разновидность абиогенной гипотезы — карбидная теория происхождения нефти. Она была предложена Д. Менделеевым и подразумевала, что этот ресурс образуется на больших глубинах при условиях высокой температуры, вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов.

Теория космического происхождения нефти

Есть и такой вариант происхождения нефти в природе, как космический.

Такая теория рассматривает процесс образования нефти следующим образом: углеводороды этого вещества сформировались из рассеянных неорганических элементов, присутствующих в космическом пространстве и попавших в состав земного вещества еще на стадии формирования планеты.

По мере остывания Земли эти вещества поглощались расплавленной магмой. Таким образом углеводороды проникли в осадочные породы в газообразном состоянии, после чего конденсировались и образовали нефть.

Космическая теория происхождения нефти в конце 19 века В. Соколовым.

Помимо трех основных теорий происхождения нефти существует еще несколько альтернативных версий. К ним относятся такие:

Согласно информации Международного энергетического агентства, около 13% залежей нефти находится в Арктике.

В настоящее время существуют три основных теории происхождения нефти: органическая, неорганическая и космическая. Наиболее популярной является первая, хотя она и выражает не оптимистичные прогнозы относительно истощения запасов этого ценного ресурса в ближайшие десятки лет.

Следы вулканических извержений на территории Ялгубы в Карелии известны геологам уже более ста лет. Однако недавно при строительстве горнолыжного центра «Ялгора» были обнаружены шаровые лавы, содержащие в себе остаточные количества древней нефти возрастом около 2 млрд лет. Как она могла оказаться и сохраниться в лавах, выясняют сотрудники Института геологии Карельского научного центра РАН.

Масштаб былой вулканической активности на территории Прионежского района Карелии можно представить по тому, как широко распространены базальты – горные породы, образовавшиеся в результате застывания лав. Они обнаружены в окрестностях деревень Суйсарь и Ялгуба, в урочище Чертов стул в микрорайоне Соломенное города Петрозаводска. Эти породы сформировались 2 млрд лет назад и очень хорошо сохранились до наших дней.

Прионежье давно привлекает геологов. В Ялгоре более ста лет назад работал выдающийся геолог Франц Левинсон-Лессинг. В его распоряжении был передовой на то время метод микроскопического изучения горных пород. Его применение позволило исследователю получить результаты, востребованные и в наше время. Однако древние лавы у основания склона были скрыты от глаз специалистов под мощным слоем песка. Их обнаружили несколько лет назад при строительстве горнолыжного центра. Находка заинтересовала сотрудников Института геологии Карельского научного центра РАН.

– Подушечные лавы Ялгоры сформировались, когда магма извергалась под водой. Вероятно, это происходило на дне крупного морского бассейна. Лавовый поток под воздействием более холодной водной среды покрывался твердой коркой, образуя шары. Они скапливались, деформировались и приобретали форму подушек, потому и называются подушечными, или шаровыми, лавами. Мы обнаружили в этих лавах миллиметровые включения твердого углеродистого вещества. Выяснить строение этого вещества, узнать, как оно оказалось и почему сохранилось в древних лавах, помогли детальные микроскопические исследования и современные аналитические методы. Рамановская спектроскопия показала, что углерод имеет аморфную структуру и отличается от типичного для таких случаев графита. По данным изотопного анализа, углерод в подушечных лавах имеет биогенное происхождение. По сути, мы имеем дело с древними углеводородами (нефтью), которые по каким-то причинам сохранились в базальтовом расплаве. Это удивительно, потому что нефть – нестойкое вещество. Температура, при которой образовывались лавы, могла достигать 1200 °C, в таких условиях нефть должна была испариться или преобразоваться в графит, – рассказала Александра Степанова, участник исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории геологии и геодинамики докембрия Института геологии КарНЦ РАН.

Результаты изучения лав Ялгоры опубликованы в международном журнале Lithos (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0024493723003572). Исследователи показали, что биогенный углерод мог оказаться в шаровых лавах благодаря тому, что магма незадолго до излияния на поверхность захватила из неглубокого нефтяного бассейна довольно значительный объем углеродистого вещества. Благодаря короткому времени, которое прошло между его захватом и полным остыванием породы, не успели произойти изменения – переход в графит или газовую фазу.

Микроскопические следы углеродистого вещества, которое ученые обнаружили в лавах, указывают на возможное существование древнего нефтяного бассейна. Ранее карельскими геологами было показано, что такой бассейн, «нефтяное поле Шуньга‎», действительно существовал на территории республики около 2 млрд лет назад. Длительные преобразования значительно его изменили, благодаря чему сформировались уникальные породы, которые все мы знаем как шунгиты.

– Находка базальтов с биогенным углеродистым веществом для древних лав – уникальный случай. Такие объекты хранят в себе информацию о том, как образовывалась нефть на ранних этапах развития Земли и отличались ли эти процессы от современных. Мы в своей работе пытаемся понять, каким был механизм захвата углеродистого вещества и почему ему удалось сохраниться, – резюмировала Александра Степанова.

Информация и фото предоставлены службой научных коммуникаций КарНЦ РАН

Петрозаводск. 11 декабря. ИНТЕРФАКС – Геологи обнаружили древнюю нефть в найденных несколько лет назад следах вулканических извержений на территории Ялгубы в Прионежском районе Карелии, сообщает пресс-служба Карельского научного центра РАН.

"При строительстве горнолыжного центра "Ялгора" были обнаружены шаровые лавы, содержащие в себе остаточные количества нефти возрастом около 2 млрд лет. Как она могла оказаться и сохраниться в лавах, выясняют сотрудники Института геологии Карельского научного центра РАН", – говорится в сообщении.

Нефть – это маслянистая жидкость природного происхождения. Этот природный ресурс известен с древних времен. Раскопки свидетельствуют, что около 6000 лет до н.э. нефть применялась для связующего материала при строительстве, а в Древнем Египте ее использовали для бальзамирования умерших.

Как же она появилась на Земле?

Биогенная или органическая теория

Абиогенная или неорганическая теория происхождения

Теория космического происхождения нефти

Животная гипотеза. Существует такая теория, которая кратко описывает происхождение нефти как процесс скопления жира морских животных. Сторонники этой гипотезы подвергали сухой перегонке жир китов и тюленей, подвергая его в этот момент высокому давлению;

«Органическая в неорганической». Эта теория носит смешанный характер и основывается на особенностях тектоники плит земли. Подразумевается втягивание органического вещества в глубокие неорганические зоны;Магматическая теория происхождения нефти. Согласно этой гипотезе, нефть образуется в магме в небольших количествах, а после поднимается по разломам и трещинам, заполняя пористые песчаники;

Климатическая. Это одна из современных теорий происхождения нефти. Ее суть заключается в том, что мировые запасы этого ресурса формируются под влиянием такого фактора, как круговорот углеводорода и воды на земле. Сторонники этой гипотезы выражают мнение, что для формирования залежей нефти требуются не миллионы лет, а всего лишь несколько десятилетий.

Из метана. Известна гипотеза Томаса Голда о происхождении нефти из глубинного метана, исходящего из мантии Земли, основы которой публиковались в 1979—1998 годах. Голд допускал, что этот метан может частично перерабатываться при участии микроорганизмов (глубокая горячая биосфера), что, по его мнению, должно объяснять наличие биомаркеров в нефти.

Основные запасы нефти

Его считают одним из основоположников представлений о нефтематеринских свитах. Совершенно аналогичные мысли на 15—25 лет позже Михайловского стали развивать многие советские и зарубежные ученые. Причём общая картина, нарисованная Г. П. Михайловским, была показана в книге «Учение о нефти» (Губкин, 1932).

При фоссилизации (захоронении) органического вещества (остатков зоопланктона и водорослей) сапропелевого типа в водно-осадочных отложениях происходит его постепенное преобразование. В условиях древних тёплых морей, богатых питательными веществами, органическое вещество поступало на дно быстрее, чем могло разложиться. При погружении осадков на глубину 3-6 км с повышением температуры свыше +50 °C органическое вещество (кероген) подвергается термическому и термокаталитическому распаду полимерлипоидных и других компонентов, при котором могут образовываться жидкие углеводороды, в том числе низкомолекулярные (C5-C15). Жидкие нефтяные углеводороды имеют повышенную подвижность и микронефть может мигрировать из нефтематеринских пород по коллекторам, собираясь в ловушках. В результате движения континентов некоторые ловушки могут остаться на территории континентов или шельфа, однако бо́льшая часть органических осадков при движении океанической коры попадает в зону субдукции.

При изучении молекулярного состава углеводородов были обнаружены хемофоссилии — молекулярные структуры биогенной природы.

Выделяют следующие стадии нефтеобразования:

Современные изыскания и их влияние на теорию

Литература об основных теориях происхождения нефти, в хронологическом порядке:

• Проблемы происхождения нефти и газа — А. Н. Дмитриевский, Институт проблем нефти и газа РАН, 2013.

• Микроначала современных нефтяных запасов, 2010. (Перевод статьи Broad W., Tracing Oil Reserves to Their Tiny Origins).