Предисловие
править«Научные основы поисков нефти» К. П. Калицкого подводят итог почти сорокалетним разносторонним исследованиям старейшего геолога-нефтяника нашего Союза. В этой работе Калицкому удалось привести в стройную систему свои оригинальные взгляды на происхождение нефти и формирование нефтяных залежей, которые он с большой страстностью защищал.
В «Научных основах»… Калицкий сумел для широких кругов читателей осветить все основные вопросы нефтяной геологии в доступной и оригинальной форме. Даже такие, широко излагаемые в учебниках понятия, как достоверные и не достоверные признаки промышленной нефтеносности, преподнесены по-новому.
В работе оригинально освещены вопросы миграции нефти и формирования нефтяных залежей. Интересно разобраны вопросы происхождения нефти. Совершенно по-новому освещена приуроченность нефтяных залежей к определённым геологическим структурам. Решение последнего вопроса занимало Калицкого в продолжение всей его сорокалетней научно-исследовательской деятельности и только в настоящей работе оно получает стройное освещение. Несмотря на дискуссионность этого решения, оно, несомненно, даст импульс для исследовательской мысли и позволит несколько объективнее осветить один из кардинальных вопросов нефтяной геологии. В работе также обстоятельно разобрана и приуроченность нефтяных залежей к определённым стратиграфическим толщам и фациям.
Во вводной части своего труда Калицкий несколько остановился на дискуссии американских нефтяных геологов по вопросу о значении полевой геологии для поисков новых залежей нефти. На этой дискуссии многими указывалось, что при поисках новых залежей полевая геология теряет уже своё значение и отходит на второй план. Настоящая работа крупнейшего нашего специалиста с большой убедительностью показывает как раз обратное. Он убеждает, что роль геологических изысканий особо велика в нашем Союзе, с его многочисленными и многообразными нефтяными залежами, подавляющее количество которых нуждается ещё в раскрытии.
В книге Калицкого много дискуссионных положений. Местами автор, подвергая резкой критике выводы других геологов, сам при этом аргументирует недостаточно убедительно. Выводы автора не всегда обоснованы. Тем не менее книга представляет собой значительную ценность.
Работа Калицкого, являясь посмертной, служит как бы напутствием молодым советским геологам-нефтяникам в их практической работе. Она не только будит исследовательскую мысль, но и убеждает, что в поисках нефти нельзя итти без обладания накопленными научными знаниями. Вместе с тем она убеждает, что, обладая этими знаниями, геолог-разведчик может достичь больших результатов, внеся этим самым свой вклад в социалистическое строительство.
Часть I. Современные методы поисков нефтяных залежей
правитьВведение
правитьПоиски нефти, предпринимаемые в настоящее время на территории Советского Союза, отличаются существенным образом от того, чем они были в дореволюционное время. Они ведутся сейчас в более грандиозном масштабе как в отношении числа и размеров площадей, на которых осуществляются поисковые работы, так и в отношении количества геологов и разведчиков, занятых этими поисками, а также средств, отпускаемых правительством на эти работы. Столь существенные изменения в ходе поисковых и разведочных работ вызваны необходимостью ускорить насколько возможно подготовку новых площадей под эксплоатацию. Примером приложения новой методики ведения разведочных работ может служить район «Второго Баку».
Изменились существенным образом и самые методы поисков. Если в дореволюционное время поиски нефти велись исключительно чисто геологическими методами, то после революции получили широкое приложение в поисковом деле различные геофизические методы: маятниковые наблюдения, вариометрия, магнитометрия, сейсмография, электрическое зондирование и кароттаж. Были попытки подойти к поискам нефти и другими новыми и подчас неожиданными способами. Появление такого значительного числа новых методов в деле поисков нефти может создать впечатление, что чисто геологические методы поисков оказались недостаточными. Именно таким отношением к геологической методике поисков нефти можно объяснить, почему геологи возлагают такие упования на геофизические методы, являясь самым настойчивыми пропагандистами этих методов, даже в большей степени, чем сами геофизики. Геофизики, под давлением геологов, сосредоточили свое внимание на поисках структур, в особенности структур погребённых. Произошло это потому, что для современной нефтяной геологии обнаружение структур является альфой и омегой всего поискового дела. Методика, господствовавшая у нас до совсем недавнего времени, исходила из разведки отдельного месторождения. Научное своё обоснование эта методика получила в антиклинальной теории. Нефть искали на антиклинальных структурах, считая таковые местами, наиболее благоприятными для скопления промышленных запасов нефти, при наличии в антиклинальных структурах пластов, которые могли бы служить вместилищами, резервуарами, коллекторами для нефти, пришедшей (мигрировавшей) откуда-то снизу. Допуская такую миграцию нефти в недрах земли в широких пределах, разведчики были склонны разведать месторождение по вертикали на возможно большую глубину. Если нефть в самом нижнем из известных на данном месторождении горизонтов пришлая, мигрировавшая, то естественно ожидать, что и под последним из известных в данный момент горизонтов может тоже оказаться нефть. Это-то соображение и стимулирует разведку в глубину, но отнюдь еще не гарантирует положительного результата поисков.
В настоящее время в нашей стране перешли к новой методике — к разведке зараз целых нефтеносных бассейнов. Такой переход стал возможен благодаря имеющимся теперь многочисленным кадрам нефтяных работников и благодаря широкому размаху, с которым советское правительство разворачивает разведочные работы, как, например, в районе «Второго Баку». Новый подход к разведкам требует нового научного обоснования методики. Нельзя подходить к разведке целого нефтеносного бассейна как к разведке только большого числа антиклиналей, так как при таком подходе почти исчезает всякая разница между отдельными нефтеносными бассейнами. Наоборот, должна быть взята ориентировка на индивидуальные особенности данного нефтеносного бассейна и в соответствии с ними должна быть видоизменена методика поисков. Это можно показать на примере «Второго Баку».
При разведке района «Второго Баку» к нему подошли как к системе или собранию большого числа антиклиналей и сосредоточили структурную съёмку и разведку на этих предполагаемых антиклинальных поднятиях, с трудом улавливаемых из-за ничтожных углов падения пластов на этих структурах. При этом совершенно игнорировали разведку синклинальных впадин, расположенных между изучаемыми поднятиями, исходя при этом, невидимому, из уверенности, что в этих «синклиналях» и не может быть нефти. Так, по крайней мере, следует из антиклинальной теории. Но, так как в районе «Второго Баку» мы имеем дело не с антиклиналями и синклиналями в настоящем значении этого слова, а лишь с выпуклинами и впадинами бывшего морского дна, к тому же весьма слабо выраженными, то возникает вопрос: правильно ли мы поступаем при разведке «Второго Баку», совершенно игнорируя изучение впадин бывшего морского дна, принимаемых нами за синклинали?
Существенное изменение произошло после революции в поисковом деле и в другом направлении. В дореволюционное время объектом поисков были месторождения с поверхностными нефтепроявлениям. Попытки обнаружить скрытые месторождения предпринимались только в редких случаях и с большой осторожностью. В настоящее же время усилия геологов и разведчиков направлены преимущественно на обнаружение скрытых месторождений нефти в силу того обстоятельства, что подавляющее число районов с признаками нефти на дневной поверхности уже хорошо известно и в большей или меньшей степени выяснено. (Случается и в наше время, что в отдалённых и мало посещаемых местах бывают обнаружены поверхностные нефтепроявления, остававшиеся до сих пор неизвестными (Толба, Сухая Тунгуска), но поиски такого рода уже не играют первенствующей роли, а отходят на задний план, по сравнению с поисками скрытых залежей нефти. Направление внимания главным образом на поиски скрытых залежей нефти является весьма существенным сдвигом в поисковом деле, происшедшем только в послереволюционное время.
Произошел в поисковом деле и другой не менее существенный сдвиг, заключающийся в том, что в настоящее время поиски скрытых залежей нефти ведутся на платформах или плитах, Сибирской и Русской (Толба, Второе Баку, Ленобласть).
До революции поиски явных и скрытых залежей нефти велись почти исключительно в складчатых зонах или геосинклинальных областях. Был даже сформулирован закон об исключительной приуроченности нефтяных месторождений к геосинклиналям, но почему-то он не получил такого широкого признания, как, например, антиклинальная теория, хотя легко увязывался с известными в то время фактами и с представлением об образовании нефтяных месторождений на антиклиналях путём миграции нефти. Открытие промышленных залежей нефти в Чусовских Городках, Ишимбае и районе Второго Баку дало могучий толчок развитию поисков месторождений платформенного типа. При этом были перенесены на нефтяные месторождения Русской платформы представления и методика поисков, выработанные в течение многолетних работ на месторождениях складчатых зон, и, таким образом, было упущено из виду, что между месторождениями платформы и складчатых зон существует принципиальное различие, заключающееся в том, что на платформе мы имеем дело с месторождениями нефти недислоцированными, а в складчатых зонах — с месторождениями явно дислоцированными. Методика поисков скрытых месторождений нефти, лишённых каких бы то не было поверхностных нефтепроявлений, находятся в неудовлетворительном состоянии, что обнаруживается в виде большого количества отрицательных результатов при поисковом или разведочном бурении и неудачных прогнозах, сделанных по отношению к новым районам и объектам. Это общераспространенное явление, наблюдаемое не только у нас, но и в других нефтедобывающих странах и, в частности в США, занимающих первое место в нефтяной промышленности и в деле энергичных поисков скрытых залежей нефти, в особенности.
На годовом собрании Американской ассоциации нефтяных геологов, происходившем в Чикаго 9 и 10 апреля 1940 г., был поставлен на обсуждение вопрос о будущем значении полевой геологии в деле поисков новых залежей нефти. Доклады на эту тему, были сделаны Леворсеном, Де-Голяйером и Лахи. Утомянутые авторы, отдавая должное полевой геологии в прошлом, способствовавшей открытию новых залежей нефти, указали, что в настоящее время при поисках новых залежей нефти полевая геология начинает терять свое прежнее значение и отходить на второй план, уступая свое место новым методам поисков, оказавшимся более успешными. Так, по крайней мере, обстоит дело с методами поисков в США. Причина угасания значения полевой геологии усматривается указанными выше авторами в том, что геологическое строение США в настоящее время уже в достаточной степени изучено, и что поэтому для нефтяного геолога остались лишь ограниченные возможности для приложения его обычных методов полевого исследования. Но для отдалённых и еще в слабой степени изученных стран, например, для области реки Амазонки, полевая геология ещё сохраняет в полном объёме своё значение в деле поисков нефти.
Как Леворсен, так и Де-Голяйер указывают, что под давлением обстоятельств нефтяному геологу пришлось радикальным образом перестроить свою деятельность. Геологу приходится теперь прорабатывать громадное количество буровых разрезов и образцов кернов, кароттажных диаграмм и множество других разнообразных данных, добытых исследователями различных специальностей, по существу, чуждых геологии. В эти данные ему приходится вкладывать определённый геологический смысл, чтобы иметь возможность использовать их для своих заключений. Из добытчика необходимых для его выводов геологических фактов геолог превратился в интерпретатора чужих данных.
Для успешной интерпретации тех разнообразных данных (геологических, геофизических, геохимических, микрофаунистических и т. д.), которые поступают в распоряжение нефтяного геолога, необходимо, прежде всего, основательное знакомство с геологией. Лучшей школой для усвоения такого рода знаний является работа в июле и, в частности, геологическая съёмка поверхности, во время ведения которой геолог получает надлежащее представление о стратиграфии и тектонике изучаемого района, о той основе, в которую должны быть уложены интерпретируемые им данные. Особенно нуждаются в тренировке в методах полевой геологии молодые люди, заканчивающие свое геологическое образование в высших учебных заведениях. Но в США молодых геологов не всегда удаётся обеспечить полевой практикой. О затруднениях, возникающих в этом направлении, пишет Лахи в своём докладе и там же предлагает меры для их устранения. Для нас обсуждение вопросов, затронутых в статье Лахи, не представляет большого интереса, ввиду того, что в нашей стране молодые, геологи, оканчивающие вузы и втузы, обеспечиваются платной полевой практикой и имеют возможность усвоить навыки полевого геологического мышления в процессе съёмочных работ.
Методика поисков нефти в США за время существования нефтяной промышленности, как указывают Леворсен и Де-Голяйер, пережила много радикальных перемен и перестроек. Каждый вновь предложенный метод оттеснял при первых успехах предшествующий ему, достигая максимума своего приложения, а затем значение его в связи с неудачами начинало постепенно угасать и на его место выдвигался какой-нибудь новый метод поисков. Было время, когда полевая геология, опираясь на изучение данных поверхностного строения земли, оказывала исключительное влияние на направление поисковых и разведочных работ. Когда установилось представление о том, что подземное распределение нефти регулируется тектоникой, преобладающим методом поисков нефти стала так называемая структурная съёмка, устанавливающая форму рельефа подземных пластов. Переход при поисках нефти от приёмов геологической съёмки поверхности к структурному картированию подземного залегания пластов был естественен и логичен. Структурная съёмка уточняет условия залегания и форму подземных пластов, которые или сами являются объектами, в пределах которых могут быть предприняты поиски нефтяных, залежей, или же дают необходимые наведения для поисков нефти в других пластах, залегающих с ними более или менее параллельно. Структурная съёмка является, конечно, чисто геологическим методом.
Позже получили широкое распространение геофизические методы (гравиметрия, магнитометрия, сейсмометрия и электрическое зондирование), направленные не на поиски нефтяных залежей, а на обнаружение так называемых погребённых структур, не обнаруживающих своего присутствия на поверхности и потому не улавливаемых при геологической съёмке.
Геофизические методы поисков структур, подобно чисто геологическим методам, прошли каждый через период широкого признания, а затем тоже постепенно начали терять значение и уступили место другим, показавшимся в начале более успешным методом. В настоящее время господствующую роль в деле поисков новых залежей нефти стремятся занять геохимические методы. Вопрос об оценке геофизических и геохимических методов поисков нефти лежит вне рамок данной работы, посвящённой исключительно рассмотрению чисто геологических методов поисков новых залежей нефти. Отчасти по этой причине, но еще в большей степени потому, что надо быть самому геофизиком или геохимиком, чтобы делать компетентные заключения о достоинствах и недостатках геофизических и геохимических методов, автор данной работы сосредоточивает внимание исключительно на чисто геологической стороне методики поисков скрытых залежей нефти.
Упадок значения нефтяной геологии в деле поисков новых залежей нефти Леворсен считает временным явлением и убеждён в том, что для нефтяной геологии время её расцвета ещё впереди. Но это произойдёт лишь в связи с углублением её методики. Современный подход к решению проблем нефтяной геологии, который сводится, в основном, к обнаружению подходящих структур и к возможно точному графическому изображению их, уже недостаточен. Необходимо углублённое понимание процессов седиментации, чтобы на основании его суметь из данных бесчисленного количества буровых образцов и разрезов, кароттажных диаграмм и микрофаунистических определений извлечь все необходимые наводящие данные для успешного проведения поисков новых залежей нефти. Короче говоря, необходим всесторонне и научно продуманный подход к теме поисков новых залежей нефти вместо установившегося в практике нефтяной геологии упрощенного и приспособленного к пониманию практического деятеля подхода, ориентирующегося почти исключительно на структурную геологию в качестве руководящего начала при поисках нефти.
Если под углом зрения, развитым в статьях упомянутых выше американских авторов, подойти к оценке значения нефтяной геологии в поисках нефти в СССР, то необходимо прежде всего отметить, что в нашей стране практикуются все способы поисков нефти и для всех них имеются подходящие районы для их приложения. В малодоступных и слабо изученных местностях с успехом применяются обычные методы полевой геологии.
В районах с более или менее выясненным геологическим строением энергично разыскиваются и картируются подземные структуры. Почти повсюду, где только ведутся поиски нефти, применяют также различные геофизические способы разведок, начинают прививаться и геохимические методы разведок. Возвращаясь к чисто геологическим методам поисков нефти, необходимо отметить, что и у нас уже начинают сознавать, что одной погони за структурами ещё недостаточно для успеха поисков. Нужно подновить и углубить методику поисков скрытых залежей нефти.
Приходится констатировать, что мы до сих пор не обладаем такой методикой поисков нефти, которая позволила бы нам рассчитывать на стопроцентное исполнение наших прогнозов и ожиданий. Причиной наших неудач является неудовлетворительное понимание процессов нефтеобразования и формирования нефтяных залежей. Ждать, пока мы станем обладателями безупречной теории происхождения нефти, конечно, нельзя. Приходится браться за поиски нефти, не обладая бесспорным знанием того, какие естественные процессы приводят к возникновению месторождений нефти. Практический деятель по нефти не может сидеть сложа руки и ждать, пока будут выработаны безупречные теоретические установки для его руководства в деле поисков нефти, а вынужден сейчас же, немедленно, принимать участие в выявлении новых месторождений нефти. При этом он руководствуется различного рода указаниями, которыми принято пользоваться в данный момент при поисках скрытых залежей нефти. Таких указаний много, но они далеко не равноценны, а потому необходимо уметь разобраться в том, какие из этих указаний и правил могут оказать существенную помощь при поисках новых залежей нефти, а какие из них малонадёжны или сомнительны и потому легко могут привести к ошибочным выводам.
Приходится удивляться не столько тому, что мы всё ещё так неудовлетворительно осведомлены обо всём, что имеет отношение к происхождению нефти, сколько тому, что при такой неосведомленности, базируясь иногда даже на заведомо неверных предпосылках, удаётся тем не менее нередко достигнуть положительных результатов. Совпадение полученных результатов с высказанными заранее ожиданиями или предсказаниями, принимается многими, и прежде всего самими предсказывателями, за подтверждение правильности исходных предпосылок, на которых базировалось сделанное предсказание, а не за случайное совпадение. Вопрос о том, имеем ли мы перед собою оправдавшееся предсказание или чисто случайное совпадение, не может быть решён на единичных примерах, а требует, для удовлетворительного решения, рассмотрения большого числа случаев.
Поиски скрытых залежей нефти производятся в областях развития морских осадков, в обстановке, не допускающей безапелляционного решения вопроса о том, будет или не будет встречена нефть в данном месте.
Замечания общего характера по поискам нефти
правитьПри поисках и разведках нефтяных месторождений весьма существенную роль играет то обстоятельство, с какими месторождениями приходится иметь дело, с явными или со скрытыми. Под явными месторождениями нефти условимся подразумевать месторождения, полностью или частично обнажённые, а также месторождения, хотя и скрытые под поверхностью, но в существовании которых мы можем быть уверены благодаря наличию поверхностных нефтепроявлений, так называемых «выходов нефти» или «нефтяных источников или ключей» с сопровождающими такие высачивания нефти на поверхности явлениями, закированностью почвы или пород вокруг выходов, плёнками нефти на воде, газовыми выделениями.
Скрытыми месторождениями нефти условимся называть месторождения, в существовании которых в недрах мы не можем быть уверены, ввиду полного отсутствия каких бы то ни было поверхностных нефтепроявлений.
Открытие явных месторождений нефти, привлекающих внимание поверхностными признаками нефти, выпадает обычно на долю лиц, которые, по роду своей деятельности, проводят немало времени в природной обстановке, вдали от селений и городов (пастухи, охотники, путешественники). От таких первооткрывателей сведения об обнаруженных признаках нефти проникают в круги, заинтересованные в нефти уже как в промышленном объекте. Всё, что осталось недооткрытым по части нефтяных признаков, бывает позже обнаружено геологами во время детальной съёмки района, при которой им приходится заглядывать в самые затаённые и малодоступные уголки района.
Поиски скрытых месторождений нефти, не обнаруживающих своего присутствия в недрах никакими проявлениями на поверхности, требуют от лиц, занимающихся ими, специальной подготовки. На основании изучения естественных и искусственных обнажений надо суметь составить себе отчётливое представление о стратиграфии и тектонике обследованного района и передать путём графических изображений достигнутые в этом направлении результаты, и уже на этой канве изложить свои соображения о возможном наличии нефти в данной обстановке или о её вероятном отсутствии. Если поиски явных месторождений нефти представляются незамысловатым делом, то этого никак нельзя сказать про поиски скрытых месторождений нефти, так как в этом случае никогда не бывает полной уверенности в том, что высказанные предположения о нефтеносности окажутся верными.
Это происходит оттого, что нефтяная геология еще очень далека от того состояния, когда её можно будет причислить к точным наукам. Методика поисков и планирование разведок явных месторождений нефти обычно не представляет каких-либо особых затруднений, в особенности в случае месторождений, хотя бы частично обнажённых.
Если месторождение и залегает под поверхностью, но обнаруживает своё существование отчётливыми поверхностными нефрепроявлениями, то достаточно тщательным образом учесть стратиграфию и тектонику района, прилегающего к местам поверхностных нефтепроявлений, чтобы правильно поставить поисковое бурение на разыскиваемое месторождение.
Хотя в настоящее время в нашей стране поиски нефти сводятся, главным образом, к обнаружение скрытых залежей нефти, но продолжаются также и поиски явных месторождений. Открытие таких месторождений ещё возможно, так как на обширной территории Советского Союза ещё сохранились труднодоступные, мало посещаемые и слабо изученные места, вопрос о возможной нефтеносности которых даже и не ставился ещё. На болеерке значительной части нашей территории все явные месторождения нефти могут считаться установленными и приходится направлять внимание уже на поиски скрытых залежей нефти, чтобы удовлетворить беспрерывно возрастающий спрос со стороны нефтяной промышленности на новые площади для эксплоатации.
При поисках как явных, так и скрытых месторождений нефти необходимо иметь в виду, что поиски нефти заключаются в обнаружении в недрах земли значительных залежей нефти, могущих иметь промышленное значение. Об этом обстоятельстве нередко забывают, и не мало геологов считают свою задачу выполненной, если им удалось обнаружить породы, издающие нефтяной запах или образующие с органическими растворителями окрашенные вытяжки различной интенсивности. Разумеется и на запахи, и на вытяжки следует обращать внимание, но они никак не могут служить указанием на наличие промышленных количеств нефти, вот о чём нельзя забывать. Известно, что каменный уголь встречается в природе и не только в виде пластов, занимающих обширные площади, но и в виде обособленных линз незначительного протяжения, те имеющих практического значения. Даже пласты значительной протяжённости бывают лишены промышленного значения в случае их незначительной мощности или в случае определённых недостатков самого пласта в виде частого переслаивания с пустой породой, слишком большого содержания колчедана и т. п.
Подобные же явления характеризуют и нефтяные пласты. Наряду с насыщенными нефтью пластами, дающими прекрасную добычу, встречаются пласты, хотя и содержащие нефть, но в таком незначительном количестве, что её не удаётся извлечь из пласта в количествах, о которых стоило бы говорить. Попадаются также нефтяные залежи такого незначительного протяжения, что одной скважины достаточно для исчерпания её запасов, а заложенные по соседству скважины уже не обнаруживают нефти, как это было в Чусовских Городках.
Короче говоря, как в угольном, так и в нефтяном деле приходится сталкиваться с полезным ископаемым в самых разнообразных количествах, начиная от совершенно ничтожных, лишённых какого бы то не было промышленного значения, и кончая грандиозными запасами ископаемого, потрясающими воображение своими размерами.
Так как поиски нефти имеют своей целью обнаружение залежей нефти промышленного значения, то очевидно, что не все обнаруженные полевым геологом или разведчиком признаки присутствия нефти могут быть истолкованы как указание на наличие в данном районе несметных подземных богатств.
Но именно против такого очевидного положения больше всего грешат при поисках нефти. Отчёты различных учреждений, занимающихся поисками нефти, содержат богатый материал, иллюстрирующий правильность высказанного утверждения. Можно было бы привести немало примеров, когда, на основании субъективного восприятия запаха, издаваемого расколотыми породами, или на основании окрашенной вытяжки, полученной из пласта, но ближе не изученной в смысле источника её происхождения, делаются выводы о наличии нефти в данных пластах. Но даже присутствие бесспорных признаков нефти, например в виде пород, заполненных сухими продуктами выветривания нефти, или даже в виде жидкой нефти, не всегда гарантирует наличие поблизости промышленных запасов нефти, как показали разведочные работы в Чикишлярском районе.
Искатели нефти по природе своей должны быть оптимистами. У них должна быть вера в возможность достижения поставленной перед ними задачи. Это необходимо для преодоления тех затруднений, с которыми искатели нефти часто сталкиваются, работая в пустынных, малонаселённых и вообще трудных для поисковых работ местностях. Трудно бывает найти людей, подходящих для полевой геологической работы, которая ведь не каждому приходится по вкусу. Трудности возникают и при налаживании транспорта и снабжения для обслуживания поисковых работ. Но все это преодолевается значительно легче при наличии оптимизма у руководителя поисковыми работами, при наличии у него веры в то, что в конце концов трудности будут преодолены и цель достигнута в виде определённого ответа, положительного или отрицательного, на поставленную на его разрешение задачу. Но ответ этот в обоих случаях, будь он положительный или отрицательный, должен быть обоснованным.
Оптимизм исследователя, особенно необходимый в тяжёлых условиях работы, не должен быть поверхностным, ничем или недостаточно обоснованным. Не надо забывать о том, что ведь на основании заключения, данного геологом в результате произведённых им поисковых работ на нефть, будут правительством предприняты те или другие меры по отношению к данному району. Могут быть ассигнованы громадные суммы на развитие разведочных работ в районе, о котором геолог дал благоприятный отзыв. Что же получится в случае необоснованного отзыва? Имеется немало устрашающих примеров в этом отношении. Бурение на нефтепроизводящую юру в Фергане, выдвинутое В. Б. Порфирьевым и его соподвижниками.
Искатель нефти может, конечно, легко согрешить и в другую сторону, в сторону излишнего пессимизма, что, разумеется, тоже не хорошо. Геолог, занимающийся поисками нефти, находится, таким образом, между двух огней. С одной стороны, ему приходится считаться с широкими кругами советской общественности, интересующейся только оптимистическими отзывами, рисующими широкие перспективы. С другой стороны, он должен иметь в виду, что хозяйственные и контролирующие органы заинтересованы более всего в конкретных результатах поисков, хотя тоже склонны подходить к ним с оптимистическими ожиданиями. Вот и приходится геологу балансировать на грани между сдержанным оптимизмом и допустимой степенью пессимизма, т. е. соблюдать при интерпретации собранного им фактического материала чувство меры, подсказываемое геологическим чутьём.
Достоверные и недостоверные признаки промышленной нефтеносности
правитьПри поисках явных месторождений нефти ориентировались исключительно на наличие бесспорных или достоверных нефтепроявлений на поверхности (выходы нефти, закированность почвы, иризирующие плёнки на воде, выделение нефтяных газов). С переходом на поиски скрытых месторождений нефти из-за отсутствия несомненных поверхностных признаков нефти стали ориентироваться на указания, уже не достоверные, которые в одних случаях могут оказаться имеющими отношение к нефти, а в других случаях принимаются за нефтепроявления только по недоразумению; Ориентировка на недостоверные признаки нефтеносности получила широкое распространение при поисках скрытых месторождений нефти и является попыткой приложения к поискам скрытых залежей нефти методики, оправдавшей себя при поисках явных месторождений. Но по отношению к поискам скрытых месторождений нефти эта методика оказалась малопригодной.
Поэтому геологи, отправляющиеся для поисков нефти в малоизученные. а иногда и в неисследованные ещё края, попадают нередко в затруднительное положение. Не находя реальных признаков нефти, они пытаются подменить их указаниями, часто не имеющими никакого отношения к нефти. Так, например, ищут горючие сланцы, а иногда просто чёрные или тёмноокрашенные породы, принимая и те и другие за материнские породы нефти; ищут пирит и марказит или серу, считая присутствие этих минералов доказательством того, что породы, содержащие эти минералы, были отложены в условиях сероводородного заражения, и полагая, что именно в такой среде и происходит образование нефти. Придают при поисках нефти преувеличенное значение запахам, выделяющимся из расколотых пород, и вытяжкам, извлекаемым из пород различными органическими растворителями, забывая при этом, что запахи относятся к разряду субъективных ощущений и что окрашенную вытяжку дают многие ископаемые органического происхождения, ничего общего с нефтью не имеющие, как например, ископаемые смолы. Иногда изучают пористость песчанистых пород, встречающихся в коренном залегании, уповая на то, что при подходящей пористости таких пород нефтеносность их можно считать обеспеченной. Иногда чёрный ил сероводородных родников выдаётся за нефть, несмотря на то, что он лежит на дне родника, а не плавает на воде, как это было бы в случае нефти, или его принимают за указание на нефть, исходя из предположения, что нефть и сера генетически связаны. Так как мы учимся на собственных и на чужих промахах, то целесообразно подвергнуть разбору ошибки, наиболее часто встречающиеся в деле поисков нефти.
Запахи
правитьПри поисках нефти придают нередко чрезмерно большое значение запахам, издаваемым многими горными породами. Особенно часто пишут о битуминозном запахе известняков, ощущаемом при раскалывании этих пород. Подразумевается при этом, что обнаруженный запах имеет какое-то отношение к нефти, характеризуя породу в качестве не то нефтеносной, не то нефтепроизводящей. Запахи ненадёжный критерий нефтеносности. Запахи являются субъективными ощущениями, в отношении которых трудно сговориться. То, что одному кажется «нефтяным» запахом, может быть воспринято другим совсем иначе. У немцев есть термин Stinkkalke — вонючие известняки. Многие известняки, действительно, издают своеобразный запах с поверхностей свежего разлома. Пахучими оказываются обычно известняки тёмноокрашенные, т. е. известняки с более или менее значительным содержанием органических примесей. Почему эти органические примеси, даже если они являются причиной «битуминозного» запаха, должны рассматриваться как признаки нефтеносности, совершенно неясно, тем более, что в термин «битуминозный» вкладывается различными лицами различный смысл.
Выражение — «порода при разломе издаёт битуминозный запах» — не вызывает отчётливого представления. Разумнее всего не пользоваться термином «битуминозный запах» ввиду его полной неопределённости. «Запахи» появляются в отчётах чаще всего тогда, когда авторы не могут сообщить ничего определённого о нефти по обследованному району или по проведённой разведочной скважине.
В районах нефтеносных геологу попадаются нередко и такие породы, которые действительно издают нефтяной или керосиновый запах, привлекающий внимание геолога или разведчика. Но надо иметь в виду, что даже подлинно нефтяной запах пород ещё не решает вопроса о наличии промышленной нефти. Нужны ведь значительные запасы этого ископаемого, а не улавливаемые обонянием следы его присутствия.
Вытяжки
правитьНефтеносные породы, помещённые в бензин, дают вытяжку, окрашенную в густой бурый цвет. Иногда встречаются породы бурой окраски, по виду неотличимой от нефтяной. Если порода к тому же сухая и наблюдение производится в холодное время года, когда сухие нефтяные породы не издают запаха, то у геолога может возникнуть сомнение насчёт того, действительно ли данная порода нефтяная или же её бурая окраска к нефти отношения не имеет. В таких случаях сомнение разрешается при помощи вытяжки бензином. Густо окрашенная вытяжка указывает на нефтеносность породы. Порода без отчётливо видимой нефтяной окраски, не издающая определённый нефтяной запах, при обработке её бензином даёт обычно слабо окрашенную вытяжку. Вместо бензина могут быть использованы в качестве растворителя бензол, сероуглерод, хлороформ.
За последнее время начали придавать вытяжкам чрезмерное значение, которого они вовсе не заслуживают. Если скважина при пересечении пород, в которых ожидали встретить нефть, таковой не дала, то вас утешают тем, что грунты дали прекрасную вытяжку. Если при обследовании нового района геологу не удалось обнаружить бесспорных признаков нефти, он будет поддерживать в вас надежду ссылкой на то, что в районе имеются породы, дающие окрашенную вытяжку. Особенно большое значение придают молодые геологи хлороформу. Если хлороформ не дал вытяжки из породы, то пассуют и самые фанатичные приверженцы поисков нефти при помощи вытяжек. Почему так уверовали в настоящее время в хлороформ, в качестве средства для открытия нефти, неясно. Мало ли из чего хлороформ даёт вытяжку. Хлороформ растворяет жиры, смолы, каучук, гутаперчу, алкалоиды. Растворяет он также серу. Поэтому окрашенная вытяжка, полученная хлороформом из породы, еще не указывает на наличие нефти в обследованной породе.
По поводу чрезмерного увлечения вытяжками в качестве критерия, якобы гарантирующего нефтеносность породы или пласта, из которых удалось получить вытяжку, необходимо принять во внимание ещё следующее соображение. В 1936 г. вышла книга Н. А. Орлова и В. А. Успенского «Минералогия каустобиолитов», в которой описаны около 200 минералов органического происхождения. Большинство из них растворимо в органических растворителях и даёт, следовательно, окрашенную вытяжку. Но ведь очень многие из этих минералов решительно никакого отношения к нефти не имеют, как, например, ископаемые смолы.
Было бы ошибочно думать, что окрашенные вытяжки из пород вообще не имеют никакого значения в деле поисков нефти. Во многих случаях эти вытяжки являются подлинно нефтяными, но не являются указаниями на наличие промышленных количеств нефти. Пласты, насыщенные нефтью, в заметной на-глаз степени, не нуждаются ни в каких вытяжках для своей аттестации. К вытяжкам прибегают в тех случаях, когда нет уверенности в том, что данная порода содержит нефть, или для подкрепления заключения о нефтеносности породы, сделанного на основании обнаруженного запаха.
Для того чтобы ориентироваться в том, что удалось извлечь из породы, надо растворителю дать испариться и посмотреть, что получится. В результате твёрдый или жидкий остаток, и подвергнуть таковой, если количество позволяет, дальнейшему испытанию.
Пирит и марказит
правитьВ последнее время стали выдвигать в качестве признака нефтеносности наличие в породах пирита или марказита, считая, что эти минералы указывают на то, что породы, их содержащие, отлагались в условиях сероводородного заражения. Такая точка зрения неправильна в двух отношениях:
- по определению лиц, установивших понятие о нефтепроизводящих свитах, это тёмноокрашенные глинистые или мергелистые породы, в массе которых рассеяно односернистое железо FeS, а не FeS2 (пирит или марказит);
- поиски пород, отлагавшихся в условиях сероводородного заражения, т. е. поиски так называемых «нефтепроизводящих пород», являются уклонением от прямой задачи поисков пород нефтеносных.
До сих пор в вопросе о нефтепроизводящих свитах придерживались установки, почерпнутой из американских учебников и заключавшейся в следующем: если в районе была обнаружена нефтеносная толща, то считалось необходимым указать ещё и нефтепроизводящую свиту, т. е. свиту пород, относительно которой делалось предположение, что именно в ней происходила генерация нефти, которая затем мигрировала в пласты нефтеносной толщи. Практического значения такое выделение нефтепроизводящих свит не имело никакого, но оно требовалось логикой учения о вторичном характере нефтяных залежей. Поиски нефтепроизводящих или отложившихся в условиях сероводородного заражения пород в качестве самостоятельной задачи не имеют никакого отношения к поискам реальной нефти. Пирит и марказит в качестве признака нефтеносности выдвинуты на основании чисто теоретических соображений, не вполне правильно понятых. Мы имеем здесь дело с попыткой использовать на практике утверждение А. Д. Архангельского, что нефть получается в результате сероводородного брожения. В бактериологии процессы брожения называются обычно по конечному продукту превращения. Говорят, например, о метановом, водородном, спиртовом, маслянокислом брожении, когда этот процесс приводит к образованию метана, водорода, спирта, масляной кислоты и так далее. Сероводородное брожение хорошо изучено, оно приводит к образованию сероводорода и путём последующего разрушения H2S — серы. Образования нефти при этом процессе ещё никогда не наблюдалось. Тем не менее мнение А. Д. Архангельского получило у нас почти всеобщее признание и одним из доказательств этого успеха является попытка использовать пирит и марказит в качестве индикатора при поисках нефти, или, вернее, нефтепроизводящих свит.
Если пирит или марказит выдвигаются в качестве указания на сероводородное заражение бассейна, в котором отлагались породы с пиритом или марказитом, то не надо забывать о количественных соотношениях. Наличие двусернистого железа в виде прослоев и пластов может быть и соответствует представлению об имевшем место сероводородном заражении бассейна в прошлом, но такому представлению не отвечают кристаллы и друзы, рассеянные в виде сравнительно редких включений в массе породы.
Не надо поиски нефти превращать в поиски пирита и марказита, это представляло бы собой подмену прямой задачи другой, не имеющей к пей даже вспомогательного отношения.
Из пород, которые можно по внешнему их виду принять за нефтяные, следует указать на односернистое железо. В урочище Кзыл-Арча, расположенном к востоку от промысла Чимион, Фергана, имеется в эоцене чёрный прослой толщиной в палец, легко раздавливающийся в порошок. По внешнему виду эта порода похожа на совершенно сухой закированный песок. Запаха не издаёт, бензина не окрашивает, но с соляной кислотой энергично выделяет сероводород. Так как этот прослой односернистого железа залегает в нефтеносной части эоцена, то он был кем-то принят за сухой нефтяной пласт и на основании этой ошибки урочище Кзыл-Арча фигурировало в течение некоторого времени в списке нефтеносных площадей Ферганского района.
Сера и сероводородные источники
правитьНаличие серы в осадочных породах истолковывается нередко как признак нефтеносности района. При этом исходят из предположения, что сера генетически связана с нефтью. Такая точка зрения проводилась особенно настойчиво в отношении нефтяных месторождений Ферганы, где действительно имеются месторождения, в которых наблюдается залегание серосодержащих пластов среди нефтеносных, как, например, в Шор-су и Чангыр-таше, или даже нахождение в одном и том же пласте и серы, и нефти, как, например, в мощном 30-м известняке в Шор-су. В последнем месторождении нефтеносная часть разреза своим основанием перекрывает верхнюю часть сероносного разреза и только в зоне перекрытия наблюдается совместное нахождение нефти и серы. Сказанное относится к промышленным залежам нефти и серы. В других районах Ферганы такого тесного соседства между серой и нефтью не наблюдается, его нет ни в Киме (Сель-рохо), ни в Риш-тане, ни в Чимионе, ни в Майли-сае, если мы подразумеваем залежи серы промышленного значения. Находки же ничтожных количеств серы, имеющей лишь минералогическое значение, попадаются, повидимому, во всех нефтеносных районах Ферганы, где они приурочены к гипсоносной части разреза. Сера Ферганы связана в генетическим отношении с гипсоносной толщей, а совместное нахождение с нефтью обусловлено лишь случайным совпадением их местонахождений.
То, что совместное нахождение промышленных залежей серы и нефти, как в Шор-су и Чангыр-таше, является только случайным совпадением, явствует из того, что ни в Бакинском, ни в Грозненском, ни в целом ряде других нефтеносных районов не наблюдается совпадения местонахождений серы и нефти. Наконец, известны месторождения серы в осадочных породах, например, Кхиутское месторождение в Дагестане, где нефть совершенно отсутствует.
Наличие серных или сероводородных источников считается многими за указание на присутствие нефти. Такие ожидания нередко оправдываются при разведке по той причине, что серные источники широко распространены по нефтеносным районам. И все-таки, несмотря на это, остаётся под вопросом, связаны ли серные источники генетически с нефтяными залежами и не объясняется ли их совместное нахождение просто случайностью. С одной стороны, известны месторождения нефти, в которых серные источники почти отсутствуют, во всяком случае, играют в количественном отношении совершенно ничтожную роль, к таким месторождениям относятся бакинские. С другой стороны, хорошо известны многие целебные серные источники вне всякой связи с нефтяными месторождениями, например Пятигорск, и множество других горячих серных источников. При широком распространении и обилии серных источников нет ничего удивительного в том, что происходит перекрытие районов серных источников с нефтеносными районами и притом довольно часто.
Битуминозные породы
правитьВ числе положительных признаков нефтеносности района часто приводится наличие в нём битуминозных пород. Авторы, пишущие о встреченных ими битуминозных свитах или толщах, разумеется, отлично знают, о чём они говорят. В ином положении находится читатель их работ, который часто оказывается в затруднении расшифровать настоящий смысл слова «битуминозный», встреченного им в какой-нибудь статье. Затруднение возникает потому, что термин «битуминозный» употребляется в нефтяной литературе в различных смыслах. Иногда им обозначают породы, пропитанные высохшей нефтью, которая может быть извлечена из породы органическими растворителями. Иногда указанный термин прилагается к породам с содержанием органического вещества, не имеющего отношения к нефти и не извлекаемого органическими растворителями.
Породы первого типа следует, во избежание путаницы с термином «битуминозный», всегда называть нефтеносными, не только тогда, когда они пропитаны жидкой нефтью, по и когда содержащаяся в них нефть успела высохнуть, превратиться в твёрдые вещества (закированные породы).
Породы второго типа, не содержащие ни сухой, ни мокрой (т. е. жидкой) нефти, но дающие при сухой перегонке масло (сапропелевое, сланцевое), обычно называют «битуминозными». Чтобы покончить с путаницей, происходящей от указанного термина, было бы целесообразно называть эти породы специальным термином, например «керогеновыми породами». Термин «кероген» имеет определённый смысл, им обозначают органическое вещество, содержащееся в горючих сланцах и родственных им породах, которое при сухой перегонке даёт сланцевое масло.
Придерживаясь для обозначения пород первого типа термина «нефтяные породы», а для пород второго типа названия «керогеновые породы», можно избежать неясности в изложении, которая получается при пользовании термином «битуминозный».
Нередко керогеновые породы бывают пропитаны нефтью. Такие породы принадлежат одновременно и к первому, и ко второму типу. Удобнее их относить к третьему или смешанному типу.
Мнимые антиклинальные структуры
правитьБлагодаря чрезвычайно большому числу удачных бурений на нефть, произведённых на антиклинальных складках, прочно установилось воззрение, что нефть следует искать именно на такого рода структурах. Так как к тому же антиклинальные складки устанавливаются без затруднений даже лицами, не имеющими геологической подготовки, то неудивительно, что воззрение о непременной приуроченности нефтяных залежей к сводовой части антиклиналей получило такое широкое распространение, а это, в свою очередь привело к чрезвычайному упрощению антиклинальной теории, а именно, что достаточно наличия антиклинального перегиба пласта для оправдания заложения скважины на нефть. Так просто подходить к этому вопросу нельзя.
Геоморфологические структуры, ничего общего не имеющие со складкообразованием, принимаются иногда ошибочно за антиклинальные структуры. Так. например, неровности морского дна представляют очень пологие волнообразные поверхности, и такой же вид имеют отложенные на них осадки. Такие недислоцированные осадки представляются в обнажениях в виде очень пологих сводов и впадин. Но эта кривизна пластов присуща им с момента их отложения, а не обусловлена тектоническими процессами. Что такие выпуклины морского дна могут быть приняты за крайне пологие антиклинальные своды, объясняется тем, что геологическая терминология не очень точна. Мы называем горизонтальными осадки морского дна, сохранившие положение, в котором они были отложены. Но термин этот, разумеется, неточен. Горизонтальной может быть поверхность моря, и то в тихую погоду, но никак не морское дно. Возможно, что геологи, забывая об условности термина «горизонтальные слои», считают, что таковыми могут быть только пласты, строго отвечающие геометрическому понятию горизонтальности, а так как таких пластов в природе нет, или они крайне редки, например лёд на поверхности озера, то даже слабое изогнутие пластов принимается уже за явление складкообразования. Такая ошибка произошла, например, по отношению к нефтеносным структурам Приволжья.
Нефтяные месторождения, обнаруженные за последние годы в этом районе, приурочены к почти недислоцированным пластам платформы, но во всех статьях, посвящённых описанию этого района, говорится о наличии здесь антиклиналей, с падением пластов на крыльях складок, измеряемом десятками минут, а в лучшем случае единичными градусами. Какие же это антиклинали?
При изображении поперечных разрезов через такие антиклинали приходится вертикальные размеры вычерчивать в гораздо большем масштабе, нежели горизонтальные расстояния. Прибегая к такому приему, можно совершенно ничтожному прогибу пластов придать на чертеже характер резко выраженной антиклинали.
Имея дело с какими разрезами, надо постоянно помнить о том, что они являются чисто условными или искажёнными изображениями природных разрезов, а не подобны им, в геометрическом значении этого слова. Но это обстоятельство нередко упускают из вида и, любуясь на чертежах разрезами отчётливых антиклиналей, забывают при этом, что эта отчётливость прогибов в природных условиях неуловима без точных промеров.
Обилие чертежей, выполненных с значительным преувеличением вертикальных размеров, постепенно приучило к мысли, что Поволжье и Прикамье покрыты множеством антиклиналей.
Другой приём искусственного подчёркивания изгиба пластов применяется на структурных картах и заключается в чрезмерно густом, против общепринятого, расположении подземных горизонталей. При чрезвычайно пологих изгибах пластов, измеряемых лишь немногими градусами или даже только десятками минут (как это имеет место в районе «Второго Баку»), горизонтали на структурных картах таких пластов широко-расставлены, а потому остаётся много места для проведения между ними дополнительных горизонталей. При густом же расположении горизонталей получается впечатление резко выраженного подземного рельефа.
Чтобы не поддаться этому внушению, необходимо присматриваться к тому, через какие интервалы проведены изогипсы, и не вызвана ли густота их слишком частым расположением их. Такое искусственное сгущение горизонталей не надо смешивать с тесным расположением их, обусловленным крутизной склонов подземных структур.
Учитывая указанные ловушки для геологической мысли, приходим к заключению, что к месторождениям Второго Баку, расположенным на платформе, не приложимы выводы, сделанные на основании изучения нефтяных месторождений складчатых зон.
Об этом обстоятельстве многие из исследователей района Второго Баку, невидимому, забыли. Разница между месторождениями платформы и месторождениями складчатой зоны громадная и имеет сугубо принципиальное значение для вопроса о предполагаемой миграции нефти.
В месторождениях платформы пласты лишь в редких случаях дислоцированы, а потому и непонятно; какая сила могла вызвать миграцию нефти из одних пластов в другие, если пласты по отношению друг к другу находятся в том же положении, какое они занимали во время отложения или, во всяком случае, в положении, близком к только что указанному—исходному. В месторождениях же складчатой зоны пласты подверглись очевидным и в большинстве случаев весьма значительным перемещениям. В этом передвижении принимало участие и содержимое пластов, например нефть, находившаяся в этих пластах ещё до их дислокации. В этом случае можно говорить о миграции нефтяных залежей, конечно, совместно с включающими их породами, хотя это и не будет миграция, как её обычно понимают в нефтяной литературе.
Кажущееся антиклинальное или синклинальное строение получается ещё в том случае, если поверхность обширного естественного обнажения представляет собой кривую поверхность, например неправильно цилиндрическую или неправильно коническую. Такие поверхности представляют собой бока речных долин сильно извилистых рек. Если наблюдатель находится в центре излучины и смотрит на обрывы или склоны берега, то даже при пластах с однообразным наклоном в сторону наблюдателя, выходы этих пластов покажутся ему антиклинально изогнутыми. При пластах, падающих от наблюдателя, они произведут на него впечатление синклинального прогиба. Перспективная кривизна линий выходов пластов получается в данном случае от того, что эти выходы расположены на кривой поверхности (конической или цилиндрической) берегового обнажения.
Идея, что нефть надо искать только на антиклиналях или, как теперь принято говорить, на структурах, причём под структурами откровенно подразумеваются антиклинальные структуры, настолько прочно овладела умами современных нефтяных геологов, что оказывает влияние на направление научного мышления в областях, тесно соприкасающихся с нефтяной геологией. Это не трудно показать на конкретных примерах. До открытия Второго Баку проводили строгое различие между платформами и складчатыми зонами с точки зрения их геологического строения. Так и продолжают на них смотреть геологи, занимающиеся проблемами тектоники земной коры.
Не то происходит в области нефтяной геологии. Геологи, занятые поисками нефти на Русской платформе, исходя из убеждения, что подземное распределение нефтяных залежей обусловлено тектоникой вообще, а, в частности, антиклинальными структурами. Поэтому всё внимание их сосредоточено на обнаружении таких структур. Усердие, проявленное в этом направлении, привело к тому, что вся исследованная часть платформы покрылась антиклинальными структурами, в распределении которых пытаются установить определённые направления. Короче говоря, усилиями нефтяных геологов Русская платформа превратилась в складчатую зону.
Такое воззрение в корне неверно и вытекает исключительно из предвзятой точки зрения, что, где имеется нефть, там должны быть непременно антиклинали.
Пористость
правитьПри отсутствии поверхностных нефтепроявлений в районе пытаются иногда составить себе представление о его возможной нефтеносности на основании определённой пористости пород, встреченных в естественных обнажениях обследуемого района. При найденной удовлетворительной пористости пород проявляют оптимизм в отношении возможной нефтеносности района, при неудовлетворительной пористости, наоборот, склонны к пессимизму.
Исследования пористости пород могут дать определённое указание в том случае, если образцы песчаных пород из обнажений или керны, таких пород ив разведочных скважин обнаруживают совершенно недостаточную пористость. Такое обстоятельство указывает на то, что имеется мало надежды в этих пластах встретить нефть. Если же образцы (песчаных пластов показали хорошую пористость при отсутствии нефти, то затруднительно делать вывод в ту или другую сторону.
При исследованиях пористости надо иметь в виду, что нефтеносные пласты представляли собой раньше рыхлую породу (морской грунт), смешанную с твёрдыми органическими остатками. Пре превращении последних в нефть грунты становятся нефтеносными и в зависимости от пропорции, в которой были смешаны органические и неорганические вещества в исходном грунте, могут получиться пласты, в различной степени насыщенные нефтью, от тощих до перенасыщенных нефтью пластов или нефтяных плывунов, дающих в скважинах песчаные пробки. Пористость нефтяного пласта может быть отчасти функцией от количества исходного органического вещества в пласте, и в таком случае будет превышать пористость этого пласта, определённого при отсутствии в нём нефти.
Вместо изучения пористости пластов, не содержащих нефти, было бы полезнее изучить в широком масштабе пористость нефтеносных пластов, в расчёте на получение обширного цифрового материала, который позволил бы подметить какие-нибудь закономерности.
Явления местного значения
правитьПри поисках скрытых месторождений нефти руководствуются нередко правилами, выведенными на основании каких-нибудь местных особенностей данного нефтеносного бассейна, отличающих его от остальных. Так, например, для Эмбенского района характерно наличие соляных штоков среди нефтяных залежей, для Апшеронского полуострова — присутствие грязевых вулканов, для Ферганы — непосредственное соседство залежей нефти и серы. Наблюдая такое близкое соседство между названными объектами и месторождениями нефти, легко принять его за доказательство существования генетической связи между перечисленными объектами и нефтью. Такие предположения и были высказаны геологами, работающими в нефтеносных районах, отличающихся какими-нибудь специфическими особенностями, вроде наличия грязевых вулканов, соляных штоков, серных залежей.
Среди геологов, работающих в Эмбенском районе, широко распространено мнение, что нефть и каменная соль генетически связаны и что наличие соли в виде соляных штоков гарантирует наличие нефти и может быть поэтому использовано при поисках нефти в качестве указания на присутствие этого ископаемого. В уделах Эмбенского района наличие соляных масс в недрах может оказаться индикатором на нефть и облегчить поиски скрытых залежей нефти, но оно не может иметь универсального значения. Это видно уже из того, что помимо районов с нефтью и солью (Эмба) известны нефтеносные районы без соляных залежей и штоков (Баку, Грозный и многие другие) и известны также соленосные районы без залежей нефти (Бахмут, Илецкая Защита).
В разделе, посвящённом сере как признаку нефтеносности, было указано, что для Ферганского района было выдвинуто утверждение о существовании генетической связи между месторождениями нефти и серы, основанное на единичных фактах совместно нахождения этих двух ископаемых (Шор-су, Чангыр-таш), что отнюдь не является общим правилом, даже для Ферганы, а про остальные нефтеносные бассейны нашего Союза и говорить нечего, так как в них совместного нахождения залежей нефти и серы и не наблюдалось.
Таким же неудачным обобщением является прокламирование генетической связи между грязевыми вулканами и залежами нефти. Совместное нахождение их наблюдается у нас только на Апшеронском полуострове, где, действительно, легко может притти в голову мысль о существовании какой-то связи между мощными залежами нефти и грандиозными грязевыми вулканами.
Но уже в других районах распространения грязевых вулканов, а именно на Таманском полуострове и Чикишлярском районе, до сих пор не удалось обнаружить промышленных залежей нефти и надо считать, что по отношению к двум названным районам грязевые вулканы не оправдали себя в качестве индикаторов на присутствие промышленных количеств нефти. А затем остаются все остальные нефтеносные районы Союза, совершенно лишённые грязевых вулканов, районы, в которых тем не менее возникли нефтяные залежи как-то помимо и вопреки отсутствию грязевых вулканов.
Убедительным примером отсутствия генетической связи между грязевыми вулканами и нефтяными залежами являются также США, на территории которых не имеется ни одного грязевого вулкана, при наличии богатейших месторождений нефти, что самым определённым образом указывает на то, что нефтяные залежи и грязевые вулканы существуют совершенно независимо друг от друга. Возможно и совместное их нахождение, как, например, на Апшеронском полуострове, благодаря совпадению и перекрытию — районов их распространения, как это уже было отмечено по отношению к соли и по отношению к сере.
Теоретические соображения, на которые базируются при поисках нефти
правитьКак это не покажется парадоксональным, но при поисках явных месторождений нефти теоретические воззрения на процесс образования нефти и её залежей не оказывает заметного влияния на направление и характер поисковых работ. Будем ли мы считать разыскиваемую нами залежь, на присутствие которой в недрах указывает наличие выходов нефти на поверхность, первичной или вторичной не играет существенной роли, как показывает практика поискового дела. В самом деле, какое изменение в порядок поисковых и разведочных и даже эксплоатационных работ на явном месторождении внесла бы та или иная точка зрения на генезис самого месторождения? Нужно ли было бы известные по признакам на поверхности нефтяные месторождения бакинские, грозненские и другие разведать и эксплоатировать различно, смотря по тому, считаем ли мы их первичными или вторичными? Конечно, нет.
Значение правильных теоретических установок и предпосылок выступает отчётливо только при поисках скрытых месторождений нефти, лишённых поверхностных нефтепроявлений и при оценке прогнозов (предсказаний), делаемых по отношению к предполагаемым нефтяным залежам в районах и толщах, впервые выдвигаемых в качестве возможных нефтеносных, в особенности, в случае отсутствия каких-либо реальных указаний на эту предполагаемую нефтеносность. Показательными примерами в этом отношении являются поиски нефти в Барзасском районе Кузнецкого бассейна и в мощных коллекторах мела в Ферганском районе.
Многие из скрытых месторождений нефти были открыты случайно. К случайным открытиям относятся Чусовские-Городки на Урале, Краснокамский район на Каме и многие другие. Такие открытия будут происходить и в будущем. Желательно случайные открытия заменить обнаружением нефтяных месторождений на основании научно обоснованных предпосылок. Необходимо усиленно стремиться к этому, потому что в настоящее время мы ещё очень далеки от удачного решения поставленной задачи. Причина такого Положения вещей заключается в том, что нефтяная геология в плену у предвзятых и недостаточно проверенных теоретических представлений о происхождении нефти и формировании нефтяных залежей. Нефтяные геологи до такой степени привыкли к известным теоретическим представлениям, насчитывающим более чем 80-летнюю давность, и до такой степени уверены в их правильности, что даже не допускают мысли о необходимости пересмотра этих основных представлений, несмотря на непрерывно увеличивающееся число новых фактов, уже не укладывающихся без трения в рамки этих научных верований. К числу таких прочно укоренившихся в сознании людей, идей относятся: вера в существование особых нефтепроизводящих пород, не совпадающих с нефтеносными породами в обычном понимании этого слова, вера в особые пласты-коллекторы нефти и вера в подземную миграцию нефтяных масс.
На указанных трёх идеях покоится современное учение о формировании нефтяных залежей. Эти идеи прочно связаны между собой в одно логическое целое. Обычно исходят из утверждения, что нефтяные пласты месторождения (пески и песчаники, в морфологическом понимании этих терминов) являются только коллекторами или приемниками для нефти, из чего следует, что нефть не могла в них образоваться, а является в них пришлой, мигрировавшей откуда-то. Приняв это утверждение за исходную предпосылку, мы вынуждены логически допустить подземную миграцию нефти в качестве фактора, приводящего к образованию в пластах-коллекторах промышленных скоплений нефти, а также вынуждены допустить существование особых пород, производящих или генерирующих нефть, поскольку обычные нефтеносные породы рассматриваются лишь как приемник уже готовой нефти. Эта логическая связь между представлениями об особых пластах-коллекторах и нефтепроизводящих породах и связующим звеном между ними, в виде миграционных движений нефтяных масс из материнских пород нефти в пласты-приемники, и держит в плену мышление нефтяных геологов.
Чтобы освободиться от влияния таких представлений, достаточно поставить вопрос о достоверности или сомнительности основных предпосылок, на которых зиждется современное учение о формировании нефтяных залежей. Попробуем подойти критически к трём основным предположениям, на которые базируется современная нефтяная геология.
Пласты-коллекторы
правитьОбщеизвестно, что промышленная нефть добывается, главным образом, из песков и песчаников различного литологического состава. Богатейшие месторождений нефти Бакинского и Грозненского районов и менее богатые других районов являются примерами, иллюстрирующими это положение. Самый факт приуроченности значительных количеств нефти к пескам и песчаникам является твёрдо установленным и не оспаривается. Более того, эксплоатационное бурение на нефть ведётся со строгим учётом этого факта. Песчаный пласт, намеченный к эксплоатации, не перекрывают обсадными трубами. Если же, при практикуемом сейчас способе эксплоатации месторождений снизу-вверх, свиту нефтеносных песков перекрывают колонкой, то пробивкой дыр на уровне установленных при бурении нефтяных песков восстанавливают возможность проникновения нефти в скважину из нефтяных песков, временно перекрытых обсадными трубами. Исходя из того же факта обычной приуроченности нефти к песчанистым пластам проектируют разведочное бурение на новых площадях в нефтеносных районах с таким расчётом, чтобы поисковые скважины вскрыли, песчаные пласты, которые могли бы оказаться нефтеносными, и не ищут нефти в чисто глинистых толщах.
Если насчёт самого факта приуроченности нефти к песчанистым пластам (приуроченности не исключительной, но чаще всего наблюдаемой), между геологами не возникает никаких споров, то иначе обстоит дело с теоретическим обоснованием этого явления. В толковании явления приуроченности нефти к песчаным пластам мнения геологов резко расходятся.
Большинство современных геологов считает, что песчаные пласты не могут быть материнскими породами по отношению к нефти, а являются только коллекторами или собирателями нефти, вбирающими в себя нефть из смежных пород или из нефтяных струй, пересекающих песчаные пласты.
Принятие такой точки зрения влечёт за собой, с логической необходимостью, признание и нескольких других допущений. Если песчаные пласты являются только собирателями нефти, то эти пласты не могут быть материнскими породами нефти, не могут быть пластами, генерирующими нефть. Если нефть в песчаных пластах пришлая, то она должна была образоваться в других, не песчаных пластах. Приходится, следовательно, делать допущение о существовании особых нефтепроизводящих пород, отличных и обособленных от песков и песчаников, являющихся на деле нефтеносными. Приходится также делать допущение о передвижении (миграции) нефти из нефтепроизводящих пород в пески и песчаники, которые благодаря этому процессу становятся нефтеносными. Передвижка нефти должна совершаться в громадных количествах, иначе не могли бы образоваться столь мощные месторождения, какие имеются, например, в окрестностях Баку или Грозного. Такое нагромождение допущений принимается большинством геологов за научную аргументацию. Особенно увлекает при этом логичность умозаключений. Иногда авторы (например, Крейчи-Граф) так прямо и аргументируют, что если пески являются лишь коллекторами для нефти, то вполне логично допустить миграцию нефти. Конечно, логично об этом спорить не приходится. Беда только в том, что основное допущение, что пески служат лишь коллекторами, лишь приемниками для образовавшейся где-то, но не в них самих, нефти, является совершенно произвольным. Если принять это произвольное допущение на веру, делает большинство современных геологов, то поневоле придётся также принять и учение об образовании нефтяных месторождений путём массовой миграций нефти из особых нефтепроизводящих пород в пески и песчаники, которые в результате такой миграции превращаются в нефтеносные.
Объявить, что пески и песчаники являются только собирателями нефти или, другими словами, содержат нефть во вторичном залегании, конечно, не трудно. Ещё легче принять такое утверждение на веру и создать на основании его соответствующую гипотезу о способе возникновения нефтяных месторождений. На основании произвольных предпосылок, умело подобранных, можно создать теоретические схемы, может быть даже и безупречные в логическом отношении, но ведь одной логичности схемы ещё мало для признания её достоверности. Необходимо показать, что такая схема без натяжки увязывается с хорошо установленными фактами, что она не противоречит тому, что приходится наблюдать в естественных обнажениях и на материале, добытом из буровых скважин.
Геологи, утверждающие, что пески и песчаники являются лишь коллекторами для нефти, обычно не указывают, почему они приписывают пескам и песчаникам свойство собирать (аккумулировать) нефть. Возможно, что это утверждение основывается на свойствах сухих песков впитывать в себя жидкости, в том числе и нефть. Это явление можно наблюдать на каждом шагу на дневной поверхности. Пролитая нефть впитывается в почву, в особо заметных количествах в случае сухой и сильно песчанистой почвы. Явления пропитывания нефтью, наблюдаемые на залегающих на дневной поверхности породах и почвах, как нечто само собой понятное, переносится и на пески, залегающие под дневной поверхностью. Но пески (коренные), залегающие на глубине, представляют собой пласты, подстилаемые и покрытые глинистыми породами, смыкающимися на периферии песчаных пластов.
Если, согласно господствующим воззрениям, нефтяные залежи формируются в антиклиналях только при наличии пластов-коллекторов, т. е. пластов, отличающихся достаточной пористостью, то почему нам неизвестны промышленные залежи в конгломератах или точнее в рыхлых галечниках. Водоносные галечники известны в достаточном количестве, но почему нет нефтеносных галечников в разрезе нефтяных месторождений. Поверхностные нефтепроявления известны и не составляют большой редкости. Мы имеем, например, в «Майли-сае в современных галечниках, облекающих размытый свод складки, закированные участки по сторонам оврагов, спускающихся со свода. Происхождение их очень понятно. На своде обнажены коренные нефтеносные пласты и нефть, снесённая дождевыми потоками со свода, была отложена в галечниках на периферии. Такие закированные участки в конгломератах и галечниках известны и в Яркутане, и в Чимионе, и в других месторождениях и без труда распознавались до сих пор как вторичные и чисто поверхностные проявления.
Песчаные, как и всякие другие пласты, отложенные в водном бассейне, занимают лишь часть бассейна, и сходят на-нет к границе своего распространения, и даже в предельном случае, выстилая весь бассейн, не могут выходить за его пределы, что и приводит к тому, что каждый пласт в свите осадочных пород, можно рассматривать за чечевице- или линзообразное тело большой протяжённости, но сравнительно незначительной мощности.
Утверждение, что пески и песчаники служат лишь коллекторами для нефти, есть ничто иное, как перефраз утверждения, что пески и песчаники содержат нефть во вторичном залегании, или, что пески и песчаники не могут быть материнскими породами нефти. Все эти предположения выражают одну и ту же мысль, лежащую в основании господствующих ныне воззрений па генезис нефтяных месторождений. Основная мысль эта заключается в простом отрицании возможности образования нефти в песках и песчаниках. Поэтому неудивительно, что с какого бы из трёх выражений этой основной мысли не начинать, непременно придётся логически признать и существование нефтепроизводящих пород, и массовую миграцию нефти из них в породы-приёмники, и возникновение таким путём нефтяных залежей.
Основным является поэтому вопрос, может ли нефть образоваться в песках и песчаниках, из которых мы её добываем? Или, в более полной и точной формулировке: образовалась ли нефть в тех породах (песках, песчаниках, доломитах, мергелях), которые мы называем нефтеносными, по обилию содержащейся в них нефти?
Необходимо напомнить, что нефтеносными породами являются не только пески и песчаники, но также известняки, доломиты, диатомовые сланцы и другие породы. С точки зрения господствующих в данный момент воззрений все эти породы, в случае их нефтеносности, рассматриваются как пласты-коллекторы или приёмники для нефти, и, следовательно, считаются пористыми пластами. По отношению к нефтеносным известнякам такой подход приводит часто к грубым ошибкам. Многие нефтеносные известняки являются породами кавернозными или ноздреватыми, к которым термин „пористая порода“ неприложим. Между ноздреватыми и пористыми породами имеется весьма существенное различие, заключающееся в следующем.
В ноздреватых породах разобщены между собою пустоты, а сплошной и непрерывной является сама порода. Сыр с развитыми в его массе ноздринами даёт хорошее представление о характере ноздреватых пород.
В пористых породах, наоборот, разобщены между собою твёрдые частицы, а находятся в общении между собой пустые пространства. Песок является хорошим представителем пористых пород.
Теоретически мыслимо образование залежей в пористых породах, например в песках, путём проникновения нефти извне.
Но по отношению к ноздреватым породам, например известнякам, возможность проникновения нефти в ноздрины, через окружающую эти ноздрины плотную породу, не представляется возможной.
Насколько разница между ноздреватыми и пористыми породами существенна, можно показать на примере месторождений Краснокамского и Туймазинского. В Краснокамском районе влияние ранее пробуренных скважин не сказывается на дебите новых скважин. В одних случаях новая скважина даёт более высокую, в других пониженную добычу, по сравнению с ранее проведёнными скважинами. В Туймазинском районе новая скважина, заложенная среди старых, даёт сниженную добычу. Причина такого различного поведения заключается в том, что в Краснокамске нефть извлекают из известняков, повидимому, ноздреватых, а в Туймазах из песков, т. е. из пород пористых в обычном значении этого слова.
На прямой вопрос: почему нефть не может образоваться в песчаных породах, приходится слышать только один ответ, что накопление органического вещества в песках в количествах, достаточных для образования промышленных залежей нефти, не может иметь места из-за аэрации (проветривания) песков. Это возражение было придумано Н. А. Андрусовым, а затем подхвачено А. Д. Архангельским. Апробированное двумя академиками, оно получило в глазах многих геологов значение неотразимого аргумента.
Критический разбор этого аргумента был мною дан в работе „Нефтепроизводящие свиты“, вышедшей в 1934 г.
Нефтепроизводящие породы
правитьЧтобы понять, из какого материала и при каких обстоятельствах могла образоваться нефть, естественнее всего обратиться к изучению нефтеносных пород и к выяснению условий, при которых они были отложены. Такой подход к проблеме отвечает здравому смыслу, но противоречит прочно установившимся воззрениям на генезис нефтяных залежей. Почти все учебники по геологии нефти как наши, так и заграничные, учат, что нефтяные залежи вторичного происхождения, что нефть в них пришлая, что она образовалась в особых нефтепроизводящих породах, которые не надо смешивать с породами нефтеносными, в которых нефть фактически находится и из которых мы её добываем. Если стать на эту точку зрения, то очевидно, что изучение нефтеносных пород и условий их отложения не может пролить света на происхождение самой нефти, так как нефтеносные породы и нефть не связаны общностью происхождения. Вместо изучения генезиса нефтеносных пород учебники предлагают изучать генезис пород, которые сами по себе не нефтеносны, но которым предусмотрительно присваивают название „нефтепроизводящих“ пород. Против такого предложения нельзя было бы ничего возразить, если бы была уверенность в том, что эти так называемые нефтепроизводящие породы, противопоставляемые породам нефтеносным, действительно имеют какое-нибудь отношение к нефти. Но целый ряд обстоятельств свидетельствует определённым образом против такой возможности.
„Нефтепроизводящие“ породы прежде всего не реальны, а гипотетичны. Это явствует из того, что среди авторов, придерживающихся мнения о существовании особых нефтепроизводящих пород, отличных от пород нефтеносных, не существует единогласия на счёт того, что следует понимать под гермином „нефтепроизводящие породы“, даже по отношению к одному и тому же району. Так, например, по отношению к нефтяным залежам палеогена Ферганы были выдвинуты в качестве „нефтепроизводящих свит“, с одной стороны, юра (Порфирьев и Васильев), развитая в Фергане в виде континентальной фации и к тому же отсутствующая под нефтяными месторождениями Сель-рохо и Таш-рават, что исключает всякую возможность происхождения нефти этих месторождений из юры, а, с другой стороны, палеоген (Колодяжный), точнее та часть палеогена, которая была отнесена Вяловым к установленному им исфаринскому ярусу. Противоречие заключается в данном случае в том, что по Порфирьеву и Васильеву нефтепроизводящая толща (юра) залегает значительно ниже нефтеносной толщи (палеоген) и нефть мигрировала, следовательно, снизу вверх, а по Колодяжному нефтепроизводящая свита залегает над нефтеносными пластами палеогена и нефть мигрировала сверху вниз.
Противоречие заключается также в том, что происхождение палеогеновой нефти в данном случае приписывается двум совершенно различным системам (палеогену и юре). Одни авторы считают признаком нефтепроизводящих свит полное отсутствие в них нефти, другие допускают, что нефтепроизводящие свиты могут и даже должны содержать нефть, хотя в таком случае исчезает критерий для различения свит нефтепроизводящих и нефтеносных.
Иногда отличают нефтепроизводящие свиты от нефтеносных только по их положению на разрезе. Так, например, в Эмбенском районе, в случае наличия в разрезе двух нефтеносных свит, было принято считать за нефтепроизводящую ту из них, которая занимает более низкое стратиграфическое положение.
Так же сильно расходятся мнения относительно содержания органических веществ в нефтепроизводящих породах. По мнению одних, эти породы должны изобиловать органическими примесями, по мнению других, наоборот, они должны быть чрезвычайно бедными, так как органические вещества, содержавшиеся в них, были израсходованы на образование нефти.
При всех этих разногласиях сторонники гипотезы, допускающей существование особых нефтепроизводящих свит, единодушны в одном отношении, считая, что „нефтепроизводящие породы“ должны быть чёрными или тёмноокрашенными, но во взглядах на причину чёрной окраски пород опять расходятся между собой. Одни приписывают чёрную окраску обилию примешанных органических веществ, другие — наличию односернистого железа, как бы распылённого в породе.
Указанными выше противоречиями не исчерпываются недостатки учения о нефтепроизводящих свитах. Более подробный анализ слабых сторон этого учения дан в работе „Нефтепроизводящие свиты“, в которой приведены данные, свидетельствующие определённым образом против правильности учения об особых нефтепроизводящих породах и свитах, и показано, что можно обойтись без таких гипотетических пород и свит, допустив, что нефтепроизводящие и нефтеносные породы совпадают между собой, а не обособлены друг от друга, как утверждают сторонники учения о нефтепроизводящих свитах. Лучше всего отбросить термин „нефтепроизводящий, нефтепроизводящая“, как ненужный и вносящий только путаницу в наши представления о процессах образования нефти и распределения её в недрах.
Ориентировка на нефтепроизводящие свиты представляет собой попытку теоретического обоснования необходимости поисков нефти по вертикали. Такие поиски ведутся в направлении сверху вниз. Полагая, что уже установленные в районе залежи получили нефть откуда-то снизу, предлагают поиски новых залежей нефти производить на более значительной глубине в подстилающих толщах, Так, например, в районе Второго Баку многие геологи уповают на девонскую нефть на том основании, что нефть имеется в карбоне. Вопрос о наличии или отсутствии нефти в девоне Второго Баку будет решён путём глубокого бурения, а не смелыми спекуляциями.
Иногда обоснование необходимости поисков нефти в определённой толще строится в направлении, обратном только что изложенному. Сперва устанавливают наличие „нефтепроизводящей свиты“, а затем уже заявляют о необходимости поисков залежей нефти в толщах, залегающих выше „нефтепроизводящей свиты“.
Допустим, что известен колонковый разрез пород, слагающих исследованный район. Пусть на этом разрезе представлены третичные отложения, подстилаемые мезозойскими. Допустим также, что в мелу или в юре отмечена какая-нибудь толща, например, тёмные сланцеватые глины с значительным содержанием органических веществ, отвечающие представлению о „нефтепроизводящих породах“. Приверженцы учения о нефтепроизводящих породах могут задать (а иногда и задают) такой вопрос: „Не залегают ли в разрезе выше тёмных сланцев, например, в третичных слоях, такие породы, которые могли бы служить коллекторами для нефти“? В случае утвердительного ответа они скажут, что нефть надо искать в той из вышележащих толщ разреза, в которой имеются пласты-коллекторы, залегающие в благоприятных (т. е. антиклинальных) структурах. Нефть будут, следовательно, искать выше сланцеватой толщи, а теоретическое обоснование таких поисков будет исходить из предположений, что мезозойская сланцеватая толща является материнской породой нефти, что образовавшаяся в этой толще нефть мигрирует кверху, что пористые слои (коллекторы), расположенные выше, в третичных отложениях, улавливают эту мигрирующую нефть и т. д. Короче говоря, при таком встречающемся в наше время подходе к поискам нефти ориентируются на последовательность определённых признаков по вертикали. Придерживаясь такой схемы, Н. П. Туаев открыл в 1933 г. месторождение Хау-даг в Южном Узбекистане. Но даже такой блестящий практический успех не подтверждает правильности теоретического обоснования, из которого исходил в данном случае Н. П. Туаев.
Миграция нефти
правитьЗамечания общего характера
правитьНаиболее популярная в настоящее время теория возникновения нефтяных залежей опирается на три основных понятия. Она допускает образование нефти в особых породах и свитах, именуемых нефтепроизводящими, которым она противопоставляет свиты нефтеносные, приписывая этим последним только роль приемников для нефти, образовавшейся в других (нефтепроизводящих) породах и свитах. Самый процесс перемещения нефти из пластов нефтепроизводящих в пласты нефтеносные обозначается как миграция нефти.
Реальными, а потому и общепризнанными являются нефтеносные породы и свиты. Совершенно абстрактными приходится считать нефтепроизводящие породы и свиты, если они понимаются в смысле образований, совершенно обособленных от нефтеносных отложений. Понятие о миграции нефти занимает промежуточное положение; оно может быть реальным или гипотетическим, смотря по тому, какой смысл вкладывается в это понятие.
Передвижки нефти безусловно имеют место в природных условиях и притом вне всякой связи с деятельностью человека. Но гипотетическими являются предположения о размерах этого явления, например, обычное допущение, что нефть определённого месторождения мигрировала в нефтесодержащие или нефтеносные пласты этого месторождения из особых нефтепроизводящих пород или свит, обособленных и отличных от нефтеносных пластов месторождения.
Если гипотетичны нефтепроизводящие породы или свиты, то само собой понятно, что и миграция нефти из этих воображаемых свит в реальные нефтеносные породы представляет собой чисто гипотетический процесс. Говоря о подземных передвижениях нефти, надо строго различать реальные и гипотетические перемещения этого ископаемого.
В качестве доказательств происходящей миграции нефти приводят нередко явления передвижения нефти, наблюдаемые при эксплоатации нефтяного месторождения, например приток нефти к забою скважины, образование столба нефти в скважине, фонтанирование и переливание нефти из скважины. Сюда же относятся явления, связанные с обводнением нефтяного пласта, взаимная зависимость между дебитами разных скважин, например падение дебита в одной скважине в зависимости от возрастания его в другой, увеличение газового давления и дебита в старых пластах при вскрытии нового продуктивного пласта. Все эти явления доказывают, разумеется, существование подземных передвижек нефти на более или менее значительное расстояние, и хотя все они обусловлены нарушением режима месторождения деятельностью человека, тем не менее они приводятся в литературе в качестве доказательств происходящей в природных условиях миграции нефти.
Если под миграцией нефти понимать подземные передвижки нефти, вроде только что указанных, то спорить не о чем. Но когда в научной литературе ведутся споры о миграции нефти, и споры нередко весьма горячие, то в понятие миграции нефти вкладывают совершенно определённый смысл. Спорят о том, является ли миграция нефти процессом, приводящим к образованию нефтяных залежей промышленного значения, например, могли ли богатейшие залежи продуктивной толщи Апшеронского полуострова возникнуть за счёт нефти, образовавшейся где-то, в стратиграфически более низких горизонтах, и затем уже мигрировавшей или перекочевавшей в пески продуктивной толщи. Вот в чём заключается занимающая нас проблема. Все же перечисленные выше явления, связанные с буровой деятельностью человека, только доказывают, что нефть обладает способностью к подземным передвижениям. Но ведь в этом нет ничего удивительного, так как нефть подвижная жидкость. К тому же никто указанных явлений никогда и не оспаривал. Но считать эти явления доказательством в пользу возможности процесса накопления значительных и имеющих промышленное значение масс нефти в эксплоатируемых нами пластах никак не приходится уже по одному тому, что перечисленные выше явления подземной передвижки нефти представляют собою явления как раз обратного порядка — они относятся к потерям месторождением нефти, к произвольно вызванным деятельностью человека утечкам нефти из залежей. Короче говоря, указанные выше явления, обнаруживаемые при эксплоатации нефтяных месторождений, только сопровождают разрушение месторождений. Приводить эти же явления в качестве доказательства возможности процесса возникновения нефтяных залежей путём миграции громадных количеств нефти на значительное расстояние, как это нередко делается в специальной литературе, конечно, совершенно непоследовательно и ошибочно.
Современные геологи противопоставляют реальным нефтеносным свитам особые гипотетические нефтепроизводящие свиты, в которых происходит якобы генерация нефти. Нефтеносные же свиты, согласно господствующим воззрениям, сами нефти не образуют, а служат только приемниками для таковой. В конкретных случаях нефтепроизводящие свиты бывают указаны на вертикальном разрезе и притом нередко на значительном расстоянии по вертикали от нефтеносной части разреза. При таких условиях, конечно, возникает логическая необходимость о допущении миграции нефти из нефтепроизводящей свиты вверх, в свиту нефтеносную.
Центр тяжести всех споров о миграции нефти заключается, таким образом, в том, образовались ли месторождения нефти за счёт массовой миграции нефти из каких-то особых нефтепроизводящих свит, отдалённых на значительное расстояние по вертикали от тех свит, которые мы называем нефтеносными, а иногда и продуктивными, на том основании, что они содержат в своём составе нефтеносные пласты, могущие служить объектом эксплоатации. В моей работе „Нефтепроизводящие свиты“ собран материал, оказывающий, что различные породы, выдвигавшиеся в качестве нефтепроизводящих или материнских пород нефти, в действительности к генерации нефти отношения не имеют. Поэтому отпадает логическая необходимость допущения массовой миграции нефти на большие расстояния. Но возможно, что массовая миграция нефти на большие расстояния могла бы быть доказана в качестве самостоятельного явления. Если бы это удалось сделать, то получилась бы косвенная поддержка учения о нефтепроизводящих свитах, сильно покачнувшегося в настоящее время. Может быть сторонники учения о нефтепроизводящих свитах смогли бы что-нибудь сделать в этом направлении.
Одни из существующих миграционных гипотез считают глинистые породы непроницаемой средой для нефти, другие гипотезы, наоборот, совершенно игнорируют это природное свойство глин и мергелей, которые во влажном состоянии препятствуют проникновению и прохождению через них нефти.
Гипотезы первой группы допускают миграцию нефти из нефтепроизводящих пород в породы нефтеносные либо по линиям крупных разрывов, по взбросам и сбросам со значительной амплитудой смещения крыльев, либо по системам трещин, развитых в самих глинистых пластах.
Для сторонников гипотезы, допускающей, что нефть из нефтепроизводящих свит поднимается по крупным тектоническим трещинам разрыва и из них проникает в пористые пласты, приткнутые к поверхностям разрыва, не представляет затруднения объяснить, почему мы встречаем в скважинах нефтяные пласты, изолированные друг от друга по вертикали толщами глинистых пород, лишённых каких бы то ни было признаков нефти. Согласно этой гипотезе нефть проникает со стороны трещины разрыва только в пористые пласты и не входит в пласты глинистые. Препятствием для признаний правильности этой гипотезы является другое обстоятельство. Если нефть проникает в пористые пласты со стороны крупной трещины разрыва (сброса или взброса), то и питание нефтяных пластов, если их несколько, происходит за счёт одного и того же общего источника, и поэтому следовало бы ожидать, что нефть во всех пластах, питаемых от общей дислокационной трещины, будет одинакова по своим физическим и химическим свойствам. Этого как раз и не наблюдается на деле, в чём легко можно убедиться, например, на цифрах удельных весов нефтей из разных горизонтов любого месторождения нефти.
Обыкновенные трещины отдельности потому так охотно выдвигаются в качестве путей для мигрирующей нефти, что они представляют общераспространённое явление, наблюдаемое в любом естественном или искусственном обнажении. Такие трещины особенно отчётливо видны в сухих породах. Возражать против наличия трещин в породах не приходится. Но, если считать, что существуют трещины под нефтяными пластами, и что по этим трещинам мигрирующая нефть проникла в пласты и насытила их нефтью, то, чтобы быть последовательным, надо считаться также и с наличием трещин над нефтяными пластами, по которым нефть из нефтяных пластов может мигрировать дальше вверх в количествах столь же значительных, в каких она прошла через подстилающие глины.
Ко второй группе относится гипотеза региональной миграции нефти, по. которой нефть продвигается между частицами, слагающими глинистую породу.
Воздушно-сухая глина, конечно, впитывает в себя нефть и могла бы, может быть, служит передатчиком нефти, хотя бы и весьма неудовлетворительным. Но что таким путём не происходит образования нефтяных залежей ясно хотя бы из того, что глины, залегающие между нефтяными пластами, не содержат нефти. Если бы глинистые пласты, разделяющие нефтеносные пески, служили проводниками для нефти, они удержали бы часть проникшей через них нефти в адсорбированном состоянии. Но ведь как раз этого и не наблюдается ни в обнажениях, ни на образцах грунтов из буровых скважин.
Сильным аргументом против миграции нефти является уже упомянутое выше обстоятельство о физическом и химическом различии нефтей из различных горизонтов одного и того же месторождения. Специальная литература изобилует такого рода примерами.
Если месторождение получило нефть из одного источника, из одной нефтепроизводящей свиты, то и нефть в различных горизонтах месторождения должна была бы обладать одинаковыми свойствами, что, как известно, не имеет места в виде общего правила.
Можно указать ещё на одну большую неувязку в рассуждениях защитников миграционных теорий. Общеизвестно, какие усилия прилагаются к полному извлечению нефти из пластов и как мы еще далеки от удовлетворительного разрешения этого вопроса. Для решения этой задачи было предложено много разнообразных способов: промывка забоя соляной кислотой в случае известняков; торпедирование скважин; промывка пласта содой; нагнетание нефтяного газа; способ Марриотта.
Все эти приёмы показали, с каким упорством нефть удерживается в пластах, да ещё в таких, которые считаются отдающими свою нефть сравнительно легко.
Глины же все считают породами, с трудом отдающими свою нефть, что общеизвестно. И тем не менее, когда речь заходит о нефтепроизводящих свитах, являющихся, по общему мнению, глинистыми, находят возможным утверждать, что эти глины не только отдают нефть, но и отдают её начисто.
Миграция нефти в газообразном (парообразном) состоянии
правитьКогда говорят о миграции нефти, то как-то само собой подразумевается, что речь идёт о перемещении нефти в жидком состоянии. Имеются, однако, сторонники миграционного учения, допускающие передвижение нефти в недрах земли не в жидком, а в газообразном или парообразном состоянии. К сторонникам такой точки зрения принадлежат приверженцы теории неорганического происхождения нефти, которые вынуждены это допускать, поскольку они считают, что образование нефти происходит на глубине, где господствуют температуры, при которых нефть не может существовать в жидком виде. Примерами являются теории Менделеева, Штебера.
Попадаются, однако, в литературе примеры допущения миграции нефти в парообразном или газообразном состоянии, когда для этого не имеется серьезных, объективных оснований. Субъективные основания для принятия такой точки зрения могут быть. Если кто-нибудь утверждает, что в определённом конкретном случае нефть мигрировала в виде жидкости через толщу породы, или по системе трещин отдельности, или по крупным тектоническим разрывам, мы, естественно, требуем доказательств такого передвижения нефти в виде установленного наличия различных нефтепроявлений (нефтяной окраски пород, производных от нефти битумов) и на предполагаемых путях передвижения нефти. При миграции же нефти в газообразном состоянии, в породах, трещинах, разрывах могут как будто отсутствовать всякие следы прохождения газообразной нефти по предполагаемым путям миграции.
Только что указанное обстоятельство представляет известный соблазн в том отношении, что делает допущение о миграции нефти в газообразном состоянии как бы неуязвимым для критики.
Пока обсуждение этого вопроса ведется теоретически, трудно доказать несостоятельность этого варианта миграционной гипотезы. Но стоит только перейти к обсуждению конкретных случаев, как гипотеза о миграции нефти в газообразном состоянии оказывается не только уязвимой, но и просто несостоятельной. Это легко показать на конкретном примере, взятом из работы С. А. Ковалевского «Нефтяные площади Средазнефти», («Азербайджанское нефтяное хозяйство» 1931, No 1 (109), стр. 74-81). (С. А. Ковалевский пишет: «Помимо чисто практического интереса, Майли-сай возбуждает любопытство своими данными о появлении несомненной нефтеносности в отложениях ниже ферганского яруса — теоретический вопрос, который до последнего времени не находил признания широких геологических кругов.»
По свойству нефтей различные горизонты Майли-сая характеризуются так:
- Вверху ферганского яруса — непромышленные притоки горизонта r — тяжёлая обезгазенная и окисленная «асфальтовая» нефть.
- В середине ферганского яруса — промышленный горизонт m — нефть удельного веса 0,910—0,885 (скважины No 3 и No 0).
- В подошве ферганского яруса — небольшие притоки в l и ниже — лёгкая светлая нефть удельного веса 0,820—0,809 (скв. No 2-Х), а также залежи разрабатывавшегося озокерита. Эта нефть при разгонке даёт: бензина — 17,66 %», керосина — 45,4 % и в остатках парафина — 3,37 %.
- В меловых отложениях, в 20 м от кровли (скв. No 3) — «газы и признаки нефти», и в 100 м от кровли (скв. No 2) — лишь «сильные газы».
Из приведённого следует, что нефть в Майли-сае со стратиграфической глубиной горизонта залегания быстро уменьшается в удельном весе, достигая «белых нефтей» (скв. No 5) в подошве ферганского яруса и переходя ниже в мел уже только в виде газовых притоков».
Смысл приведённой цитаты заключается, повидимому, в том, что нефтяные газы или пары, по мере приближения к дневной поверхности, начинают конденсироваться, сперва более лёгкие, а затем более тяжёлые из них. Этим объясняется, по С. А. Ковалевскому, возрастание удельных весов майлисайских нефтей при приближении к поверхности. Такое распределение нефтей по удельным весам, уменьшающимся с глубиной как в Майли-сае, является, однако, прямым опровержением процесса конденсации, допускаемого С. А. Ковалевским. При конденсации поднимающихся снизу вверх нефтяных паров или газов осели бы прежде всего высококипящие углеводороды, а низкокипящие сгустились бы в более высоких горизонтах, потому что температура слоёв падает по мере приближения к дневной поверхности. Получилось бы, в конечном итоге, распределение нефти по пластам, как раз обратное тому, что наблюдается в Майли-сае. Мы имели бы в нижних пластах более тяжёлые нефти (преобладание тяжёлых углеводородов), а в верхних более лёгкие (преобладание низкокипящих фракций).
В той же статье С. А. Ковалевского, из которой заимствованы приведённые выше данные об удельных весах майлисайских нефтей, имеются следующие данные об удельных весах нефтей из шести горизонтов промысла Ким (Сель-рохо) [С левой стороны дана номенклатура горизонтов по С. А. Ковалевскому, с правой стороны обозначение тех же горизонтов по К. П. Калицкому.]:
- Второй горизонт — 0.865-0.879 — r
- Третий горизонт — 0.843-0.863 — m
- Четвёртый горизонт — 0.868-0.875 — m/l
- Пятый горизонт — 0.862-0.870 — m/l
- Шестой горизонт — 0.922-0.929 — l
- Восьмой горизонт — 0,814-0,820 — k
Приведённые цифры удельных весов нефтей из различных горизонтов месторождения Сель-рохо говорят определённым образом против допускаемой С. А. Ковалевским миграции нефти в газообразном состоянии. Сель-рохо и Майли-сай являются месторождениями одного и того же нефтеносного бассейна. Разрезы этих месторождений почти идентичны. Они имеют общие нефтеносные горизонты — r, m и i. Если согласиться с С. А. Ковалевским, что месторождение Майли-сай образовалось путём миграции нефти в газообразном состоянии снизу вверх, то такое же допущение надо сделать относительно месторождения Сель-рохо. Но удельные веса нефтей из последовательных горизонтов этого месторождения противоречат такому предположению.
В Сель-рохо уже не наблюдается правильного уменьшения удельных весов нефтей в зависимости от возрастания стратиграфической глубины залегания нефтей, как это было показано для Майли-сая. В Сель-рохо удельные веса нефтей меняются неправильным образом в связи с изменением стратиграфической глубины. Различие удельных весов по горизонтам ясно показывает, что нефти Сель-рохо не происходят из одного общего очага нефтеобразования, а имеют самостоятельное происхождение в каждом горизонте.
Точно также и в Майли-сае нефть различных горизонтов имеет самостоятельное происхождение. Кажущееся закономерным уменьшение с глубиной удельных весов нефтей из этого месторождения носит характер случайного явления, не повторяющегося на других месторождениях того же Ферганского района.
Миграция нефти в жидком состоянии
правитьЧисло авторов, допускающих, что нефть мигрирует в газообразном состоянии и только после достижения ею пластов-коллекторов сгущается в жидкость, невелико. Большинство же сторонников миграционной теории того мнения, что нефть, образовавшаяся в нефтепроизводящих породах, покидает эти породы в виде жидкости и в таком виде совершает дальнейший путь к пластам-коллекторам.
Выходит, таким образом, что мигрирует конечный продукт процесса нефтеобразования, в виде смеси жидких и газообразных углеводородов, обозначаемой термином нефть. Мигрирует, следовательно, жидкость, насыщенная растворёнными в ней газами, а не газы в чистом виде. К моменту окончания процесса нефтеобразования, газы, растворённые в нефти, находятся под давлением, имеющемся в нефтепроизводящём пласте. Пока давление остаётся постоянным, нефть находится в покое. При нарушении этого равновесия тектоническими процессами происходит падение давления в нефтепроизводящем пласте, сопровождаемое выделением из нефти соответствующего количества газов, находившихся до этого в растворе. Под влиянием выделяющихся газов, вспенивающих нефть, она устремляется в образовавшиеся трещины и разломы пластов.
Миграционная гипотеза допускает, что такая вспененная нефть, поднимающаяся. по плоскостям дислокационных разрывов вверх, встречая на своём пути пористые пласты (пески и песчаники), проникает в эти пласты и образует в них обширные скопления нефти. Таким образом возникают, согласно этой гипотезе, промышленные залежи нефти.
Всё это представляется довольно логичным и правдоподобным, и потому неудивительно, что миграционная гипотеза нефти насчитывает столько сторонников среди геологов. Но, несмотря на простоту и кажущуюся очевидность, миграционная гипотеза не выдерживает критической проверки. На основании изложенной гипотезы получается такая схема: внизу нефтепроизводящие пласты, над ними — нефтеносные. Связующим звеном между теми и другими служат дислокационные разрывы, выполняющие роль проводящих путей для нефти. Такая система окажется в равновесии, если газовое давление во всех отделах системы окажется одинаковым как в нефтепроизводящих, так и в нефтеносных пластах, а также и на связующих путях миграции нефти, т. е. в дислокационных разрывах. Таким образом и нефтеносные пласты-коллекторы, и нефтепроизводящие пласты должны содержать газ при одинаковом давлении. Поэтому наличие и отсутствие газа не является критерием для различения нефтеносных пород и нефтепроизводящих, так как и те и другие должны быть газоносными в одинаковой степени, по крайней мере в отношении газового давления. Миграционная же гипотеза допускает, что не только нефть, но и газовое давление (как будто бы оно было чем то вроде жидкости) способны переместиться нацело из нефтепроизводящих пластов в пласты нефтеносные. Такого рода воззрения высказывались сторонниками миграционных гипотез, что можно подтвердить литературными цитатами.
Так, например, многие геологи считают, что «нефтяные залежи продуктивной толщи Апшеронского полуострова — вторичные образования и представляют собой скопления нефти, мигрировавшей в пласты продуктивной толщи из майкопской и коунской свит. Сопоставляя те громадные количества нефти, которые продуктивная толща уже дала и еще продолжает давать, с одной стороны, и скромные признаки нефти из майкопской и коунской свит, с другой (приверженцы миграционной теории естественно могли притти к выводу, что нефть из Майкопа и коуна перекочевала полностью в продуктивную толщу. Такой же вывод получается по отношению к газовому давлению, которое проявляется с такой исключительной силой при первом вскрытии новых пластов продуктивной толщи на Апшероне, как это было продемонстрировано могучими фонтанами, полученными за последние годы. Но газовое давление не могло перекочевать на подобие жидкости из нефтепроизводящего Майкопа и коуна в нефтеносную продуктивную толщу, так как это противоречит законам физики.
Все эти затруднения отпадают при допущении, что нефть не мигрировала в нефтеносные пласты, а образовалась в них самих из органического материала, погребённого при отложении этих пластов. Нефтеносные пласты представляют собой замкнутые пространства. При образовании нефти в замкнутом сверху и снизу пласте только и могло развиться то громадное газовое давление, которое разрешается могучими фонтанами при вскрытии такого пласта скважинами. Такое предположение уже не вступает в противоречие с физическими законами.
О допускаемых размерах вертикальной миграции нефти
правитьМногочисленные гипотезы, предложенные для объяснения происхождения нефти и возникновения нефтяных залежей, прибегают, в большинстве случаев, к допущению вертикальной миграции нефти. Происходит это оттого, что все эти гипотезы построены по одной и той же схеме. Во всех этих гипотезах предполагаемые очаги нефтеобразования противопоставляются реальным залежам промышленной нефти. Так, например, в настоящее время большинство геологов придерживается того мнения, что нефть образуется в особых глинистых битуминозных толщах, в так называемых „нефтепроизводящих свитах“. Отсюда нефть мигрирует вверх и скопляется в значительных количествах в пористых пластах (песках и песчаниках) вышележащих стратиграфических горизонтов. Свиты с пористыми пластами, содержащими нефть, называют „нефтеносными свитами“. Нефтеносные свиты вполне реальны, нефтепроизводящие свиты гипотетичны. Нефтепроизводящие и нефтеносные свиты, по теории, пространственно разделены, занимая в общем разрезе различное стратиграфическое положение. Из такого положения вещей само собой вытекает необходимость допущения миграции нефти из нефтепроизводящих в нефтеносные свиты. В этом отношении современные гипотезы не отличаются существенным образом от прежних гипотез, исходивших из неорганического происхождения нефти. Прежние гипотезы тоже были вынуждены допустить миграцию нефти, чтобы как-нибудь связать нефтяные залежи в верхней части земной коры с предполагаемыми очагами нефтеобразования, расположенными, по теории, па весьма значительной глубине.
В зависимости от того, что та или другая теория устанавливала в качестве гипотетического очага нефтеобразования по отношению к реальным залежам нефти, менялся размер допускаемой вертикальной миграции нефти. Поучительно проследить эти изменения в зависимости от последовательной смены одних гипотез другими.
Так, например, по теории Менделеева, вода проникает через трещины в земной коре на очень значительную глубину, до имеющихся там скоплений углеродистого железа. Здесь происходит образование углеводородов, которые затем поднимающимися парами воды увлекаются по трещинам вверх и конденсируются в виде нефти в пластах, залегающих в верхней части земной коры. Относительно цифровой величины пути, пройденного углеводородами при указанной миграции от очагов образования их до пластовых залежей нефти, Менделеев не высказывался. По современным воззрениям на строение земного шара, длина пути, пройденного углеводородами, от места возникновения их до места образования нефтяной залежи измеряется многими сотнями километров.
Уошингтон (1925) подсчитал мощность концентрических оболочек, слагающих земной шар, и пришёл к такого рода цифрам: наружная оболочка из гранитных пород оценивается им в 60 км, под нею залегает оболочка базальтовых пород в 40 км, затем идёт перидотитовая оболочка мощностью в 1540 км. Всего на три указанные оболочки приходится 1640 км. Четвёртая оболочка, считая сверху, представляет перидотит, в который вкраплено железо, причём величина этих вкраплений возрастает книзу. В пятой оболочке железо становится преобладающей основной массой, а перидотит разбивается на включения, постепенно уменьшающиеся книзу. Общую мощность этих двух оболочек, т. е. перидотитовой с вкрапленным в неё железом и железной с вкраплениями перидотита, Уошингтон оценивает в 1 400 км, считая по 700 км на каждую из них.
Перечисленные пять концентрических оболочек, общею мощностью в 3 040 км, покрывают ядро земли, радиус которого определяется в 3 400 км.
Если теперь сопоставить теорию Менделеева с данными, правда тоже гипотетическими, Уошингтона, то придётся образование углеводородов отнести к четвёртой оболочке, состоящей из перидотитовых пород с вкраплениями металлического железа. Путь для миграции углеводородов определяется при такой концепции не менее чем в 1 640 км.
Немецкие авторы дают цифры несколько иные, но, в общем, того же порядка. Вихерт считал, что граница между литосферой и барисферой проходит, примерно, на глубине 1 500 км. Более поздние исследования определяют глубину залегания этой границы в 2 650 км. Это отвечает, приблизительно, границе между четвёртой и пятой оболочками, по схеме Уошингтона, залегающей на глубине 2 340 км, или границе между пятой оболочкой и ядром, которую Уошингтон проводит на глубине 3 040 км от поверхности.
При принятии схемы Менделеева, таким образом, получаются миграционные пути углеводородов протяжением около 1 500 км. Такие цифры нельзя считать реальными. Так как теория Менделеева считает проводящими путями для углеводородов трещины, то достаточно будет указать хотя бы на то обстоятельство, что на такие глубины трещины не могут распространяться, так как на глубине 10 км все породы под давлением вышележащих толщ приведены пластическое состояние, при котором образование трещин невозможно, т. е. отсутствуют те самые пути для миграции, которые требуются теорией Менделеева.
Значительно меньшей длины пути для миграции углеводородов и нефти, чем это требуется по теории Менделеева, устанавливает теория Штебера. По мнению этого автора, углеводороды образуются от взаимодействия при высокой температуре угольного ангидрида или окиси углерода с водородом. Образовавшиеся углеводороды поднимаются вверх по каналам, заканчивающимися на поверхности грязевыми вулканами. Эти каналы, по мнению Штебера, проникают значительно глубже 10 км, потому что приблизительно на глубине в 10 км существует температура в 365° С, являющаяся критической температурой водяного пара, а образование углеводородов, по Штеберу, требует свободного водорода, т. е. диссоциированной воды, и должно происходить на глубинах, превышающих 10 км. Каналы, проводящие углеводороды к поверхности, распадаются, по схеме Штебера, на верхний или мокрый участок длиной в 10 км, где вода ещё может существовать в жидком состоянии, и на нижний или сухой участок, на котором вода существует только в виде паров. Длина нижнего участка не намечается Штебером.
По сравнению с теорией Менделеева, Штеберовское воззрение имеет то преимущество, что значительно сокращает пути для миграции углеводородов и нефти. Вместо многих сотен километров по Менделеевской концепции, гипотеза Штебера ограничивается десятками километров, но все же и десятки километров представляются чрезмерными цифрами для миграционных путей.
Гипотезы, исходящие из неорганического происхождения нефти, как мы только что видели, относят гипотетические очаги нефтеобразования к значительным глубинам. Вейлу этого обстоятельства, эти гипотезы вынуждены допустить миграцию нефти на очень значительные расстояния по вертикали. Теории, опирающиеся на органическое происхождение нефти, нуждаются в значительно меньших расстояниях для вертикальной миграции нефти. Наибольшим признанием в данный момент пользуется гипотетическая схема, которая проводит различие между нефтеносными свитами или породами и нефтепроизводящими. Последние, т. е. нефтепроизводящие свиты или породы, считаются очагами генерации нефти из органического вещества. Нефтеносные свиты, точнее пласты пористых пород (т. е. пески и песчаники), входящие в состав таких свит, считаются только коллекторами нефти, образовавшейся в нефтепроизводящих породах. Нефтеносные и нефтепроизводящие свиты пространственно разделены и являются различными стратиграфическими горизонтами того же разреза. Мощность промежуточных толщ, отделяющих свиту нефтеносную от нефтепроизводящей, является тем расстоянием, которое приходится преодолевать нефти при вертикальной миграции, каким бы путем она не совершалась — по сбросам, по сети трещин отдельности, через самые породы. К величине вертикальной миграции, определённой указанным путём, надо ещё прибавить расстояние от нефтеносной свиты до дневной поверхности, так как многие авторы считают, что нефть из нефтепроизводящих свит поднимается к дневной поверхности и при таком подъёме проникает в попадающиеся на её пути пористые пласты. Такая точка зрения всегда отстаивалась авторами, которые — считали крупные сбросы проводящими путями для мигрирующей нефти.
Значительное сужение пределов вертикальной миграции нефти даёт теория А. Д. Архангельского, развитая им в 1927 г. по отношению к Грозненским месторождениям. В Старо- и Ново-Грозненских районах нефтеносны пески спаниодонтелловых и чокракско-спириалисовых слоёв. Эти свиты Архангельский считает нефтепроизводящими. Если уточнить его представление, то нефтепроизводящими надо признать глинистые пласты, переслаивающиеся с нефтеносными песками названных выше свит. Хотя о миграции нефти Архангельский почему-то не высказывается, но по всему смыслу его книги „Условия образования нефти на Северном Кавказе“ ясно, что подразумевается миграция нефти из глинистых пластов в перемежающиеся с ними пласты песков. В таком же смысле, но при том совершенно определённо, высказывается И. М. Губкин („Учение о нефти“, стр. 107) о Грозненских месторождениях. Он считает, что нефть возникла в пределах этой свиты, где сейчас залегает, и вся её миграция совершалась в пределах только этой свиты: из глин в пески и по пескам в своды антиклиналей и в другие места скопления. Так как нас в данный момент интересуют только размеры допускаемой вертикальной миграции нефти, то для Грозненских месторождений мы устанавливаем, на основании воззрений Архангельского и Губкина, чрезвычайно скромные размеры для вертикальной (или так называемой региональной) миграции нефти, а именно от нуля до половины мощности глинистого пласта, залегающего между двумя нефтеносными песками, при допущении, что нефть из „нефтепроизводящего“ глинистого пласта мигрирует с одинаковой лёгкостью как в песок, залегающий в его кровле, так и в песок, подстилающий „нефтепроизводящий“ пласт. Если же стоять риторически на том, что нефть может мигрировать только снизу вверх (взгляд, находящий себе немало защитников), то пределы вертикальной (региональной) миграции определяются полной мощностью „нефтепроизводящего пласта“. Но даже в этом случае длина путей вертикальной миграции нефти будет измеряться лишь немногими метрами. В этих ничтожных размерах вертикальной или региональной миграции нефти кроется причина того, что и Архангельский й Губкин считают, что в Грозненских месторождениях нефть находится в первичном залегании. Термин „первичное залегание“, в только что изложенном понимании его Губкиным и Архангельским, не вполне отвечает тому, что принято обычно называть первичным залеганием нефти или залеганием нефти in situ. Весьма вероятно, что „первичное залегание“, в понимании Архангельского и Губкина является тем последним этапом на пути развития миграционных гипотез образования нефтяных залежей, после которого последует окончательная сдача позиций защитниками учения о вторичном характере нефтяных залежей или месторождений.
Миграция нефтяных и газовых масс
правитьСуществует принципиальное различие между нефтяными месторождениями платформ (глыб) и нефтяными залежами складчатых зон (геосинклиналей). Для месторождения платформ совершенно отпадает вопрос о миграции нефти. Относительно нефтяных залежей складчатых зон дело обстоит сложнее. В этом случае гораздо легче согласиться с возможностью миграции нефти, понимая под миграцией перемещения значительных нефтяных масс. Надвиги и остатки покровов свидетельствуют об имевших место передвижениях или „миграциях“ громадных масс твёрдых пород, по сравнению с которыми массы нефтяных залежей кажутся ничтожными; При „миграциях“ больших масс горных пород происходит также перенос всего того, что в этих толщах содержится, в том числе и нефтяных залежей.
С указанной точки зрения можно было бы говорить также о миграциях окаменелостей, твёрдых полезных ископаемых, например углей, а также и нефти, как принимающей участие в общем перемещении горных пород. Не трудно понять, что такого рода „миграция“ должна отразиться на целости нефтяных залежей, она приводит к частичной их порче и разрушению. Мы видим, таким образом, что „миграции“ нефтяных масс могут происходить в природе, но они не могут привести к созданию нефтяных месторождений и залежей по схеме, рисуемой антиклинальной теорией. Не могут потому, что „миграция“ нефтяных масс сопровождается утечкой нефти и потерей газового давления, а антиклинальная теория утверждает, что в пластах-коллекторах происходит концентрация не только нефти, но и газового давления, что физически невозможно для проникающего в пласты извне газа при свойственном газам стремлении к рассеянию.
Классификация миграционных явлений
правитьК услугам геологов имеется в настоящее время целый ассортимент миграций, установленных, главным образом, немецкими авторами. Немцы всегда отличались особым пристрастием к созданию классификаций и притом, по возможности, дробных. Дробная классификация приводит к обилию новых терминов, которые часто оказываются совершенно лишними. Примером может служить сумбурная классификация, предложенная Крейчи-Граф (Grundfragen der Oelgeologie, 1930, стр. 4-55). Этот автор различает прежде всего интрамиграцию (передвижение из одного пласта в другой, но уже иного литологического состава). Но наряду с этим он предлагает различать еще четыре вида миграции:
- Первоначальная миграция (Urmigration) — передвижение нефти в самой материнской породе, что, конечно, представляет собой случай интрамиграции.
- Региональная миграция (Regionalmigration) — передвижение нефти в смежную породу по всей поверхности прикосновения (напластования) — нефтесодержащей породы. Эта формулировка не вполне ясная. Под нефтесодержащей породой следует, очевидно, понимать нефтепроизводящую породу или породы, перемежающиеся с нефтеносными пластами (песками), но не самые нефтеносные пласты (пески) в обычном понимании слова. Этот вид миграции отвечает тому, что Крейчи-Граф определяет словом эмиграция.
- Миграция по трещинам (Spaltenmigration) — которую Крейчи Граф определяет как эмиграцию в боковую породу трещин, что вовсе не отвечает тому представлению, которое он же развивает подробно на страницах 46—50 своего труда, и которые соответствуют прямому смыслу термина, т. е. передвижению нефти по системе трещин.
- Инфильтрация (Intilfration) — интрамиграция в породе, не являющейся материнской породой для нефти. Инфильтрация требует допущения предшествующей эмиграции. Такое определение дано в „Grundfragen etc.“, стр. 45. Но из более подробного изложения на стр. 60—55 той же книги ясно, что речь идёт, главным образом, о проникновении нефти в пористые пласты (пески), приводящем к образованию нефтяных залежей.
Сумбурная, противоречивая и сложная классификация миграций, предложенная Крейчи-Граф, совершенно не выдерживает критики. Господствующий в настоящее время взгляд на формирование нефтяных месторождений принимает, что нефть, образовавшаяся в материнских породах, мигрирует затем по системе трещин вверх и проникает из трещин в пористые пласты (пески) вышележащих горизонтов, образуя в них промышленные скопления (залежи) нефти.
В терминах, предложенных Крейчи-Граф, та же мысль может быть формулирована, примерно, таким образом: нефть образуется в особых материнских породах и путём первоначальной миграции по самой толще этих пород собирается там, где материнские породы антиклинально приподняты; отсюда нефть, мигрируя по трещинам, поднимается вверх; из трещин происходит эмиграция и инфильтрация пефти в пески. Спрашивается, выигрывает ли изложение от загромождения текста терминами, придуманными Крейчи-Граф.
В классификации миграционных явлений, предложенной Крейчи-Граф, имеется одно нововведение, на котором следует остановиться. Это понятие о первоначальной миграции, приуроченной исключительно к материнским породам или к нефтепроизводящим свитам, по принятой у нас терминологии. Крейчи-Граф предупреждает читателя о том, что первоначальная миграция не поддаётся наблюдению, так как в первоначально нефтеносных свитах, т. е. в свитах, которые у нас принято называть нефтепроизводящими, миграция нефти не оставляет никаких следов. Так как Крейчи-Граф допускает, что путём первоначальной миграции происходит перемещение нефти в самих нефтепроизводящих свитах к антиклинально приподнятым частям этих свит, с отходом нефти из синклинально изогнутых частей нефтепроизводящих свит, то само собой понятно, что между антиклиналями и синклиналями нефтепроизводящих свит должна была бы существовать резкая разница в смысле нефтеносности. В антиклинально изогнутых частях нефтепроизводящих свит скопление нефти, в синклинальных впадинах — отсутствие её. Из антиклинальных сводов нефтепронзводящих свит нефть, по Крейчи-Граф, уходит путём миграции по трещинам в пласты-коллекторы вышележащих горизонтов. Так как, по Крейчи-Граф, нефть при миграции по нефтепроизводящим свитам не оставляет никаких следов, то получается повторение сказки Андерсена о голом короле, которого жулики обрядили в платье, которое мог видеть только умный человек. Первоначальную миграцию Крейчи-Граф может видеть тоже только умный человек. Утверждать, как это делает Крейчи-Граф, что при первоначальной миграции нефть не оставляет следов своего перемещения, значит отменить по произволу явление адсорбции для нефтепроизводящих свит, т. е. для сланцеватых битуминозных глин и вообще для пород, выдвигаемых в качестве материнских пород по отношению к нефти. Вообще, вся концепция Крейчи-Граф ставит материнские или нефтепроизводящие породы в исключительное положение по отношению к физическим законам природы, по сравнению с другими глинистыми породами. Хотя нелепость этой концепции совершенно очевидна, она тем не менее находит у нас сторонников.
В виде косвенного доказательства Крейчи-Граф указывает, что наблюдения, сведённые в виде антиклинальной теории, требуют для своего объяснения допущения миграции газа, нефти и воды. Но ведь антиклинальная теория выдвигалась до сих пор лишь в отношении нефтеносных свит, т. е. свит с нефтяными песками и песчаниками, а не в отношении нефтепроизводящих свит. Крейчи-Граф же переносит антиклинальную теорию на нефтепроизводящие свиты, что является весьма неудачным приёмом. Неудачным потому, что при этом переносятся на непроницаемые для нефти породы, например, на битуминозные сланцеватые глины те свойства, которыми отличаются породы пористые, вроде песков и песчаников. Эта ошибка влечёт за собой ряд других произвольных и неверных допущений, как, например, утверждение Крейчи-Граф, что материнские породы нефти могут быть признаны таковыми лишь в том случае, если они расположены на местности под свитами нефтеносными в обычном смысле слова.
Говоря о региональной миграции (стр. 46), Крейчи-Граф указывает, что при региональной миграции должны сохраниться следы нефти по всей толще пород, через которую прошла нефть. В частности, пелиты, т. е. глинистые толщи, должны были сохранить следы прохождения нефти. Все это верно, но находится в полном противоречии с утверждением Крейчи-Граф, цитированным выше, что при передвижении нефти по материнским породам т. е. тоже по пелитам или глинистым толщам, она не оставляет следов своего пребывания. Поучительный образец беззастенчивой аргументации, применяемой Крейчи-Граф.
Региональную миграцию Крейчи-Граф считает редким явлением, не играющим роли в процессе образования промышленных залежей нефти. Главную роль в указанном процессе Крейчи-Граф приписывает миграции нефти по трещинам, притом по трещинам незначительным, с незначительным смещением прилегающих пород или без всякого смещения таковых. Крупным сбросам и надвиговым поверхностям Крейчи-Граф не склонен придавать большого значения в смысле путей для миграции нефти. Крупные сбросы бывают часто закупорены глиной, а надвиговые поверхности находятся иод тектоническим давлением и потому должны быть замкнутыми.
Относительно четвёртого вида миграции, называемого им инфильтрацией, Крейчи-Граф высказывается в том смысле, что доказать явление интрамиграции так же трудно, как трудно доказать первоначальную миграцию. Этому вопросу посвящены в „Grundfragen etc.“, стр. 50—55, по эти страницы заполнены примерами перемещения нефти в месторождении, вызванного буровыми работами (увеличение продукции обводнения, увеличение газового давления в других пластах при вскрытии скважиной новых пластов с большим газовым давлением). Одним словом, Крейчи-Граф пространно толкует о явлениях в разрабатываемом месторождении, о явлениях, которые ведь никто и не оспаривает. Читая параграф об инфильтрации, можно подумать, что Крейчи-Граф даже не понимает, в чём состоит проблема, которая вызывает такие упорные споры: Проблема ведь заключается в том, образовались ли нефтяные месторождения путём проникновения в пески нефти, поднявшейся по системе трещин из материнских или нефтепроизводящих пород, в которых происходило её образование. А Крейчи-Граф на пяти страницах приводит в качестве доказательств явления, совершающиеся в месторождении, разрушаемом эксплоатационными работами. Вот почему его аргументация бьёт мимо цели.
Работа Крейчи-Граф написана, вообще, небрежно и неряшливо и во всяком случае плохо продумана. Этим объясняется наличие диаметрально противоположных утверждений. Так, например, на стр. 67 Крейчи-Граф указывает, что пелиты, несмотря на очень высокую пористость, обладают очень незначительной способностью к впитыванию аллотигенных битумов, так как очень малый диаметр пор чрезвычайно затрудняет эмиграцию. Даже значительная продолжительность времени, потребного для образования месторождения (вторичного), недостаточна для основательного пропитывания пелитов. С этим можно согласиться. Но когда Крейчи-Граф рассуждает о первоначальной миграции, т. е. о миграции нефти по материнским породам, которые по его же определению являются бесспорнейшими пелитами, все только что указанные соображения насчёт трудной проницаемости пелитов для нефти аннулируются. Ведь Крейчи-Граф допускает, что путём первоначальной миграции нефть скапливается в антиклинально изогнутых частях нефтепроизводящих свит. Если даже принять, что она немедленно мигрирует дальше, т. е. вверх по трещинам, то во всяком случае через антиклинальные своды материнских пород должны проходить грандиозные количества нефти, за счёт которых, по его теории, насыщаются вышележащие нефтеносные свиты. 1аким образом, нефтепроизводящие породы, будучи первосортными пелитами, обнаруживают чрезвычайную способность для впитывания нефти и не представляют никаких препятствий для ее миграции, хотя за пелитами, вообще, Крейчи-Граф отрицает, как было указано выше, и то и другое.
Пути миграции нефти
правитьИз общераспространённого мнения, что нефтяные пласты не могли быть генераторами нефти, а получили нефть из особых материнских или нефтепроизводящих пород, расположенных стратиграфически ниже нефтеносных пластов, логически вытекает необходимость допущения существования путей, по которым нефть из нефтепроизводящих пород поступала (мигрировала) в пласты-приёмники. В качестве таких путей для миграции нефти выдвигают дизъюнктивные разрывы (сбросы и взбросы) и системы обыкновенных трещин в толщах, отделяющих нефтеносные свиты от свит нефтепроизводящих.
Не подлежит сомнению, что сбросы и трещины могут служить путями для продвижения нефти. Это подтверждено бесчисленными наблюдениями над поверхностными нефтепроявлениями (выходами нефти и нефтяными источниками), которые всегда рассматривались как надёжные указания на наличие скрытых под ними залежей нефти. Высачиванне нефти на поверхности объясняется утечкой нефти из таких залежей. Подтверждением того, что в этих случаях мы имеем дело с потерями нефти из скрытых залежей, служит то обстоятельство, что бурение около выходов нефти, произведённое с учётом тектоники данного места, проще говоря, вниз по падению пластов от выходов нефти, обычно приводит к открытию залежей, питающих выходы нефти. Указанием на то, что выходы нефти являются только утечками из основной залежи, являются также малые размеры закированных площадей вокруг выходов нефти, совершенно ничтожных по сравнению с площадями, занятыми залежами, питающими эти выходы.
Само собою понятно, что дизъюнктивные разрывы являются более удобными путями для утечки нефти, нежели системы обычных трещин, и обнаруживается это гораздо более значительными нефтепроявлениями по сбросам, нежели по трещинам.
Образование выходов нефти па поверхности за счёт утечки нефти из расположенных под поверхностью залежей нефти, причём эта утечка происходила в одних случаях по крупным сбросам (Челекен, Небит-даг, Боя-даг), а в других по системе обыкновенных трещин (Старо-Грозненское месторождение и многие другие), является твёрдо установленным. Перемещение нефти происходит в этих случаях на незначительное расстояние и в небольшом количестве, если миграция нефти совершается по системе трещин, и в более значительном количестве и на более значительное расстояние, если проводящими путями являются крупные сбросы.
Схема образования выходов нефти за счёт утечки нефти из основной или питающей залежи была перенесена сторонниками учения об особых нефтепроизводящих породах на эксплоатируемые месторождения. Известные месторождения нефти были объявлены вторичными и этим считалось доказанным, что нефть в них мигрировала из горизонтов, расположенных стратиграфически ниже. В качестве конкретных примеров можно сослаться на Порфирьева и Васильева, Швембергера и Туаева, — которые объявили все известные месторождения Ферганы и Таджикской депрессии вторичными и утверждали, что нефть мигрировала в указанных районах в месторождения палеогена из предполагаемых нефтепроизводящих свит юры; можно также сослаться на Губкина (1940), который объявил, что все месторождения гудронного песчаника в пермских отложениях Поволжья являются ничем иным, как простыми выходами нефти, и считал, что таким путём им доказаны миграция нефти из глубины и наличие в Поволжье нефти в пластах карбона и девона под пермскими гудронными песчаниками. В последних своих работах Порфирьев (1938, 1940 и 1941 гг.) уже не называет месторождения Средней Азии выходами нефти, а вторичными месторождениями, а нефтепроизводящую свиту юры переименовывает в первичную залежь нефти, но тем не менее основная мысль его, по существу, остаётся прежней, т. е., что нефтяные месторождения плиоцена Туркменистана и палеогена Ферганы и Таджикской депрессии образовались за счет утечки нефти из предполагаемой им в юре первичной залежи нефти, подобно тому, как выходы нефти на поверхности возникают благодаря утечке нефти из скрытой под поверхностью питающей залежи.
Вопрос, конечно, в том, происходит ли образование нефтяных месторождений на подобие того, как возникают выходы нефти на поверхности. Ничтожные размеры выходов нефти свидетельствуют о том, что подъём нефти по сбросам и трещинам чрезвычайно затруднён в природных условиях. Трение, которое приходится преодолевать нефти, поднимающейся по естественным путям продвижения, настолько значительно, что лишь ничтожные количества нефти достигают поверхности, и не только когда подъём нефти происходит по системе обыкновенных трещин, но даже тогда, когда оно совершается по крутым сбросовым трещинам. Даже такие мощные поверхностные излияния нефти, как кировые покровы Челекена и Небит-дага, не выдерживают сравнения в количественном отношении с залегающими под поверхностью залежами нефти, питавшими мощные фонтаны на Челекене и Небит-даге. А ведь питание как Кировых покровов, так и нефтяных фонтанов, происходило в обоих случаях из скрытых под поверхностью залежей нефти. Из этих примеров видно, что даже подъём нефти по мощным сбросовым трещинам представляется чрезвычайно затруднённым по сравнению с притоком нефти по скважинам, благодаря сильно уменьшенному трению в последнем случае.
Ссылка на наличие сбросов и трещин является самым излюбленным приёмом среди геологов, отстаивающих вторичный характер нефтяных месторождений. Обычно самый факт наличия сбросов или трещин уже считается достаточным основанием, для утверждения, что месторождение образовалась путём миграции нефти снизу, из более глубоко залегающих пластов. Если же по сбросу или трещине имеются хотя бы ничтожные примазки нефти, то утверждению придаётся характер неоспоримой истины. По отношению к нефтепроявлениям по сбросам, пересекающим третичные отложения Средней Азии, Порфирьев (1940) утверждает, что они несомненно происходят из юры, но по какому признаку он узнает, что это именно юрская нефть, а не какая-нибудь другая, он не указывает. Другие его единомышленники (Швембергер, Туаев) истолковывали примазки нефти, наблюдавшиеся по трещинам известняка I в Санг-Миле и Хочильере непременно как нефть, пришедшую из глубоких горизонтов, хотя проще и естественнее допустить, что эта нефть пришла по трещинам из самого пласта I, который и в Фергане и в Гиссарском хребте (Санг-Миль, Хочильер) является одним из установленных нефтеносных горизонтов как для Ферганы, так и для Таджикской депрессии.
Формирование нефтяных залежей
правитьОбщие замечания
правитьДля объяснения процесса возникновения нефтяных залежей промышленного значения были предложены три различные гипотезы.
Одна гипотеза считает, что нефть находится in situ или в первичном залегании в тех пластах (песках, песчаниках, известняках, доломитах и других породах), из которых мы её добываем в промышленных количествах. Другими словами, нефть образовалась в тех самых пластах, из которых её извлекают при помощи буровых скважин. Это гипотеза первичного залегания нефти.
Другая гипотеза утверждает, что нефтеносные свиты содержат нефть во вторичном залегании, что нефть в этих свитах пришлая и происходит из других свит, называемых нефтепроизводящими свитами, которые расположены стратиграфически ниже свит нефтеносных, от которых они отделены значительными промежуточными толщами пород по вертикали. Это гипотеза вторичного залегания нефти.
Третья гипотеза полагает, что понятие о первичном залегании нефти приложимо не к отдельным пластам, а к определённым свитам, представляющим обычно чередование пород песчанистых и глинистых. В пределах же таких нефтеносных свит нефть образовалась в глинистых пластах, но перекочевала (мигрировала) из них в смежные песчанистые пласты. По этой гипотезе образование нефти приурочено к глинистым (материнским или нефтепроизводящим) породам, а скопление нефти в промышленных количествах приурочено к песчанистым пластам (коллекторам). Это компромиссная гипотеза, стремящаяся до некоторой степени сгладить противоречия, разделяющие первую и вторую гипотезы.
Первая и вторая гипотезы во всём противоположны друг другу, третья занимает между ними промежуточное положение. С точки зрения первой гипотезы не существует различия между породами нефтеносными и нефтепроизводящими. Вторая и третья гипотезы неизменно противопоставляют нефтеносные породы нефтепроизводящим, как чему-то обособленному от них. Первая гипотеза допускает передвижку значительных количеств нефти только в пределах нефтеносных пластов и незначительных количеств нефти по трещинам в непроницаемой оболочке, в большинстве случаев глинистой, облекающей нефтяную залежь. Эти утечки нефти из залежи, достигая дневной поверхности, образуют здесь так называемые выходы нефти (нефтяные источники). Такие утечки нефти из залежи по своей незначительности не подрывают промышленного значения залежи. Вторая и третья гипотезы оперируют с передвижением больших количеств нефти из одних пластов в другие, причём вторая гипотеза допускает такую миграцию нефти на весьма значительные расстояния из одних свит в другие, а третья гипотеза сильно суживает пределы миграции, допуская передвижение нефти только из глинистых пород в перемежающиеся с ними песчанистые слои. Таковы, в самых общих чертах, характерные особенности каждой из трех гипотез, выдвинутых по вопросу о формировании промышленных залежей нефти.
Обратимся теперь к разбору тех аргументов, которые, были выставлены за и против каждой из трёх указанных гипотез. Во избежание в дальнейшем изложении излишних повторений, подчеркнём ещё раз, что мы занимаемся критическим разбором гипотез, объясняющих образование промышленных залежей нефти, тех больших скоплений, которые принято называть месторождениями нефти. Это необходимо подчеркнуть ввиду того, что часто авторы, пишущие на тему о формировании нефтяных залежей, не делают различия между залежами нефти и выходами или источниками нефти на дневной поверхности. Такое смешение залежей с выходами нефти приводит к большой путанице в аргументации, потому что выводы, которые могут быть верными по отношению к выходам нефти, в смысле происхождения последних, могут казаться неприложимыми или неверными в случае толкования происхождения самих нефтяных залежей.
Переходя к более подробному обсуждению трёх указанных гипотез по формированию нефтяных залежей, начнём наш разбор с наиболее популярной из них, а именно, с гипотезы вторичного залегания нефти.
Гипотеза вторичного залегания нефти
правитьНаибольшим признанием пользуется сейчас гипотеза формирования нефтяных залежей за счёт нефти, образовавшейся в особых нефтепроизводящих свитах, пространственно отделённых и обособленных от свит нефтеносных. Гипотеза эта допускает перемещение (миграцию) значительных количеств нефти на значительные расстояния из нефтепроизводящих свит в нефтеносные. Вывод о такого рода миграции вполне логичен, при сделанных предположениях о разобщённости очагов нефтеобразования и мест её скопления. Вот почему подавляющее число геологов верит в то, что в недрах возможна миграция огромных количеств нефти из одних свит в другие и притом на значительные расстояния по вертикали. При широкой распространённости такой веры в указанного рода миграцию нефти, насчитывающей среди геологов громадное число приверженцев, получается впечатление, что миграция больших количеств нефти из одной свиты в другую должна быть весьма обыденным, хорошо и легко наблюдаемым явлением. Естественно поэтому ожидать, что специальная литература должна изобиловать фактическими примерами и доказательствами миграции нефти из свиты в свиту. Но литература предмета поразительно бедна доказательствами возможности такого перехода нефти из одной свиты в другую. Это тем более странно, что нефть ведь красящая жидкость и где она раз прошла, там она оставляет прочный и отчётливый след своего временного пребывания в виде нефтяного окрашивания или закирования. Большинство сторонников возможности такого рода миграции, повидимому, даже не считает нужным останавливаться на доказательствах миграции нефти из свиты в свиту, до такой степени они убеждены в необходимости логического допущения миграции нефти из одних свит в другие. Другие авторы, например, Крейчи-Граф, прямо сознаются, что миграцию, о которой мы говорим, чрезвычайно трудно или невозможно доказать. С этим можно согласиться, потому что действительно невозможно доказать несуществующее явление. Очевидно, что вывод о массовой миграции нефти из одних свит в другие, к тому же значительно отдалённых друг от друга, не верен. А не верен он потому, что сделан на основании неверных предпосылок. Этих неверных предпосылок две. Неверна предпосылка об особых гипотетических нефтепроизводящих свитах, обособленных от реальных нефтеносных, т. е. от свит, которые содержат в своем составе нефтеносные пласты (пески, песчаники, известняки и другие породы). Неверна и предпосылка о том, что продуктивные пласты нефтеносных свит являются только коллекторами или приемниками для проникшей в них извне нефти.
Основной из двух только что указанных предпосылок является последняя, и на ней зиждется разбираемая нами гипотеза. Эта основная предпосылка утверждает, что нефтеносные породы, в частности нефтеносные пески и песчаники, в качестве наиболее распространённого типа нефтеносных пород, не могут быть материнскими породами в отношении нефти, что в таких породах нефть не может образоваться, а так как нефть встречается чаще всего как раз в таких именно породах, то она должна быть в них пришлая, прикочевавшая или мигрировавшая откуда-то. В качестве гипотетических очагов нефтеобразования и были сперва придуманы так называемые нефтепроизводящие свиты и породы, а затем уже начали их отыскивать в природе. В качестве нефтепроизводящих пород были предложены в исторической последовательности: залежи торфа (Ломоносов, 1763), каменные угли (Паллас, 1795), горючие сланцы (Абих, 1863), сапропелиты (Потонье, 1910) и ископаемые морские илы (Мраэек, Андрусов, Михайловский, Архангельский и другие). Иногда давались более определённые указания насчёт материнских пород нефти, например были выдвинуты в качестве возможных материнских пород нефти богхеды или водорослевые угли, кэннельские угли и споровые сланцы, куронгит, балхашит и другие редкие органогенные породы. Архангельский (1927) объявил нефтепроизводящими породами сланцеватые глины с содержанием органического углерода свыше 1,8—2 %, что отвечает содержанию органического вещества (в целом) в породе свыше 3—3,4 %. Такие породы отвечают современным морским илам, которые Траск (1933) делит по содержанию в них органического вещества на три группы: богатые, средние и бедные илы. К богатым он относит илы с содержанием углерода от 2,8 до 4,2 %, к средним — илы с содержанием от 1,4 до 2,8 %, к бедным — илы с содержанием меньше 1,4, углерода. Глинистые породы Грозненского района, выдаваемые Архангельским за нефтепроизводящие, должны быть отнесены по содержанию в них углерода к средним и богатым илам, по классификации Траска.
Траск произвёл исследование предполагаемых нефтепроизводящих пород из ряда американских месторождений. Образцы этих пород в виде кернов из буровых скважин были им получены от геологов, которые представленные им образцы признавали за нефтепроизводящие породы. Керны нефтепроизводящих пород были исследованы Траском теми же методами, которые применялись им при изучении современных морских илов, о чём подробнее изложено в работе К. П. Калицкого „Нефтепроизводящие свиты“ (1934).
Указанные исследования Траска показали, что так называемые „нефтепроизводящие породы“ или „материнские породы нефти“ и современные морские илы, при тех же температурных условиях, дают при сухой перегонке масла одинаковых удельных весов и в одинаковых количествах. Опыты Траска подтвердили, что глинистые породы консервируют попавшее в них органическое вещество, но эти опыты также отчётливо показали, что в глинистых породах, выдаваемых за материнские породы нефти, не происходит превращения указанного органического вещества в нефть — иначе не могло бы иметь места то поразительное сходство как в качественном, так и в количественном отношении, между маслами, получаемыми при сухой перегонке как современных морских илов, так равно и пород, выдаваемых за нефтепроизводящие.
Как видно из вышеизложенного, в качестве нефтепроизводящих разными авторами были указаны породы с весьма различным содержанием органических веществ, от очень значительного до весьма скромного. Если прежде была тенденция выдвигать в качестве материнских пород нефти породы, очень богатые органическим веществом, например богхеды, кэннельские угли, горючие сланцы, то в настоящее время более склонны считать нефтепроизводящими породы, не отличающиеся большим содержанием органических примесей и соответствующие в этом отношении современным морским илам. Такой перелом в воззрениях на природу нефтепроизводящих пород произошёл по той причине, что породы типа горючих сланцев, выдвигавшиеся в качестве нефтепроизводящих пород, содержат органическое вещество в ещё не превращённом в минеральные масла виде. Чтобы получить из таких пород минеральное или сланцевое масло, их надо ещё подвергнуть сухой перегонке. Под постоянным давлением указанных возражений постепенно привыкли к мысли, что горючие сланцы, выдаваемые за материнские породы нефти, должны отличаться заметным образом от горючих сланцев обычного или нормального типа. Но так как соответствующих этому требованию пород, в виде изменённых горючих сланцев, в природе найти не удалось, то стали выдвигать в качестве нефтепроизводящих пород глинистые породы или ископаемые морские илы с сравнительно малым содержанием органического вещества. Эта новая концепция привела даже к созданию А. Д. Архангельским особого, но неудачного термина „остаточный углерод“. А. Д. Архангельский понимает под этим термином просто цифру содержания органического углерода в породах, выдаваемых им за нефтепроизводящие. Но самое название „остаточный углерод“ должно было указывать на то, что органическое вещество нефтепроизводящих пород рассматривается как остаток исходного органического материала, попавшего в нефтепроизводящие породы в момент их отложения и сыгравшего свою роль в процессе генерации нефти.
Как уже было выше указано, исследованиями Траска было обнаружено, что нефтепроизводящие породы из американских месторождений настолько близки к современным морским илам, что на органическое вещество этих нефтепроизводящих пород приходится смотреть не как на „остаточное“, а скорее как на „исходное“. Ниже будут приведены данные, заставляющие эту точку зрения принять также по отношению глинистых пород грозненского разреза, выдвигаемых А. Д. Архангельским в качестве нефтепроизводящих. А. Д. Архангельский предложил считать содержание органического углерода в породе в 1,8—2 % границей, отделяющей нефтепроизводящие от пород не нефтепроизводящих. Но граница эта, конечно, совершенно произвольная и искусственная, доказательства чему были даны в работе К. П. Калицкого, „Нефтепроизводящие свиты“.
Учение о нефтепроизводящих породах, утверждающее, что существуют особые материнские или нефтепроизводящие породы, за счёт которых образуется нефть, которая затем мигрирует в пески, либо перемежающиеся с нефтепроизводящими породами (например Грозненские месторождения), либо отделённые пространственно от нефтепроизводящих свит (например Бакинские месторождения), до сих пор не подтверждено фактами, которые были бы до некоторой степени убедительными. Это и не удивительно, если вспомним, что за последнее время старались обосновать это учение не столько на фактических данных, сколько на ссылках на логическую необходимость допущения существования особых нефтепроизводящих пород, исходя из положения, что пески и песчаники являются только коллекторами для нефти. Совершенно ясно, что для человека, принимающего это утверждение за аксиому, не остаётся иного выхода, как прибегнуть к логически вынужденному допущению о гипотетических очагах нефтеобразования, в виде особых нефтепроизводящих свит и пород, отличных и обособленных от реальных нефтеносных свит и пород.
Относительно того, что следует понимать под выражением „нефтеносная порода“ или „нефтеносная свита“ не возникает сомнений и разногласий между геологами. Объясняется это тем, что нефтеносные свиты и породы вполне реальны, и без всякого труда распознаются в природе. Иначе обстоит дело с „нефтепроизводящими“ породами и свитами, которые являются созданиями научной фантазии и нереальны. По отношению к ним возможны, конечно, самые сильные расхождения в мнениях. Поучительный пример в этом отношении представляют нефтепроизводящие свиты, выдвинутые для Ферганского и Бухарского нефтеносных районов. Здесь нефть приурочена, главным образом, к эоцену и палеоцену, но имеется она и в олигоцене. По отношению к этим вполне реальным нефтеносным толщам были выдвинуты в 1933 г. в качестве материнских пород не менее четырёх различных нефтепроизводящих свит. В. Б. Порфирьев объявил, что в данном случае нефтепроизводящие свиты надо искать где-нибудь ниже эоцена — в мелу, в юре или даже в палеозое. В. А. Васильев указал определённым образом на юру в качестве нефтепроизводящей свиты. Н. А. Швембергером были (в отношении Бухарского района) намечены нефтепроизводящие свиты в сеноне. Ю. А. Колодяжный установил нефтепроизводящую свиту в олигоцене. Столь значительная степень расхождения во взглядах этих авторов усугубляется ещё тем, что по Ю. А. Колодяжному нефтепроизводящая свита расположена выше нефтеносной, тогда как остальные авторы располагают нефтепроизводящую свиту ниже нефтеносной, как это обычно принято. Имеется, таким образом, разногласие даже насчёт направления, в котором происходит массовая миграция нефти. Такое расхождение во взглядах, как в только что указанном примере, и притом между теоретическими единомышленниками и по отношению к одному и тому же району, только показывает, на каких шатких основаниях покоится всё учение о нефтепроизводящих свитах, что и неудивительно при гипотетичности этих самых нефтепроизводящих свит.
Если в вопросе о нефтепроизводящих свитах и породах авторы, за редкими исключениями, указывают ту или другую конкретную свиту или породу в качестве нефтепроизводящей, то этим предоставляется возможность проверить правильность сделанного утверждения. Совсем иначе обстоит дело с вопросом о массовой миграции нефти из одной свиты в другую. В этом вопросе, весьма существенном для теории, сторонники вторичного залегания нефти обычно отделываются ссылкой на наличие трещин в породах. Ссылка на трещины как на проводящие пути для мигрирующей из свиты в свиту нефти является обоюдоострым аргументом. Если допускается наличие трещин под пластами, служащими, по теории коллекторами или приемниками для нефти, то и над этими пластами должны существовать такие же трещины, по которым нефть будет иметь возможность устремляться из нефтеносных пластов ещё выше вверх. Если вся нефтеносная толща пронизана трещинами, то почему нефть будет задерживаться и скапливаться в песках, если она согласно разбираемой нами гипотезе. не задерживается в глинистых пластах. Ежедневный опыт на промыслах учит, что пески чрезвычайно легко отдают нефть в противоположность глинам и мергелям, отдающим нефть весьма туго. Просмотр любой коллекции грунтов из продуктивных буровых скважин также отчётливо обнаруживает, что в скважинах чередуются нефтяные пески, а иногда и известняки, с глинами ненефтеносными. Нефть, как известно, красящая жидкость, интенсивно и прочно окрашивающая породы на пути своего продвижения. Поэтому глинистые пласты, через которые прошла нефть, должны обнаруживать следы от прохождения нефти, хотя бы в виде примазков, нефти по трещинам, как это мы наблюдаем на породах, окружающих поверхностные выходы нефти. На самом же деле при просмотре грунтов из скважин можно убедиться в том, что нефтяные пласты разъединены толщами глинистых пород, лишённых каких бы то ни было признаков нефтеносности, что особенно хорошо улавливается на кернах, полученных при колонковом бурении из глинистых толщ значительной мощности. В непосредственном соседстве с кровлей или почвой нефтяного пласта керны глинистых пород, конечно, бывают загрязнены за счёт нефти, просочившейся из нефтяного пласта.
Разбираемая нами гипотеза допускает образование промышленных залежей нефти в песках за счёт огромных количеств нефти, проникших по трещинам через подстилающие глинистые толщи. Гипотеза эта считает, следовательно, что глинистые породы, пересечённые системой трещин, являются толщами, проницаемыми для нефти и притом для значительных количеств нефти. Но гипотеза эта допускает, что глинистые толщи, прорезанные трещинами, проницаемы для нефти только в том случае, если эти глинистые толщи подстилают пористые пласты, служащие коллекторами для нефти. Когда дело доходит до глинистых толщ, залегающих над пластами коллекторов, гипотеза вынуждена отрицать проницаемость этих толщ для нефти — иначе ведь пришлось бы отказаться от возможности скопления промышленных количеств нефти в пластах-коллекторах. Это, конечно, непоследовательно.
Непоследовательность заключается в том, что в рассуждениях о вторичном характере нефтяных залежей допускается свободное продвижение нефти в громадных (промышленных) количествах вверх по трещинам, имеющимся в глинистых толщах, расположенных ниже нефтяного пласта и под ним, и отвергается возможность продвижения её вверх по таким же системам трещин в глинистых породах, расположенных над нефтяным пластом и выше него. Это в случае одиночного нефтяного пласта. Непоследовательность усугубляется ещё тем обстоятельством, что мы на практике чаще всего имеем дело с антиклинально изогнутыми нефтяными пластами. Если такой пласт-коллектор залегает между двумя глинистыми толщами, то покрывающая толща на выпуклой стороне нефтяного пласта в большей степени растянута, а потому и в большей степени разбита трещинами, нежели глинистая толща, подстилающая нефтяной пласт на его вогнутой стороне. Вследствие этого глинистая толща в кровле антиклинально изогнутого нефтяного пласта не могла бы сыграть роли непроницаемой покрышки, а была бы более проницаемой, более удобной для дальнейшей миграции, нежели глинистая толща, подстилающая нефтяной пласт. Всё сказанное относится к случаю одиночного нефтяного пласта.
Если же пачки нефтяных пластов расположенных один над другим, то разбираемая нами гипотеза свободно допускает перемещение больших количеств нефти через каждый нижележащий нефтяной пласт в расположенной выше него пласт, пока нефть не дойдёт до верхнего нефтяного пласта в данной нефтеносной серии. В этом случае непоследовательность разбираемой нами гипотезы обнаруживается с совершенной очевидностью. При насыщении нефтью пачки пористых пластов, согласно разбираемой гипотезе, все песчанистые пласты пачки выполняют одновременно и роль коллекторов для нефти, и роль пропускных станций по отношению к вышележащим пластам-приемникам. А глинистые толщи, расположенные между нефтяными пластами, являются в одно и то же время, толщами, пропускающими нефть в вышележащие пласты-коллекторы, и толщами, задерживающими нефть в расположенных ниже нефтяных пластах. Гипотеза вынуждена по произволу, То допускать миграцию нефти через глинистую толщу, то отрицать возможность миграции нефти через ту же толщу, что, конечно, является весьма уязвимым местом разбираемой гипотезы. Ясно, что гипотеза, допускающая образование нефтеносной свиты за счёт миграции огромных количеств нефти по системе трещин в породах, подстилающих такую свиту и разделяющих отдельные нефтеносные пласты этой свиты, не состоятельна.
Таким образом мы приходим к заключению, что гипотезы, исходящие из предположения, что пески и песчаники, или нефтеносные породы вообще не могут быть материнскими породами нефти, приводит к выводам, не подтверждаемым фактами, что, конечно, указывает на то, что основная точка зрения на пески и песчаники, только как на коллекторы кочующей в недрах земли нефти, может быть не верна. Очевидно, что вопрос о роли песков и песчаников в процессе возникновения нефтяных залежей, являются ли они исключительно коллекторами или приемниками для нефти и ничем больше, или же они являются подлинными материнскими породами по отношению к нефти, — это основной и центральный вопрос проблемы возникновения месторождений нефти. Поэтому в каждом конкретном случае все усилия исследователя должны быть направлены на то, чтобы выяснить, могла ли в данном случае нефть образоваться в нефтеносных породах (песках и песчаниках) или нет.
Было бы, конечно, неверно утверждать, что сторонники разбираемой нами (гипотезы не делали никаких попыток объяснить, почему пески и песчаники не могут быть материнскими породами нефти. Такие попытки делались и заслуживают тщательного рассмотрения и обсуждения, чем мы сейчас и займемся.
То, что пески не могут содержать нефть in situ или, выражаясь по современному, не могут быть материнскими породами для нефти, объясняют обычно ссылкой на происходящую якобы аэрацию песков, т. е. на проникновение воздуха в пески, даже отложенных под водой. Под влиянием аэрации происходит разрушение органического вещества, заключённого в песках. Иначе говоря, в песках, только что отложенных под водой, уже происходит уничтожение органического вещества, т. е. исчезает самый материал, из которого впоследствии могла бы образоваться нефть. В глинистых же осадках или в илах аэрация не имеет места и в них поэтому органическое вещество консервируется и впоследствии становится исходным материалом для образования нефти. Такая точка зрения была развита Мразеком, Михайловским, Андрусовым и была поддержана (1927) в книге Архангельского „Условия образования нефти на Северном Кавказе“.
А. Д. Архангельский пишет (стр. 32): „Песчаные осадки отлагаются обычно на небольших глубинах, куда свободно достигает кислород воздуха, и потому органические (вещества, попадающие в осадок, должны легко окисляться с образованием углекислоты и других конечных продуктов распада. В осадках глинистых, отлагающихся на больших глубинах, в спокойной воде и мало проницаемых для воздуха, изменения органического вещества должны происходить без доступа воздуха и могут привести к образованию битумов“.
Мысль эта верна, но только частично. Она верна только по отношению к песчанистым и глинистым осадкам, разъединённым по горизонтальному направлению. Разумеется, прибрежные песчаные отложения, залитые во время прилива и обнажающиеся при отливе, аэрируются. Также проветриваются песчаные осадки подводной части дельты, поскольку она обнажается при отливе или при отгонах воды ветром, если дельта находится в замкнутом бассейне, лишённом приливов и отливов. Вообще, случаи аэрации песков в природе возможны, но к интересующей нас проблеме они не имеют никакого отношения, так как мы рассматриваем разрезы толщ по вертикали, например в виде разрезов буровых скважин
А. Д. Архангельский развивает свою теорию о нефтепроизводящих свитах на конкретных примерах Грозненского района, но ведь разрез любой продуктивной скважины Грозненского района представляет собой в толщах спаниодонтелловой или спириалисовой чередование песков и глин. Нельзя считать, что в таком чередовании глин и песков песчаные пласты отвечали малой глубине, а глинистые — значительной, или, другими словами, что спаниодонтелловое или спириалисовое море испытывало частые, необычайно резкие колебания уровня, причём падение уровня документировалось отложением песков, а высокое стояние уровня — образованием глинистых осадков. Разумеется, дело происходило не таким образом, а каждый песчаный пласт разреза грозненских скважин отлагался на такой же глубине, что, и пласты глин, среди которых он залегает.
Глинистые осадки спаниодонтелловых и чокракско-спириалисовых свит отлагались, по мнению А. Д. Архангельского, в условиях сероводородного заражения, являющегося прямым следствием отсутствия достаточной аэрации. Само собой понятно, что и пески, входящие в состав названных свит, отлагались в тех же условиях сероводородного заражения. Как же они могли подвергаться аэрации? К тому же, по разбираемому нами автору, спаниодонтелловые и чокракско-спириалисовые слои отлагались на значительной глубине, что уже само по себе исключает аэрацию образующихся осадков. Ведь работа А. Д. Архангельского, в целом, стремится показать, что нефтеносные свиты Северного Кавказа отлагались в замкнутом бассейне, в биономическом отношении похожем на современное нам Чёрное море.
Если глинистые свиты третичных отложений Северного Кавказа обнаруживают содержание органического углерода, которое почти всегда является более значительным, чем в песках не нефтеносных (к нефтеносным пескам это утверждение не применимо), то указанное явление нельзя рассматривать как результат действия аэрации, тут действуют иные причины. При оседании мути, внесённой реками в сборный бассейн, в первую очередь оседает песок, глинистые же частицы и органическая муть, т. е. остатки мелких форм, сильно измельчённые части крупных, продолжают значительно дольше пребывать во взвешенном состоянии; но потом конечно, и они оседают, но при условиях, несколько отличных от тех, при которых происходило осаждение песчанистых частиц, например при уменьшающейся скорости поверхностных или подводных течений, при затухании волнения. Одним словом, осаждение органической мути совпадает по времени и по месту преимущественно с выпадением глинистых осадков и отстаёт в этом отношении от оседания песчанистых частиц.
Примесь органического вещества к глинистым осадкам — явление общераспространённое, и тёмная окраска глинистых толщ чаще всего обусловлена присутствием в них органических примесей. В этом отношении работа А. Д. Архангельского не даёт ничего принципиально нового, но она даёт зато количественные определения этой органической примеси для обширной территории и для мощного разреза отложений.
Наличие органического углерода в глинистых отложениях нефтеносных районов не является вовсе их исключительной особенностью, а представляет собой общераспространённое свойство тёмноокрашенных толщ.
Гипотеза первичного залегания нефти
правитьГипотеза первичного залегания нефти не наталкивается на те затруднения, которые были указаны при разборе гипотезы вторичного залегания нефти. Гипотеза первичного залегания нефти обходится без допущения миграции значительных масс нефти из одной свиты в другую или из одного пласта в другой. Гипотеза первичного залегания нефти считает такого рода миграцию нефти явлением, чрезвычайно затруднённым в естественных условиях. Если мы возьмём наиболее распространённый тип нефтяных месторождений, представляющий нефтяные пески, чередующиеся с глинистыми пластами, то, согласно теории первичного залегания, нефть, образовавшаяся в песках, удерживается в них потому, что утечка нефти из нефтеносных пластов через глинистые пласты, покрывающие и подстилающие каждый отдельный нефтяной пласт, или невозможна, или крайне затруднена, и если происходит, то лишь в ограниченных количествах, пока не нарушена существенным образом цельность глинистой оболочки каждой отдельной нефтяной залежи. Подтверждением того, что утечка нефти из нефтяных пластов по трещинам, имеющимся, в глинистой оболочке таких пластов, вообще возможна, служат выходы нефти на дневной поверхности, так называемые нефтяные источники, происходящие как раз за счёт утечки нефти из нефтяных пластов, залегающих ниже и не обнажающихся на поверхности. Ничтожный дебит таких нефтяных источников — это хороший показатель того, до какой степени нефти трудно пробиться через глинистую оболочку (покрышку и подстилку) нефтяного пласта. Косвенным подтверждением того же факта являются успехи промышленного бурения. Чего мы, собственно говоря, добиваемся проведением скважины на нефтяной пласт? Мы устраняем препятствия, вернее, уменьшаем их на пути нефти из нефтяного пласта к поверхности. Чрезвычайно узкие капиллярные пути в виде трещин, имеющихся в глинистых породах, обычно влажных, мы заменяем вертикальным широким цилиндрическим каналом с железными стенками в виде обсадных труб. Помощью буровых скважин мы сводим до минимума трение, препятствующее в нормальных, естественных, условиях уходу нефти из пласта по трещинам, имеющимся в глинистых породах, облекающих нефтяной пласт.
В естественных условиях утечка нефти из пласта, как это общеизвестно, усиливается, если нефтяной пласт обнажён на поверхности и притом на значительном простирании. Тогда наблюдаются потёки нефти из пласта по стенкам обнажения, закированность выхода нефтяного пласта, отложения нефтяного битума по мелким трещинкам. Гипотеза первичного залегания считается с природными свойствами глинистых пород, сохраняет за ними характер непроницаемых для продвижения жидкостей пластов, в соответствии с тем, что давным-давно установлено в гидрогеологии, а потому и отрицает возможность массовой миграции нефти через глинистые толщи, хотя бы даже по трещинам.
Гипотеза первичного залегания отрицает существование особых нефтепроизводящих свит, обособленных от нефтеносных и отстоящих от них на более или менее значительном расстоянии по вертикали. Она не нуждается в таком предположении. Большинство же геологов продолжает верить в существование этих свит, подробно описывает, каким литологическим и палеонтологическим признакам они должны удовлетворять, но на проверку выходит, что эти свиты только тогда могут быть признаны за нефтепроизводящие, если они залегают ниже реальных нефтеносных свит, как это было, например, сформулировано Крейчи-Граф. В нестоль определённом положении находится компромиссная гипотеза А. Д. Архангельского, развитая им по отношению к третичным отложениям. Северного Кавказа. В этом случае глинистые породы, с содержанием органического углерода свыше 40 кг на кубометр породы, считаются нефтепроизводящими, если они перемежаются с нефтяными песками в толщах спаниодонтелловой и чокракско-спириалисовой, например, в Старо- и Ново-Грозненском районах. Но из работы А. Д. Архангельского совсем не ясно, как следует относиться к глинистым толщам тех же спаниодонтелловых и чокракско-спириалисовых слоёв в других районах, где нефти нет, а содержание углерода в глинах выше установленного им для нефтепроизводящих пород содержания в 1,8—2 %.
Гипотеза первичного залегания утверждает, что нефть образовалась в тех породах, в которых мы её находим. Так как чаще всего такими нефтеносными породами являются пески и песчаники, то теоретические споры обострились на вопросе, могут ли песчанистые породы быть материнскими породами нефти.
Против возможности образования нефти в песках приходится часто слышать такого рода возражение, что пески не могут быть материнскими породами нефти, а являются только коллекторами или приемниками для нефти. Это чрезвычайно распространенное мнение. Так, например, можно прочитать в специальной литературе, что на Таманском полуострове, несмотря на обилие выходов нефти, грязевых вулканов, потому нет промышленной нефти, что в разрезе отсутствуют пески-коллекторы. Если отсутствие промышленной нефти на Таманском полуострове действительно является следствием отсутствия песков, то ведь это можно объяснить без всякой натяжки с точки зрения гипотезы первичного залегания нефти. Согласно этой гипотезе, пески в качестве пород, которые чаще других нефтеносны, и являются, по преимуществу, породами, генерирующими нефть. Если пески отсутствуют в разрезе месторождения, то вполне естественно, что и месторождение лишено нефти. Спор о том, отсутствует ли нефть на Тамани потому, что в Таманском разрезе нет песчаников-коллекторов или потому, что в нем отсутствуют пески в качестве пород нефтепроизводящих — этот спор решается на основании поведения глинистых толщ разреза. С точки зрения гипотезы первичного залегания нефти, глинистые толщи не должны обнаруживать признаков нефтеносности, с точки зрения гипотезы вторичного залегания или миграционной гипотезы, наоборот, глинистые толщи разреза, являясь, по теории, нефтепроизводящими, должны изобиловать нефтью, так как они не могли её отдать пескам-коллекторам, ввиду отсутствия таковых в Таманском разрезе. В работах, посвящённых описанию таманских буровых скважин, отсутствуют указания на признаки нефтеносности в глинистых толщах разреза. Спор решается, таким образом, в данном случае, не в пользу гипотезы вторичного залегания нефти, т. е. на Тамани нет нефти не потому, что пет песков, собирающих нефть из глинистых толщ, а потому, что нет песков, в которых могла бы образоваться нефть.
Обычно указывают на аэрацию (проветривание) песков, как на причину, препятствующую процессу нефтеобразования в песках. Предполагается, что под влиянием аэрации быстро разрушается тот органический материал, который был отложен в песках, т. е. уничтожается тот исходный материал, за счёт которого могла бы образоваться нефть. Полную противоположность в этом отношении представляют глинистые породы, в которых исходный органический материал для нефтеобразования защищён от окисления, и поэтому консервируется. Эта аргументация уже была нами рассмотрена при обсуждении гипотезы вторичного залегания нефти и там было показано, что аэрация не является причиной бедности песков органическими примесями. Если пески, в общем, беднее органическим веществом, нежели глины, то причина этого заключается в том, что оседание органической мути в сборном бассейне совпадает по времени и по месту с выпадением глинистых осадков и отстаёт по времени от оседания песчанистых частиц. В результате разновременного оседания органической мути и песчанистых частиц, они чаще всего разделены и в пространственном отношении, т. е. органическая муть садится чаще всего вне пространства песчанистых осадков, так как заносится течениями дальше песчанистых частиц, ибо дольше их пребывает во взвешенном состоянии. В этом явлении кроется причина бедности песков органическими примесями, а не в предполагаемой аэрации их. На основании только что указанного обстоятельства становится отчасти понятным, почему глинистые толщи, выдаваемые за нефтепроизводящие свиты, богаты органическим веществом и притом на громадном протяжении, как это было, например, показано А. Д. Архангельским по отношению к третичным толщам Северного Кавказа. Становится также понятным, почему пески, наоборот, чаще всего очень бедны органическим веществом, и только в сравнительно редких случаях содержат значительные количества органических веществ, например, сапропсаммиты (песчанистые сапропеля) и нефтеносные пески. Очевидно, что условия, в которых возможно совместное отложение песков и органических веществ, бывают в природе относительно редко осуществлены. Этим обстоятельством объясняется, без натяжки, по крайней мере, с точки зрения гипотезы первичного залегания, почему при широком распространении в нефтеносных областях песчанистых пород, последние сравнительно редко нефтеносны, и почему нефтеносные породы занимают такие незначительные площади в сравнении с обширными пространствами, занятыми предполагаемыми нефтепроизводящими свитами, как об этом можно судить, на основании известной работы А. Д. Архангельского, по условиям образования нефти на Северном Кавказе (1927).
Затронутый сейчас вопрос в действительности, конечно, гораздо сложнее. В приведённом рассуждении сделано молчаливое допущение, что нефть образуется в песках из такого же материала, какой откладывается и запечатывается в глинах, т. е., главным образом, из планктона. Но органический материал, отложенный в глинистых породах и обозначаемый разными благозвучными терминами, как, например, сапропель, полибитумы, кероген и т. д., может быть не имеет никакого отношения к процессу нефтеобразования вопреки общераспространённому мнению. На это указывает тот факт, что так называемые „нефтепроизводящие породы“ при сухой перегонке дают те же продукты и в том же количестве, что и свежеотложенные морские илы, и что по существу, нет в этом отношении разницы между морскими илами и „нефтепроизводящими“ породами.
Всё это, вместе взятое, показывает, что мы ещё до сих пор не знаем, из чего образуется нефть, и в каких условиях происходит самый процесс нефтеобразования и, может быть, только поэтому трудно объяснить, почему нефть в песчанистых отложениях встречается спорадически. С точки зрения широко распространённой веры в происхождение нефти из планктона, конечно, трудно объяснить спорадическое распространение нефти в песчанистых осадках. Трудно потому, что планктон пользуется почти универсальным распространением, чего про нефть никак нельзя сказать. Притом ведь отложение отмершего планктона происходит преимущественно совместно с глинистыми частицами, а не с более тяжёлыми и быстрее оседающими частицами песчанистых пород. Если же, — наоборот, избрать в качестве исходной точки нашего рассуждения факт спорадического нахождения нефти в природе и отсюда сделать вывод, что нефть образуется из остатков совершенно определённого биоценоза (жизненного сообщества), то указанные затруднения исчезают. Так, например, для гипотезы происхождения нефти из остатков зарослей морской травы (сравни К. П. Калицкий, Геология нефти, 1921, стр. 216—221), нетрудно объяснить, почему далеко не все пески определённого района нефтеносны. Заросли морской травы обитают только на песчанистых грунтах, избегая илистых и скалистых. Но не вся область распространения песчанистых отложений данного водного бассейна покрыта этими зарослями. Так как морская трава в качестве зелёного растения нуждается в свете, то она спускается только до определённой глубины, зависящей от прозрачности воды. Песчанистые осадки, расположенные ниже этой границы, остаются незаселёнными морской травой.
Могут быть налицо оба указанных условия, т. е. песчанистые отложения на определённой глубине, и все-таки заросли морской травы будут отсутствовать. Причина в том, что существование этих зарослей зависит ещё от третьего фактора от отсутствия волнения. Волнение вымывает корневища морской травы и мешает, таким образом, захвату пространств песчанистого дна, хотя бы и пригодного из-за малой глубины залегания. По крайней мере три условия должны быть налицо, чтобы могли разрастись пышные подводные луга морской травы, и понятно, что это имеет место только в редких случаях. Вот как без натяжки можно было- бы объяснить спорадичность нефтеносных песков с точки зрения гипотезы первичного залегания нефти.
Имеются, однако, в литературе попытки использовать спорадическое (неправильное) распределение нефти в природе в качестве серьёзного аргумента против гипотезы первичного залегания.
Противники гипотезы первичного залегания нефти часто указывают на то, что, по их мнению, пески не могут содержать нефть in situ по той причине, что при первичном залегании нефти она должна быть распределена равномерно по всему пласту, действительность же показывает, что нефть бывает распределена не но всему пласту. Этот аргумент был выдвинут ещё в 1903 г. А. П. Ивановым при разборе им условий залегания нефти на о. Челекене. На чём основано утверждение о необходимости равномерного распределения нефти по пласту, в случае её залегания in situ — неизвестно, данных, освещающих этот вопрос, А. П. Иванов не приводит. Но указанное утверждение удобно в одном отношении. Принимая это утверждение за достоверное, мы приходим к неизбежному выводу, что нефть на о. Челекен находится во вторичном залегании. Упираясь на эту совершенно произвольную предпосылку А. П. Иванова, легко утверждать, что и любое другое месторождение нефти является вторичным.
Рассматривая определённый нефтеносный район в целом, можно констатировать, что на некоторых месторождениях разрез является нефтесодержащим. Однако нефть при этом не распределена по всему протяжению благоприятной структуры. Те же самые породы, которые нефтеносны в одной части антиклинали или благоприятной структуры, не содержат нефти в другой части той же структуры. Ещё чаще наблюдается другое явление, состоящее в том, что определённые пласты нефтеносны на одних антиклиналях и совершенно лишены нефти на других антиклиналях того же района. С точки зрения предпосылки Иванова, в указанных случаях нефть должна находиться во вторичном залегании.
Разбираемое нами утверждение А. П. Иванова подразумевает, конечно, что при первичном залегании не столько нефть, сколько исходный органический материал, послуживший для образования нефти, был распределён по всему пласту равномерно, поскольку нефть in situ является отражением исходного распределения по пескам органического вещества.
Гипотезы вторичного залегания нефти должны считаться с той же мыслью. Нефтепроизводящие свиты и породы, согласно теории, содержат исходный органический материал (полибитумы, керогены и т. п.) in situ или в коренном залегании. Конечно, надо быть последовательным и перенести на нефтепроизводящие свиты утверждение А. П. Иванова о равномерном залегании органического материала по всему глинистому пласту, если его выдают за нефтепроизводящую породу. Но этому противоречат прямые наблюдения Траска (1933) над морскими илами.
Траск указывает, что в тонких осадках содержание органического вещества может значительно меняться на протяжении немногих миль, причём эта перемена не сопровождается заметным изменением макроскопической текстуры осадков.
Наблюдения Траска только подтверждают давно известный факт о неравномерном распределении органического вещества по пласту в качестве нормального явления. Богатый цифровой материал по содержанию органического углерода в третичных глинистых толщах Северного Кавказа, приведённый в работе А. Д. Архангельского (1927), также отчётливо подтверждает явление неравномерного распределения органического вещества по одной и той же толще. Поэтому нет никаких оснований толковать явление неравномерного распределения нефти по пласту в смысле доказательства в пользу вторичного характера залежей и образования их за счёт прикочевавшей откуда-то нефти.
Компромиссная гипотеза залегания нефти
правитьГипотезы первичного и вторичного залегания нефти во всём противоположны друг другу. Компромиссная гипотеза залегания нефти занимает промежуточное положение. Она стремится сгладить противоречия между гипотезами первичного и вторичного залегания. Это стремление сказывается даже на терминологии. Компромиссная гипотеза допускает существование первично нефтеносных свит, подразумевая под этим термином нефтеносные свиты в обычном значении слова, т. е. свиты с нефтеносными пластами. Однако в пределах такой первично-нефтеносной свиты компромиссная гипотеза строго отличает нефтепроизводящие породы, представленные глинистыми пластами, от пород нефтеносных, выраженных песчанистыми пластами. Песчанистые пласты компромиссная гипотеза считает только коллекторами для нефти, проникшей в эти пласты из переслаивающихся с ними глинистых слоёв, в которых, согласно гипотезе, совершается самый процесс генерации нефти. Компромиссная гипотеза допускает миграцию нефти, и притом значительных её количеств, из одного пласта в другой, но на весьма незначительное расстояние, а именно, из глинистых пластов в перемежающиеся с ними песчанистые пласты. Не ясно только, в каком направлении допускается гипотезой миграция нефти из глинистых пластов в смежные с ними песчанистые, снизу ли вверх или сверху вниз, или же одновременно и вверх и вниз. Неясность получается оттого, что у А. Д. Архангельского, разработавшего эту гипотезу наиболее полно, не имеется никаких указаний насчёт направления миграции нефти из нефтепроизводящих пород в нефтеносные. По отношению к компромиссной гипотезе вопрос о направлении миграции не так уж важен. Если представить себе первично-нефтеносную свиту (но терминологии А. Д. Архангельского) в виде переслаивания нефтепроизводящих глинистых пород с пустыми песчанистыми пластами и допустить сильное сжатие такой пачки, то можно, конечно, мысленно представить себе процесс выжимания нефти из нефтепроизводящих (глинистых) пород в переслаивающиеся с ними песчанистые пласты, которые станут при этом нефтеносными. Мысленно представить себе всё это не трудно. Но в природе формирование нефтяных залежей по этому рецепту не происходит. Это можно утверждать с уверенностью на следующем основании. Если бы процесс происходил вышеуказанным способом, то нефтепроизводящие породы не могли бы отдать всю содержавшуюся в них нефть начисто песчанистым пластам. Часть нефти непременно осталась бы в глинистых породах в адсорбированном состоянии. Поэтому при обследовании грунтов из продуктивных буровых скважин, мы не имели бы образцов глинистых пород, совершенно лишённых каких бы то ни было признаков нефти, несмотря на то, что эти глины залегают между нефтеносными песками. Это наблюдается во всех нефтеносных районах, в том числе и в Грозненском, для которого была А. Д. Архангельским разработана компромиссная гипотеза.
Таким образом ежедневный опыт буровой практики на нефтяных месторождениях показывает, что нефть приурочена к пескам и совершенно отсутствует в глинистых толщах, изолирующих нефтяные пласты друг от друга.
Для человека, подходящего к явлениям без предвзятой идеи, может показаться странным, почему на разрезе продуктивной скважины глинистые породы, лишенные каких бы то ни было признаков нефтеносности, не дающие даже слабо окрашенной вытяжки при испытании их обычными растворителями, употребляемыми для обнаружения нефти, почему такие породы должны рассматриваться как нефтепроизводящие, и почему, наоборот, песчанистые породы, насыщенные, а иногда и перенасыщенные нефтью, не могут быть сами материнскими породами нефти. Перевернуть все наблюдаемые факты таким образом, чтобы утверждать, что породы, лишённые даже следов нефти, являются нефтепроизводящими, и что породы, насыщенные нефтью, никак не могут быть нефтепроизводящими, можно только под влиянием предвзятой, но неверной идеи. Такой идеей является в данном случае утверждение, что пески и песчаники могут служить только коллекторами для нефти, образовавшейся где-нибудь вне этих пластов. Это та же идея, на которой зиждется гипотеза вторичного залегания нефти. Аргументы, приводимые защитниками идеи, что пески и песчаники не могут быть материнскими породами нефти, что в них не может происходить нефтеобразование, уже были рассмотрены в главе, посвящённой разбору гипотезы вторичного залегания нефти. На этих аргументах мы здесь не будем останавливаться. Всё сказанное о них в указанном месте непосредственно приложимо также к данному случаю. Но так как компромиссная гипотеза залегания нефти была разработана по отношению к третичным нефтеносным свитам Северного Кавказа, а в частности, по отношению к Грозненскому нефтеносному району, то необходимо остановиться подробнее на аргументации, имеющей непосредственное отношение к только что указанным районам. Против возможности залегания нефти in situ в песках нефтеносных свит Северного Кавказа или, иными словами, против возможности образования нефти в тех самых песках, из которых мы её добываем, А. Д. Архангельский выдвигает аргумент, основанный на содержании органического углерода в породах. Под его руководством была проделана большая работа по количественному определению органического углерода в третичных породах Северного Кавказа. Было обследовано 387 образцов глинистых пород и 22 образца песчанистых. В песчанистых породах содержание углерода установлено в 0,05 до 1,05 %, в глинистых от 0,05 до 9,33 %. В битуминозных известняках того же района оно даже доходит до 14,70 %.
На основании полученного им цифрового материала по более чем 400 образцам А. Д. Архангельский заключает, что пески не могут быть материнскими породами по отношению нефти из-за бедности их органическим веществом, а нефтепроизводящими породами являются глинистые толщи, вмещающие в себе нефтяные пески, при содержании органического углерода в этих глинах от 1,8 до 6,5 %, или, в иной формулировке, от 40 до 50 кг на кубометр породы. Такой вывод не является обоснованным.
Прежде всего следует отметить, что глинистые и песчанистые породы третичных отложений Северного Кавказа обследованы А. Д. Архангельским крайне неравномерно. Число изученных образцов глин (387) примерно в восемнадцать раз больше числа образцов песчанистых пород (22), подвергшихся обследованию. Это обстоятельство уже само по себе может быть причиной, почему размах изменчивости содержания углерода в песчанистых породах (от 0,05 до 1.05 %) так незначителен по сравнению с размахом изменчивости, установленным для Глинистых пород (от 0,05 до 9,39 %). Вывод, сделанный на столь неравномерно проработанном материале, конечно, легко может оказаться ошибочным. Но еще сильнее должен был отразиться на правильности вывода произвольный подбор образцов песчанистых пород для определения содержания углерода, допущенный при исследовании.
А. Д. Архангельский производил определение суммарного содержания органического углерода в породе, не вдаваясь в анализ тех соединений, в которых представлено органическое вещество в породах. Да он, разумеется, и не мог поступить иначе, ввиду сложности этого вопроса. А. Д. Архангельский говорит о полибитумах, но что такое, по природе своей, эти полибитумы, никому не известно, как это он сам указывает. Среди исследованных им образцов песчаников упоминаются образцы с углистыми прожилками, т. е. с веществом, безусловно отличным от полибитумов глинистых пород. При вынужденном грузом подходе к решению проблемы, при котором органическое вещество в породе характеризуется только цифрой содержания углерода, не следовало исключать из обследования нефтяные пески, как это было сделано А. Д. Архангельским, при изучении им грунтов из скважины Старо- и Ново-Грозненского районов. Нефтяные пески дали бы, наверное, несмотря на утечку из них нефти, столь высокое содержание органического углерода, которое превысило бы содержание углерода в глинистых породах. А. Д. Архангельский же, не определяя для нефтяных песков содержания органического углерода, считает себя вправе утверждать, что в этих песках не было органического вещества в количестве, достаточном для образования нефти. Утверждение, конечно, совершенно необоснованное.
Проблема, стоявшая перед А. Д. Архангельским, заключалась в выяснении вопроса о том, залегает ли нефть in situ в песках третичных нефтеносных свит Северного Кавказа, или она мигрировала в эти пески из перемежающихся с ними глинистых пластов. В критический момент подхода к решению проблемы, А. Д. Архангельский принимает её. очевидно, за уже решённую в смысле нахождения нефти в песках во вторичном залегании, и под этим углом зрения продолжает своё исследование. Полагая, что нефть в песках находится во вторичном залегании, А. Д. Архангельский, повидимому, уже не считает нужным интересоваться содержанием органического углерода в песках, а обращает внимание почти исключительно на изучение глинистых пород. Вот почему глинистые породы были Архангельским подвергнуты систематическому обследованию по всему разрезу третичных отложений, и по целому ряду речных бассейнов, песчанистые же породы были подвергнуты совершенно произвольному отбору вместо систематического подхода, который был применён А. Д. Архангельским по отношению к глинистым породам. Ошибка в методе подхода, конечно, должна была привести к ошибочному выводу. Поэтому кропотливое исследование Архангельского, даже несмотря на обилие приведённого им цифрового материала, отнюдь не доказывает, что нефть не могла образоваться в песках, или что она не залегает в песчанистых породах in situ. Проблема эта осталась в том же состоянии, в каком она находилась до момента, когда А. Д. Архангельский начал свое обширное исследование.
Если компромиссная гипотеза залегания нефти не даёт убедительных доказательств того, что пески не могут быть породами, генерирующими нефть, то, может быть, удачнее обстоит дело с аргументами в пользу того, что глинистые породы третичных нефтеносных толщ Кавказа являются нефтепроизводящими породами.
С этой точки зрения интересно сопоставить данные А. Д. Архангельского по „нефтепроизводящим“ свитам Грозненского района с данными Траска, относящимся к современным морским илам (подробнее см. в моей работе „Нефтепроизводящие свиты“. Сделаем это в отношении тех данных, которые были получены сходными приёмами. А. Д. Архангельский определял непосредственно содержание углерода в породах, действуя на последние очень сильным окислителем — двухромовокислым кали с крепкой серной кислотой. Траск определял содержание углерода в морских илах аналогичным способом, обрабатывая илы марганцовокислым кали с крепкой серной кислотой. Но этим приёмом Траск пользовался только в начале исследования, работая над осадками архипелага Чэннел Айлэндс. Впоследствии он перешёл на более удобный и быстрый способ косвенного определения содержания углерода, определяя в породах содержание азота и вычисляя по цифрам, полученным для азота, содержание органического углерода в илах.
Содержание углерода, непосредственно определённого, колеблется в осадках архипелага Чэннел Айлэндс, по данным Траска (таблица С в его работе), от 0,2 до 4,3 %, при среднем содержании (из 86 образцов) для осадков этой области в 2,1 %.
По А. Д. Архангельскому (стр. 39—41) содержание органического углерода в образцах грунтов из буровых Старо-Грозненского района колеблется от 0,08 до 6,39 %, при среднем содержании (из 59 образцов) в 2,2 %. Для Ново-Грозненского района содержание углерода колеблется от 0,54 до 2,86 % при среднем содержании (из 24 образцов) в 1,9 %.
Для Старо- и Ново-Грозненского районов, вместе взятых, среднее содержание углерода в образцах глинистых грунтов ив буровых скважин определяется в 2,09 %. Цифра эта получена из 83 определений (59 для Старо-Грозненского и 24 для Ново-Грозненского района).
Совершенно очевидно, что в смысле содержания органического углерода, образцы глинистых грунтов из скважин Грозненского района, исследованные А. Д. Архангельским, вполне укладываются между современными илами архипелага Чэннел Айлэндс, исследованными Траском. Подчеркиваю совпадение как в смысле среднего содержания углерода, так и в смысле пределов колебания- содержания углерода, а также в смысле числа образцов (86 и 83), на основании которых выведены средние цифры.
Причина отмеченного совпадения заключается в том, что выдвигаемые в качестве предполагаемых „материнских пород нефти“ глинистые осадки наших грозненских месторождений, вполне отвечают современным илам. Отложенное в них в момент образования исходное содержание органического материала сохранилось без резко заметного количественного изменения на протяжении геологических эпох. Поэтому эти так называемые „материнские породы“ никакой роли в образовании нефти не играли.
Данные А. Д. Архангельского сравнимы с данными Траска лишь в отношении содержания органического углерода. В какой же мере образцы глинистых грунтов из буровых Грозненского района сходны в остальном с пробами илов, обследованных Траском, остаётся открытым. Грозненские образцы не подвергались сухой перегонке, экстрагированию эфиром и другим манипуляциям, проделанным Траском над образцами „материнских пород“ из американских месторождений нефти. Поэтому может быть выдвинуто такое соображение, что глинистые грунты из буровых скважин Грозненского района неправильно сравнивать с пробами морских илов, с которыми мы их сравнивали на основании одинакового содержания органического углерода и в тех и в других. Неправильно потому, что морские илы ещё содержат исходное количество органического вещества, в котором процесс нефтеобразования ещё и не начинался. Породы же грозненских месторождений, в частности, спаниодонтелловые и спириалисовые слои, представляют „материнские породы“ нефти, уже отдавшие в виде нефти часть исходного органического вещества, которое было запечатано в этих породах в момент их отложения, причём нефть была передана песчаным пластам, перемежающимся с глинистыми слоями „материнских пород“. Другими словами, органический углерод грозненских „материнских пород“ является „остаточным“ углеродом, а не „исходным“, как в морских илах, а потому совпадение цифр содержания углерода в грозненских породах и в морских влах следует рассматривать как случайное. Такое соображение может быть высказано, но оно ошибочное, как нетрудно показать на цифровом материале А. Д. Архангельского.
В работе Л. Д. Архангельского приведены на сводной табл. 1 данные по содержанию органического углерода в "нефтепроизводящих" (глинистых) породах Северного Кавказа. Данные выражены в килограммах углерода на кубометр породы и распределяются по речным бассейнам и районам следующим образом.
- В отношении спаниодонтелловых слоёв: Сулак и Акташ—90, Ярык-су — 42 Асса и Фортанга — 31, Терек — 30, Кодахчин —21, Урух — 22, 28 и 19, Ново-Грозненский район — 56 и Старо-Грозненский район — 44.
- В отношении спириалисовых слоёв: Сулак и Акташ — 71, Ярык-су — 69 и 184, Асса и Фортанга — 45 и 120, Терек — 84, Кодахчин — 39, Урух — 23, Ново-Грозненский район — 58 и Старо-Грозненский район — 77.
А. Д. Архангельский считает, что глинистые породы спаниодонтелловых и спириалисовых слоёв обоих грозненских месторождений являются материнскими породами по отношению к нефти, скопившейся в переслаивающихся с ними песчаниках. Органический углерод этих глинистых пород он называет „остаточным“, что понятно с точки зрения высказанного им соображения.
Рассмотрим сначала спаниодонтелловые слои. Если стать на точку зрения А. Д. Архангельского, что для Старо- и Ново-Грозненского районов остаточный углерод в глинистых материнских породах определяется цифрами 44 и 56, то очевидно, что количество исходного органического углерода было значительно выше.
Как теперь трактовать цифры содержания органического углерода в приведённых выше районах. Содержание органического углерода в спаниодонтелловых слоях по Кодахчину (21), Уруху (19, 22 и 28), Тереку (30), Ассе и Фортанге (31) и Ярык-су (42), ниже цифр грозненских месторождений (44 и 56), а по Сулаку и Акташу (90) — значительно выше. Если остаточный углерод в количественном отношении пропорционален исходному углероду, то мы вправе ожидать встретить нефть на Сулаке и Акташе, примерно, в два раза большем количестве, чем в Ново-Грозненском районе, а на Ассе и Фортанге, Тереке, Кодахчине и Урухе, примерно, в половинном количестве против грозненских месторождений. Но, принимая во внимание, что на перечисленных реках спаниодонтелловые слои вскрыты, в противоположность грозненским месторождениям, где они полностью (Ново-Грозненский район) или частью (Старо-Грозненский район) скрыты по^ поверхностью, мы, конечно, не удивляемся тому, что не встречаем там этих запасов нефти полностью. Но мы там не встречаем в спаниодонтелловых слоях даже следов нефти, например на Ассе и Фортанге, на Сулаке.
То же самое рассуждение приложимо к спириалисовым слоям. По данным таблицы, содержание органического углерода на Ярык-су, Ассе и Фортанге, Тереке значительно превышает таковое в грозненских месторождениях — 184, 120 и 84 (Против 58 и 77, но, однако, отсутствуют следы соответствующих больших количеств нефти.
Почему поражает отсутствие нефти в данном случае? А. Д. Архангельский считает, что нефть из „материнских пород“ мигрирует в песчаные „пласты-коллекторы“, перемежающиеся с пластами материнских пород. Не употребляя самого термина, он допускает региональную миграцию нефти, под каковым термином понимает перемещение нефти в направлении, перпендикулярном к поверхности напластования. При таких условиях естественно ожидать наличие хотя бы нефтяных признаков в непосредственном соседстве с материнскими породами, содержащими „остаточный углерод“ в количествах, превышающих таковое в „нефтепроизводящих свитах“ Грозненского района. Почему, например, на Ассе и Фортанге, при 120 кг органического углерода на кубометр породы, в низах спириалисовой толщи не наблюдается наличия не только нефти, но даже нефтяных признаков? Да потому, что учение о нефтепроизводящих свитах или о материнских породах нефти, как о чем-то отличном от нефтеносных пластов, очевидно в основе своей ошибочно.
Первичное залегание нефти
правитьВсестороннее изучение нефтяного месторождения, заключающееся в выяснении его стратиграфии, тектоники, расположения в нём нефтяных и водоносных пластов, состава и строения этих пластов и распределение по ним нефти и воды, даёт в наше распоряжение данные, необходимые для правильной эксплоатации залежей этого месторождения. Поскольку эти данные достаточны для практического использования месторождения, можно было бы и не задаваться вопросом о его генезисе. Но если перед геологом стоит задача поисков по тому же району новых, но скрытых под поверхностью залежей нефти, или задача оценки перспектив нефтеносности всего бассейна, то вопросы о генезисе изученного им месторождения и происхождения самой нефти приобретают первенствующее значение для решения указанных задач. Решая эти вопросы по отношению к изученному месторождению, необходимо суметь разобраться в хаосе противоречивых точек зрения на происхождение нефти и способы возникновения нефтяных залежей. Придя к определённым выводам насчёт генезиса изученного месторождения, следует распространить их на остальные, ещё не обнаруженные месторождения того же нефтеносного бассейна. Поиски скрытых залежей нефти нужно производить в тех частях бассейна, которые в отношении тектоники, стратиграфии и наличия продуктивных фаций нефтеносной толщи представляют полную или близкую аналогию с уже изученным месторождением.
Учитывая распространённые среди нефтяных геологов воззрения на процесс формирования нефтяных залежей, приходится при выяснении генезиса нефтяного месторождения в первую очередь решать вопрос о том, находится ли нефть в пластах месторождения в коренном залегании (in situ), или она в них пришлая и проникла в уже сформировавшиеся пласты после их дислокации. Эти две точки зрения на генезис „нефтяных месторождений приводят к совершенно различным выводам в отношении общего направления поисков скрытых залежей нефти.
Первая точка зрения не делает различия между нефтепроизводящими и нефтеносными породами, так как считает, что нефть в породах нефтеносных находится в коренном или в первичном залегании, или иными словами, что нефтеносные породы являются сами материнскими породами нефти.
Вторая точка зрения резко противопоставляет нефтеносные породы породам нефтепроизводящим. Последние считаются только материнскими породами нефти, а нефтеносные породы лишь вместилищами (собирателями, коллекторами, резервуарами) для нефти, благодаря присущей им пористости или кавернозности (ноздреватости).
Решение вопроса путём прямого наблюдения, которая из двух точек зрения отвечает действительности, наталкивается на большие затруднения. Главное из них заключается в том, что редко приходится наблюдать нефтеносные породы обнажёнными на большом протяжении. Обычно в естественном обнажении виден небольшой отрезок нефтеносного пласта. В таких условиях по внешнему виду отрезка нефтяного пласта, конечно, нельзя решить, находится ли нефть в нём in situ или она в нём пришлая. Лишь в редких случаях, благодаря особенностям строения пласта или по окружающей его обстановке, удаётся заключить, что он содержит нефть в коренном залегании, как, например, в случае стрептоцерелловых слоёв (нижний апшерон) западного берега о. Челекена, изображённых в „Трудах Геологического комитета“, нов. сер., рис. 59, табл. V, фиг. 17—20“, или, в случае отложений нижнего отдела бакинского яруса, обнажённого на западном берегу того же острова, сфотографированных и воспроизведённых в только что указанном выпуске „Трудов Геологического комитета" на табл. II, фиг. 7 и табл. III, фиг. 9—11.
Ещё труднее обстоит дело с образцами и кернами нефтеносных грунтов из буровых скважин. По образцу нефтеносной породы, извлечённой из буровой, обычно невозможно решить вопроса о первичном или вторичном залегании нефти в данной породе, но в исключительных случаях, например при извлечении керна ноздреватого известняка из скважины, получаются доказательства в пользу первичного залегания нефти (в том случае, если нефтеносные ноздрины разобщены между собой). Благодаря тому обстоятельству, что нефть в подавляющем числе случаев и в наибольших количествах добывается из песков и песчаников, споры относительно первичного или вторичного залеганий нефти, ведутся, главным образом, в отношении нефтеносных песков и песчаников. Вопрос о первичном или вторичном залегании нефти пытаются, таким образом, решить на объектах, которые, на основании указанных выше обстоятельств, представляют наибольшие трудности для решения занимающего нас вопроса. В случае нефтеносных известняков вопрос о характере залегания нефти решается проще и легче благодаря тому, что многие нефтеносные известняки обнаруживают ноздреватое (кавернозное) строение, а также благодаря тому, что многие известняки являются ничем иным как ископаемыми морскими илами, вследствие чего признание таких окаменелых известковых илов, в случае их нефтеносности, за материнские породы нефти наталкивается на меньшее сопротивление, нежели признание песчанистых нефтяных пластов за породы, генерировавшие нефть.
Ввиду указанных затруднений приходится при решении вопроса о первичном или вторичном залегании нефти пользоваться чаще, всего косвенными доводами или аргументами, которые, конечно, не обладают убедительностью прямых наблюдений.
При выяснении вопроса о коренном или некоренном залегании нефти в пластах, в которых мы её встречаем, речь идёт только о пластах самого месторождения, но никак не о нефтепроявлениях на поверхности, приуроченных к почве и породам, непосредственно прилегающим к естественным выходам нефти, к местам, где она высачивается на дневную поверхность.
Если скважина проведена в месте, где не было никаких нефтепроявлений на поверхности, и если скважина вскрыла на глубине нефтеносные пласты, то при эксплоатации скважины в ближайшем её соседстве возникают различные „нефтепроявлений“, в результате случайных утечек нефти из желобов, по которым она стекает в приемники, из самой скважины при чистке пробок и т. д., а о нефтяных фонтанах, забрызгивающей окрестности скважин нефтью, и говорить нечего. Все эти „нефтепроявления“ разумеется вторичного характера, это каждому понятно. Естественные нефтепроявления в виде высачивания нефти на дневной поверхности по трещинам, или выноса нефти водяными источниками тоже не вызывают ни в ком сомнения относительно того, что они образования вторичного характера и понятно, что они представляют собой утечки нефти из нефтеносных пластов, залегающих в этом же месте на глубине. Общеизвестно и было подтверждено на практике бесчисленное множество раз, что поверхностные нефтепроявления естественного происхождения служат лучшим указанием на наличие нефти в недрах. Все это настолько бесспорно и очевидно, что об этом не стоило бы говорить, если бы защитники миграционных гипотез не придавали чрезмерно большого значения этому обстоятельству. Многие из них, описывая поверхностные нефтепроявления района, подчёркивают вторичный характер этих нефтепроявлений и считают, что из этого обстоятельства само собой вытекает, что и нефтеносные пласты самого месторождения, питающего поверхностные нефтепроявления, содержат нефть во вторичном залегании, и что, следовательно, этим доказана и сама миграция нефтяных масс. Это чрезвычайно легковесный вывод. Ни в ком не вызывает сомнения, что поверхностные нефтепроявления, в виде высачивания нефти по трещинам, вторичного происхождения, но отсюда никак не следует, что и месторождения нефти в целом являются вторичными образованиями, как утверждают приверженцы миграционных теорий.
Поверхностные нефтепроявления сопровождаются обычно пропитанностью почвы и пород, непосредственно прилегающих к месту высачивания нефти на дневную поверхность. Такая пропитанность распространяется обычно на незначительное расстояние от выхода нефти. Размеры этих пропитанных нефтью пространств ничтожны и измеряются метрами и в этом отношении не выдерживают никакого сравнения с протяжением подземных залежей нефти, простирающихся на километры. Эта диспропорция в размерах не допускает отнесения в одну генетическую группу подземных залежей нефти и окрашенных нефтью клочков поверхностных отложений вокруг выходов нефти. Ничтожные размеры поверхностных нефтепроявлений и неизменное расположение их над подземными залежами нефти заставляет видеть в них явление, сопутствующее наличию нефтяных залежей в недрах. На возникновение этих поверхностных нефтепроявлений приходится смотреть как на результат утечки нефти из подземных залежей по трещинам и разрывам, образовавшимся в непроницаемой оболочке нефтяных залежей в результате дислокационных процессов.
Из поверхностных нефтепроявлений только обширные кировые покровы, например, о. Челекена и Небит-дага (Нефтяной горы), могут быть сопоставлены в смысле протяжённости с подземными залежами нефти. С точки зрения занимаемого пространства они могли бы быть отнесены к одной группе явлений. Но кировые покровы указанных месторождений расположены над нефтяными залежами, разбитыми серией мощных сбросов. По этим сбросам были обнаружены озокеритовые жилы, которые упирались вверху в кировые покровы, а книзу продолжались не ниже нефтяных пластов продуктивной толщи (красноцвета Челекена и Небит-дага). Связь между Кировыми покровами и нефтяными пластами через посредство озокеритовых жил установлена в данном случае самым убедительным образом. Кировые покровы Челекена и Небит-дага произошли за счёт утечки нефти из красноцветной толщи (плиоцен), но утечка эта происходила в необычайно грандиозных размерах, благодаря наличию мощных сбросов, которые представляли удобные пути для утечки нефти.
Кировые покровы Челекена и Небит-дага залегают несогласно на подстилающих породах, перекрывая различные стратиграфические горизонты, как это хорошо видно на опубликованных геологических картах названных месторождений (Труды Геологического комитета, нов. сер., вып. 63 и 95). Это обстоятельство не допускает сопоставления Кировых покровов с коренными нефтяными пластами, залегающими согласна со смежными породами разреза, и отчётливо подчеркивает различие в способе происхождения Кировых покровов и коренных нефтяных пластов.
Если бы поверхностные нефтепроявления были окончаниями на поверхности нефтяных струй, поднимающихся откуда-то снизу, из нефтепроизводящих свит, то мы могли бы ожидать, что, например, на Тамани, где этим струям пришлось бы пробиться к дневной поверхности, не встречая на своём пути пластов-коллекторов (на Тамани отсутствующих), поверхностные нефтепроявления должны были бы носить более грандиозный характер, чем наблюдается в действительности, благодаря тому, что нефть не расходовалась бы на насыщение пластов-коллекторов, ввиду их отсутствия. Но ведь ничего такого неизвестно, как неизвестны кировые покровы, залегающие на поверхности, при отсутствии под ними каких-либо нефтеносных толщ.
На пути сопоставления настоящих нефтеносных пластов с поверхностными нефтепроявлениями, в последние годы пошли ещё дальше, называя нефтяные залежи просто выходами нефти (Швембергер и Туаев, 1933, Губкин, 1940) и полагая, что таким приёмом можно доказать вторичный характер нефтяных месторождений и происхождение их за счёт миграции нефтяных масс откуда-то снизу, из толщ более древнего возраста, чем сами нефтеносные пласты. Особенно усердно практиковался указанный приём ио отношению к нефтяным месторождениям Ферганы. Туаев и Швембергер объявили, что они считают нефтяные месторождения Ферганского района своеобразными выходами нефти, и, следовательно, вторичными образованиями. Порфирьев и Васильев просто заявили, что они считают ферганские месторождения вторичными. И в том и в другом случае, по мнению названных авторов, из сделанных ими заявлений вытекала необходимость допущения, что нефть в палеогене Ферганы пришлая и мигрировала из юры или мела.
Аналогичную точку зрения высказал И. М. Губкин (Урало-Волжская нефтеносная область, 1940). Гудронные песчаники пермских отложений Поволжья он считает „выходами нефти“, указывающими на наличие глубоко залегающих под ними нефтяных месторождений. И в этом случае вопрос о вторичном характере гудронных песчаников перми Поволжья решается чисто декларативным путём, а не на основании каких-либо фактических данных.
Что вопрос о первичном залегании нефти может быть в некоторых случаях решён прямым путём на основании данных, почерпнутых из изучения естественных обнажений, было показано К. Калицким (1910 и 1914). Сравни К. Калицкий, „Об условиях залегания нефти на о. Челекене“ („Труды Геологического комитета, нов. сер., вып. 59, табл. I—V, 1910), и К. Калицкий, „Боя-даг“ (Изв. Геол. ком. 1914, т. 33, табл. V и VI, фиг. 5—8).
В более общей форме вопрос о первичном залегании нефти был освещён по отношению к Ферганскому нефтеносному району (К. Калицкий, „Об условиях залегания нефти в Ферганском районе“. Труды Нефт. геол.-разв. инст. сер. А, вып. 73, 1936) и по отношению к Кизеловскому району на Урале (Н.А. Гедройц, „О нефтеносности Кизелевского района“. Труды Нефт. геол.-разв. инст., нов. сер., вып. 15).
Нахождение нефти in situ может быть иногда доказано непосредственными наблюдениями. К таким случаям надо отнести залегание нефти в ноздринах пород (известняков), которые сами по себе, вне ноздрин, не нефтеносны. Также линзы и гнёзда нефтяного песка в породах (глинах) ненефтеносных. Много таких примеров было опубликовано с о. Челекена. Но все эти примеры, несмотря на всю их убедительность, относятся к частным случаям, к отдельным месторождениям или даже к отдельным пластам месторождения. Если такие линзы и гнёзда первичных нефтяных песков наблюдаются на о. Челекене и позволяют утверждать, что нефть на этом острове залегает in situ, то этот вывод может быть ещё. не обязательным даже для отложения того же возраста на Апшеронском полуострове.
Самым убедительным примером залегания нефти in situ являются линзы и гнёзда нефтяного песка в отложениях нижнего отдела бакинского яруса о. Челекена. Фотографические снимки с этих образований были опубликованы нами в 1910 г. (Труды Геологического комитета, нов. сер., вып. 59, табл. I, фиг. 1, 2 и 4, табл. II, фиг. 5. 6 и 7, табл. III, фиг. 9, 10, 11 и 12). Эти любопытные объекты можно было наблюдать в прекрасных обнажениях берегового обрыва о. Челекена. В настоящее время, ввиду быстрого разрушения прибоем западного берега острова, эти поучительные обнажения исчезли и приходится отсылать читателя, желающего себе составить мнение о том, что представляют собою эти линзы и гнёзда, к упомянутым выше фотографиям.
С.М. Апресов („Остров Челекен и критический обзор его литературы“. Труды Бакинского отд. Русск. техн. общ. за 1910 г., 1912, стр. 10—12) выступил с возражением против предложенного нами толкования этих явлений. Для пояснения своей точки зрения он дал в своей статье два грубо сделанных рисунка в красках. Эти рисунки не сделаны с натуры, а целиком скомпонованы Апресовым. Это становится очевидным, если сопоставить рисунки Апресова с упомянутыми выше фотографиями линз и гнёзд нефтяного песка. На рисунке Апресова каждая линза представлена в виде концентрически-слоистого образования, и кроме того, почти к каждой линзе подрисована им трещина, связывающая линзу либо с залегающим ниже нефтяным пластом, либо с другой линзой. К некоторым линзам Апресов забыл подрисовать трещину. На одном из рисунков две линзы окружены незакрашенным пространством, чем-то вроде оболочки, о природе которой Апресов не обмолвился ни одним словом.
В.Б. Порфирьев (Условия образования нефти и нефтяных месторождений в республиках Средней Азии. Ташкент, 1941) воспроизвёл (стр. 25, рис. 9) один из этих эскизов Апресова, но внёс в него существенное изменение, отбросив скорлуповато-слоистое строение и заменив его точечным рисунком, принятым для обозначения песка. В тексте же (стр. 33) он совершенно солидаризируется с Апресовым и принимает полностью его объяснение, что песчаные линзы в мергеле представляют собой элювиальные образования в вертикальной стенке берегового обрыва и образовались в результате выветривания мергеля.
Хотя на усовершенствованном Порфирьевым рисунке Апресова концентрически-слоистое строение заменено точечным рисунком и линзы представлены в виде однородных песчаных тел, что в большей степени соответствует действительному положению вещей, в тексте (стр. 33) Порфирьев пишет: „Концентрическое расположение песчаных слоёв в линзах, параллельное их контуру, о котором говорит С. М. Апресов, приходилось наблюдать нам (Порфирьеву) в других обнажениях“.
В каких обнажениях Порфирьев наблюдал это скорлуповато-слоистое сложение? Рисунок Апресова относится к нефтяным линзам в низах нижнего отдела бакинского яруса, обнажившихся в обрыве западного берета о. Челекена. Этих обнажений Порфирьев, по его словам, уже не застал, поэтому его наблюдения никак не могут относиться к интересующему нас объекту. Если же он наблюдал скорлуповато-слоистое строение в другом месте острова и в других отложениях, то это ведь не имеет никакой доказательной силы по отношению к разбираемому нами случаю.
Апресовско-Порфирьевская аргументация не состоятельна по целому ряду соображений. Мергели при выветривании не превращаются в песок. Вследствие быстрого обрушения берегового обрыва, обнажающего всё новые и новые вертикальные поверхности, для образования элювия нет достаточного времени. Если бы линзы нефтяного песка были элювиальными образованиями, они продолжали бы возникать на наших глазах, но, как известно, под разрушающим действием морского прибоя уже исчезли обнажения с линзами п гнёздами нефтяного песка на западном берегу о. Челекена. Если Апресов и Порфирьев считают, что линзы и гнёзда представляют собой элювиальные образования, то надо допустить, что включающий их мергель был одно время сушей, но ведь никаких решительно нет указаний на несогласное залегание в пределах нижнего отдела бакинского яруса: на всём протяжении берегового разреза нижний отдел бакинского яруса представлен морскими отложениями. Ни о каком элювии не может быть и речи в данном случае.
Помимо репродукции Апресовского рисунка Порфирьев (1941, стр. 36, фиг. 11) опубликовал еще другой, составленный им самим рисунок, приводимый им также в качестве доказательства вторичного залегания нефти на о. Челекене.
На рисунке изображён наклонный песчаный пласт, перебитый сбросом, почти перпендикулярным к падению пласта. Сброшенная часть пласта показана нефтеносной, оставшаяся на месте — водоносной, за исключением части, прилегающей непосредственно к сбросу. Стрелками показаны пути предполагаемого продвижения нефти по сбросу и проникновения её в прилегающие к сбросу пласты. В пояснение к этому рисунку Порфирьев (стр, 40) пишет: „Всё дело в том, как падает пористый пласт по отношению к нефтепроизводящем сбросу — к сбросу или от сброса. Если он падает от сброса, как это имеет место в урочище Бишикли, южнее Коша-Юсха и в центральной части поля — закирование ничтожно в силу гидростатических причин — нефть не может вытеснить первичную воду из пласта.
Если пористый пласт падает к сбросу, как это имеет место к югу от урочища Бишикли, на так называемом „Алигульском грабене“ и в урочище Кишмишли I — нефть проходит в пласт, вытесняя воду, или располагается, разделяясь в ней, соответственно удельному весу“.
По первому впечатлению может показаться, что Порфирьеву удалось установить определённую закономерность в распределении нефти в зависимости от падения пласта в сторону „нефтепроизводящей“ трещины. Выражение „нефтепроизводящая“ трещина неудачно и его следует заменить термином „нефтепроводящая“. Порфирьев утверждает, что пласты, падающие к нефтепроводящему сбросу, нефтеносны, в противоположность пластам, падающим от сброса, которые остаются водоносными. Что такие случаи распределения нефти, какие указаны на рисунке Порфирьева, действительно наблюдаются на о. Челекене, да и в других районах, не подлежит сомнению. Вопрос только в том, является ли такое распределение нефти общим правилом или представляет собой частный случай.
Случаи, подобные изображённому Порфирьевым в его книге (стр. 36, фиг. 11), наблюдаются в краевых зонах нефтяных полей. Для пояснения этого явления представим себе слегка антиклинально-изогнутый нефтяной пласт в недислоцированном виде, ограниченный, вниз по падению, водой, как это обычно наблюдается. Представим себе далее этот же пласт многократно ступенчато сброшенным. Тогда мы получим у сброса, проходящего у границы воды с нефтью, водоносный пласт, падающий от сброса, а по другую сторону того же сброса нефтяной пласт, падающий к сбросу. Таким образом утверждение Порфирьева имеет приложение только к краевой зоне нефтяного поля, но отнюдь не является правилом общего значения. При изучении подобных явлений мы должны рассматривать не отдельный сброс, выхваченный из общей системы ступенчатых сбросов, а всю систему ступенчатых сбросов в целом, или хотя бы часть этой системы, и тогда сразу исчезает закономерность Порфирьевского утверждения.
Фотографические снимки нефтяных пластов, перебитых серией ступенчатых сбросов, были опубликованы Калицким („Труды Геологического комитета“, нов. сер., вып. 59, табл. I, фиг. 2, 3 и 4, табл. IV, фиг. 13, табл. V, фиг. 17, также „Труды Геологического комитета“, нов. сер., вып. 146, табл. VII). На этих снимках каждый из отрезков нефтяного пласта, перебитый серией сбросов, падает к одному из ограничивающих его сбросов, и падает от сброса, расположенного с другой стороны и, несмотря на последнее обстоятельство (падение от сброса), отрезки пластов являются нефтеносными, а не водоносными, другими словами не подчиняются провозглашенному Порфирьевым правилу.
По концепции Порфирьева пласты, падающие от сброса, должны быть водоносными, потому что нефть не может вытеснить воду из пласта, а на указанных снимках, видно, что все отрезки пласта нефтеносны, падают ли они к нефтепроводящей трещине или от неё, безразлично. Другими словами, утверждение Порфирьева никак не является общим правилом, а приложимо лишь к сбросам, отсекающим край нефтяного поля.
Схема Порфирьева базируется на предположении, что нефть проникла в пласты только после того, как они были перебиты сбросами и что до этого пласты были водоносными. Первая часть этого предположения, что нефть появилась в пластах после образования сбросов, является общим убеждением сторонников учения о вторичном характере нефтяных залежей. Но это совершенно произвольное допущение, принимаемое на веру. Если бы можно было доказать, что первичные залежи нефти не могут почему-то пересекаться сбросами, оно имело бы под собой почву, но ведь до сих пор никто этого не был в состоянии доказать, даже хотя бы чисто логическим путём. Действительно, почему первичные залежи нефти должны считаться застрахованными от сбросов?
Порфирьев в своей книге допускает, что только в юре могли существовать первичные залежи, которые до конца плиоцена не подвергались дислокации, и лишь после отложения бакинского яруса они были перебиты сбросами, по которым нефть из юрских залежей поднялась для образования залежей нефти в неогене о. Челекена, вторичных по концепции Порфирьева. Если, то Порфирьеву, первичные залежи нефти в юре не застрахованы от дизъюнктивной дислокации, то почему залежи в других отложениях, разбитых сбросами, например, в плиоцене Челекена, не могут быть первичными?
Выяснение вопроса о коренном или некоренном залегании нефти в нефтеносных пластах приобретает особо важное значение потому, что правильное решение этого вопроса предопределяет дальнейший ход исследования. Если нефтеносные пласты содержат нефть in situ, то изучение обстановки, в которой эти пласты были отложены, может пролить свет на условия, в которых происходило образование нефти.
Если же нефть в пластах пришлая, если нефтеносные пласты рассматриваются только как коллекторы для кочующей в недрах земли нефти, то принадлежность нефтяных пластов к определённой фации не имеет никакого отношения к вопросам нефтеобразования. Об этом обстоятельстве постоянно забывают. Сторонники миграционных теорий, говоря об условиях нефтеобразования, обычно ссылаются на условия, в которых происходило отложение нефтеносных свит, упуская при этом из виду, что если нефть в пластах определённой толщи является пришлой, то сама обстановка, в которой происходило отложение этой нефтеносной толщи, не имеет никакого отношения к процессу образования нефти.
Такие логические недосмотры мы встречаем, например, у Крэга (Graig, 1912). По общему смыслу рассуждений этого автора, он рассматривает нефтяные месторождения как лагунные образования. Непосредственно прослеживаемый переход от угленосной к нефтеносной части того же самого горизонта считается им сильным аргументом в пользу растительного происхождения нефти. В другом месте своей книги он посвящает обширную главу вопросам миграции, фильтрации и подземного скопления нефти. Одно из двух, либо нефтяные"месторождения, в качестве лагунных образований, первичны, тогда не может быть и речи о массовой миграции нефти, либо нефтяные залежи вторичны, тогда аргументация Крэга в пользу растительного происхождения нефти несостоятельна, так как нахождение нефтяных пластов на продолжении угольных должно в таком случае рассматриваться как чисто случайное совпадение и уже не является доказательством того, что одинаковый исходный растительный материал в одних условиях разложения дал уголь, а в других — нефть, как полагает Крэг.
Также и Шотар (Chautard, 1913) высказывается за приуроченность нефти к лагунной фации, что имеет определённый смысл, с точки зрения первичности нефтяных залежей. Но когда тот же автор, через несколько страниц, свободно допускает массовую миграцию нефти, другими словами, высказывается за вторичность нефтяных залежей, то попытка его выяснить условия образования нефти, опираясь на приуроченность её к пластам лагунной фации, теряет, очевидно, смысл.
Приуроченность нефтяных залежей к песчанистым породам объясняется двояким образом. По общепризнанной в данное время версии нефть проникает извне в песчанистые пласты благодаря их пористости и концентрируется в них большими массами. С другой точки зрения нефтяные залежи находятся в песках и песчаниках в коренном залегании и возникли на месте из остатков определённых растительных сообществ моря (зарослей морских трав), обитавших на песчанистых грунтах морского дна, превратившихся впоследствии в нефтеносные пески и песчаники.
С первой точки зрения не может быть никакой связи между песчанистыми пластами и скоплениями органического материала, послужившего источником для нефтеобразования, так как нефть прикочевала в песчаные пласты не только после их отложения, но даже после их дислокации (антиклинальная теория).
С другой точки зрения между залежами нефти в песках и зарослями морской травы, населявшими эти пески, когда последние были ещё грунтами морского дна, существует прямая генетическая связь. Которое из этих двух воззрений ближе к истине? Это может быть проверено путём наблюдений, на основании следующих соображений.
Если нефть в пластах пришлая, прикочевавшая, то концентрация её в данном песчаном пласте зависит, в первую очередь, от пористости этого пласта, от его физических свойств в качестве коллектора или приемника для нефти, но никак не от условий, в которых эти планы были отложены. Поэтому нефтеносными пластами могут быть пески самого различного происхождения, морского и континентального, солёно- и пресноводного.
Если залежи нефти генетически связаны с определёнными исходными биоценозами в виде зарослей морской травы, то нефть может быть встречена только в песках морского или солоноватоводного (лагунного, экстуарисного) происхождения, так как только в такого рода водоёмах процветают морские травы. Совершенно исключены нефтяные залежи в песках наземного или пресноводного происхождения. При проверке оказывается, что нефтяные пески наших нефтеносных бассейнов оказываются осадками морскими или солоноватоводными, что решает спор в пользу второй точки зрения, утверждающей наличие прямой генетической связи между нефтяными залежами, с одной стороны, и предшествовавшими им на тех же местах зарослями морской травы, с другой.
Иногда вопрос о первичности или вторичности нефтяного месторождения может быть решён и на основании различия свойств нефтей. Если в месторождении имеется несколько нефтяных пластов, и нефти, находящиеся в этих пластах, различны между собой по химическим и физическим свойствам, то такое различие в составе нефтей представляется естественным с точки зрения гипотезы первичного залегания нефти. Если нефть образовалась в каждом из пластов независимо, то различие в нефтях объясняется тем, что каждый такой пласт имеет свою историю развития, сходную, но не идентичную, с историей развития других нефтяных пластов того же месторождения. Образование нефтяной залежи, в каждом пласте происходило независимо от такого же процесса в других пластах.
Если же подойти к тому же вопросу с точки зрения гипотезы вторичного залегания нефти в пластах, то остаётся непонятным, почему нефть, мигрировавшая в нефтеносные пласты месторождения из особой материнской или нефтепроизводящей свиты, не одинакова по всем пластам и коллекторам, а различна, ведь источник происхождения её для всех пластов данного месторождения — общий.
Были также предприняты эксперименты для выяснения правильности того или другого вывода, вытекающего из концепции первичного или вторичного залегания нефти. Описано не мало опытов, имеющих отношение к занимающему нас вопросу. Но эксперименты обычно предпринимались над моделями настолько малыми по сравнению с объектами, с которыми мы имеем дело в природе, что явления на моделях не выходили из пределов влияния капиллярных сил, а потому и не приложимы непосредственно к нефтяным месторождениям.
Различие во взглядах на процесс возникновения нефтяных залежей приводит к различию в выводах практического характера, делаемых на основании той или другой исходной точки зрения. Геологи, считающие, что нефтеносные пласты содержат нефть in situ или в коренном залегании, придут относительно конкретного месторождения или нефтеносного бассейна к выводам, диаметрально противоположным тем, которые по отношению к тому же объекту будут выдвинуты геологами, стоящими на точке зрения, что нефть в нефтеносных пластах пришлая, прикочевавшая в эти пласты из особых нефтепроизводящих пород, залегающих значительно ниже нефтеносных пластов. В связи с этим возникает вопрос, которая из этих диаметрально противоположных точек зрения оказывается на деле более пригодной в качестве рабочей гипотезы. Тут необходимо прежде всего сговориться насчёт того, что следует понимать под пригодностью рабочей гипотезы. Если мы просмотрим литературу по нефтяной геологии за последние годы, мы найдём много статей, восхваляющих учение о вторичном характере нефтяных залежей за то, что это учение даёт возможность рисовать радужные перспективы, в противоположность учению о первичности залежей нефти, которое якобы является бесперспективным.
Бесспорно, что учением о вторичности нефтяных залежей пользовались и продолжают пользоваться для рисования самых оптимистических перспектив по отношению к еще не обнаруженным нефтяным богатствам недр. Нет также ничего удивительного в том, что практические деятели, в лице работников нефтяных трестов, беспрерывно озабоченные тем, как бы поднять добычу нефти на своих промыслах, так охотно воспринимают посулы, которые делаются на основании учения о вторичности нефтяных залежей. Всеобщему успеху этого учения способствует еще то обстоятельство, что наша нефтяная литература изобилует статьями, рисующими самые заманчивые перспективы насчёт нефтяных недр, и почти отсутствуют в ней статьи, указывающие на то, что из обольстительных посулов оправдалось на деле. При таком одностороннем освещении вопроса легко может получиться впечатление, что учение о вторичности залежей нефти оказывает существенную помощь в деле поисков скрытых залежей нефти. Может быть для широких кругов населения не так уже важно знать, в какой мере рисуемые перспективы отвечают действительности. Но для лиц, кровно заинтересованных в добыче нефти, отчитывающихся в своей деятельности перед правительством количествами реальной нефти, чрезвычайно важно знать, в какой мере перспективные посулы оправдываются на деле. Отсюда возникает необходимость практической проверки бурением прогнозов, оптимистических в частности. Сличение результатов проверки с перспективными посулами позволит выработать надлежащую оценку значения учения о вторичности нефтяных залежей в качестве рабочей гипотезы.
Часть II. Обоснование поисков скрытых залежей нефти
правитьЗатруднения при изучении вопроса о происхождении нефти
правитьПопытки решить проблему происхождения нефти наталкиваются на затруднения, обусловленные в сильной степени особыми свойствами этого ископаемого, заключающимися в его жидком состоянии, в его подвижности и в отсутствии в нём форменных элементов.
Жидкое состояние нефти является препятствием для включения её в общую систему с твёрдыми горючими ископаемыми, несмотря на то, что с геологической точки зрения, нефтяные залежи обнаруживают во многих отношениях сходство с залежами твёрдых горючих ископаемых (в частности с угольными).
Как в угольных, так и в нефтяных месторождениях продуктивные пласты переслаиваются с пустыми породами, вследствие чего разрезы нефтяных и угольных месторождений обнаруживают между собой большое сходство на чертежах. Чередование по вертикали продуктивных пластов с пустыми указывает на смену во времени периодов, в течение которых отлагался материал, послуживший для образования угля или нефти, с периодами отсутствия в том же месте исходного органического вещества. Это наводит на мысль о некотором сходстве в процессах образования нефтяных и угольных (месторождений.
По отношению к угольным пластам установилась точка зрения, что в большинстве случаев они являются автохтонными образованиями, т. е. произошла на месте из материалов, созданных жизнедеятельностью определённых растительных сообществ и отложенных на местообитаниях этих сообществ.
Было бы вполне естественно стать на такую же точку зрения по отношению к генезису нефтяных месторождений ввиду наличия сходных черт в строении нефтяных и угольных месторождений. Но в геологии уже давно установилась точка зрения на нефть как на кочующее в недрах земли ископаемое. Большинство геологов придерживается того мнения, что формирование нефтяных месторождений шло иными путями, чем образование угольных месторождений и что поэтому не надо придавать значения внешнему сходству, обнаруживающемуся в строении нефтяных и угольных месторождений.
Жидкое состояние нефти является причиной того, что на неё всегда смотрели как на производное вещество, получившееся в результате подземной перегонки или химического превращения других, но уже твёрдых горючих ископаемых. Потонье так прямо и назвал нефть производным сапропелитом, подразумевая при этом, что исходным веществом для образования нефти являются твёрдые сапропелиты, представляющие собой органические илы морских и континентальных водоёмов. Нефть не является, однако, продуктом перегонки сапропелитов или других твёрдых горючих ископаемых уже потому, что такой подземной перегонки не происходит в природе в качестве нормального процесса. Ещё не были представлены доказательства возможности такого процесса в большом масштабе. Явления перегонки сапропелитов наблюдаются только при непосредственном контакте с ними изверженных пород, например при пересечении сапропелитов жилами изверженных пород, но эти явления имеют чисто местное значение и не приводят к образованию значительных количеств нефтеподобных продуктов, которые могли бы служить объектами промышленной эксплоатации в крупном масштабе.
Под микроскопом не удалось обнаружить в нефти форменных элементов. Если бы было иначе, то, вероятно, не существовало бы проблемы происхождения нефти. Благодаря микроскопу была установлена растительная природа каменных и бурых углей, богхедов и кэннелей, кукерсита и других твёрдых горючих ископаемых. По отношению к нефтям микроскопическое исследование дало, к сожалению, осечку. Это обстоятельство ставит исследователя в затруднительное положение, заставляя подходить к решению проблемы происхождения нефти косвенными путями.
Способность нефти к подземным передвижкам также является препятствием для правильного подхода к решению проблемы её происхождения. Препятствием в указанном отношении является не столько подвижность нефти, сколько учение, построенное на этом её свойстве и известное под названием миграционной гипотезы. Приверженцы, этой гипотезы считают, что нефть вообще не встречается in situ или в коренном залегании, а попадает в нефтеносные пласты, эксплоатируемые нами, из особых материнских или нефтепроизводящих пород, противопоставляемых породам нефтеносным, как нечто от них отличное, обособленное и отделённое толщами других пород. При такой точке зрения, считающей нефтеносные породы лишь приемниками или коллекторами для кочующей в недрах земли нефти, внимание исследователя отвлекается от изучения реальных объектов, какими являются нефтеносные породы, и направляется в сторону обсуждения чисто гипотетических представлений, какими приходится считать нефтепроизводящие породы или свиты в условном понимании нефтяных геологов. Если нефть в нефтеносных породах пришлая, то самое тщательное выяснение биономических условий, в которых были отложены нефтеносные породы, не в состоянии пролить света на условия происхождения самой нефти. Таков неизбежный вывод из миграционной гипотезы.
Эта гипотеза исключает, таким образом, заранее возможность использования данных, получаемых путём изучения генезиса нефтеносных пород, для решения вопроса о происхождении самой нефти и заводит своих приверженцев в тупик.
Неудачные подходы исследователей к решению проблемы происхождения нефти
правитьПравильному решению проблемы происхождения нефти препятствуют также неудачные подходы исследователей к стоящей перед ними задаче. Так, например, Гефер (Hofer) выступил с утверждением, что нефть образуется из остатков животных и растений. Этот тезис восхваляется нередко немецкими авторами, в частности как крупное научное обобщение, в действительности же он лишён конкретного содержания, потому что составлен в слишком общих выражениях. Под тезис Гефера подойдут, например, остатки любого растительного сообщества, так как каждое из них является жизненной средой для особой фауны, к нему приуроченном. Под тезис Гефера подойдет также любое скопление растительных и животных остатков.
Ценность научного обобщения определяется значением выводов, которые из него вытекают. Какие же выводы могут быть сделаны из тезиса Гефера?
Даже в качестве формулы для примирения споров о животном или растительном происхождении нефти тезис Гефера не пригоден, потому что при наличии двух спорящих сторон возможны по меньшей мере четыре решения. Могут быть обе стороны неправы, например, в глазах сторонника неорганического происхождения нефти. Может оказаться правым сторонник растительного происхождения нефти, и неправым тот, кто отстаивает для нефти животное происхождение. Может оказаться и наоборот, т. е., что теория животного происхождения нефти верна, а теория растительного происхождения ошибочна. Могут быть обе стороны частично правы, например с точки зрения приверженцев происхождения нефти из планктона или из сапропеля.
Тезис Гефера о происхождении нефти из остатков животных и растений кажется всеобъемлющим, но фактически лишён определённого содержания. Чтобы сделать содержание этого тезиса несколько реальным, необходимо его дополнить какими-нибудь ограничительными условиями, например, ссылкой на то, что нефть образуется из растений и животных, обитающих в море, или ссылкой на то, что образование нефти происходит за счёт остатков растений и животных, отложенных в донных осадках водоёмов определённого типа, и т. п., необходимо также указать, какого рода растения и животные послужили исходным материалом для образования нефти, формулировка же Гефера в этом отношении чересчур расплывчата.
Такого рода ограничительные условия были внесены Потонье (Potonie) в его учение о сапропеле и сапропелитах. Это учение представляет значительный шаг вперёд на пути к решению проблемы происхождения нефти, по сравнению с упрощенным подходам Гефера, но и оно не было удовлетворительным решением этой проблемы.
Потонье работал много над вопросом о происхождении каменных углей и других твёрдых горючих ископаемых, богхедов, кэннельских углей, горючих сланцев, различных видов торфа и др. Эти работы привели его к установлению нового понятия — сапропель.
Сапропель образуется на дне стоячих и застаивающихся водоёмов, т. е. в субаквальных (подводных) условиях. Материалом для образования сапропеля служат остатки растительных и животных организмов, населявших указанные водоёмы. Остатки эти в чистом виде и в виде экскрементов животных, питавшихся ими, собираются на дне водоёмов, где иногда образуют мощные наслоения. Существенную роль в образовании сапропеля играют планктонные организмы. Необходимым условием для образования сапропеля является затруднённый доступ воздуха к органическим остаткам, что бывает осуществлено в спокойных и застаивающихся водоёмах
Свежий сапропель представляет собой ил, т. е. вещество консистенции текучей жидкой каши. Более старый сапропель, принявший плотно-студнеобразную консистенцию, называется сапроколлом. Сапропели и сапроколлы, превращённые в горные породы, называются сапропелитами. Приставка „пелит“ указывает на их тонкое, илистое строение. Сапропелит может быть совершенно чистым, в случае происхождения его исключительно из остатков организмов, или же он может содержать неорганические примеси, тоже пелитового характера. Гораздо реже встречаются сапропелевые породы, содержащие песчанистые (псаммитовые) частицы, такие породы называются сапропсаммитами.
Понятие „сапропель“ было установлено Потонье на основании изучения им органических илов, осаждающихся и накапливающихся на дне стоячих или застаивающихся водоёмов Средней Европы. В первоначальном своём объёме термины „сапропель“ и „сапропелит“ имели строго очерченные значения, которыми геолог мог с удобством пользоваться для обозначения горючих ископаемых, образовавшихся из органического ила на дне пресноводных водоёмов, расположенных на суше.
Но Потонье не ограничился этими узкими рамками, а придал термину „сапропелит“ универсальное, всеобъемлющее значение. Если исключить незначительную по своему значению группу липтобиолитов, то все горючие ископаемые распадаются, по Потонье, на два класса: на гумусовые образования и на сапропелиты. Всё, что не подходит под понятие гумусовых углей, может быть отнесено к сапропелитам. Под словом сапропелит объединяются, таким образам, очень разнообразные породы, например, богхеды, разнообразные горючие сланцы и даже нефти, последние под видом производных сапропелитов. Все эти разнообразные и резко отличающиеся друг от друга вещества являются сапропелитами, если принять этот термин в широком значении, придаваемом ему Потонье.
При таком распространённом толковании понятие сапропелита обнимает решительно все органические илы, образующиеся путём скопления остатков флоры и фауны на дне самых разнообразных водоёмов, соленоводных, солоноватоводных и пресноводных. Достаточно просмотреть приведённый в работе Потонье „Сапропелиты“, список организмов, образующих сапропель, чтобы вынести впечатление о расплывчатости термина сапропель, применяемого в широком значении слова. Содержание указанного сложного и путанного списка форм можно коротко формулировать следующим образом: Все организмы, растительные и животные, населяющие любой водоём (от горячего ключа до океана включительно) и скопляющиеся после отмирания на его дне, Где они разлагаются в субаквальных условиях (т. е. под водой), участвуют в образовании сапропеля (в широком значении этого слова).
Потонье, в стремлении обобщить явления, пошёл ещё дальше и включил в понятие сапропель (субаквального образования), правда под несколько изменённым названием, даже те образования, которые возникают, когда организмы, населяющие водоём, выбрасываются на берег и здесь разлагаются. в субаэральных условиях, т. е. при свободном доступе воздуха.
Такого рода породы, образовавшиеся на суше в субаэральных условиях, т. е. при доступе воздуха, конечно, нужно исключить из списков сапропелитов, даже при самом широком толковании этого термина, так как они не удовлетворяют основному условию образования сапропелитов, а именно разложению органического вещества в субаквальных условиях, т. е. разложению под водой при отсутствии доступа воздуха.
Классификация горючих ископаемых, предложенная Потонье, оказалась недостаточной для охвата всего разнообразия этих веществ, даже при современной, сравнительно неполной, степени их изученности. Это обнаружилось с самого начала работ Сапропелевого комитета, который был создан в Ленинграде в 1919 г. при Комиссии по изучению естественных производительных сил Союза при Академии наук. Задачей Комитета, в состав которого вошли представители различных научных специальностей, было всестороннее изучение вопроса о сапропелитах. Когда в означенный Комитет начали поступать на исследование образцы сапропелитов из различных местностей Союза, то на основании анализов этих веществ химики Сапропелевого комитета очень скоро пришли к заключению, что под именем сапропелитов объединяются совершенно разнородные вещества. Настойчивее других на это обстоятельство указывал В. Б. Бызов. Но эти предостерегающие голоса химиков как-то не были восприняты геологами. Геологи и по сей день при обнаружении ими горючего ископаемого, которое нельзя отнести по внешнему виду ни к каменным углям, ни к торфам, и вообще ни к одному из хорошо известных горючих ископаемых, определяют его как сапропелит и на этом часто успокаиваются. Необходимо, с геологической точки зрения, уточнить классификацию горючих ископаемых, относимых в настоящее время в группу сапропелитов.
Создавая свою классификацию горючих полезных ископаемых, Потонье должен был занять определённую позицию по отношению к нефтям. Выделить нефти в самостоятельную группу горючих ископаемых Потонье почему-то не нашёл нужным, а отнёс их к сапропелевым образованиям, под названием производных сапропелитов. Таким путём была сохранена выработанная им схема разделения горючих ископаемых на три группы — на сапропелиты, гумусовые образования и липтобиолиты и было учтено общераспространённое воззрение на нефть как на мигрирующее ископаемое, совершающее в земной коре значительные передвижения. Взгляд на нефть как на производное горючее, происшедшее путём подземной перегонки другого твёрдого горючего ископаемого, возобновлённый Потонье в начале нынешнего столетия, имел у нас в СССР заметный успех, по крайней мере среди геологов.
Считая нефть за производный сапропелит, Потонье полагает, что во время горообразовательных процессов сапропелевые породы подвергаются на глубине воздействию сильного давления и высоких температур, причём путём сухой перегонки или действием жара без доступа воздуха, образуется нефть, которая затем перемещается вверх по сбросовым и иным трещинам и, проникая во встреченные при указанном перемещении пористые пласты, образует в них промышленные залежи (содержащие нефть во вторичном залегании).
Воззрения Г. Л. Стадникова на происхождение нефти
правитьПроисхождение асфальта
правитьПо Г. Л. Стадникову (1937) все горючие полезные ископаемые. приурочены к осадочным образованиям растительного происхождения. Главными поставщиками исходного материала для образования этих веществ служили, по его мнению, микроскопические водоросли (альги) и высшие растения, богатые лигнином. Превращения, происходившие в исходных скоплениях растительного материала, были направлены в сторону разрушения углеводов, белков и пектиновых веществ. Воски, смолы, жирные кислоты, лигнин и суберин не разрушались, а подверглись химическим изменениям и превратились в более устойчивые соединения. В результате такого селективного (отборочного) разложения скопления исходного растительного материала превратились, в основном, в смесь жирового вещества (водорослевого происхождения) и лигнинового (от разложения высших растений). Количественное отношение в исходном материале между жировыми и лигниновыми веществами колебалось в широких пределах и это обстоятельство наложило свой отпечаток на получившиеся в конечном итоге горючие ископаемые. Чистый жировой материал водорослевого происхождения привёл к образованию нефти, а чистый лигниновый материал дал начало каменным углям. Горючие сланцы и асфальты заняли промежуточное положение между углями и нефтями в (Соответствии с промежуточным соотношением между растительными жирами и лигнином в исходной смеси. „Органическая масса горючих сланцев“, пишет Г. Л. Стадников (1937, стр. 567), по своему химическому составу занимает промежуточное положение между нефтями и каменными углями, а сравнение состава органической массы горючих сланцев с составом битумов асфальтовых пород даёт основание для заключения о генетическом родстве всех этих образований с нефтями и между собой. В связи с такой точкой зрения, Г. Л. Стадников (1937, стр. 579) располагает горючие полезные ископаемые в генетический ряд: угли, известковые горючие сланцы, асфальты и нефти и отсюда делает вывод, „что асфальты не являются продуктами окисления нефти, как это принималось всеми учёными до самого последнего времени, а, наоборот. нефти являются продуктом восстановления асфальтов, которые, таким образом, представляют промежуточную стадию превращения растительного материала в нефть“. Этот взгляд на асфальты в последнее время нашёл, по мнению Г. Л. Стадникова, полное подтверждение в результатах исследований А. Трейбса и И. Я. Пестовского. Присутствие в асфальтах порфиринов, являющихся производными хлорофилла, служит убедительным доказательством того, что асфальты и асфальтовые породы никогда выветриванию не подвергались; мало того, это показывает что и материнское вещество асфальтов и нефтей изменялось почти исключительно в анаэробных условиях (курсив Г. Л. Стадникова, 1937, стр. 579).
Общеизвестно, что асфальты при обычных температурных условиях, господствующих в поверхностной части земной коры, обладают химической устойчивостью и не подвергаются выветриванию. Асфальтированные улицы в городах и асфальтированные дороги вне городов прекрасно демонстрируют химическую устойчивость асфальта. Но эта устойчивость асфальта отнюдь не служит доказательством того, что асфальт не является продуктом выветривания и окисления нефти, как утверждает Г. Л. Стадников. Поставленный несколько лет тому назад в Баку и на промысле Ким (Фергана) технологический процесс получения искусственного асфальта путём продувки воздуха через нефтяные остатки (мазут) показывает определённым образом, что окисление нефти играет существенную роль в образовании асфальта.
Утверждению Г. Л. Стадникова, что нефть образуется из асфальта, а не асфальт из нефти, противоречат также самым определённым образом наблюдения над залеганием асфальта в природных условиях. Асфальт залегает в виде жил по сбросовым трещинам, пересекающим нефтяные залежи, и в виде покровов на дневной поверхности, происшедших в результате излияния нефти, и в виде пластов в составе осадочных толщ. Асфальт, будучи твёрдым телом, не мог заполнить сбросовую трещину или излиться по земной поверхности в виде покрова. Пришлось бы допустить, что подъём его совершался в расплавленном и притом в сильно перегретом состоянии, чтобы пробиться по трещинам к дневной поверхности и там разлиться в обширные (как, например, на Челекене и Небит-даге) покровы. Никаких доказательств в пользу существования повышенных температур при образовании асфальтовых жил и покровов не имеется. Гораздо проще и без натяжки можно объяснить образование жил асфальта путём подъёма нефти по сбросовым трещинам, пересекшим нефтяные залежи, и последующего затем её выветривания, окисления и загустения в сбросовых трещинах, что и привело к образованию асфальтовых жил. Нефть же, поднявшаяся по сбросовым трещинам на дневную поверхность, разлилась по ней и через потерю лёгких погонов загустела и окислилась и превратилась в асфальтовые покровы. Такие асфальтовые покровы залегают обычно несогласно на подстилающих породах, что является одним из характерных признаков покровов. Происхождение пластового асфальта иное. Пластовые асфальты образуются в тех случаях, когда нефтяные пласты выведены на дневную поверхность и обнажены в результате горообразовательного процесса или размыва, а чаще всего под совокупным влиянием этих двух факторов.
В обнажённых головах нефтяных пластов нефть теряет лёгкие погоны, окисляется и загустевает, что приводит к превращению бывших нефтяных пластов (пропитанных жидкой нефтью) в так называемые „сухие нефтяные пласты“, „закированные пласты“, „гудронные песчаники“ (в Поволжье) и настоящие „асфальтовые пласты“ (например, около Батраков на Самарской Луке). Гудронный песчаник в Шугурове (Поволжье) при выварке даёт асфальт прекрасного качества, идущий на изготовление асфальтовых лаков. Киры и закированные пески в размягчённом на огне состоянии идут на покрытие крыш и полов и являются как бы суррогатами настоящих асфальтов. Всё это показывает, что процесс выветривания в обнажённых на поверхности нефтяных пластах идёт, в общем, в одном направлении, в направлении превращения жидкой нефти в твёрдый битум, хотя п приводит к продуктам, не равноценным в техническом отношении. Различие в конечных продуктах выветривания нефти обусловлено различными причинами: составом исходной нефти, литологическим составом вмещающих нефть пластав (известняки, доломиты, песчаники, пески, глины и т. д.), продолжительностью процесса выветривания (сызранские асфальты карбонового возраста, гудронные песчаники Поволжья — пермского, киры Апшеронского полуострова — плиоценового).
Асфальтовые пласты и более или менее родственные им образования (гудронные и закированные пласты) отличаются от асфальтовых покровов в том отношении, что залегают в согласии с остальными пластами включающей их толщи, а покровы, как уже было указано, лежат несогласно на подстилающих породах. Это в виде общего правила, но, как всегда, встречаются и исключения из этого правила.
Несмотря на то, что геологические данные свидетельствуют самым определённым образом о происхождении асфальта из нефти и указывают на то, что асфальт является производным от нефти, а не наоборот, воззрение Г. Л. (Стадникова на асфальт как на материнскую породу нефти нашло сторонников среди геологов, в особенности среди молодых. При попытках понять, что заставляет этих геологов принять точку зрения Г. Л. Стадникова, выясняется, что она считается более новой, а потому и более правильной. Научные споры не могут решаться таким упрощенным путём — путём учитывания даты опубликования новой точки зрения. Вопрос должен решаться на основании тщательного продумывания аргументации, приводимой в защиту нового воззрения.
Старые и хорошо известные факты должны получить более, удовлетворительное объяснение с новой точки зрения, тогда успех и признание нового взгляда на вещи сами собой будут обеспечены. Новая точка зрения, если она содержит в себе приближение к истине, упраздняет или исправляет, хотя бы отчасти, прежние воззрения. Не надо только принимать простое опрокидывание на голову хорошо изученных фактов за открытие новой истины, как в данном случае, когда нефть объясняется производным от асфальта.
Г. Л. Стадников останавливается подробно на составе нефтей из Питэу-сая (Питау-сай у Стадникова) северной Ферганы. Им были оттуда исследованы четыре образца из различных горизонтов олигоцена, среднего и нижнего эоцена. Про эти „нефти“ Г. Л. Стадников говорит, что они занимают промежуточное положение между асфальтами и типичными нефтями. Это безусловно так. В Питэу-сае нефтеносные пласты поставлены вертикально и здесь поэтому бурения не было. Образцы, доставленные Г. Л. Стадникову, были взяты на выходах нефтяных пластов. Они представляют собой продукт выветривания и окисления нефти и никак не могут служить для характеристики ферганских нефтей без учёта указанного обстоятельства. Ферганские нефти, как и всякие другие, можно характеризовать по настоящему только по образцам, полученным из скважин, из залегающих на глубине пластов, а никак не на основании образцов, взятых на выходах пластов, обнажающихся на дневной поверхности и бывших когда-то нефтеносными. Общеизвестно, с какой быстротой меняется состав свежедобытой нефти при открытом хранении её. Происходит быстрая потеря лёгких фракций и в связи с этим быстрое возрастание удельного веса хранящейся нефти. Харичков привёл в свое время цифры, отчётливо характеризующие указанный процесс. Такое быстрое изменение состава нефти на воздухе послужило одной из причин, почему перешли к хранению нефти в железных закрытых резервуарах вместо применявшегося прежде хранения её в открытых земляных амбарах, где она обесценивалась, благодаря утере лёгких фракций, и где, при продолжительном хранении, в особенности в условиях сухого и жаркого климата, она быстро загустевает и превращается в мазеподобную массу.
Г. Л. Стадников считает „нефть“ из Питэу-сая промежуточным образованием между асфальтом (в качестве первичного образования) и нефтью (в качестве вторичного). В действительности же имеет место как раз обратное явление. „Нефти“ из Питэу-сая, собранные на выходах нефтяных пластов, являются несомненно продуктами окисления и выветривания нефти, содержащейся когда то в обнажающихся пластах Питэу-сая. Пример Питэу-сая не является, таким образом, подтверждением теории Г. Л. Стадникова об образовании нефти из асфальта, а, наоборот, прямым опровержением этого утверждения.
Происхождение нефти
правитьВ литературе, посвящённой вопросу о происхождении горючих полезных ископаемых, встречается утверждение, что в образовании этих веществ принимали участие самые разнообразные растения, начиная от одноклеточных водорослей и кончая древесной растительностью. Это утверждение справедливо только при самом широком понимании вопроса, и только по отношению ко всей совокупности горючих полезных ископаемых. Как только вопрос ставится о происхождении какого-нибудь определённого горючего полезного ископаемого, то сейчас же выясняется, что в происхождении его участвовали определённые группировки растений.
Так, например, каменные угли карбона произошли на местообитаниях заболоченных лесов, состоявших из гигантских представителей сосудистых споровых растений, сближаемых в систематическом отношении с папоротниками, плаунами и хвощами. Бурые угли третичного времени возникли в сходной обстановке из остатков лесов, в составе которых двудольные растения играли доминирующую роль. Современные торфы образуются из травянистой растительности заболоченных лугов или из растительности моховых болот. Богхеды, как оказалось при изучении шлифов, изготовленных из этого ископаемого, состоят из остатков водорослей (РПа, Reinschia), сближаемых с современными синезелёными и зелёными водорослями. Кэннели представляют под микроскопом картину, сходную с богхедами, но с тою разницей, что определимые остатки в кэннельских углях представляют собою споры.
С точки зрения учения о происхождении горючих полезных ископаемых из остатков растительных сообществ, точнее из остатков сообществ водолюбивых растений (гидрофитов), каждый вид горючего ископаемого генетически может быть связан с определённым типом растительного сообщества гидрофитов. Если горючие ископаемые различны, то и исходные растительные сообщества, давшие материал для образования этих ископаемых, были различны по видовому составу особей, входивших в состав исходного сообщества.
Эти исходные (по отношению к горючим ископаемым) растительные сообщества являются естественными группировками видов растений, повторяющимися при сходных внешних условиях. Кроме того, эти исходные сообщества служат местообитанием для различных животных форм. Остатки всех растительных и животных форм, входящих в состав данного сообщества, могли бы принимать участие в образовании горючего ископаемого, происхождение которого связывается с данным сообществом. Но вопрос в том, участвуют ли остатки всех организмов данного сообщества в образовании соответствующего горючего ископаемого?
Отмершие ткани различных организмов разлагаются с различной быстротой. Животные ткани, как правило, разлагаются быстрее растительных. Это приводит к более однородному составу остатков исходного сообщества, попадающих в осадочные образования.
В каждом сообществе (биоценозе) участвующие в нём виды представлены в количественном отношении неравномерно. Одни виды в нём преобладают настолько, что накладывают на всё сообщество определённый отпечаток, придают ему совершенно определённый характер, другие виды как бы вкраплены в основную массу особей доминирующих видов и даже не в состоянии изменить внешний облик сообщества заметным образом.
На характер образующегося горючего ископаемого влияют, следовательно, преобладающие в количественном отношении виды сообщества, а виды, входящие в состав исходного сообщества в незначительном количестве, повинны, может быть, в индивидуальных различиях отдельных пластов угля или нефти в одном и том же месторождении.
Необходимо ещё принять во внимание, что нередко растительные сообщества представлены особями одного только вида, т. е., приближаются более или менее к чистым культурам определённого вида, как это имеет место в зарослях морских трав или в однородных по составу лесах. Очевидно, что в подобных случаях наличие остатков определённых растительных видов должно привести к образованию горючих полезных ископаемых определённого типа. В таких случаях выступает с особой отчётливостью влияние специфичности исходного материала на характер получающегося полезного ископаемого.
Сообщества, остатки которых служат исходным материалом для образования горючих полезных ископаемых, чаще состоят из множества видов как растений, так и животных. Остатки таких сообществ представляют собой смешанный, разнородный материал. Но и такой материал путём селективного (отборочного) разложения (при котором остатки одних видов разлагаются быстрее других, а потому и исчезают из первоначальной смеси) принимает более однородный состав. Особенно быстро исчезают остатки мягких частей животных, благодаря чему первоначальная смесь остатков превращается в более однородное скопление растительного материала. Подтверждением того, что мягкие части животных исчезают бесследно, являются остатки животных сообществ, ископаемые устричники, ракушники, коралловые рифы и т. п., в которых сохранились только твёрдые части в виде, раковин, полипняков и т. д. Растительные остатки, состоящие из разнообразных органических веществ различной устойчивости, также подвергаются селективному разложению ещё до включения их в осадки, что приводит к ещё большей однородности исходного материала, из которого образуются горючие полезные ископаемые.
Идея селективного разложения растительных остатков отчётливо выражена у Г. Л. Стадникова: „В скоплениях растительного материала, как в аэробных (на возвышенных местах), так и в анаэробных условиях (в глубоких болотах), происходили разложения белков, сахаров, пектинов и целлюлозы до легко растворимых в воде веществ, лигнин же, жирные кислоты, воски, смолы и стеарины не подвергались разрушению, а лишь превращались в другие, еще более стойкие вещества; иными словами, только эти последние вещества мы можем считать способными к фоссилизации и только их рассматривать как угле- и битумообразователи“ (стр. 579).
Главными поставщиками исходного материала для образования горючих полезных ископаемых являются, по Г. Л. Стадникову, микроскопические водоросли (альги по его терминологии) и высшие растения, богатые лигнином. При таком подходе к выяснению, вопроса о происхождении нефти исключаются заранее растения, которые не могут быть отнесены ни к той, ни к другой из указанных групп, но про которые тем не менее достоверно известно, что остатки их накапливаются в громадных количествах в осадочных образованиях и должны были бы с течением времени превратиться в какие-нибудь горючие ископаемые.
К таким растениям относятся так называемые „морские травы“, цветковые растения, живущие в морской воде в погружённом состоянии и покрывающие рыхлые грунты морского дна обширными подводными лугами.
Морские травы очень бедны лигнином из-за слабого развития у них сосудистой системы. Слабое развитие сосудов в тканях морских трав хорошо видно под микроскопом на срезах, приготовленных из листьев и стеблей этих растений.
Слабое развитие сосудистой системы в тканях морских трав обнаруживается также отчётливо во время отлива. Морские травы, растущие на участках дна, обнажающихся при отливе, ложатся в малую воду на дно, потому что слабо развитая сосудистая система не придаёт достаточной жёсткости стеблям и листьям этих растений, которые поэтому не в состоянии сохранить вне воды вертикальное положение. При полной же воде стебли и листья морских трав поддерживаются в более или менее вертикальном положении вследствие наличия воздушных камер и каналов в тканях этих растений. Не обладая достаточной жёсткостью, стебли и листья морских трав при каждом движении воды плавно извиваются в ней. Благодаря воздушным камерам и каналам, имеющимся в мякоти листьев морских трав, листья этих растений после опадания всплывают на поверхность воды. Часть этих плавающих листьев выбрасывается волнением на берег, где образует мощные береговые валы, которые покрываются перегоняемыми ветром песками, отчего и спрессовываются в зостериты. Другая часть массы плавающих листьев морских трав, по мере вытеснения водой воздуха из воздушных камер и каналов, опускается на дно и либо улавливается живыми зарослями морских трав и попадает в осадки, образующиеся на местообитаниях этих зарослей, либо отлагается вне местообитаний зарослей в виде хорошо известных рыбакам скоплений так называемой „мёртвой травы“.
Громадные скопления остатков морских трав на дне моря как входящие в состав донных осадков под местобитаниями живых зарослей, так и залежи „мёртвой травы“, в случае перекрытия их осадками, попадают в условия анаэробного разложения и должны дать начало какому-нибудь горючему ископаемому.
С химической точки зрения остатки морских трав не могут превратиться ни в бурые, ни в каменные угли из-за незначительного содержания в них лигнина. Остатки морских трав не могут также дать ни богхедов, ни эластичных битумов (алакулитов), потому что не имеют ничего общего с богатыми маслами водорослями (синезелёными и зелёными), дающими начало указанным ископаемым.
Остатки морских трав, отложенные в субаэральных условиях, превращаются в зостерит, а отложенные в субаквальных условиях в какое-то горючее ископаемое, но в какое именно осталось до сих пор неразгаданным. Таким ископаемым является нефть.
Остатки морских трав состоят, главным образом, из клетчатки и протоплазматического содержимого клеток. Г. Л. Стадников категорически возражает против возможности превращения клетчатки в углеводороды, считая это недопустимым с точки зрения современных позиций химии. Это звучит весьма авторитетно, но тем не менее мало убедительно; другие химики, не менее компетентные, чем Стадников в вопросах происхождения угля и нефти, например Берл (Berl), Орлов и другие, привели не мало данных и соображений в доказательство возможности образования нефти именно из клетчатки. Конечно, не геологу решать чисто химические вопросы, это надо целиком предоставить химикам и, возможно, что они, рано или поздно, придут к единомыслию по вопросу о том, могут ли клетчатка или углеводы вообще служить исходным материалом для образования нефти.
Общеизвестно, что углеводы, в частности клетчатка, под влиянием определённых бактерий расщепляется на метан и углекислоту. Метан-то ведь все-таки углеводород.
Если мы пока еще не знаем примеров образования других углеводородов (кроме метана) при разложении клетчатки, то это свидетельствует, может быть, в большей степени о том, как ещё несовершенны наши познания в этой области, нежели о невозможности образования в природных условиях различных углеводородов при разложении клетчатки и других углеводов.
Хорошо изучены бактерии, разлагающие клетчатку в пресных водоёмах суши, и несравненно слабее изучены процессы разложения растительной ткани в морской воде. Также и бактериальная флора морских водоёмов известна нам в гораздо меньшей степени, нежели бактериальная флора, населяющая пресные воды суши. В этом существенная причина нашего незнания процессов, происходящих в растительных остатках, скопляющихся в морских отложениях. Общеизвестно, как велико различие между растительным и животным миром морских водоёмов, с одной стороны, и растениями и животными, населяющими пресноводные водоёмы суши, с другой. Также различны между собой бактериальная флора моря и бактериальные флоры пресных водоёмов. Если в пресной воде существуют бактерии, разлагающие клетчатку с образованием метана, почему не могут существовать в море другие виды бактерий (нам ещё пока неизвестные), которые разлагают клетчатку с образованием других углеводородов. Ведь ещё Гоппе-Зейлер (Hoppe-Seiler) показал, что, помимо бактерий, разлагающих клетчатку с образованием СН4, существуют бактерии (водящиеся в колодезной воде), которые ведут процесс разложения клетчатки с образованием водорода. Следует также указать на наблюдения Омелянского над переходом метанового брожения в водородное при повышении температуры среды, в которой находятся экспериментальные культуры бактерий метанового брожения. Если бы было доказано существование в (морской воде таких бактерий, вызывающих при разрушении растительной ткани выделение Н3, то вопрос о гидрогенизации продуктов разложения растительного вещества получил бы более простое разрешение, чем это предполагается по схемам Г. Л. Стадникова и Л. В. Хмелевской (не напечатано). Водород, выделяемый под влиянием бактерий, находился бы in statu nascendi в самой разлагающейся массе и был бы гораздо активнее, нежели водород неорганического происхождения, который и по Г. Л. Стадникову и по Л. В. Хмелевской проникает извне к месту разложения растительного материала, что вряд ли имеет место в природных условиях.
Восстановительная среда
правитьСовременные авторы, высказывающиеся по вопросу о происхождении нефти, неизменно подчёркивают, что процесс нефтеобразовання требует допущения наличия восстановительной среды, иначе говоря, нефтеобразование происходит в анаэробных условиях. При этом авторы с редким единодушием следуя за А. Д. Архангельским (1927), считают зоны сероводородного заражения, повидимому, единственными участками морского дна с восстановительной средой.
Такая точка зрения имела бы основание, если бы процесс нефтеобразования происходил на поверхности морского дна или в самых поверхностных слоях морских осадков. Г. Л. Стадников так и смотрит на этот вопрос, когда он высказывается о происхождении нефти из асфальта или богхеда из балхашита (алакулита). По его мнению водоросль Botryococcus hraunii, начав разлагаться на дне залива Ала-куль в сторону образования нефти, в предполагаемой зоне сероводородного заражения (т. е. в анаэробных условиях), выносится затем волнением на поверхность воды и здесь, в контакте с воздухом (т. е. уже в аэробных условиях), переключается на превращение в богхед.
Как показано в другом месте данной работы схема образования богхедов, рисуемая Г. Л. Стадниковым, не отвечает тому, что происходит в природной обстановке на Ала-куле.
Возвращаясь к вопросу о происхождении нефти из остатков морской травы, погребённых в донных осадках моря, необходимо отметить, что начало процесса нефтеобразования не совпадает с моментом отложения остатков морской травы на дне моря, а наступает значительно позднее. Это явствует из того, что ещё ни разу не наблюдалось образования нефти в современных условиях, так сказать, на наших глазах. Более того, нам пока ещё совершенно неизвестны залежи нефти в плейстоцене (постплиоцене). Самыми молодыми по возрасту нефтеносными отложениями являются осадки плиоцена (Баку, Челекен).
Это обстоятельство даёт представление о том, какой значительный промежуток времени необходим для превращения остатков морской травы в нефть. В течение такого продолжительного времени грунты с остатками морских трав под местообитаниями этих растений, как и залежи „мёртвой травы“, вне таковых, покрываются толщей донных осадков и оказываются в условиях анаэробного разложения. Процесс превращения остатков морской травы происходит в толще донных осадков, а не на поверхности их, а потому совершенно отпадает необходимость допущения наличия особых областей сероводородного заражения, в которых, по представлению современных авторов (в том числе и Г. Л. Стадникова), только и может происходить процесс нефтеобразования.
Восстановительная среда существует в толще донных осадков на всем протяжении морских водоёмов, но только начиная с некоторой глубины, на которую проникают зарывающиеся в грунт животные (черви, моллюски, ракообразные). На поверхности же морского дна мы имеем в виде правила окислительную среду, а в зонах сероводородного заражения, в виде исключения, среду восстановительную. Совершенно очевидно, что авторы, допускающие, что процесс нефтеобразования происходит на поверхности морского дна, вынуждены прибегать к допущению сероводородного заражения. Чтобы образовавшаяся в таких условиях нефть не всплывала на поверхность, сторонники теории образования нефти на поверхности морского дна (или в самых верхних слоях донных осадков), например Тольман (Tolman), должны прибегать ещё к другому допущению, а именно, что нефть удерживается на месте наличием коллоидальной среды.
Все эти вспомогательные допущения становятся излишними, если принять во внимание, что процесс нефтеобразования происходит на протяжении продолжительного времени, в течение которого успевают отложиться донные осадки довольно значительной мощности, под прикрытием которых, в погребённых грунтах с остатками морских трав, и происходит в анаэробных условиях превращение этих остатков в нефть, но не на поверхности морского дна, а в самой толще донных осадков. При такой точке зрения становится понятным, почему мы в современных условиях не наблюдаем процесса нефтеобразования, т. е. ничего подобного тому, что мы имеем в случае Торфообразования, когда различные фазы разложения растительной ткани доступны непосредственному наблюдению. Становится также понятным, почему нам до сих пор неизвестны нефтяные залежи в плейстоцене (постплиоцене).
Стадии разложения органического вещества
правитьШироко распространено мнение, что растительный материал, при превращении его в горючие полезные ископаемые, проходит определённые стадии разложения. Говорят о стадиях торфяной, буроугольной и каменноугольной по отношению к твёрдым горючим ископаемым. В монографии Г. Л. Стадникова, „Происхождение углей и нефти“ (третье издание, 1937) эти стадии отчётливо охарактеризованы с химической точки зрения.
Торфяная стадия характеризуется присутствием целлюлозы в ещё не разложившихся форменных элементах растений (стр. 94). Буроугольная стадия отличается от торфяной отсутствием углеводов вообще и целлюлозы в частности, а от каменноугольной присутствием гуминовых кислот (стр. 173).
Каменноугольная стадия определяется высоким содержанием углерода (С) в органической массе и её нейтральным характером (стр. 366—367).
В бурых углях имеются значительные количества карбоновых кислот, которые сообщают этим углям ясно кислый характер и способность сполна или частично растворяться в слабой водной щёлочи. (Каменные угли не содержат таких кислот и являются поэтому веществами нейтрального характера, не способными растворяться в водной едкой щёлочи. Каменные угли представляют продукт декарбоксилизации органических кислот (стр. 174).
Под указанными выше терминами — торфяная, буроугольная и каменноугольная стадии — понимаются различные степени разложения исходного органического материала, причём процесс разложения считается функцией от геологического времени. Мы знаем постплиоценовые торфы, третичные бурые угли и мезозойские и палеозойские каменные угли. Торфяная стадия отвечает недавнему геологическому прошлому, буроугольная — более древнему, а каменноугольная — наиболее отдалённому времени. Упомянутые выше стадии разложения органического вещества рассматриваются авторами как функция от времени. Это можно подтвердить соответствующими цитатами. Г. Л. Стадников (стр. 94) пишет: „каждый ископаемый уголь проходил стадию торфа“.
Если бы все твёрдые горючие ископаемые, начиная от- торфа и кончая каменными углями, образовались из одинакового исходного материала, то стадии торфяная, буроугольная и каменноугольная действительно соответствовали бы последовательным степеням разложения исходного материала (одинакового). Но мы знаем, что торфы, бурые и каменные угли образовались из остатков растительных сообществ совершенно различного видового состава.
Торф моховых болот состоит преимущественно из остатков различных видов Sphagnum с примесью остатков других растений, входящих в состав сообщества мохового болота. В торфе луговых болот преобладающую роль играют остатки осок, пушиц и других“однодольных растений. Бурые угли являются остатками растительных сообществ, в которых преобладали двудольные растения. Каменные угли палеозоя являются преобразованными остатками растительных сообществ, состоявших из представителей сосудистых тайнобрачных: хвощей, плаунов, папоротников.
При учёте только что указанного обстоятельства, указывающего на то, что в случае образования торфа, бурых и каменных углей исходный материал вовсе не был одинаковым, а, наоборот, чрезвычайно различным и специфичным, в случае образования каждого из трёх указанных ископаемых, возникает такой вопрос: не обусловлено ли то, что мы называем торфяной, буроугольной и каменноугольной стадиями разложения исходного материала, в гораздо большей степени специфичностью этого вещества, чем продолжительностью времени, необходимого для превращения его в горючее полезное ископаемое (торф, бурый и каменный уголь)?
Зависимость свойств горючего ископаемого от состава исходного материала отчётливо выступает при изучении под микроскопом шлифов, изготовленных из твёрдых ископаемых. Достаточно сопоставить шлифы богхедов, кэннелей и гумусовых углей, чтобы получить впечатление о значении специфичности состава исходного материала.
Труднее выявить значение продолжительности времени, необходимого для превращения исходного растительного материала в готовое горючее ископаемое. Опираясь на данные химического состава, можно показать, что торфы, бурые и каменные угли как бы отвечают последовательным стадиям разложения исходного растительного вещества, не придавая при этом значения специфичности исходного вещества. Тр обстоятельство, что геологический возраст указанных ископаемых как бы отвечает последовательности трёх стадий, конечно, только способствовало в глазах исследователей умалению значения специфичности исходного вещества в процессе образования твёрдых горючих ископаемых.
Можно, однако, привести ряд примеров, показывающих, что даже продолжительность геологического времени бессильна заставить органический материал пройти все стадии разложения вплоть до окончательной, т. е. до полного превращения его в вещество, состоящее почти что из чистого углерода.
Мы имеем в силуре кукерсит, представляющий скопление синезеленых водорослей Gleocapsomorpha prisca Zalessky, клеточные оболочки которых сохранили до сего времени способность разбухать от хлоралгидрата, подобно тому, как это происходит с клеточными стенками современных синезеленых водорослей.
Диктионемовый сланец силура, доманик девона и майкопские сланцы третичного времени не только внешне одинаковы, но и близки по составу настолько, что могут рассматриваться с литологической точки зрения как чрезвычайно близкие между собою породы. Время, протекшее от силура и девона до кайнозоя, не наложило своего отпечатка на эти породы. Они все остановились на стадии битуминозного сланца. Несмотря на такую поразительную устойчивость органического вещества этих сланцев (диктионемового, доманикового и майкопского), они выдвигались многими геологами в качестве материнских пород нефти. Такое утверждение было совершенно необоснованным уже по одному тому, что органическое вещество названных сланцев разрушается с образованием сланцевого масла только при сухой перегонке, т. е. в температурных условиях, не имевших места в той геологической обстановке, в которой эти сланцы находились с момента своего отложения.
Учитывая указанные факты, приходим к заключению, что торфы, бурые и каменные угли не являются различными стадиями процесса разложения одинаковых исходных веществ, а представляют собой продукты разложения весьма различных исходных материалов, причём разложение происходило в течение отрезков времени различной продолжительности, а полученные при этом устойчивые образования сохранялись потом на протяжении геологических веков в неизменённом состоянии.
Различные горючие ископаемые не образуют генетического ряда и не представляют собой различные стадии разложения одинакового исходного вещества.
Они являются продуктами разложения весьма различных по видовому составу остатков растительных сообществ, отложенных в различных средах (на суше, в водоёмах пресных или солёных) и подвергшихся неодинаковым процессам разложения (бактерии в различных средах различны). Процессы разложения, приведшие к образованию различных горючих ископаемых, шли, может быть, в сходных направлениях, но остановились в разных случаях на разных этапах разложения — в зависимости от различия в исходных материалах и от разнообразия условий, в которых протекал процесс разложения.
Возникает ещё и такой вопрос: можно ли по отношению к нефтям установить нечто, соответствующее представлению о стадиях, через которые проходит, по общепринятым воззрениям, вещество твёрдых горючих ископаемых на протяжении геологического времени? Г. Л. Стадников считает это возможным и утверждает, что асфальты отвечают такой стадии, через которую проходит исходный материал до своего превращения в нефть.
По аналогии с представлением, что торфы, бурые и каменные угли являются последовательными стадиями разложения растительного вещества на протяжении геологического времени, следовало бы третичные, мезозойские и палеозойские нефти рассматривать как различные стадии процесса нефтеобразования, обусловленные продолжительностью геологического времени, протекшего с момента отложения исходного материала. Но нефти, начиная от кембрия и кончая плиоценом, не обнаруживают выраженной разницы, которая позволила бы судить о стадиях процесса нефтеобразования, как это делается в случае твёрдых горючих ископаемых, когда говорят о торфяной, буроугольной и каменноугольной стадиях. Нефти различных геологических возрастов несравнимо более однообразны до составу, нежели твёрдые горючие ископаемые различных эпох.
Если бы асфальты в виде коренных пластов были приурочены только к третичным отложениям, а нефти встречались бы только в мезозойских и палеозойских отложениях, то, конечно, имелось бы основание задуматься над вопросом, не являются ли асфальты более ранней стадией процесса нефтеобразования. Совокупность же всех имеющихся геологических данных, как по отношению к асфальту, так и по отношению к озокериту, указывает самым недвусмысленным образом на то, что и асфальт, и озокерит являются производными от нефти, а не наоборот.
Нефти, начиная от кембрия и кончая плиоценом, представляют такое же удивительное однообразие, какое мы наблюдаем в битуминозных сланцах (диктионемовом, доманиковом, майкопском и др.) на протяжении всего геологического времени. Эго показывает, что свойства горючих ископаемых зависят в гораздо большей степени от состава исходного растительного материала, чем от времени, в течение которого ископаемое находилось в недрах. Растительный материал, превратившись, в зависимости от его исходного состава, в то или другое горючее ископаемое, становится веществом, весьма устойчивым на протяжении геологических эпох, при условии, что оно остаётся запечатанным в осадочных толщах. Если мы наблюдаем изменчивость торфа с глубиной, то только потому, что мы имеем дело с процессом, совершающимся на поверхности, и притом с ископаемым, образующимся на наших глазах и в наше время.
Органический материал (остатки морских трав), являющийся исходным для образования нефти, проходит в начале процесса стадию, которую можно сопоставить со стадией торфа. Но она недоступна для непосредственного наблюдения, потому что происходит в скоплениях остатков морской травы, отложениях в грунтах под местообитаниями этих растений, или в залежах так называемой „мёртвой травы“, скопившихся вне местообитаний живых зарослей, в случае перекрытия этих залежей морскими осадками. Твёрдо установлено, что остатки морских трав попадают в морские отложения в громадных количествах, но в ископаемом состоянии пласты, соответствующие таким скоплениям, совершенно неизвестны, что заставляет предположить, что они превратились в какое-нибудь горючее ископаемое, в котором не сохранилось никаких форменных признаков, указывающих на его происхождение из остатков морской травы.
Нефтяные залежи отвечают по ряду признаков такому предположению. Нефтяные залежи приурочены к морским отложениям и к таким пластам, которые по своему литологическому составу отвечают грунтам, на которых поселяются заросли морских трав или на которых скапливается так называемая „мёртвая трава“ (т. е. остатки морских трав, преимущественно их листья). Нефтяные залежи в пределах своего стратиграфического горизонта бывают расположены вблизи бывших местообитаний ископаемых биоценозов (устричников, мшанковых рифов и т. д.), которые отвечают в современных водоёмах животным сообществам (устричным банкам, мшанковым грунтам и т. д.), около которых поселяются заросли морских трав.
Происхождение нефти из сине-зелёных и зелёных водорослей пресноводных водоёмов
правитьОписывая процесс разложения планктонных водорослей, сине-зелёный Elaeophyton и зелёной Botryococcus, приводящий к образованию эластичных битумов, куронгита, в первом случае, и балхашита, во втором, Г. Л. Стадников в своей книге (Происхождение угля и нефти, третье издание, 1937, стр. ПО—Ц1) высказывает предположение, что разложение указанных водорослей в анаэробных условиях привело бы к образованию нефти. В указанном месте Стадников пишет:
„Образование углеводородов и нейтральных неомыляемых кислородных соединений из карбоновых кислот может происходить только в условиях анаэробного разложения. Отсюда следует, что в соленоводных лагунах Австралии скопления альг опускаются сперва на дно бассейнов, ниже сероводородной линии, где входящие в их состав жиры подвергаются гидролизу. Образовавшиеся кислоты отчасти полимеризуются и образуют циклические многоосновные кислоты, которые под влиянием анаэробного брожения декарбоксилируются и превращаются в углеводороды и кетоны. В этих условиях образуется растворимая в бензине нейтральная неомыляемая составная часть куронгита. Если бы находящиеся на дне лагуны скопления альг, захваченные анаэробным брожением, были прикрыты сверху каким-нибудь минеральным осадком (глиной или песком), то процесс превращения жирных кислот и их полимеров в углеводороды и кетоны протекал бы до конца: В результате, в придонном иле мы не имели бы куронгита, а лишь нейтральные неомыляемые мыла. Но в австралийских лагунах скопления альг, начавшие разлагаться в придонной области, в анаэробных условиях, от времени до времени выбрасываются волнением на поверхность воды, где они приходят в соприкосновение с воздухом. В этих условиях сейчас же прекращается анаэробное разложение, и вместо него начинают очень быстро протекать процессы окисления и полимеризации не успевших разложиться ненасыщенных жирных кислот.
Стадия образования из альг нефти сменилась после всплывания их скоплений на поверхность воды стадией образования богхеда. Таким образом куронгит своей омыляемой частью сходен с богхедами, а неомыляемой — с нефтями, не содержащими асфальтенов и смол“ (стр. 110).
Не будучи химиком, затрудняюсь судить о том, является ли схема разложения водорослей Elaeophyton и Botryococcus, рисуемая Стадниковым, единственно возможным допущением в данном случае. Но внешняя сторона этого процесса, как она изображена в приведённой выше цитате, совсем не отвечает тому, что писали об образовании куронгита и балхашита лица, имевшие возможность наблюдать этот процесс на месте.
Elaeophyton coorongiana планктонная водоросль, развивающаяся во время половодья при высоком стоянии уровня в водоёме Куронг (юго-западная Австралия). Она плавает тогда в виде пены на поверхности воды и сдувается ветрами на берег, где и отлагается в виде каймы или отторочки, отмечающей высокое стояние уровня в водоёме. Никто из наблюдавших образование куронгита не упоминает о существовании сероводородной зоны в Куронге. Водоём этот к тому же периодически пересыхает.
Г. Л. Стадников, исходя из предложенной им схемы процесса разложения водоросли элеофитон, устанавливает наличие сероводородной зоны в Куронге и превращает планктическую водоросль элеофитон в дойную, разложение которой идёт, по его мнению, вначале в анаэробных условиях, на дне, в сторону образования нефти, а затем разлагающиеся массы элеофитона выносятся волнением на поверхность водоёма и здесь, уже в аэробных условиях (при доступе воздуха), превращаются в богхед. Так как эти выводы идут в разрез с тем, что наблюдается на Куронге в природных условиях, то, очевидно, что в предложенной Стадниковым схеме разложения элеофитона не учтены какие-то обстоятельства.
С геологической точки зрения не учтены три обстоятельства:
- Элеофитон—пресноводная водоросль, а потому не может служить исходным материалом для образования нефти, которая является ископаемым, приуроченным исключительно к морским отложениям.
- В Куронге массы водоросли элеофитон разлагаются на берегу, в субаэральных условиях, а потому процесс разложения их не может идти в сторону образования нефти, а приводит к образованию эластичного битума (куронгита).
- Богхсды образуются в субаквальных условиях, на дне пресноводных водоемов, а не в субаэральных.
Наблюдения над балхашитом (алакулитом) эластичного битума, относящегося к одной группе с куронгитом и подобно последнему образующегося на наших глазах, также показывают, что процесс разложения водоросли Botryococcus braunii, являющейся исходным материалом балхашита, не идёт по линии образования нефти.
Г. Л. Стадников пишет, что образец балхашита, исследованный им и З. И. Возжинской, совершенно не был затронут анаэробным разложением и представлял собой продукт оксидации, полимеризации и ангидризации ненасыщенных кислот, входивших в состав жиров альг.
Это только подтверждает, с химической точки зрения, давно установленный факт, что образование балхашита (алакулита) происходит в субаэральных условиях, из планктонной водоросли Botryococcus braunii, сдутой ветрами на берег Алакульского залива Балхашского озера.
Г. Л. Стадников считает (стр. 110—111), что „этот вид балхашита по своей химической природе сходен с чистыми сапропелитовыми углями и действительно представляет торфяную стадию богхеда“. Исследованный Г. Л. Стадниковым позже другой образец обыкновенного балхашита содержал уже значительное количество неомыляемых веществ, среди которых несомненно были и углеводороды. Это показывает, по мнению Г. Л. Стадникова, что в придонных областях Алакуля имело место анаэробное разложение жирных кислот и продуктов их полимеризации, вследствие существования зоны сероводородного брожения. На существование сероводородного брожения в этом озере уже указывал М. Д. 3алесский, пишет Г. Л. Стадников (стр. 110—111).
М. Д. Залесский упомянул вскользь о возможности превращения балхашита путём сероводородного брожения в нефть. Делал он это на основании своих наблюдений над доставленными ему в Ленинград (тогда ещё С. Петербург) колониями Botryococcus braunii, которые он держал в широкогорлой склянке с притёртой стеклянной пробкой и показывал своим посетителям. Открывая склянку, М. Д. Залесский предоставлял всем желающим, в том числе и мне лично, убедиться в том, что эти разлагающиеся водоросли издают запах сероводорода. Из такого опыта нельзя, однако, делать вывода о существовании сероводородной зоны в Алакульском заливе оз. Балхаш.
При указанном обращении М. Д. Залесского с разлагающимися колониями Botryococcus braunii они могли быть информированы бактериями, вызывающими сероводородное брожение, в самом Ленинграде. Но даже если серные бактерии были завезены с Ала-куля, (вместе с гниющими колониями ботриококкуса, то ведь эти колонии были собраны на берегу Ала-куля в субаэральных условиях и никак не могут быть использованы как доказательство того, что в Алакульском заливе существует зона сероводородного заражения. Сероводородное заражение Ала-куля не было ещё установлено непосредственными наблюдениями на месте.
Г. Л. Стадников исследовал два образца балхашита, которые оказались различными. Первый образец он сопоставляет с чистыми сапропелитовыми углями и считает его продуктом аэробного разложения. Второй образец отличался от первого значительным содержанием неомыляемых веществ, среди которых, несомненно, были и углеводороды, что, по мнению Г. Л. Стадникова, указывает на то, что исходный материал (Botryococcus) данного образца разлагался сперва в анаэробных условиях (на дне озера), а затем был выброшен волнением на поверхность воды, где процесс разложения был закончен уже в аэробных условиях. Таким путём объясняет Г. Л. Стадников различие в свойствах двух образцов исследованного им балхашита. Такой вывод не представляется в достаточной мере обоснованным, так как Г. Л. Стадниковым не приводятся данные о составе исходного материала, т. е. водоросли Botryococcus. Мы имеем на Ала-куле, с одной стороны, водоросли, плавающие на поверхности залива, а с другой — отторочки из балхашита, окончательно сформировавшегося с течением времени эластичного битума из выброшенных на берег водорослей. Между этими крайними состояниями (водорослевого вещества встречаются промежуточные стадии, представляющие постепенный переход от свежевыброшенного водорослевого материала до окончательного продукта превращения (балхашита). Поэтому нет ничего удивительного в том, что образцы балхашита, собранные разными лицами и в разное время, дают при химическом анализе неодинаковые результаты.
Второй или позже исследованный Г. Л. Стадниковым образец балхашита отвечает, невидимому, более ранней стадии разложения водорослей, нежели первый. На это соображение наводят данные по исследованию водоросли Botryococcus и балхашита, опубликованные С. Л. Ивановым ещё в 1915 г. Названный автор пишет: „Водоросль Botryococcus braunii была доставлена в виде скоплений слизистых клеток; просушена при 40—50°; порошок растёрт с песком и извлечён эфиром; эфирного экстракта 3,5 %. Эфирный экстракт представляет густую, тягучую массу
- Иодное число — 55,4
- Кислотное число — 12
- Эфирное число — 16
- Число омыления — 28
Эти данные показывают, что в эфирную вытяжку, кроме масла, переходят и другие вещества, не связанные с глицерином или не омыляющиеся“.
Эти данные показывают, что в свежих водорослях Botryococcus имеются неомыляющиеся вещества. Отпадает, следовательно, необходимость допущения анаэробного разложения, чтобы объяснить наличие неомыляемых веществ во втором образце балхашита, исследованного Г. Л. Стадниковым. Эгот образец представлял собой балхашит на ранней стадии преобразования, ещё близкой к исходному материалу.
Балхашит был также исследован С. Л. Ивановым в 1915 г., только С. Л. Иванов называет его сапропелем и характеризует следующим образом:
„Сапропель. Сухая хрупкая масса после первого извлечения эфиром дала твёрдый воскообразный остаток.
- Иодное число его — 31,5
- Кислотное число — 93,5
- Эфирное число — 46,7
- Число омыления — 140,2
Высокое кислотное число показывает, что большая часть масла разрушена и сохранены только кислотные компоненты его. 2 г вытяжки растворены в спирту и омылены едким баритом. Образовавшееся баритовое мыло представляет расслойчатую жёлтую массу, она разлагалась соляной кислотой, кислоты извлекались эфиром. Гекса- и тетрабромидные пробы отрицательные. Дибромидная проба олеиновой кислоты положительная. Сапропель содержит также и азот в количестве 0,4003 %“.
То, что С. Л. Иванов следуя М. Д. Залесскому, называет сапропелем, представляет собой балхашит или алакулит, т. е. эластичное горючее ископаемое, образующееся в субаэральных условиях на берегу Ала-куля, залива на юго-западном конце оз. Балхаш. Настоящие сапропели образуются на дне водоёмов, в субаквальных условиях разложения. К балхашиту (алакулиту) термин сапропель не приложим. Виновником неправильного пользования термином сапропель, как в данном случае, является сам Потонье. Установив, что под сапропелем следует понимать богатые органическими веществами илы, образующиеся на дне современных водоёмов, в субаквальных (подводных) условиях разло жения, он называет сапропелями также плёнки (Algenpapier, Algenwatte), состоящие из водорослей, выброшенных на берег, и разлагающиеся на суше в субаэральных (при доступе воздуха) условиях. Такое распространительное толкование термина „сапропель“, и неудачно, и неправильно. Называя балхашит сапропелем, М. Д. Залесский следовал Потонье и повторил его ошибку и, в свою очередь ввёл в заблуждение С. Л. Иванова и многих других авторов, которые отождествляли балхашит (алакулит) с сапропелем. С. Л. Иванов (1915, стр. 10) пишет:
„Мы предприняли исследование этого материала — загнивших водорослей и мёртвой корки сапропеля (т. е. балхашита или алакулита) — по следующим соображениям.
Водоросли образуют глицериды, главным образом, насыщенных кислот, из ненасыщенных в них встречается только олеиновая кислота или её изомеры, более или менее индиферентные к окислительным процессам. Отсюда основание предполагать, что процессы гниения и окисления не должны отразиться па природе сохранившегося в водорослях и не уничтоженного гниением масла.
Разложение могло отразиться и на величине кислотного числа при условии исчезновения глицерина. За неизменяемость масла в сапропеле (балхашите) говорят и другие соображения. Выбрасываемая на берег ветром водоросль ложится плотно слой за слоем и образует корку, в которой прочно погребены и защищены от действия кислорода нижележащие слои, а в таком виде масло и свободные насыщенные жирные кислоты способны сохраняться веками (в египетских гробницах)“.
Куронгит и водоросль, в которой он образуется, были подробно изучены Тиссеном (Thiessen, 1925) по образцам, полученным названным автором из Аделаиды (Австралия). Систематическое положение этой водоросли Тиссену не удалось определить, и он предложил поэтому для неё новое родовое название Elaeophyton, что означает масляное растение, а в качестве видового coorongiana, от водоёма Куронг, на берегах которого куронгит был впервые обнаружен. Elaeophyton coorongiana Thiessen была раньше Уэстом (West) определена как близкая к сине-зелёной водоросли Coelosphaerium, но это определение оказалось, повидимому, не точным, так как Elaeophyton отличается от других сине-зелёных водорослей природой и химизмом клеточных стенок. Клеточные стенки придают водоросли Elaeophyton её особенности. Они не разлагаются и не гниют при массовом отложении водоросли на воздухе, а превращаются в резиноподобную эластичную массу, которая не подвергается в дальнейшем отчётливо выраженным изменениям и получила название куронгита. В отличие от обычных водорослей клеточные стенки Elaeophyton не дают реакции на пектин, муцин, пекто- и мукоцеллулозу, а состоят, по мнению Тиссена, из масел и маслянистых веществ, природа которых еще не изучена. Масла и маслянистые вещества в качестве клеточных стенок водоросли настолько необычны, что вкрадывается некоторое сомнение насчёт правильного толкования Тиссеном микроскопической картины Elaeophyton. Может быть, клеточной стенкой является вещество, более плотное и легче окрашиваемое, которое, по представлению Тиссена, сцементовывает отдельные клетки Elaeophyton в колонии, а то, что Тиссен принимает за клеточную оболочку — прозрачное и не особенна твёрдое, с трудом окрашивающееся вещество — является внутриклеточным, под самой стенкой, отложением маслянистых веществ.
Уэст (West, G. S., Algae, vol. I, р. 407) описывает колонии Botryococcus следующим образом:
Колонии имеют округлую форму, слегка углублённую с внутреней стороны, и состоят от 20—30 и более клеток, расположенных в виде периферического слоя внутри наружной оболочки. Наружная оболочка, являющаяся продуктом выделения подстилающих её клеток, обнаруживает чрезвычайно неправильное развитие. Она сморщена и образует различные неправильного вида лопасти, выступа и шипы. Эта оболочка окрашивается сильно фуксином, но не окрашивается хлорцинкнодом (реактив на клетчатку). Тяжевидные продолжения оболочки соединяют между собою колонии. В каждой клетке образуется некоторое количество масла. Иногда это масло выступает из клеток и тогда прилипает к колониям и их соединительным тяжам, что увеличивает общую неясность строения колонии.
Botryococcus braunii Кützing встречается в изобилии в болотах, рвах, прудах и озёрах, но достигает максимального развития только в планктоне озёр. Распространена как в обоих умеренны поясах, так и в тропиках. В планктоне озёр колонии её достигают миллиметра и даже более в диаметре. Крупные колонии сильно маслянисты и в тихую погоду плавают в большом числе на поверхности воды. К концу лета, когда масло, содержащееся в водоросли, становится кирпично-красным, вода в озере может принять красный оттенок.
Elaeophyton coorongiana Thiessen живёт в солёных озёрах и лагунах южной Австралии и окружающих её островах. К концу зимы она образует на озёрах и лагунах зелёную пену, которая сдувается господствующими ветрами к юго-восточным берегам. По мере того, как погода становится более жаркой и озёра высыхают, упомянутая пена оседает на песчаных берегах и быстро высыхает и отвердевает в большие пластины резиноподобного вещества темнобурого цвета, называемого куронгитом.
Откуда заимствовал Г. Л. Стадников сведения о наличии сероводородной зоны в лагуне Куронг и о том, что Elaeophyton донная водоросль разлагающаяся сперва на дне водоёма, а затем выбрасываемая на поверхность воды, в условия аэробного разложения? Т. М. Стадниченко показала (1931), что водоросль балхашита (алакулита), Botryococcus, сплавляется в микрогорне при 380—390°, а улетучивается при 425—430°. Сопоставляемая с нею ископаемая водоросль Pila из шотландских горючих сланцев плавится при 462°. Elaeophyton — водоросль, слагающая куронгит, вскипает при 340°. Сопоставляемая с нею ископаемая водоросль Reinschia из австралийского горючего сланца (Kerosene shale) плавится около 457°.
Сероводородное заражение
правитьПосле появления работы Л. Д. Архангельского (1927) об условиях образования нефти на Северном Кавказе, в нефтяной литературе установился взгляд на сероводородное заражение как на условие, необходимое и достаточное для процесса нефтеобразования. Сероводородное заражение гарантировало восстановительную среду, необходимую для превращения органических остатков в нефть. Если нужна была восстановительная среда, то прямо постулировали наличие сероводородных зон в водоёмах, даже при отсутствии каких-либо объективных данных в пользу сероводородного заражения. Так поступил, например, Г. Л. Стадников по отношению к лагуне Куронг (юго-восточная Австралия) и к заливу Ала-куль (оз. Балхаш), утверждая, что в обоих водоёмах разложение водорослевого материала (Elaeophyton, в первом случае, и Botryococcus, во втором) происходит сперва на дне, в сероводородной зоне, а затем этот недоразложившийся материал выбрасывается волнением на поверхность, где процесс разложения заканчивается уже в аэробных условиях, приводя к образованию куронгита и балхашита.
Увлечение идеями А. Д. Архангельского привело к тому, что геологи и разведчики стали уделять усиленное внимание находкам серы, пирита, марказита, односернистого железа и наличию сероводородных или серных источников, считая, что такого рода данные являются признаком того, что пласты, содержащие включения упомянутых веществ или сероводородную воду, были отложены в условиях сероводородного заражения и, следовательно, могут оказаться нефтеносными. Совершенно верно, что упомянутые выше вещества попадаются в нефтеносных отложениях, но обратное утверждение, что там. где встречаются включения пирита, марказита и других серных соединений, там должна быть и нефть, было бы совершенно неверно, ввиду широкого распространения в природе соединений серы, вне всякой зависимости от присутствия или отсутствия нефти в тех же отложениях.
Многие приверженцы воззрений А. Д. Архангельского считают зону сероводородного заражения в Чёрном море, установленную Н. И. Андрусовым, образцовой природной лабораторией для превращения органических остатков в нефть и при этом сознательно игнорируют в качестве возможного района образования нефтяных залежей, прибережную зону этого моря, осадки которой по своему литологическому составу, соответствуют в гораздо большей степени характеру пород нефтеносных толщ, нежели илы глубоководной, зараженной сероводородом центральной части Чёрного моря.
В пользу такой точки зрения нужно указать ещё на другое веское обстоятельство. Источником для образования нефти являются остатки морского растительного бентоса, в частности, остатки морских трав. Растительный бентос морей (растительность прикреплённая к морскому дну) ограничен в своём распространении в глубину глубиной проникновения дневного света в воду, поскольку растения для фотосинтеза нуждаются в определённой интенсивности подводного освещения. Растительные сообщества, создающие материал для нефтеобразования, придерживаются прибрежной зоны до определённой глубины и совершенно отсутствуют в глубинных зонах, в том числе и в сероводородной зоне Чёрного моря из-за отсутствия там света. Естественно ожидать, что скопление растительных остатков будет происходить преимущественно в зоне распространения растительных сообществ, а не в глубинах моря. Также и нефтяные залежи, продукт превращения остатков этих сообществ, следует искать в отложениях прибрежных, а не в глубоководных частях древних морей.
Происхождение богхедов
правитьИзучение эластичных битумов, куронгита и балхашита (алакулига) и водорослей Elaeophyton и Botryococcus, из береговых скоплений которых образуются указанные битумы, вызвало повышенный интерес к вопросам генезиса богхедов. М. Д. Залесский (1914) отчётливо поставил эти вопросы. В отношении генезиса богхеда он писал, что массовое развитие водоросли Botryococcus braunii в заливе Ала-куль, дающее материал для значительных скоплений на берегу залива отмерших водорослей этого вида, быстро превращающихся в залежи балхашита (алакулита), даёт представление о возможности подобного же процесса накопления отмирающего планктона, состоящего из одного вида водорослей, в неглубоких озерах каменноугольного и пермского времени, тем более, что сходство Pita с Botryococcus braunii прямо поразительно, и что это обстоятельство сообщает большую правдоподобность взглядам Реньо, Бертрана и Потднье на богхед, как на водорослевое образование. М. Д. Залесский отчётливо подчеркивает разницу между балхашитом и богхедом, указывая на то, что балхашит является субаэральным, а богхед субаквальным образованием. Короче говоря, балхашит и богхед образовались из чрезвычайно сходного водорослевого материала, но в существенно различных средах (первый на суше, второй под водой). Различие между конечными продуктами обусловлено в данном случае различиями в условиях разложения. Балхашит и богхед различные вещества несмотря на происхождение их исходного материала.
Тиссен (1925), исследовавший куронгит и водоросль Elaeophyton cooronpiana, из которой образуется указанный битум, в обстановке и условиях, аналогичных тем, в которых образуется балхашит (алакулит), назвал куронгит „торфяной стадией богхеда“. Это было и неудачно, и неправильно, потому что из такой концепции вытекает, что куронгит (а также и алакулит) с течением времени превращается в богхед. Такому выводу противоречит геологическая обстановка, в которой мы наблюдаем куронгит и алакулит, с одной стороны, и богхеды, с другой. Куронгит и алакулит залегают в виде опорочки или каймы по берегам водоёмов, в которых происходит массовое развитие водорослей Elaeophyton в одном случае, Botryococcus — в другом. Богхеды же имеют площадное развитие по дну бывшего водоёма, в котором жили вымершие водоросли Pilia и Reinschia, давшие материал для образования богхедов.
Точка зрения М. Д. Залесского учитывает это обстоятельство, а точка зрения Тиссена его игнорирует.
Г. Л. Стадников (1937) повторяет вслед за Тиссеном, что куронгит, а следовательно, и алакулит являются „торфяной стадией богхеда“ и присоединяет к этому несколько новых предположений. Он считает, что как Elaeophyton в Куронге, так и Botryococcus в Ала-куле разлагаются на дне водоёмов в анаэробных условиях, в сероводородной зоне, но затем разлагавшиеся на дне водорослевые массы выносятся волнением на поверхность водоёмов и здесь, уже в аэробных условиях, процесс разложения их идёт по линии образования богхедов. Сероводородные зоны в Куронге и Ала-куле Г. Л. Стадников устанавливает на том основании, что М. Д. Залесский упоминает о том, что гниющие на берегу Ала-куля водоросли издают запах сероводорода. Между тем, запах сероводорода, издаваемый гниющими органическими веществами, настолько обычное явление, что никак не может служить основанием для постулирования сероводородного зара жения в водоёмах, на поверхности которых плавали водоросли, которые при гниении на берегу издают запах сероводорода. Наличие сероводородного заражения в водоёмах должно устанавливаться прямыми наблюдениями. Что же касается утверждения Г. Л. Стадникова, что богхеды образуются в аэробных условиях, например в плавающих на поверхности водоёмов водорослевых массах, то это просто противоречит всем геологическим данным по условиям залегания богхедов. Интересующимся этим вопросом советую почитать работу С. Н. Наумовой (1940) „Генетическая классификация углей Подмосковного бассейна“.
Накопление значительных масс органического вещества в природных условиях
правитьКрупные залежи нефти могли образоваться только из значительных скоплений органического вещества. Так как нефтяные залежи приурочены исключительно к морским отложениям, то возникает вопрос о том, каким путём происходит в морских водоёмах накопление органического вещества в количествах, отвечающих нефтяным залежам. Ещё недавно было принято связывать такие скопления органического вещества с массовой гибелью организмов, происходящей при внезапных катастрофах в природе.
Прорыв морских (солёных) вод в пресноводные водоёмы сопровождается гибелью пресноводных организмов. Затопление солёноводных водоёмов пресной водой вследствие небывалых по размерам ливней или чрезмерно быстрого таяния снегов на суше приводит к отмиранию флоры и фауны солёноводного водоёма. Засыпка продуктами вулканических извержений значительной площади дна водоёма влечёт за собой гибель находящихся на засыпанной площади растений и животных. При такого рода катастрофах погибшие организмы остаются на месте и представляют собой автохтонные скопления органических веществ. При других катастрофах погибшие организмы не остаются на месте, а переносятся стихийными силами, вызвавшими их гибель, на более или менее значительное расстояние от их прежних местообитаний. Отлагаясь в новом месте, остатки погибших растений и животных образуют здесь аллохтонные скопления органического материала. Вызванная землетрясением морская волна, внезапно нахлынувшая на берег и смывающая всё на своём пути, относится к таким катастрофам. Обрушение лесистых берегов, подмытых крупными реками, даёт обильный материал для сноса в море.
Идея накопления значительных масс органического материала в результате внушительных катастроф находила много сторонников среди авторов, писавших о происхождении нефти. Благодаря этому обстоятельству оставались долгое время вне поля зрения нефтяной литературы явления будничного характера, которые, повторяясь изо дня в день, приводят тем не менее к наиболее эффективному накоплению органических веществ на дне морских водоёмов.
В настоящее время не считают уже нужным прибегать к катастрофическим явлениям природы в качестве причин, приводящих к огромным скоплениям органического вещества, а стираются свести процессы накопления органического материала к обыденным геологическим явлениям.
Современные авторы чаще всего выдвигают планктон в качестве исходного материала для образования нефти. При этом исходят из представления, что отмерший планктон опускается на дно водоёмов и примешивается здесь к отлагающемуся неорганическому материалу. Значительную роль в создании таких осадков играют ещё экскременты животных, питающихся планктоном, живым и отмершим. Имея в виду широкое распространение планктона, не приходится удивляться тому, что органическое вещество планктонного происхождения (прямого или косвенного) является обычной составной частью осадков морского дна.
Наблюдения над морскими илами, в частности обширные материалы, опубликованные Траском в 1932 г., показали, что указанного рода органическое вещество отлагается преимущественно совместно с наиболее тонким осадочным материалом неорганического происхождения. Содержание органических примесей в морских грунтах возрастает по мере того, как грунты становятся более тонкими и убывает, в общем, по мере возрастания грубости верна этих осадков. Вот почему песчанистые осадки морского дна обычно так бедны органическим веществом, а не вследствие предполагаемой аэрации их.
Наблюдения Траска показали далее, что органический материал планктонного происхождения хорошо консервируется глинистыми и известковистыми илами, настолько хорошо, что даже горные породы почтенного геологического возраста, которые следует рассматривать как окаменелые морские илы, дают, при сухой перегонке, масла, не отличающиеся существенным образом ни в качественном, ни в количественном отношении от масел, получаемых при одинаковых условиях опыта из современных морских илов, как об этом подробно изложено в работе Траска.
Породы, представляющие собой окаменелые морские илы, консервировали органический материал, попавший в них в момент их отложения.
Необходимо обратить внимание ещё на то обстоятельство, что породы только что указанного типа (нередко выдаваемые за нефтепроизводящие породы) пользуются чрезвычайно широким распространением. Поучительным примером в этом отношении являются третичные отложения Северного Кавказа, чрезвычайно обстоятельно изученные А. Д. Архангельским. Третичные отложения Кавказа были обследованы А. Д. Архангельским на количественное содержание в них органического вещества. Исследования его охватили полосу северного склона Кавказа на протяжении от р. Урух на западе до р. Сулак на востоке. На основании богатого цифрового материала, данного А. Д. Архангельским, мы знаем, например, что глины спаниодонтелловых и спириалисовых слоёв в любой точке указанного выше пространства (Урух-Сулак) содержат органический материал и что на всём указанном пространстве нет ни одной точки, в которой указанные глины оказались бы не содержащими органических веществ. Такое повсеместное распространение органического вещества в указанных глинах хорошо вяжется с идеей о его планктонном происхождении.
Мало внимания было обращено до сих пор на бентос морских водоёмов, как на возможный источник органического вещества, из которого могла бы образоваться нефть. Это замечание относится прежде всего к фитобентосу, к растительности, прикреплённой к морскому дну, так как после открытия Трейбсом (Treibs, 1934) в нефтях порфиринов (производных от хлорофилла), вопрос о растительном происхождении нефти получил, наконец, твёрдое обоснование. Фитобентос морских водоёмов состоит из зелёных, бурых и багряных водорослей, живущих в подвижной воде на скалистых и каменистых грунтах, и из цветковых растений, называемых морскими травами, которые растут в тихой воде на рыхлых грунтах: гравистых, песчаных и песчано-илистых. Тонкие илистые грунты, залегающие на небольшой глубине, не покрыты растительностью, которая не имеет возможности укрепиться на таком подвижном грунте, чрезвычайно легко взбудораживаемом волнением, распространяющимся до дна водоёма. На более значительных глубинах, до которых волнение не доходит, илы не покрыты растительностью по другой причине, а именно, из-за недостаточного для фитосинтеза освещения.
Фитобентос рыхлых грунтов, представленный сообществами морских трав, изучен лучше водорослевого бентоса в отношении судьбы органического материала, создаваемого им из года в год.
Сообщества морских трав, состоящие обычно из особей одного только вида, покрывают сплошными зарослями обширные участки дна морских водоёмов и остаются из года в год на тех же местообитаниях. Ежегодно осенью заросли морских трав сбрасывают листья и плодоносящие стебли. Этот материал, благодаря наличию в тканях морских трав воздушных каналов и камер, всплывает и плавает некоторое время в огромных количествах на поверхности водоёма. Часть его выбрасывается на берег и образует здесь аллохтонные скопления из листьев морской травы в виде береговых валов. Другая часть плавающего материала, напитавшись водой, идёт ко дну и отлагается либо на местообитаниях самих зарослей, либо сносится подводными течениями и отлагается во впадинах морского дна, за пределами зарослей, образуя здесь так называемые залежи „мёртвой травы“. Процесс ежегодного прибавления новых количеств органического материала к уже отложенным за предыдущие годы запасам, приводит с течением времени к громадным скоплениям органического вещества, к автохтонным — на местообитаниях зарослей морских трав, а к аллохтонным — вне их, в виде залежей „мёртвой травы“.
Этот не бросающимся непосредственно в глаза способ накопления органического вещества, повторяясь из года в год, приводит к образованию скоплений органического материала, соответствующих в количественном отношении запасам нефтяных залежей.
В отношении водорослевого бентоса сведения наши не так полны. Водоросли обычно прикреплены к скалам, камням, раковинам моллюсков, к другим водорослям, к морской траве. Некоторые виды водорослей представляют собой однолетники, отмирающие осенью или зимой. Другие виды водорослей не отмирают целиком, а от них сохраняется базальная часть, дающая новые побеги в следующем году. Многие виды водорослей относятся к многолетникам и встречаются во все времена года, но сбрасывают ежегодно большую или меньшую часть слоевища.
Помимо частей, опадающих вследствие возраста, громадное количество целых водорослей и их частей отрывается волнением, течениями, рыболовными снастями. Многие из оторванных водорослей сейчас же отмирают, другие сохраняют жизнеспособность, в некоторых случаях на годы, продолжая расти на переднем и одновременно отмирая па нижнем конце слоевища.
При сравнении покрытых водорослями пространств морского дна с растительными формациями суши их следует, по Розенвинге, сопоставлять скорее всего с пастбищными угодьями, покрытыми травянистыми растениями и многочисленными кустами.
Что делается с отмершим водорослевым материалом — не ясно. На местообитаниях водорослей он не откладывается, так как водоросли живут в подвижной воде, исключающей возможность накопления значительных масс остатков водорослей. Неизвестны также залежи мёртвых водорослей, которые можно было бы сопоставить с залежами „мёртвой травы“ (зостеры); Неизвестны ни автохтонные, ни аллохтонные скопления определённого водорослевого материала, которые можно было бы заподозрить в качестве исходных по отношению к нефтяным залежам.
Скопления оторванных (или свободных) водорослей, продолжающих вегетировать, вроде знаменитого „филлофорного моря“ Зернова, не являются аналогами залежей „мертвой травы“. Повидимому, мёртвые водоросли очень быстро раскрашиваются в детрит и в таком виде вступают в состав илистых грунтов морского дна наравне с планктонным детритом и детритом, образовавшимся из остатков морской травы.
Детритовый материал, отлагаясь совместно с тонкими илами; , имеет чрезвычайно широкое распространение, не отвечающее совершенно локализованному распределению нефти в пластах, при котором нефть занимает ограниченные в размерах и разобщённые между собой участки пласта.
Сторонники гипотезы планктонного происхождения нефти обычно не останавливаются на том, какой именно планктон, растительный или животный, играет главную роль в смысле исходного материала для образования нефти. Планктон при жизни приурочен к верхним слоям воды. После отмирания планктон опускается на дно, сносится подводными течениями вместе с частицами ила и попадает составной частью в илистые осадки морского Дна. Отложения планктонного материала носят исключительно аллохтонный характер.
В илистые осадки морских водоёмов попадает помимо планктонного и бентический материал. Речь идёт о водоёмах прибережья, изобилующих растительным бентосом. Бентический материал попадает в илистые осадки в сильно (измельчённом состоянии, в виде детрита, как это убедительно показано в работах Петерсена, Бойсен-Иенсена и Благведа для морских водоёмов Дании.
Бойсен-Иенсен исследовал зостеру, планктон и грунты из морских водоёмов Дании с целью установить путём сравнения анализов, подходит ли органическое вещество донных осадков по своему химическому составу ближе к зостере или же к плантону. При этом он исходил из отношения углерода к пентозану в сравниваемых веществах.
Бойсен-Иенсен (Boysen-Jensen, 1914) нашёл, что в среднем отношение C : пентозан для зостеры — 4,5 , для планктона — около 10. Для грунтов морских водоёмов Дании отношение C : пентозан лежит между 4,5 и 10. Бойсен-Иенсен заключил отсюда, что органическое вещество в морских грунтах Дании смешанного происхождения, отчасти зостерового, отчасти планктонного и пробовал подсчитать для некоторых грунтов, в какой пропорции в них смешаны зостеровый и плантонный материал. Так, например, он считает, что органическое вещество в синей глине Каттегата на 15 % зостерового происхождения, а на 85 % —планктонного, а в так называемом буром слое серого ила, взятого в Каттегате к северу от о. Фюнена, органическое вещество на 78 % зостерового, а на 22 % планктонного происхождения.
В отдалении от берегов в грунтах морского дна преобладает планктонный материал над зостеровым, у берегов же, вблизи зарослей зостеры, наоборот.
В исследованиях Бойсен-Иенсена остался неосвещённым вопрос о судьбе органического материала, создаваемого бентическими водорослями. Детрит, образующийся из этих водорослей, попадает, разумеется, тоже в осадки морского дна. Неясно только, в какую категорию он попадает при пересчётах Бойсен-Иенсеном органического содержания донных осадков на зостеровый и планктонный материал.
Так как исследования Бойсен-Иенсена велись преимущественно во фьордах Дании, в которых зостеровая растительность чрезвычайно пышно развита, а бентические водоросли по своему количественному значению отходят на второй план, то детрит водорослевого бентоса как-то выпал из поля зрения этого исследователя.
Растительный материал планктонного и бентического происхождения, попадая в сильно измельчённом и не поддающемся определению состоянии в илистые осадки дна морских водоёмов даёт начало глинистым породам с более или менее значительным содержанием органических веществ. Такие породы принимались неоднократно за материнские породы нефти, но без достаточного основания. Эти породы имеют широкое непрерывное распространение на большом протяжении и в этом отношении резко отличаются от нефтяных залежей, имеющих локализованное, ограниченное и прерывистое распространение.
Сходство в отношении характера распространения с нефтяными залежами обнаруживают скопления остатков морской травы как автохтонные, образующиеся на местообитаниях зарослей этих растений, так и аллохтонные, составляющие залежи "мёртвой травы".
Связь между залежами нефти и растительными сообществами типа зарослей морской травы
правитьНефть встречается в значительных количествах только в отложениях морских и солоноватоводных водоёмов. Её добывают из песков и песчаников, реже из известняков и доломитов, и совсем редко из мергелей и глин. Нефть приурочена, таким образом, к породам, которые соответствуют определённым грунтам, выстилающим дно морских водоёмов. Доказанное Трейбсом наличие в нефтях порфиринов, производных от хлорофилла, подтверждает предположение о растительном происхождении нефти. Это обстоятельство сближает нефть с твёрдыми горючими ископаемыми, растительное происхождение которых установлено путём макро- и микроскопического исследования самих горючих ископаемых и заставляет предположить, что и нефтяные залежи связаны в генетическом отношении с определёнными растительными сообществами морских водоёмов.
Морской фитопланктон отпадает в качестве возможного исходного материала для образования нефти; он отличается универсальным распространением, а остатки его входят в состав тонких илов, но не связаны определённым образом с грунтами, которые бы соответствовали нефтеносным породам. Нефть же имеет ограниченное или локализованное распространение и встречается в породах, которые по своему литологическому характеру соответствуют не шлам, а совершенно другим грунтам морских водоёмов.
Вероятнее всего, что исходный материал, послуживший для образования нефти, был создан какими-нибудь сообществами растительного бентоса морских водоёмов.
Морской фитобентос, т. е. растительность, прикреплённая к морскому дну, представлен, с одной стороны, литофитами или зарослями зелёных, бурых и багряных водорослей, населяющими скалистые и каменистые грунты, а, с другой стороны, обитателями рыхлых грунтов, каковыми являются заросли цветковых растений, известных под названием морских трав, и сравнительно небольшое число зелёных водорослей-макрофитов, приспособленных для жизни на рыхлых грунтах.
Водорослевые заросли процветают в полосе прибоя и, вообще в подвижной воде, т. е. в условиях, не благоприятствующих скоплению их остатков в сколько-нибудь значительных количествах.
Заросли же морских трав (цветковых растений, но не водорослей) развиваются лучше всего в тихой воде, вне сильного волнения, и образуют здесь, при наличии благоприятных для их роста условий, обширные подводные луга. Морские травы живут в обстановке, способствующей накоплению их остатков на самом местообитании. Заросли морской травы действуют на подобие фильтров при прохождении через них приливных, отливных и подводных течений и задерживают в гущине своих листьев всё, что плавает в воде во взвешенном состоянии. Это приводит к выпадению мути, органической и неорганической, на местообитаниях морской травы и к нарастанию здесь осадков, к которым в значительном количестве примешаны остатки самих морских трав, в виде отмерших стеблей и листьев этих растений.
Если существует генетическая связь между залежами нефти и автохтонными скоплениями/ остатков морского растительного бентоса, то прежде всего с остатками морской травы, накопленными на её местообитаниях. Водорослевый материал отпадает, поскольку он не может накапливаться в подвижной воде, в которой обычно растут водоросли. Водоросли, живущие, на рыхлых грунтах, среди морских трав, а также водоросли, поселяющиеся на листьях морских трав в качестве эпифитов, попадают вместе с остатками морских трав в осадки, образующиеся на местообитаниях последних.
Сюда же попадают уловленные зарослями морских трав обрывки сорванных вблнением бентических водорослей в качестве примеси аллохтонного материала.
По отношению к аллохтонным скоплениям морского растительного материала дело обстоит следующим образом.
Органический материал, созданный зарослями- морской травы, (Образует аллохтонные скопления двоякого рода. Часть опавших осенью листьев морской травы выбрасывается волнением на берег и отлагается здесь в субаэральных условиях в виде береговых валов довольно внушительных размеров. Береговые валы из остатков морской травы, оставаясь в субаэральных условиях, не могут превратиться в нефтяные залежи. Очутившись, вследствие происшедшей трансгрессии моря, в субаквальных условиях разложения, листья морской травы, слагающие береговые валы, могли бы служить исходным материалом для образования нефти.
Другая часть отмерших листьев морской травы плавает некоторое время на воде. Напитавшись водой, эти листья опускаются на дно и сносятся подводными течениями во впадины морского дна, где и отлагаются в виде залежей, известных под названием „мёртвой травы“. Залежи „мёртвой травы“ встречаются как на песчанистых, так и на илистых грунтах. „Мёртвая трава“ залегает в субаквальных условиях и может служить исходным материалом для образования нефтяной залежи. Такая залежь нефти будет, разумеется, первичной, хотя она и образовалась из аллохтонного скопления исходного органического материала.
Залежи „мёртвой травы“ представляют собой скопление почти чистого растительного материала, доминирующего во всяком случае над примесью неорганического материала, обычно илистого. Имеются также морские грунты, в которых неорганический материал (чаще всего ил) имеет преобладающее значение над примесью обрывков морских трав. Такие грунты могут с течением времени превратиться в породы со слабыми признаками нефтеносности, не имеющими уже промышленного значения. Тут мыслимы породы со всеми градациями нефтеносности — от дающих слабую вытяжку до пород несомненно нефтеносных, хотя и не имеющих промышленного значения.
Следовало бы ожидать, что судьба водорослевого материала, остатков крупных водорослей макрофитов окажется схожей с судьбой остатков морской травы. Отчасти это и так. Волнение выбрасывает оторванные их водоросли на берег и складывает их там в береговые валы, которые представляют собой аллохтонные скопления органического материала в субаэральных условиях. Береговые валы из водорослей вполне аналогичны береговым валам из морской травы, хотя они и не так прочны и устойчивы против разложения, как валы из морской травы.
Субаквальные аллохтонные скопления отмерших остатков и обрывков морских водорослей, которые можно было бы сопоставить с залежами „мёртвой травы“, неизвестны. Может быть на них не обращали должного внимания, а, может быть, они действительно не существуют или крайне редки. Причина отсутствия таких скоплений „мёртвой водоросли“ заключается, повидимому, в том, что сорванные волнением обрывки водорослей остаются живыми в течение продолжительного времени, продолжая расти на переднем конце слоевища и постепенно отмирая на заднем, причём отмершие участки обрывков водорослей чрезвычайно легко искрошиваются в детрит, в таком виде сносятся подводными течениями в области осаждения илистых осадков и включаются в состав илов в качестве органических примесей, вместе с таким же измельчённые до неузнаваемости материалом планктонного происхождения и детритом из остатков морских трав. Водорослевый материал, распределённый в сильно измельчённом состоянии, в виде детрита, по илистым осадкам, не мог сыграть роли исходного скопления органического вещества, превратившегося потом в нефтяную залежь, по двум причинам. Детритовый водорослевый материал связан с илами, и пользуется поэтому очень широким распространением. Нефтяные же залежи приурочены к породам, отвечающим не илам, а совсем другим морским грунтам, и занимают ограниченные площади. Водорослевый материал попадает в илистые осадки морского дна в виде детрита, состоящего из гораздо более устойчивых компонентов, нежели свежесорванные обрывки водорослей, продолжающие жить продолжительное время, и сброшенные осенью листья морской травы. Устойчивые компоненты детрита уже не способны к превращению в нефть при температурных условиях, в которых находятся морские илы и образовавшиеся из них породы.
Отмерший водорослевый материал в определимом состоянии неизвестен ни в виде автохтонных, ни в виде аллохтонных обширных подводных скоплений на ограниченных и отчётливо устанавливаемых площадях морского дна. Полную противоположность в этом отношении представляют остатки отмершей морской травы, которые скапливаются под водой в значительных количествах, либо на местообитаниях морской травы (автохтонные скопления), либо вне таковых в виде залежей „мёртвой травы“ (аллохтонные скопления).
Указанное различие в судьбе водорослевого материала и материала из морской травы (морских цветковых растений) будет понятным, если мы учтём указание Розенвинге. Этот автор делает различие между водорослевыми зарослями, прикреплёнными к грунту, и свободно плавающими массами водорослей, которые иногда появляются в значительных количествах и притом всегда в одних и тех же местах водоёма, где они продолжают жить в течение значительного промежутка времени.
Оторванные водоросли, продолжая жить даже в виде небольших обрывков, повидимому, лишь постепенно сходят на нет. С морской травой дело обстоит иначе. Осенью происходит массовое опадание листьев этих растений, на поверхности водоёмов появляются в громадном количестве отмершие листья и стебли, которые некоторое время плавают на воде, а, напитавшись водою, причём происходит вытеснение водою воздуха из внутренних полостей листовой мякоти, благодаря чему листья морской травы теряют пловучесть, идут ко дну и отлагаются здесь в виде автохтонных или аллохтонных скоплений. Сброшенные листья морской травы уже не способны к самостоятельной жизни, в этом отношении они отличаются от обрывков водорослей. Массовое появление осенью мёртвых листьев морской травы и большая сопротивляемость их разрушению препятствует быстрому превращению их в детрит. Они попадают ещё в виде определимых остатков в донные отложения морских водоёмов. Таким образом происходит в определённых местах накопление значительных масс остатков морской травы. Вот почему заросли морской травы могут считаться исходными биоценозами по отношению к нефтяным залежам, а сообщества крупных водорослей не могут.
Нефтяные залежи являются, таким образом, связанными с бывшими местонахождениями значительных скоплений остатков морской травы как автохтонных, так и аллохтонных.
Морская трава в ископаемом состоянии
правитьПрирода остатков ископаемой морской травы была распознана не сразу. Первые, сделавшиеся известными, остатки этих растений, описанные под названием Amphitoites parisiensis Dеsmarest, считались на протяжении почти четверти века за остатки животного происхождения, а именно за остатки полипняка. Если растительная природа Amphitoites не была сразу разгадана, то это объяснялось неудовлетворительным в то время состоянием сравнительной морфологии стеблей и корневищ живущих видов морской травы. Правильный путь к распознаванию ископаемых остатков морской травы был открыт лишь после того, как Леман (Leman) обратил внимание на поразительное сходство Amphitoites parisiensis Desmarest, с скатанными и поэтому лишёнными листьев обломками корневищ современной Posidonia oceanica, выбрасываемыми волнением на побережье Средиземного моря. Но так как около ста лет тому назад представители современной морской травы были, повидимому, ещё мало известны даже в широких кругах ботаников и палеоботаников, то Адольф Броньяр дал в одной из своих работ (Brongniart, 1823) рисунок окатанного волнением обломка корневища современной посидонии Caulinia oceanica D/С, для сопоставления его с Amphitoites parisiensis Desmarest. Унгер (Unger, 1847) последовал его примеру, поместив в Chloris protogaea прекрасное изображение средиземноморской посидонии (Posidonia Caulini Кön. = Caulinia oceanica DC), с корневищем и листьями, как свежими так и уже разрушенными до остатков пучков склеренхимы, окутывающих корневище растения на подобие волокнистой бороды. В работе Унгера приведено также изображение Cymodocea aequores Кön. (С. nodosa Aschers.) и даны, кроме того, поперечные и продольные разрезы стеблей современных Posidonia oceanica и Zostera marina.
Прекрасное описание внешнего облика Posidonia oceanica было дано в работе Сапэрты и Мариона, посвящённой описанию палеоценовой флоры Гелиндена, опять-таки с целью сопоставления с ископаемой формой посидонии, описанной ими.
Всё это показывает, до какой степени даже читатели специальной литературы того времени были слабо осведомлены во всём, что касалось морской травы. В настоящее время в геологической среде знания о морских травах находятся, примерно, в таком же положении, как столетие тому назад.
Остатки ископаемой морской травы встречаются обычно или в виде обрывков длинных линейных листьев с тонкими параллельными жилками, или в виде окатанных обломков стеблей или корневищ. Сравнительно редко попадаются листья, ещё находящиеся в соединении со стеблем (например, Zosterites marina Ung., Caulinites formosus Watelet, Posidonia perforata Sap. et Mar. и т. д.). Поэтому вполне возможно, что некоторые виды ископаемой морской травы известны под двумя видовыми названиями, одним для листьев и другим для стеблей (корневищ). Возможны и такие случаи, что под общим видовым названием соединены листья и корневища, относящиеся к различным видам. Может быть Caulinites radobojensis Ung. представляет относящийся сюда пример, так как листья и корневища, объединённые под указанным названием, не попадались пока в соединении. Основание для объединения их в один вид послужило то обстоятельство, что и листья и стебли происходят в данном случае из одного местонахождения.
Другой пример слишком поспешного объединения частей различных растений под одним общим названием представляет, может быть, Halochloris cymodoceoides Ung., под каковым названием Унгер объединил остатки плодов, близких к плодам Ruppia, с отпечатками травянистых частей, схожих с средиземноморской Cymodocea nodosa. И в данном случае объединённые Унгером под общим названием части различных, повидимому, растений происходят из общего местонахождения, Монте Болька, Италия.
Обрывки листьев и окатанные обломки стеблей ископаемой морской травы находятся обычно не in situ, т. е. не на бывшем местообитании растений, части которых они представляют. Потрёпанный и потёртый вид этих отпечатков и остатков ясно свидетельствует о переносе и отложении их вне бывшего местообитания. Иногда ископаемую морскую траву удаётся встретить in situ, на её прижизненном местообитании.
Помель (Pomel, 1844) пишет, что он видел Caulinites brongniarti пересекающим в вертикальном направлении целый пласт, а что это не было случайным явлением, явствует из того, что в той же трёх- или четырёхметровой канаве он наблюдал до 60 экземпляров Caulinites в сходном положении.
Чисто систематическое описание ископаемых форм морской травы уже само по себе представляет большой интерес, в частности потому, что на основании его можно получить некоторое представление, хотя и крайне отрывочное и неполное, о ходе эволюции этих интересных растений.
Авторы, изучавшие эоценовых представителей морских трав, почти все указывают на поразительное сходство и близость эоценовых видов рода Caulinites с современной Posidonia oceanica и эоценовых видов Zosterites с современной Zostera marina. Такого рода единодушные указания вызывают представление о медленной эволюции представителей этих родов, об эволюции, растянутой во времени по сравнению с эволюцией других видов, живших в том же морском бассейне.
Необходимо осветить вопрос о геологической обстановке, в какой были встречены ископаемые формы морской травы.
Так как морские травы являются однодольными растениями, живущими в морской воде, то казалось бы, что совместное нахождение листьев однодольных с морскими водорослями и морскими животными является уже известным указанием на то, что отпечатки таких листьев относятся к морским травам. В действительности всё не так уже просто. Конечно, известны и случаи только что указанного рода, например в эоцене Парижского бассейна. Но как будто чаще наблюдается, что остатки морской травы примешаны к остаткам наземной флоры, представленными однодольными и двудольными растениями, например, флоры Монте Болька, Радобея, Гелиндена.
Всё, что удалось собрать в смысле литературных данных об ископаемой морской траве, относится к европейским месторождениям таких остатков. Остатки эти относятся к родам: Caulinites и Posidonia, Zosterites и Zostera. Остатки, объединяемые под названием Caulinites, более или менее близки к роду Posidonia, а пол Zosterites понимаются формы, более или менее близкие к современной Zostera.
По отношению к ископаемым формам, по строению своему близким к современным видам, проявляется две противоположные тенденции. Одни учёные относят такие ископаемые формы к вымершим родам, например формы, близкие к Posidonia, относят к Caulinites, а близкие к Zostera, — к Zosterites. Так, например. Унгер отнёс чрезвычайно близкий, по его мнению, к Zostera marina вид из Радобоя к роду Zosterites под видовым названием Zosterites marina Ung.
Другие ученые, наоборот, относят такие формы к современным родам. Например Сапорта и Мариен описали два вида из палеоцена Гелиндена как Posidonia perforata Sap. et Mar. и Zostera nodosa Sap. et Mar. Также поступил и Шмальгаузен с эоценовыми видами морской травы из окрестностей Киева, описав их как Posidonia rogowiczi Schmalb. и Zostera kiewonsis Schmalh.
К остаткам морских трав, описанных из юрских отложений, установилось у палеоботаников скептическое отношение, которое основывается на том, что появление цветковых растений на земле относится к мелу. Наземная растительность мелового периода демонстрирует те глубокие изменения, которые произошли в родовом и видовом составе растительного покрова предшествующих эпох. Меловые же водоросли не обнаруживают таких резких перемен по сравнению с водорослями современных морей.
Морские травы по образу жизни стоят, конечно, ближе к водорослям, чем к наземным растениям, с которыми они связаны систематическим родством.
Если считать, что морские травы происходят от наземных растений, превратившихся в обитателей моря, то, конечно, надо допустить, что они произошли от меловых предков и логически должны были отсутствовать в юрских отложениях. Не будет ли такое предположение правильным или, выражаясь мягче, логически неотразимым? Почему морские травы не могли быть прямыми потомками растений, обитавших в морской воде?
Опыление морских трав происходит под водой. Цветы их остаются во время цветения погружёнными в воду. Пыльники лопаются под водой и пыльца, проросшая в нити, спутанные в общую массу, попадает непосредственно в воду и течениями заносится на рыльца пестиков. В этом отношении морские травы резко отличаются от своих пресноводных сородичей, выставляющих соцветия над поверхностью воды для опыления, и в этом отношении не отличающихся от наземных растений.
Предшественники морских трав
правитьОбзор имеющихся в литературе сведений по ископаемой морской траве показывает прежде всего, до чего эти данные немногочисленны, отрывочны и неполны. Такое состояние наших знаний в указанной области заставляет быть сугубо осторожным в теоретических выводах, касающихся ископаемой морской травы. Достоверные остатки морских трав известны нам пока что только из третичных и меловых отложении.
На основании указанных фактов нужно считать, что остатки зарослей морских трав могли служить исходным материалом для образования нефти только по отношению к третичным и меловым отложениям, но не по отношению к осадкам более древнего возраста, в которых ещё не были обнаружены отпечатки и остатки морских трав, иначе говоря, остатки зарослей морских трав не являются универсальным исходным веществом для образования нефти.
Соображения эти правильны, поскольку мы подразумеваем в данном случае современные виды морской травы и очень близкие к ним третичные и меловые формы, относящиеся к этой же группе растений. Тут возникают сами собой такие соображения: если нам, пока что, неизвестны остатки морских трав, ниже мела, то означает ли это, что раньше и не было морских трав на земле, или можно надеяться, что удачная находка остатков этих растений в более древних отложениях позволит отнести первое появление морских трав в океане к более раннему времени, чем то, которое мы устанавливаем на основании имеющегося пока в нашем распоряжении фактического материала?
Эоценовые представители морской травы из окрестностей Киева настолько близки к современным видам, что Шмальгаузен нашёл возможным отнести киевские отпечатки морских трав к родам Posidonia и Zostera, процветающим в настоящее время. Унгер считает описанный им вид Zosterites из миоцена Радобоя (Кроация) настолько близким к современной Zostera marina L., что выразил это сходство в видовом названии Zosterites marina Ung.
Если меловые представители морских трав в такой же мере близки к третичным, как последние к современным, то ведь само собой понятно, что у меловых морских трав были предки, схожие с ними, а не до неузнаваемости отличные от них, и, следовательно, растения типа морских трав должны были существовать на земле ещё до мелового периода.
Морские травы считаются ботаниками, например Остенфельдом, одними из первых цветковых растений на земле. Цветы их сохранили примитивное устройство до настоящего времени. Может быть это произошло под влиянием того, что морские травы успешно размножаются вегетативным путём и, может быть, уже с самого начала своего появления размножались преимущественно таким путём.
Благодаря вегетативному размножению морские травы быстро захватывают обширные участки морского дна при наличии подходящих для них рыхлых грунтов, при отсутствии волнения и сильных течений, и при глубинах, благоприятствующих проникновению достаточного количества света, необходимого для фотосинтеза. Благодаря энергичному и быстрому размножению вегетативным путём обширные пространства морского дна покрываются особями одного только вида, что является характерной особенностью почти всех зарослей морской травы. Успешное размножение вегетативным путём отражается ещё в том отношении, что значение полового размножения у морских трав как бы отходит на второй план. Обширные заросли посидонии (Posidonia oceanica) в Средиземном море иногда много лет подряд не производят цветов, и, следовательно, и плодов. А если они цветут и плодоносят, то в скромных размерах, совершенно не соответствуя в этом отношении ожиданиям, вызываемым представлением об обширных зарослях этих растений.
Преобладанием вегетативного размножения над половым, может быть, следует объяснить, почему у средиземноморской Cymodocea nodosa не выработалось никаких приёмов! для рассеяния своих плодов и семян. Cymodocea nodosa — двудомное растение. Завязи женских цветов расположены под поверхностью грунта, на котором она растёт. Над поверхностью грунта выдаются только нитевидные рыльца. Плоды Cymodocea nodosa развиваются не только под водой, что происходит также с плодами всех остальных видов морской травы, но в отличие от них плоды С. nodosa созревают под поверхностью морского дна и остаются там запрятанными в грунте. Так как они тяжелее воды, то они не всплывают. При сильном волнении они могли бы быть вымыты из грунта и путём перекатывания по дну волнением могли бы быть отнесены в сторону от материнского растения. Но так плоды С. nodosa созревают под поверхностью морского дна и как С. nodosa поселяются в тихой воде, где отсутствуют сильные течения и волнения, то фактически плоды и семена С. nodosa остаются на месте.
Эта особенность в биологии Cymodocea nodosa кажется необычной, в особенности, если припомнить те бесконечно разнообразные приспособления, какие встречаются у наземных растений, и благодаря которым, при помощи ветра, воды, животных и птиц, плоды и семена распространяются на далёкое расстояние от материнского растения. Таким путём осуществляется захват и заселение новых площадей. Поведение C. nodosa, если позволено так выразиться, идёт в разрез с только что указанной тенденцией к рассеянию своего потомства, столь резко выраженной во всём растительном мире. Отсутствие у Cymodocea nodosa всяких приспособлений к рассеиванию своих плодов и семян производит впечатление пережитка давно прошедших времен, когда рассеяние своего потомства материнским растением может быть ещё не играло в борьбе за существование той роли, которую мы ему сейчас приписываем.
При вегетативном размножении морских трав молодое растеньице, развившееся из зимовавших концевых почек (турионов) корневища, как, например, у Zostera marina, тоже ведь остаётся в непосредственном соседстве с материнским растением, но разница, тем не менее, в обоих случаях огромна. При вегетативном размножении молодое растеньице нового сезона быстро развивается в крепкий олиственный побег, а из перезимовавшего семени развивается гораздо медленнее растущий проросток, который, конечно, не может конкурировать в смысле темпов развития с молодым растеньицем, происшедшим путём вегетативного размножения. Удастся или нет отнести появление морских трав, может быть первых цветковых растений на земле, к более раннему времени, чем сейчас принято, в конце концов не так важно, так как оно всё равно не решает вопроса о значении остатков этих растений как универсального исходного материала для образования нефти. Тут выступают на сцену другие соображения.
В сравнительно недавнее время, в связи с исследованиями Гензена, считалось, что основой всей жизни в океанах является фитопланктон, которым питается зоопланктон, а оба вместе служат пищей для остальных обитателей океана либо прямым, либо косвенным путём. В пылу увлечения этой точкой зрения перестали придавать какое-либо значение растительному бентосу морей как водорослям, так и морским травам в качестве возможной основы питания для многих живых существ, занимающих различное положение в зоологической системе, Благодаря настойчивым исследованиям датских ученых, в особенности Петерсена, было выявлено громадное значение растительного бентоса, в частности зостеровой растительности, в качестве источника органического детрита, который служит пищей для многочисленных животных-илоедов (моллюсков и червей), которыми, в свою очередь, питаются промысловые рыбы. Значение зарослей морской травы (в частности зостеры) как важнейшего источника питания/ прямого или косвенного, для многочисленнейших представителей животного царства было также признано и в других странах.
Из только что сказанного возникает такой вопрос: если значение морской травы в экономике животной жизни морских водоемов так велико, то какие растительные организмы выполняли только что указанную функцию морской травы, когда её ещё не было на земле? Или в несколько иной формулировке: пустовали ли в отдаленные от нас геологические времена рыхлые грунты в защищённых от волнения местах, при сравнительно незначительной глубине, одним словом, при условиях, благоприятных для жизни морской травы, или же они были заняты растительными формами игравшими ту же экологическую роль в природе, что современные морские травы, но не имевшими, с точки зрения систематики, ничего общего с морскими травами в современном понимании этого слова?
Эти гипотетические предтечи морских трав не были водорослями, по крайней мере в виде правила, потому что водоросли в подавляющей массе своих видов являются обитателями скалистых и каменистых, но не рыхлых (песчаных и песчано-илистых) грунтов. Но предтечами морских трав на рыхлых грунтах могли быть споровые растения, впоследствии совершенно вымершие.
Среди первых представителей сосудистых растений на земле, обнаруженных в отложениях нижнего девона Шотландии, Германии и других стран, и в настоящее время в достаточной мере изученных в морфологическом отношении, мы находим растения, которые с экологической точки зрения могли играть в отдалённом геологическом прошлом (в частности в нижнедевонское время) ту же роль, какую в ваше время выполняют заросли морской травы. К таким растениям относятся нижнедевонские виды родов Taeniocrada (= Haliserites) и Zosterophyllum.
Подробности об этих растениях даны в работе К. П. Калицкого: „Фациальные особенности шнурковых залежей нефти“ (Труды Нефтяного геолого-разведочного института; нов. сер., вып. 5).
Разбирая вопрос о генезисе шнурковых залежей нефти Канзаса и Оклахомы, можно было показать, что шнурковые залежи нефти залегают в условиях, которые напоминают обстановку, в которой в настоящее время произрастает морская трава. Шнурковые залежи отвечают осадкам, отложившимся в водоёмах, которые были защищены от волнения. Осадки в большинстве случаев были песчанистыми, но не исключительно таковыми, а также и илистыми. Но шнурковые залежи Канзаса и Оклахомы относятся к низам карбона, когда еще не было на земле морских трав в современном понимании этого термина.
Пользуясь данными палеоботаники, можно показать, что уже в нижнедевонское время существовали растения, которые в экономике моря играли, повидимому, такую же роль, какую в наше время выполняют морские травы.
Современные представители морских трав покрывают сплошными зарослями обширные участки песчаных и илисто-песчаных грунтов морского дна, превращая их в подводные угодья, которые для множества разнообразных морских животных служат убежищем, пастбищем, местом для охоты и нереста.
В зарослях морской травы, окаймляющих берега континентов и островов, утилизируется солнечная энергия на заготовление органического вещества, которое или непосредственно идёт в пищу животным, или в сильно изменённом состоянии, в виде детрита, входит в состав илистых отложений, которыми питаются илоеды, моллюски и черви, в свою очередь поедаемые рыбами и другими животными.
Заросли морской травы создают, кроме того, в громадном количестве избыточный органический материал, который не поедается животными, а откладывается и погребается в осадках морского дна, в грунтах под зарослями этих растений и в залежах „мёртвой травы“, и притом в количествах, которые значительно превышают урожаи луговых трав с одинаковой поверхности и за одинаковый промежуток времени.
Изречение, что природа боится пустоты, более всего справедливо по отношению к растительному миру. Где только на земном шаре по условиям температуры, влажности, освещения и почвы представляется возможность для существования растительной жизни, там она утверждается в лице каких-нибудь своих представителей, наиболее приспособленных для данного комплекса условий.
При такой резко выраженной тенденции к захвату всех пригодных для существования площадей и уголков трудно допустить, чтобы, например, в девонское время пустовали громадные участки морского дна в защищённых водоёмах прибрежной полосы, покрытые рыхлыми грунтами и находящиеся в условиях, благоприятных для фотосинтеза.
Одним словом, невозможно допустить, чтобы участки морского дна, которые в наше время были бы захвачены морскими травами, пустовали в отдалённые от нас геологические времена. Такие участки, конечно, были захвачены и использованы экологическими (но не филогенетическими) предтечами современных морских трав как в палеозойские, так и в мезозойские времена. А по поводу утверждения, что настоящие морские травы существуют на земле только с мела, напомню слова Сьюарда (Seward, 1933, р. 118): „Утверждение, что определённые группы, семейства или роды не существовали в прежние периоды, только означает, что следы их не были ещё обнаружены в более древних отложениях“.
Причины слабой изученности грунтов с остатками морских трав
правитьТеория происхождения нефти из остатков определённых растительных сообществ моря, типа зарослей морской травы, не пользуется пока ещё признанием в среде геологов. Одна из главных причин, препятствующих принятию этой теории, заключается, невидимому, в слабой осведомлённости геологических кругов обо всём, что касается морских трав, их систематики, географического распространения и экологии, и судьбы органического вещества, создаваемого из года в год подводными зарослями этих растений.
Имеется, в общем, достаточно данных, устанавливающих факт заключения такого материала в осадки, образующиеся на наших глазах. Но в ископаемом состоянии соответствующие пласты нам неизвестны в количествах, отвечающих хотя бы приблизительно тому количеству, в котором нам известны грунты с остатками морских трав из современных водоёмов. С другой стороны, ещё совершенно неизвестно, какие из современных грунтов морского дна могут быть приняты за эквиваленты нефтяных пластов наших месторождений. Напрашивается сама собой мысль связать генетически грунты с остатками морских трав с нефтяными залежами, т. е. считать, что такие грунты превращаются с течением времени в нефтяные пласты или в нефтеносные породы и что в этом причина, почему мы не находим грунтов с мощными скоплениями остатков морских трав в ископаемом состоянии, хотя имеем многочисленные свидетельства о заключении в морские осадки таких остатков.
Сведения о современных зарослях морской травы, о размерах площадей, занятых этими сообществами, о грунтах, на которых они поселяются, и об условиях, которые благоприятствуют их процветанию, были мною вкратце изложены в работе: „Происхождение нефти из остатков растительных сообществ моря“ (Труды НГРИ, серия А, вып. 105). Но это только одна из сторон вопроса. Другая заключается в нашей слабой осведомлённости обо всём, что относится к ископаемой морской траве. Сведения об этих интересных растениях имеются в литературе, но они рассеяны по отдельным монографиям и журналам, из которых не всё легко доступны рядовому геологу.
Геологи, возражающие против возможности происхождения нефти из остатков морской травы, почти всегда смешивают морскую траву с водорослями и этим сразу же обнаруживают слабое знакомство с данным вопросом. Морские травы — цветковые или семенные растения, принадлежащие к классу однодольных. Они отличаются от остальных представителей этого класса в том отношении, что живут в морской воде в погружённом состоянии. Ближайшие их сородичи встречаются в пресноводных и слабо солоноватых водоёмах суши. То, что морские травы растут в морской воде, ещё не делает их водорослями, как не становятся птицами летучие мыши и насекомые, когда они носятся по воздуху.
Человек, не понимающий разницы между кобылой (позвоночное) и кобылкой (прямокрылое), вызывает снисходительную улыбку у своих слушателей своим невежеством в вопросах систематики животных. Геолог, не понимающий разницы между морской травой и водорослью, т. е. делающий по существу такую же грубую ошибку в отношении систематики растений, не поражает своих слушателей или читателей, потому что последние сами в большинстве случаев этой разницы не понимают из-за слабой осведомлённости о положении, занимаемом морскими травами в системе растительного царства.
Проще всех расправляются с теорией происхождения нефти из остатков морской травы лица, утверждающие, что морская трава не может служить исходным материалом для образования нефти, потому что отмершие листья и стебли её выбрасываются целиком на берег и не попадают, следовательно, в осадки морского дна.
В этом возражении есть крупица правды. Опавшие осенью листья морских трав плавают некоторое время на поверхности воды, пока вода не вытеснит воздух из воздушных ходов и камер в мякоти листьев, после чего они идут ко дну. Во время плавания опавших листьев на воде они, при ветрах, дующих с моря, выбрасываются на берег, иногда в весьма значительном количестве, образуя целые береговые валы, состоящие почти исключительно из листьев. Но такая судьба постигает только часть отмершего материала зарослей морской травы. Другая часть этого материала, осевшая на дно, попадает либо в осадки, образующиеся на местообитаниях самих зарослей, либо сносится и отлагается подводными течениями уже за пределами живых зарослей в виде залежей так называемой „мёртвой травы“. Отмершие остатки морской травы истираются также в детрит и в таком виде входят составной частью в илистые осадки. Как видно из изложенного, указанное выше возражение базируется лишь на неполном, знании того, что происходит с остатками Морской травы, т. е. опять-таки на недостаточном знакомстве с этими интересными растениями и с судьбой, постигающей их после отмирания.
За последние годы было предпринято не мало попыток найти среди современных осадков морского дна такие, которые отвечали бы гипотетическим представлениям о материнских породах нефти. Среди таких исследований должны быть поставлены на первое место работы Траска, как по количеству проанализированных им образцов илов, так и по обширности территории, захваченной его исследованиями. Под таким же углом зрения, но в более скромных размерах, было проведено в нашей стране исследование грунтов Чёрного моря А. Д. Архангельским.
В перечнях станций, сделанных названными исследователями, совершенно не упоминаются станции, на которых были бы обнаружены грунты с остатками морского растительного бентоса, в частности с остатками морской травы. Но что такие грунты довольно обычны в прибрежной части моря, было показано в работе: „Происхождение нефти из остатков растительных сообществ моря“.
Почему такие грунты не попадали в поле зрения таких исследователей, как Траск и А. Д. Архангельский?
Первая причина заключается в том, что оба эти исследователя работали вне полосы, где остатки морского растительного бентоса выпадают в донные осадки. Оба исследователя устремили главное свое внимание на изучение илов, богатых органическими веществами планктонного происхождения, что и неудивительно, так как они ещё до начала исследования были убеждены в том, что растительный бентос моря не играет никакой роли в смысле возможного исходного материала для образования нефти.
Другая причина заключается в том, что и Траск и А. Д. Архангельский работали над пробами грунтов, добытых трубчатым лотом, а трубчатый лот не работает в грунтах с примесью обильных растительных остатков, в частности в грунтах, покрытых зарослями морских трав.
Образцы морских грунтов могут быть добыты аппаратами трёх различных типов: драгой, дночерпателем и трубчатым лотом; каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки.
При пользовании трубчатым лотом захватывается колонка донного осадка, дающая отчётливое представление о строении морского дна в точке взятия пробы. Такая колонка не менее поучительна для изучения строения донных осадков, чем колонка, выбуриваемая при прохождении разведочных скважин для изучения напластования пород. Все, интересующиеся прежде всего геологической стороной изучения морских осадков, отдают образцам грунтов, добытых трубчатым лотом, предпочтение перед образцами, добытыми, например, драгой: Но трубчатый лот имеет свои недостатки: он не работает на гравистых грунтах и не берёт колонки в жидком илу, который вытекает из трубки при подъёме лота. Не работает трубчатый лот также на грунтах, покрытых растительностью, морской травой или водорослями. При опускании на такие грунты, лот прижимает растительность ко дну, а это препятствует трубке лота проникнуть в грунт и захватить пробу. Само собой понятно, что трубчатый лот не может работать на скалистом грунте.
Только что указанными обстоятельствами и объясняется, почему в коллекциях грунтов, изученных Траском и А. Д. Архангельским, не было обнаружено грунтов с остатками бентической растительности. Такие грунты не могли быть добыты трубчатым лотом, даже если бы он был опущен на заведомо зостеровые грунты.
При изучении рыхлых грунтов морского дна, покрытых густой растительностью, приходится пользоваться храпом или дночерпателем, называемым в различных странах по именам местных конструкторов, внесших в его устройство то или другое изменение. Различные конструктивные варианты дночерпателя представляют в существенных чертах один и тот же прибор, состоящий из двух коробчатых железных щёк, опускаемых на дно в виде раскрытой пасти, замыкающейся при подъёме и захватывающей при этом слой поверхности морского дна со всем, что на нём находится. Такие храпы рассчитаны на взятие грунта с определённой единицы поверхности дна, начиная, примерно, от 0,1 м2 и до 1 м2. Поднятый из воды и опущенный на палубу храп раскрывается и оставляет взятую пробу грунта на палубе в несколько измятом виде. Таким путём были добыты образцы грунтов из морских водоёмов Дании и по ним было изучено количественно распределение животных форм, служащих пищей для промысловых рыб, а также количество производимого ежегодно зостеровыми зарослями растительного материала, являющегося прямой или косвенной основой, на которой держится рыбное хозяйство Дании.
Храп тоже имеет свои недостатки и не всегда действует без отказа. Камень, захваченный при смыкании челюстей и помешавший им вплотную замкнуться, может оказаться причиной того, что во время подъёма храпа захваченный им грунт может полностью или частично вымываться. Для скалистых грунтов храп не пригоден.
Рыхлые грунты, покрытые растительностью или богатые остатками её, могут быть добыты ещё драгой. Но этот способ уступает во многих отношениях только что указанной работе с храпом.
При драгировании происходит смешение грунтов, во время протягивания драги на более или менее значительное расстояние и, частично, промывка и удаление грунтов, первоначально захваченных драгой.
Несмотря на указанные недостатки в работе драги, применение её оказало неоценимые услуги в деле изучения характера морского дна и населяющей его жизни.
При работе с драгой не ускользают из поля зрения исследователя грунты с остатками морской травы (как это бывает при пользовании трубчатым лотом). Это подтверждают работы датской океанографической экспедиции „Тора“, исследовавшей в 1908—1910 гг. Средиземное- море и прилегающие к нему водоёмы. Во время этой экспедиции были добыты при помощи драги интересные данные о глубинах и грунтах,, на которых живут Posidonia oceanica и Cymodocea nodosa.
На скалистом грунте упомянутые выше приборы или вовсе не работают (трубчатый лот) или работают неудовлетворительно, в частности на неровном грунте. Так, например, при количественном учете донной растительности скалистого грунта даже храп оказывается неудовлетворительным, так как из-за неровностей дна растительность не срезается ножами храпа полностью. В таких случаях приходится прибегать к другим приёмам, например к учёту растительного бентоса методом площадок или квадратов, с которых донная растительность собирается вручную, что делает этот метод пригодным лишь для береговой полосы глубиной до 1 м. На более же значительных глубинах приходится уже пользоваться водолазной аппаратурой.
Из изложенного ясно, что даже такие исследователи, как Л. Д. Архангельский и Траск, которые пытались подойти к решению вопроса о происхождении нефти путём изучения морских грунтов, путём, по существу, правильным, Тем не менее претерпели неудачу потому, что заранее, с предвзятой точки зрения, исключили из обследования грунты с остатками морских трав, считая их не „нефтепроизводящими“, а отчасти были принуждены к такому игнорированию грунтов с остатками растительного бентоса особенностями аппаратуры (трубчатого лота), применявшегося ими при взятии образцов морских грунтов. Единственно возможные „материнские породы“ среди морских грунтов не попали в поле зрения названных выше учёных.
Четыре категории отложений с остатками морских трав
правитьСудьба органического материала, создаваемого подводными зарослями морских трав, бывает различна в зависимости от условий, в которые он попадёт. Опавшие листья этих растений всплывают на поверхность моря и плавают на ней в течение некоторого времени благодаря воздушным камерам и каналам, имеющимся в мякоти листьев. Отмершие стебли морских трав отделяются у основания и тоже всплывают. Плавающие на поверхности моря отмершие листья и стебли перемещаются пассивно под влиянием ветра, волнения и течений. Часть этого плавающего материала выбрасывается волнением на берег и образует здесь береговые валы из остатков морских трав, преимущественно из листьев, залегающие на грунтах самого разнообразного состава, на коренных породах пляжа, на галечниках, ракушечной дресве, песках и т. д. .Береговые валы из остатков морских трав находятся в условиях субаэрального отложения. Другая часть плавающих остатков морской травы с течением времени пропитывается водой, которая вытесняет воздух из воздушных камер и каналов, в результате чего плавающие остатки морских трав становятся тяжелее воды и опускаются постепенно на дно, причём попадают в условия субаквального разложения. Затонувшие остатки морских трав переносятся приливами и отливами и подводными течениями. Проходя, при этих передвижениях через заросли живых морских трав, действующих благодаря густому росту, на подобие фильтров, затонувшие остатки морских трав улавливаются живыми зарослями и оседают на их местообитаниях, попадая в грунты песчанистые и песчано-илистые.
Часть же затонувших остатков морских трав, не уловленная зарослями, отлагается за пределами местообитаний зарослей, преимущественно на илистых грунтах. Такие скопления на дне моря затонувших остатков морской травы известны под названием залежей „мёртвой травы“.
Заросли „мёртвой травы“ представляют отложения, приближающиеся к чистому растительному материалу, в которых примесь неорганического материала, в частности илистых частиц, отступает на второй план. Но, само собой понятно, что остатки, морских трав бывают также занесены за пределы залежей „мёртвой травы“ и попадают в виде примеси в илистые осадки. Таким образом за пределами живых зарослей морских трав отлагаются не только залежи „мёртвой травы“, но также и грунты с более или менее значительной примесью обрывков листьев морских трав.
Описание таких грунтов приведено в работе К. П. Калицкого: „Происхождение нефти из остатков растительных сообществ моря“ (Труды Нефтяного геол.-разв. института, сер. А, вып. 105, стр. 61—63, 1937).
Таким образом остатки отмерших морских трав в виде обрывков листьев и стеблей этих растений, попадающие в осадки морского дна, распределяются на пространстве, по размерам своим значительно превышающим площадь, занятую живыми зарослями морской травы.
Третья часть плавающих остатков морской травы истрепливается при продолжительном пребывании в воде отчасти механическими факторами (прибоем), отчасти под влиянием бактериальных процессов разрушения, в так называемый детрит, т. е. в тонко измельчённое и как бы распылённое в воде вещество, которое оседает поверх ила и попадает, таким образом, в состав илистых осадков, составляя органическое содержание таковых. Детрит попадает в условия субаквального разложения и отлагается вместе с тонкими илами за пределами живых зарослей морских трав и на более значительных глубинах чем те, на которых произрастает морская трава. Так как „мёртвая трава“ и чисто илистые грунты с остатками морских трав отлагаются таких же условиях, в которых отлагается детрит, т. е. за пределами местообитаний зарослей морских трав и притом на более значительных глубинах, чем те, на которых процветают эти заросли, то очевидно, что возможны случаи совместного отложения на илистых грунтах, как детрита, измельчённого до неузнаваемости вещества морских трав, так и вполне определимых обрывков листьев и стеблей этих растений, только распределение их в илах будет различным: детрит окажется распределённым по всей массе илистых осадков, хотя и неравномерно, а обрывки листьев и стеблей будут отложены в виде локализованных или приуроченных к определённым местам скоплений, так называемых залежей „мёртвой травы“ и грунтов с примесью обрывков морских трав. Эти категории, „детрит“, с одной стороны, и „мёртвая трава“ и разрозненные обрывки морских трав, с другой стороны, совместимы по месту отложения, но не совместимы с двумя остальными категориями отложений остатков морских трав, т. е. несовместимы по месту отложения ни с материалом береговых валов, и лишь в слабой степени с материалом, отложенным на местообитаниях живых зарослей. Несовместимы также между собой по месту отложения береговые валы, возникающие на суше, и образующиеся на дне моря грунты с определимыми остатками морских трав (грунты под местообитаниями живых зарослей, залежи „мёртвой травы“ и морские грунты с обрывками морских трав).
Считая, что остатки морских трав являются исходным материалом для образования нефти, необходимо при попытках выяснения генезиса конкретных залежей нефти иметь в виду указанные четыре категории отложений этого материала.
Наиболее заметными среди четырех категорий осадков с остатками морских трав являются береговые валы. Они непосредственно доступны наблюдению, так как залегают на морских пляжах и так резко отличаются от подстилающего их грунта (породы), что это каждому бросается в глаза. Можно не понять природы этих отложений, но не заметить их нельзя.
Второе место по заметности занимают залежи „мёртвой травы“. Так как они находятся под водой, то они не бросаются в глаза прогуливающемуся по берегу наблюдателю, но лицам, которым по роду своих занятий приходится интересоваться особенностями морских грунтов, например рыбакам, они хорошо известны, потому что резко отличаются от смежных с ними грунтов и, состоя из обрывков морских трав, непосредственно узнаются во взятых пробах грунта.
На третье место по заметности приходится ставить грунты с остатками морских трав, залегающие на местообитаниях зарослей этих растений. Что эти грунты богаты содержанием органических веществ в виде остатков морских трав, как-то не вошло ещё в сознание широких кругов. Это видно хотя бы из того, что при попытках разных авторов (например, Архангельского, Траска и др.), пытавшихся связать происхождение нефти с определёнными грунтами морского дна, грунты под местообитаниями морских трав просто игнорировались. Причины такого отношения к этим грунтам изложены в особой главе. Что эти грунты изобилуют остатками морских трав и притом определимыми, было установлено всеми авторами, занимавшимися изучением этих грунтов.
На четвёртом месте по заметности стоят грунты с детритом морских трав. Тут даже нельзя говорить о заметности, так как даже микроскопическое исследование образцов этих грунтов не в состоянии решить вопроса о происхождении детрита, а приходится этот вопрос решать по совокупности имеющихся данных другого рода. Причина в том, что растительный детрит может иметь различное происхождение. Он может представлять собой измельчённые и изменённые до неузнаваемости остатки морских трав, бентических водорослей-макрофитов и фитопланктона.
Эти детриты различного происхождения встречаются совместно в морских илах, но в различных пропорциях. Основываясь на химическом анализе органического вещества илов датских морских водоёмов, Бойсен-Иенсен (Boysen-Jonsen, 1915) пытался установить, в какой пропорции в нём представлены детрит морской травы (зостеры) и детрит фитопланктона (таблица).
Таблица 1. Условия отложения остатков морских трав в современных водоемах (на стр. 151—152)
Цифровые данные по этому вопросу приведены в работе К. П. Калицкого: „Остатки водорослей как возможный исходный материал для образования нефти“, (Труды Нефтяного геол.-разв. института, нов. сер., Вып. 13, 1940, стр. 66—67).
В пояснение к таблице следует отметить, что детрит попадает в виде примеси в незначительном количестве в отложения второй и третьей категорий, что неудивительно ввиду того обстоятельства, что детрит взвешен в морской воде и может оседать как на местообитаниях живых зарослей морских трав, так и на залежах „мёртвой травы“. Имеет место также и обратное явление, т. е. занос определимых обрывков морской травы в область отложения чисто илистых осадков, где происходит преимущественно оседание чистого детрита. Между распределением микроскопических обрывков морских трав и детритом, с одной стороны, и распределением песчанистых и илистых частиц, с другой стороны, может быть проведена аналогия. Подобно тому, как песчаные грунты бывают в большей или меньшей степени засорены илистыми частицами, так и отложения с макроскопическими обрывками морских трав содержат примесь детрита. Поскольку на практике удаётся обычно разграничить между собой области песчанистых осадков от областей чистых илов, постольку же можно провести границу между грунтами бывших местообитаний морских трав и чисто детритовыми грунтами. Шестой вертикальный столбец таблицы, отражающий возможность и невозможность совпадения местоположения различных категорий отложений между собой, имеет в виду как раз разграничение областей распространения указанных категорий, но не самого детрита как такового.
В книге Д. И. Кашкарова, „Основы экологии животных“, воспроизведён на стр. 272 рисунок 55, изображающий некоторые из наиболее важных цепей питания в биоценозах Каттегата. Судя по этой схеме, годовая продукция зостеры в Каттегате 24 000 т. Из них 5000 т идёт на питание бесполезных о точки зрения человека животных, а 1000 т. —на питание полезных животных. Получается для Каттегата ежегодный избыток зостерового вещества в 18000 т, что составляет 75 % от ежегодной продукции зостеры. Этот избыток распределяется по указанным выше четырём категориям отложений. Часть его выбрасывается на берег и образует здесь береговые валы из остатков зостеры. Другая часть избыточной продукции отлагается на дне Каттегата в виде залежей „мёртвой травы“. Третья часть улавливается живыми зарослями зостеры и входит в состав отложений, образующихся на местообитаниях зостеры. Четвёртая часть истирается в детрит и попадает в состав илистых отложений. К сожалению неизвестно, в какой пропорции распределяется избыточная продукция (75 % от годовой) зостерового вещества по указанным четырём категориям зостеровых отложений.
Нефтяные залежи, соответствующие бывшим береговым валам из остатков (листьев) морской травы
правитьОпавшие листья морской травы, выброшенные .волнением на берег, слагают здесь оригинальные валы, прослеживаемые иногда на значительные расстояния вдоль берега, но отличающиеся незначительной шириной. Такие береговые валы не отличаются устойчивостью. При сильных бурях со стороны моря они подвергаются размыву, причём материал, слагающий валы, частично сносится в море и отлагается под водой в виде изолированных чёрных пятен, расположенных нередко вблизи берега. Может случиться, что при отступании моря береговые валы окажутся вне пределов даже сильного волнения и размывание их морем прекратится. Может также случиться, что они будут занесены песком, наносимым ветром, и под тяжестью песка окажутся спрессованными в особую породу зостерит, описанную К. П. Калицким (1916) с Апшеронского полуострова.
Зостериты отличаются от рыхлых береговых валов из свежевыброшенных обрывков листьев морской травы спрессованностью, придающей им вид картона, и белым цветом. Береговые валы из листьев эостеры имеют тёмносерый цвет. Несмотря на указанное различие в цвете, зостерит по элементарному анализу не отличается заметным образом от зостеры из берегового вала, из чего можно заключить, что он изменяется чрезвычайно медленно, по крайней мере в сухом и жарком климате Апшеронского полуострова, где приходилось его наблюдать. Так как зостерит и береговые валы из листьев морских трав находятся в субаэральных условиях, в отличие от остатков морских трав, отложенных под водой, то и нет основания ожидать, что зостерит и береговые валы из морских трав могут служить исходным материалом для образования нефти в обычных условиях. В случае же трансгрессии моря зостериты, а в исключительных случаях может быть и уцелевшие береговые валы из морской травы могут быть перекрыты осадками наступающего моря, а, очутившись в субаквальных условиях, послужить исходным материалом для образования нефти. Такое происхождение может быть приписано нефтяным залежам, приуроченным к низам трансгрессивно залегающих толщ или к породам, отлагавшимся наступающим морем. Особенностью таких осадкой часто является большое разнообразие литологического состава, в отличие от пород, отложенных на более значительной глубине, где осадки принимают более однообразный и выдержанный характер. К числу пород, характерных для наступающего моря, относятся конгломераты.
Другим признаком, характерным для залежей указанного происхождения, являются их незначительные размеры, в соответствии с тем, что приходится наблюдать в современных условиях. Обрывки листьев морской травы из размытых волнением береговых валов отлагаются вблизи берега в углублениях морского дна и хорошо видны при тихом море в виде чёрных пятен небольших размеров в незначительном отдалении от берега. Конкретным примером, иллюстрирующим сказанное, могли бы служить нефтяные залежи в самых низах бакинского яруса на о. Челекене.
Нефтяные месторождения, отвечающие бывшим залежам „мёртвой травы“
правитьОстатки морской травы отлагаются субаквально не только на участках морского дна, занятых её зарослями, но также и вне таковых, во впадинах морского дна, куда они сносятся подводными течениями. Эти скопления известны под названием „мёртвой травы“. Вопросу о судьбе органического материала, составляющего залежи „морской травы“, необходимо уделить надлежащее внимание.
Растительный материал в залежах „мёртвой травы“ одинаков с тем, который улавливается живыми зарослями морской травы. Зато грунты морского дна, на которых отлагается этот материал, в обоих случаях обычно различны. Залежи „мёртвой травы“ состоят из остатков морских трав, отложенных, преимущественно, на илистых грунтах. Остатки морских трав, осевшие в живых зарослях этих растений, попадают, главным образом, в песчанистые осадки.
Если остатки морской травы, попавшие в песчанистые грунты на местообитаниях этих растений, могут превратиться в нефть, то естественно предположить, что и скопления „мёртвой травы“ на илистых грунтах могут послужить исходным материалом для образования этого ископаемого. Для доказательства правильности этого предположения необходимо указать случаи залегания нефти з глинистых породах, которые можно было бы сопоставить с современными залежами „мёртвой травы“.
Отношение к нефтепроявлениям, обнаруженным при бурении, бывает различное, в зависимости от степени изученности месторождения. При разведочном и разведочно-эксплоатационном бурении на неизученном ещё месторождении следят гораздо внимательнее за появлением нефтяных признаков, чем при эксплоатационном бурении, когда уже установлено, в каких горизонтах могут быть встречены промышленные притоки нефти. Если в первом случае часто обнаруживают склонность к преувеличению значения обнаруженных в скважинах нефтепроявлений (запахов, вытяжек и т. п.), то во втором случае нередко игнорируют бесспорные признаки присутствия нефти в горизонтах, которые не оправдали при разведке возложенных на них, при первом обнаружении при-, знаков, ожиданий. Это приводит к тому, что строгая приуроченность малых или непромышленных количеств нефти к определённым стратиграфическим горизонтам с течением времени затушёвывается, а не имеющие промышленного значения нефтяные горизонты предаются забвению и при дальнейшем бурении ими уже не интересуются, в особенности при быстрых темпах бурения, принятых в настоящее время. Такому забвению подвергаются, может быть, чаще всего глинистые и мергелистые нефтеносные горизонты по причине неудовлетворительной отдачи ими нефти. Такие „забытые горизонты“ легче всего найти в литературе, посвящённой описанию месторождений в период разведочного бурения. В качестве конкретного примера для иллюстрации сказанного может служить месторождение Шор-су Ферганского нефтеносного бассейна.
Интересующие нас сведения имеются в статье А. С. Уклонского „Месторождение Шор-су“, опубликованной в связи с происходившим в Ташкенте в 1928 г. Третьим всесоюзным съездом геологов. Статья написана А. С. Уклонении при участии Б. Я. Аврова и других лиц и в ней описан нефтяной промысел Шор-су (в настоящее время промысел им. Л. М. Кагановича) в период, когда на нём были закончены первые пять разведочно-эксплоатационных скважин, доведенные до горизонта л. К статье приложены разрезы этих пяти скважин, от No 1 до No 5, составленные Б. Я. Авровым.
Эти пять скважин расположены приблизительно по линии, слегка уклоняющейся от широтного направления. С запада на восток скважины идут в таком порядке: (No 5, No 4, No 1 и No 2. Скважина No 3 остаётся в стороне от остальных скважин. Интервалы между скважинами следующие: между No 5 и No 4 — 500 м, между No 4 и No 1 —525.м, между No 1 и No 2—750 м; между крайними скважинами No 5 и No 2 расстояние равно 1775 м. Эти скважины эксплоатировали горизонт л. На разрезах перечисленных скважин указаны в мощной толще зелёных глин, отделяющих малиновую глину q от Горизонта о с Platygena asiatica Rom., наличие нефти и газов. В скважинах видимая мощность зелёных глин возрастает с запада на восток. В скв. No 5 она равна 83 м, в скв. No 4— 137 м, в скв. No 1 — 143 м, а в скв. No 2— 156 м. Если мы для каждой скважины определим местоположение нефти и газа в толще зелёных глин в долях мощности, принятой за единицу, то получим следующие результаты: нефть и газ встречены в No 5 на 0,7, в No4 на 0,4, в No 1 на 0,5 и в No2 на 0,6 общей мощности зелёных глин, считая сверху, т. е. от кровли зелёных глин или от почвы малиновой глины q. Получается впечатление, что нефть и газ, встреченные в скважинах NoNo 5, 4, Г и 2, в толще зелёных глин, залегают на разных уровнях. Но так как между q и зелёными глинами по горизонту p, залегающему непосредственно под q, проходит поверхность размыва, то определение положения нефти и газа путём отсчёта от почвы q, или кровли зелёных глин, может оказаться неверным.
Если мы по данным разрезов скважин определим, насколько обнаруженные в толще зелёных глин нефтяные признаки залегают выше горизонта n, то получим такие (неисправленные) цифры: в скв. No 5 на 60 м, в скв. No 4 на 94 м, в скв. No 1 на 90 м, а скв. No 2 на 82 м. Учитывая, что расстояние между No 4 и No 1 равно 525 м, а разница в залегании признаков нефти над известняком п составляет всего 4 м, можно принять, что признаки нефти в скважинах No 4 и No 1 отвечают одному слою или пласту. Может быть тому же слою отвечают и признаки нефти в скв. No 2. Разница в залегании их над горизонтом л в скважинах No 1 и No 2 составляет 8 м, но зато, расстояние между No 1 и No 2—750 м.
Если нефтяные признаки в толще зелёных глин легко сопоставляются в скв. No 4 и No 1 и с некоторой натяжкой в скв. No 1 и No 2, то уже неподдаётся сопоставлению наличие признаков нефти в скв. No 5, залегающих на 60 м выше n, с признаками нефти в толще зелёных глин в остальных скважинах.
Проявления нефти и газа, обнаруженные в толще зелёных глин, подстилающих малиновую глину q, не могут быть все отнесены к одному уровню, слою или пласту. Признаки нефти в скв. No 5 лежат на более низком стратиграфическом уровне (ближе к n), нежели признаки в остальных трёх скважинах. Выше них, но ниже признаков в скв. No 4 и |No 1, залегает нефть в скв. No 2, отвечающая, может быть, обособленному от скв. No 1 и No 4 скоплению.
Строго говоря, даже отнесение признаков нефти, встреченных в скв. No 4 и No 1, к одному слою не достоверно. Мы имеем, следовательно, в толще зелёных глин, видимая мощность которых колеблется от 83 м (в скв. No 5) до 156 м (в скв. No 2), обособленные друг от друга скопления нефти, незначительные по протяжению и рассеянные по средней части толщи зелёных глин. Среди них нет ни одного, которое распространялось бы на две скважины, за исключением, может быть, признаков нефти, встреченных в скв. No 4 и No 1.
Незначительная протяжённость этих скоплений и приуроченность их к глинистым (или мергелистым) породам, которые лишь в слабой степени отдают нефть, может служит объяснением, почему эти скопления не проявили себя продуктивными горизонтами и почему об этих признаках нефтеносности вспоследствии совершенно забыли. Ниже этих признаков зелёные глины до горизонта о и даже до горизонта п, нефти не содержат (судя по опубликованным разрезам), что указывает на то, что нефть в толще зелёных глин находится in situ, а не проникла в неё снизу из ближайшего нефтеносного горизонта п. Нефть и газ, отмеченные в толще зелёных глин, в скв. NoNo 1, 2, 4 и 5, отвечают, невидимому, бывшим залежам „мёртвой травы“, отложенным в олигоцене. Так как „мёртвая трава“ сносится подводными течениями в более глубокие, .а следовательно, и более отдалённые от берега участки дна, то отсюда вывод, что живые заросли морской, травы, давшие материал для скоплений „мёртвой травы“, должны были находиться в части толщи зелёных глин, расположенной ближе к берегу древнего водоёма. Местообитания же живых зарослей морской травы являются теми местами, где отмерший материал этих растений запечатывается в песчанистые осадки, которые с течением времени могут превратиться в нефтеносные пески. Другими словами, горизонт зелёных глин q/o. или точнее p/o, может оказаться нефтеносным к югу от четвёртой антиклинали — в синклинальной, а, может быть, в ещё более отдалённой к югу моноклинальной части этой толщи.
Примеры приуроченности нефти к глинистым слоям имеются в диатомовых или рыбных слоях Апшеронского полуострова. И. М. Губкин (1917) в отчёте о состоянии деятельности Геологического комитета в 1916 г. (стр. 55) так характеризует эти образования: «Свита диатомовых рыбных глин подстилает понтические слои. Она представлена! тёмносерыми сланцевыми и тонкослоистыми глинами; содержащими прослои белых диатомовых глин. В верхней части свиты залегают прослои серого мелкозернистого плотного песка, местами пропитанного нефтью. Сказанное относится к диатомовым слоям Бинагадинского района.
В том же отчёте за 1916 г. (стр. 57—58) К. П. Калицкий указывает, что в пределах листа IV—I полувёрстной съёмки Апшеронского полуострова продуктивная толща не нефтеносна. Подстилается продуктивная толща здесь рыбными и диатомовыми сланцеватыми глинами и сланцами, к обнажениям которых приурочены все выходы нефти, имеющиеся на территории планшета Кара-ибат (планшет IV—I).
По данным Д. В. Голубятникова (1927), диатомовые слои Аташкинского района представляют собой толщу светлосерых и зеленовато-серых листоватых глин с многочисленными прослоями белых диатомовых сланцев, расщепляющихся при высыхании, как листы книги.
Среди авторов, писавших о нефтеносности диатомовых слоёв Апшеронского полуострова, имеются лица, которые усиленно подчёркивали то обстоятельство, что нефть в диатомовой толще приурочена не только к песчаным слоям, но также и к листоватым глинам. В Аташкинском районе („Каляби“) Д. В. Голубятников не мог обнаружить песков в нефтеносных глинах диатомовой толщи, эксплоатировавшихся в колодцах, несмотря на специально предпринятые им поиски в этом направлении. Другой автор прямо указывает, что в противоположность продуктивной толще, в которой нефть встречается только в песчаных пластах, в диатомовых слоях Бинагадинского района нефть, помимо песков, приурочена также к диатомовым глинам этой толщи и притом в промышленных количествах.
Диатомовая толща Апшеронского полуострова интересна для нас в том отношении, что в ней имеется не только нефть, приуроченная к песчанистым слоям, но также и нефть в сланцеватых глинах.
В первом случае нефтяные залежи произошли из скопления остатков морской травы на местообитаниях этих растений. Во втором случае нефтяные скопления должны быть сопоставлены с залежами „мёртвой травы“, образовавшимися при отложении диатомовой толщи. Таким образом приуроченность нефти к глинистым пластам получает весьма простое истолкование.
Примеры глинистых пород, пропитанных нефтью, имеются также в Нефтяно-Ширванском районе. С. И. Чарноцкий (1909), исследовавший этот район (Труды Геологического комитета, нов. сер., вып. 47), выделил в нём песчано-глинистую нефтеносную толщу, залегающую между фораминиферовыми слоями снизу и чокракскими слоями сверху. В настоящее время эта толща, носит название майкопской. Говоря о нефтеносности этой толщи, С. И. Чарноцкий указывает, что пески в ней нередко пропитаны нефтью, в большинстве же случаев более или менее битуминозны.
Описывая майкопскую толщу по простиранию, С. И. Чарноцкий указывает, что в западной части района пески в ней отсутствуют. Здесь, несмотря на чисто глинистый характер майкопской толщи, в одной из балок к северу ют станицы Нефтяной, в заброшенном нефтяном колодце имелось довольно значительное количество нефти. На основании этого факта С. И. Чарноцкий заключает, что здесь должен быть какой-нибудь песчаный прослой, хотя сам же добавляет, что в балке таких прослоев обнаружить не удалось.
Дальше к востоку в майкопской толще появляются нефтяные пески, в районе „новых нефтяных колодцев“ — в средней части толщи.
Ещё дальше к востоку, близ Бабичевской Гребли, пески майкопской толщи лишены признаков нефти, глины же слабо битуминозны.
Из работы С. И. Чарноцкого не ясно, что он подразумевает под словом „битуминозный“. Является ли в данном случае „битуминозность“ синонимом „нефтеносности“ или чем-то отличным от неё. Надо ли здесь понимать под „битуминозными глинами“ такие глины, которые только при известных условиях, например, при соответствующем нагреве, могут дать минеральное (сланцевое) масло, но при обычных условиях-нефти не содержат — такие породы ведь тоже называются „битуминозными“ (например горючие сланцы) — или же „битуминозные глины и пески“ майкопской толщи, упоминаемые С. И. Чарноцким, являются просто нефтеносными породами, хотя бы только в слабой степени насыщенными нефтью.
И. М. Губкин (1912) в описании того же Нефтяно-Ширванского района (Труды Геологического комитета, нов. сер., вып. 78) говорит про песчаные пласты, что они в различной степени насыщены нефтью, а про глинистые, что они битуминозны. Получается и у этого автора как бы противопоставление нефтеносных пород (песчаных) битуминозным (глинистым). Но из текста работы И. М. Губкина ясно, что битуминозность и нефтеносность он считает синонимами.
Говоря о фораминиферовых слоях, подстилающих песчаные линзы с „лёгкой нефтью“, он называет их битуминозными, а причиной их битуминозности считает близкое соседство их с линзами нефтяного песка, допуская, что лёгкая нефть из песчаных линз проникала в подстилающие фораминиферовые слои и пропитала их.
Говоря о битуминозном пласте тёмносерых глин (с рыбными остатками и многочисленными фораминиферами), залегающем на 60—85 м (30—40 саж.) ниже кровли фораминиферовой толщи, И. М. Губкин указывает, что этот пласт в скв. No 5 на участке 21 (488 неоф) содержал незначительное скопление зелёной нефти удельного веса 0,840, по качеству близко стоящей к фонтанной нефти (из песчаных линз), и добавляет: „Пласт этот настолько пропитан нефтью, что если бы среди него были пропластки песков, он мог бы сделаться эксплоатационным“.
Из приведённых примеров видно, что термин битуминозный применяется в совершенно различных смыслах. В одних случаях им обозначают породы, не содержащие нефти, но содержащие органическое вещество, которое при сухой перегонке породы даёт сланцевое или минеральное масло, которое нередко отождествляют с нефтью. В других случаях называют битуминозными породы в слабой степени пропитанные нефтью. Таким образом в термин битуминозный может быть вложен двоякий смысл, что представляет большие неудобства при пользовании этим термином. В приведённых выше примерах удаётся понять, какой смысл, в каждом отдельном случае, цитированные авторы придают слову „битуминозный“. Но, к сожалению, это не всегда бывает так и часто нельзя бывает понять, в каком смысле автор применяет указанный термин. Это имеет место не только в нашей, но также и в иностранной литературе. Во избежание двусмысленности следовало бы или совсем отказаться от пользования термином битуминозный или, по крайней мере, оговориться, в каком смысле он будет применяться. Если же будут продолжать пользоваться им как попало и для обозначения совершенно различных вещей, то в вопросы образования нефти, нефтеобразующих пород и т. п. так и не удастся внести необходимой ясности; и определённости.
Авторы, писавшие о „мёртвой траве“, единодушно указывают, что „мёртвая трава“ отлагается в более глубоких частях водоёмов, заселённых морской травой. Такое расположение местонахождений „мёртвой травы“ по отношению к зарослям живой морской травы отчётливо- выступает на картах, составленных Остенфельдом (Ostenfeld, 1908) и воспроизведённых в Трудах НГРИ, сер. А, вып. 105, стр. 59—61.
В относительном расположении живых зарослей морской травы и скоплений „мёртвой травы“ выступает, таким образом, определённая правильность, заключающаяся в том, что живые заросли растут ближе к берегу, на меньших глубинах и на песчанистых грунтах, а „мёртвая трава“ скапливается в отдалении от берега, на более значительных глубинах и притом, преимущественно, на илистых грунтах. Указанная правильность может быть использована при поисках новых залежей нефти. Основания для этого заключаются в следующем.
Если нефтеносные глины и мергели отвечают залежам „мёртвой травы“ древних водоёмов, то в этих же водоёмах должны были существовать на песчаных грунтах заросли живой травы, которые и поставляли материал, скопившийся в залежах „мёртвой травы“. Часть этого материала должна была отложиться на местообитаниях живой морской травы и превратиться в нефть в песчанистых грунтах. Такая нефть, приуроченная к песчанистым породам (бывшим грунтам морского дна), является пригодной для эксплоатации благодаря тому, что песчанистые слои легко отдают нефть в противоположность глинистым и мергелистым пластам, которым свойственна лишь слабая степень отдачи.
Учитывая упомянутую выше правильность в относительном распределении живых зарослей и скоплений „мёртвой травы“ в современных водоёмах, следует, в случае обнаружения нефтеносных глин и мергелей, искать нефтеносные пески по тому же горизонту, но в сторону берега древнего моря. Правило это, само собой понятно, приложимо только в том случае, если прибережная часть отложений древнего моря, служившая местообитанием древних зарослей морской травы, ещё не уничтожена эрозией. Понятно, что морские осадки, сделавшись сушей, начинают разрушаться прежде всего на периферии древних бассейнов.
Нефтяные залежи, отвечающие бывшим местообитаниям зарослей морской травы
правитьСопоставление нефтяных залежей, приуроченных к песчанистым пластам, с бывшими местообитаниями зарослей морской травы напрашивается самой собой по нескольким причинам. Прежде всего потому, что нефтеносные пески и песчаники отвечают по литологическому составу грунтам, на которых в современных морских водоёмах развиваются обширные подводные луга морских трав. Не лишним будет напомнить, что, говоря о песках и песчаниках, мы имеем в виду Чисто морфологический признак этих пород, но отнюдь не их химический состав. Нефтеносные пески могут быть самого разнообразного литологического состава, подобно тому, как песчанистые грунты под местообитаниями морских трав могут быть самого различного происхождения, в зависимости от характера пород, слагающих берега водоёмов и их ближайшие окрестности. Песчаные грунты под местообитаниями зарослей морских трав могут быть продуктом разрушения кристаллических и метаморфизованных пород, размытыми и переотложенными осадочными породами, отложениями рыхлых продуктов вулканических извержений. Пески, на которых поселяются морские травы, могут представлять собой истёртую ракушу или кораллы, иногда истёртые известковые водоросли. Подобное же разнообразие мы имеем среди нефтеносных песков, например, почти чистые кварцевые пески Грозненского района и Дагестана и прослои известковых песков в мощных известняках, чистых и долотомизированных, палеогена Ферганы и Таджикской депрессии.
Ещё более убедительным основанием для сопоставления нефтяных залежей с бывшими местообитаниями морской травы является то обстоятельство, что в непосредственном соседстве с нефтяными залежами, по тому же стратиграфическому горизонту, являются остатки вымерших биоценозов, которые отвечают сообществам животных, расположенных в современных морских водоёмах в непосредственном соседстве с зарослями морских трав. Непосредственное соседство нефтяных залежей с устричными банками в Ферганском районе повторяет наблюдаемое во многих современных морях расположение зарослей морской травы по соседству с устричными банками. Нефтяные залежи Чусовских Городков и Ишимбаева прилегают к мшанковым рифам, представляя в этом отношении аналогию с зарослями Posidonia oceanica в Лионском заливе, распространяющимся в глубину до мшанковых грунтов. Затронутый вопрос освещён подробнее в другом месте данной работы и в опубликованной мною ранее работе (Калицкий. Поиски залежей нефти по протяжению горизонтов. Труды нефтяного геол.-разв. института, сер. А, вып. 108, 1938).
Третьим основанием для сопоставления нефтяных залежей с бывшими местообитаниями морских трав является обилие растительных остатков и, в частности, остатков самих морских трав, преимущественно в виде обрывков листьев этих растений, в грунтах под местообитаниями морских трав.
Многие авторы отмечают, что грунты на местообитаниях зарослей морских трав изобилуют остатками этих растений.
Лоренц (Lorenz, 1863), описывая посидониевые и зостеровые заросли залива Кварнеро в Адриатическом море, указывает, что под ними накапливается органический материал, получающийся в результате распада листьев растений, составляющих эти заросли. Этот материал окрашивает грунты под зарослями указанных морских трав в чёрный цвет, на подобие того, как это происходит с почвой на луговых болотах от обилия попадающих в неё растительных остатков.
Барроа (Barrois, 1896) в описании грунтов залива Морбиган на Атлантическом побережье Франции прямо говорит о зостеровых торфах, понимая под этим названием чёрный ил, богатый органическими веществами, среди которых можно распознать остатки листьев и корневищ зостеры (морской травы).
Любопытно отметить, что Прюво (Pruvot, 1897), яростно возражавший против возможности накоплений остатков зостеры в грунтах под зарослями этих растений, сам приводит анализ грунта из-под зостеровой заросли в эстуарии р. Панзе, с 5 % содержания органических веществ, обрывков зостеры, как указано в скобках самим Прюво.
Самые определённые указания на пласты, образовавшиеся на местообитаниях морских трав и изобилующие остатки этих растений, были даны Шэлером (Shaler, 1885). Им же был подробно описан процесс накопления этих осадков. Его наблюдения относятся к Атлантическому побережью США и о них подробно изложено в работе К. П. Калицкого: „Происхождение нефти из остатков растительных сообществ моря“ (Труды нефтяного геол.-разв. института, сер. А, вып. 105, 1937).
Четвёртым основанием для сопоставления нефтяных залежей с бывшими местообитаниями зарослей морских трав является спорадический характер нефтяных залежей по пласту.
Распределение органического вещества в осадочных породах проявляется в двух различных формах:
- В виде непрерывного распределения органического вещества на протяжении всего пласта или всей толщи, какое наблюдается в глинистых пластах. Непрерывное распределение не надо смешивать с равномерным. При непрерывном распределении органического вещества по пласту оно распределено по нему неравномерно в том смысле, что образцы, взятые в разных точках пласта, обнаруживают различное содержание в них органического вещества. Прекрасными примерами такого непрерывного, но неравномерного распределения органического вещества являются глинистые пласты спаниодонтелловой и чокракской толщи Северного Кавказа, так тщательно изученные А. Д. Архангельским с указанной точки зрения, также и морские илы, исследованные в таком большом количестве Траском.
- В виде прерывистого или спорадического распределения органического вещества, встречающегося на одних участках пласта и отсутствующего на смежных. Примером прерывистого распределения органического вещества по пласту являются нефтяные залежи.
Спорадическое распределение нефтяных залежей по пласту напоминает подобное же распределение зарослей морских трав по дну современных водоёмов. Вопрос этот был подробно освещён в упомянутой выше работе (Калицкий, 1937), в которой приведено не мало карт, иллюстрирующих распространение зарослей морской травы по различным бассейнам.
Сравнивая распределения нефтяных залежей с распространением современных зарослей морской травы, нужно сопоставлять распределение нефтяных залежей по одному пласту с картой распределения морских трав, но отнюдь не сравнивать распределение залежей по целому району, какими изобилует нефтяная литература, так как в последнем случае объекты не сравнимы между собой.
Обычные обзорные карты нефтеносных районов представляют собой суммирование, залежей по нескольким нефтеносным пластам и отвечают значительному промежутку времени, а карты распространения зарослей морских трав относятся к морскому дну за весьма короткий промежуток времени.
Пятым основанием является исключительная приуроченность нефтяных залежей к морским или солоноватоводным отложениям в полном соответствии с распространении морских трав только по соленоводным, в большей или меньшей степени, водоёмам.
Нефтяные залежи, связываемые с толщами тёмных сланцеватых глин и глинистых сланцев
правитьПри изучении осадков (грунтов) современных морских водоёмов, содержащих определимые остатки морских трав, чаще всего в виде обрывков листьев этих растений, по местоположению взятия образца грунта само собою очевидно, были ли остатки морских трав отложены на местообитаниях живых зарослей морской травы или вне таковых. Решение аналогичного вопроса по отношению к нефтяным залежам, т. е. выяснение вопроса о нахождении нефтяных залежей на бывших местообитаниях исходного растительного сообщества или вне таковых, уже наталкивается на затруднения и не всегда бывает бесспорным.
Нефтяные залежи, соответствующие залежам „мёртвой травы“, были рассмотрены выше. Они распознаются легко в качестве таковых в случае приуроченности их к сланцеватым глинистым толщам, представляющим собой бывшие чисто илистые морские грунты. Но когда ставится вопрос о прямой или косвенной связи нефтяных залежей с растительным детритом тёмных сланцеватых глин и глинистых сланцев (бывших чёрных илов морских водоёмов) он требует для своего разрешения тщательного анализа имеющихся данных.
Этот сложный вопрос рассмотрен в другом месте данной книги в более полном объёме. Ограничимся поэтому здесь только самыми существенными указаниями, касающимися нахождения нефти в сланцеватых глинистых толщах.
Ископаемыми эквивалентами морских чёрных илов, являются чёрные и тёмные сланцеватые глины и глинистые сланцы, отличающиеся более или менее значительным содержанием в них органического вещества, например хадум, Майкоп и тому подобные породы на Кавказе, исфаринская свита палеогена Ферганы, диктионемовый сланец силура Ленинградской области, доманиковый сланец девона Ухты и др. Такие породы (отвечающие чёрным илам) принимаются геологами нередко за материнские породы нефти или, как их ещё называют, за нефтепроизводящие породы. К генерации нефти промышленных залежей эти тёмные сланцеватые глины отношения не имеют, но какая-то связь их с нефтеносными породами ощущалась чисто интуитивным путём многими геологами. Эта связь заключается в том, что в состав тёмных сланцеватых глин и глинистых сланцев (бывших чёрных илов) входят детрит фитопланктона и детрит, образовавшийся из остатков водорослей макрофитов, не являющиеся материнским веществом по отношению к нефти. Но к чёрным илам, отложенным по соседству с зарослями морских трав, примешивается, помимо детрита планктонных и бентических водорослей, ещё детрит, образовавшийся из остатков морских трав — специфического материнского вещества нефти.
Как изложено в другом месте данной работы, растительный детрит морских трав, состоя, повидимому, из более устойчивых компонентов, потерял возможность превращения в нефть при обычных в природных условиях, температурах осадочных толщ. Но так как к чёрным илам бывают примешаны обрывки листьев морской травы, ещё не успевшие разложиться в достаточной степени и поэтому отличающиеся от детрита тех же растений наличием компонентов, менее устойчивых и могущих превратиться в нефть, то и понятно, почему в тёмных сланцах, например майкопской толщи, так распространены признаки нефтеносности в виде слабых запахов и слабых окрашиваний нефтяного характера. Прожидкого и подвижного ископаемого, происшедшие в результате и в связи с тектоническими процессами складкообразования. С этой точки зрения возникновение нефтяных месторождений или скоплений жидкой нефти представляет собой побочное тектоническое явление, сопровождающее процесс пликативной дислокации.
Антиклинальная теория известна в двух вариантах, по существу непримиримых между собой, которые оба пользуются широким признанием среди нефтяных геологов. По одному из них нефть, находившаяся в пластах ещё до начала пликативной дислокации, только перемещается в пределах этих пластов, устремляясь из их пониженных частей к своду вновь образовавшейся антиклинали. По другому варианту нефть поступает в своды антиклинально изогнутых пластов откуда-то снизу, из каких-то особых нефтепроизводящих свит, причём путями для её продвижения служат трещины, пересекающие сводовую часть антиклинали.
По первому варианту происходит только перераспределение нефти, воды и газа в пластах, уже бывших нефтеносными до образования антиклиналей. Перераспределение нефти происходит в этом случае под влиянием законов гидростатики, которым нефть, будучи жидкостью, не может не подчиняться. В этом варианте нет ничего фантастического.
Иначе обстоит дело со вторым вариантом. В этом случае мы имеем дело с новообразованием, с появлением нефти в пластах, в которых её, до образования антиклинали, не было. В связи с этим возникает необходимость в нескольких дополнительных предположениях: 1) об особых нефтепроизводящих породах; 2) об особых пластах-коллекторах для нефти; 3) о путях для передвижения (миграции) нефти из нефтепроизводящих пород в пласты-коллекторы и 4) о миграции огромных количеств нефти по этим путям.
Первый вариант стоит, по существу, на точке зрения учения о первичном залегании нефти. Второй вариант является воплощением учения о вторичном характере нефтяных залежей.
Странно, что глубоко принципиальные различия обоих вариантов не вызывают никаких споров между сторонниками этих двух различных точек зрения. Похоже на то, что для сторонников антиклинальных теорий важно только то, чтобы Нефть оказалась в антиклинальных сводах, а каким путём она туда попала, уже не имеет для них такого большого значения.
При обсуждении этих вопросов необходимо принять во внимание те ловушки и западни, в которые попадает изучающий нефтяную геологию, благодаря недостаткам научной терминологии, принятой в этой области знания.
Нефтяная геология изобилует терминами, подогнанными под) предвзятые точки зрения. Такими терминами являются, например, пласты-коллекторы, нефтепроизводящие свиты, материнские породы нефти. Неудобство таких терминов заключается в том, что при употреблении их читателю или слушателю навязываются определённые представления, которые по существу являются спорными. От влияния таких внушённых идеи бывает трудно отделаться, в особенности молодому и ещё малоопытному геологу. Встречая такого рода термины во всех распространённых учебниках и в статьях специальных журналов, слыша их на докладах опытных геологов, начинающему нефтяному геологу и в голову не приходит сомневаться в правильности идей, внушаемых такими терминами. Он принимает их на веру и становится сам защитником и проводником идей, привитых ему при помощи специально подобранных терминов.
Часть III. Приуроченность нефти к определённым структурам
правитьВозражения против антиклиникальной теории
правитьСреди явлений распределения нефти в природных условиях имеются такие, которые трудно согласовать с антиклинальной теорией. К таким явлениям относится распределение нефтей различного состава по различным стратиграфическим горизонтам. Если стать на точку зрения, что пласты антиклинального месторождения получали нефть из общего источника, например из одной и той же материнской породы или толщи, и по тем же путям снабжения (трещинам), то следовало бы ожидать, что нефть в различных пластах-коллекторах свода складки окажется более или менее одинакового состава, но так как этого не наблюдается в действительности, то должно быть предложено удовлетворительное объяснение такого различия в составе нефтей из различных стратиграфических горизонтов месторождения. Не знаю, как такое явление может быть объяснено с точки зрения антиклинальной теории. С точки зрения залегания нефти в пластах in situ указанное различие нефтей по горизонтам легко донять. Оно является отражением различий в составе населения биоценозов, создавших исходный материал для образования нефти. Систематических наблюдений над изменением состава населения таких биоценозов, скажем зарослей морской травы, не имеется, но разрозненные наблюдения в этой области встречаются в литературе. Так, например, моллюск, известный под названием морского зайца, появляется иногда в большом количестве в зостеровых зарослях, а потом на несколько лет совершенно исчезает. Такие примеры можно найти в литературе и использовать в качестве пояснительных примеров.
Из общераспространённого мнения, что местонахождение нефтяных скоплений в недрах обусловлено тектоникой, вытекают определённые выводы, на которые обычно не обращают внимания. Указанное утверждение отрицает, например, возможность существования нефтяных месторождений in situ. Точка зрения, что накопление нефти происходит только под влиянием тектонических процессов, и притом только в пористых пластах, совершенно исключает возможность допущения существования таких пористых, но насыщенных нефтью пластов, в недислоцированном виде. А между тем такие пласты существуют в природе, например шнурковые залежи нефти Канзаса и Оклахомы, США, нефтяные пласты Второго Баку, района, расположенного между Уралом и Волгой.
Если нефтяные месторождения разбиты Мощными сбросами, как это имеет место на Челекене, Небит-даге и Боя-даге, то с разбираемой нами точки зрения это рассматривается как прямое доказательство того, что нефть здесь находится во вторичном залегании и путями для её проникновения служили упомянутые сбросы. Такая концепция отрицает возможность существования нефтяных месторождений (т. е. серии пористых (песчаных) пластов, насыщенных нефтью), до дислокации, имевшей место в названных местностях, а раз нефтяные месторождения возникают только в связи и в результате дизъюнктивной или пликативной дислокации, то как бы исключена сама возможность нефтяного месторождения подвергаться дислокации. Этот вывод кажется логичным с разбираемой точки зрения, но сам по себе представляет нелепость. Почему нефтяные месторождения должны считаться застрахованными от дислокационных явлений? Почему дислокацию нефтяных месторождений нельзя сопоставить с дислокацией угольных месторождений, когда эти явления бесспорно одного и того же порядка? Если нефтяные месторождения перебиты сбросами, как, например, в Туркмении, то это указывает на то, что эта месторождения существовали раньше, ещё до образования системы мощных сбросов, искалечивших эти месторождения, но никак не обратное.
Не останавливаются приверженцы антиклинальной теории и на другом обстоятельстве. Считая, что нефть проникает в своды антиклиналей по системе сбросов, пересекающих эти своды, молчаливо допускают при этом, что пласты, изогнутые в антиклинали, и, в частности, пористые пласты таких пачек, ничем не заполнены, гак как нефть не могла бы проникнуть в пласты, уже заполненные, например, водою. Какие имеются основания для утверждения, что пласты, сгибаемые в своды, были пустыми или сделались таковыми во время пликативной дислокации? Таких оснований не существует. Другой вариант антиклинальной теории, допускающий, что под влиянием, пликативной дислокации происходит лишь перераспределение воды, нефти и газа в пластах, в которых они находились до складкообразования, а не проникновение извне в пласты мигрирующих масс нефти и газа, этот вариант свободен от указанного недостатка.
Ссылка на наличие сбросов и трещин является излюбленным аргументом приверженцев антиклинальной теории. Если удалось, установить присутствие сбросов и трещин, да ещё с приуроченными к ним признаками нефти, то считается доказанным, что миграция нефти имела место, иначе говоря, выполнено одно из существенных требований антиклинальной теории. По в связи с этим сейчас же возникает такой вопрос: откуда и куда ведут обнаруженные трещины и сбросы? Ведут ли они к предполагаемым материнским или нефтепроизводящим породам или же непосредственно к реальным залежам нефти? Следует ли смотреть на сбросы й трещины как на пути, по которым нефть проникла в залежи, или они представляют собой пути, по которым происходит потеря или утечка нефти из залежи, существовавшей ещё до возникновения пересекающих её сбросов и трещин. Поэтому самый факт установления наличия трещин, простых и сбросовых, даже трещин с признаками нефти, ещё отнюдь не решает вопроса о правильности антиклинальной теории, ввиду возможности указанного двоякого толкования присутствия нефти на плоскостях разрыва нефтеносных и смежных с ними толщ.
Мнимые антиклинальные структуры
правитьБлагодаря чрезвычайно большому числу удачных бурений на нефть, произведённых на антиклинальных складках, прочно установилось воззрение, что нефть следует искать прежде всего на антиклиналях. Так как к тому же, понятие об антиклинальной складке устанавливается без затруднений даже лицами без всякой геологической подготовки, то неудивительно, что воззрение о непременной приуроченности нефтяных залежей к сводовой части антиклиналей получило такое широкое распространение. Популярность этого взгляда привела к чрезвычайному упрощению антиклинальной теории, а именно, что достаточно наличия антиклинального перегиба пласта для оправдания заложения скважины на нефть. Так просто подходить к этому вопросу нельзя.
Ряд геологических явлений, ничего общего не имеющих со складкообразованием, иногда ошибочно истолковывается как антиклинальные структуры. Так, например, неровности морского дна представляют очень пологие волнообразные поверхности, и такой же вид имеют отложенные на них осадки. Такие недислоцированные осадки представляются в обнажениях в виде очень пологих сводов и впадин. Но эта кривизна пластов присуща им с момента их отложения, а никак не обусловлена тектоническими процессами. Такие выпуклины осадков морского дна могут быть приняты за крайне пологие антиклинальные своды, но происходит это оттого, что геологическая терминология не очень точна. Мы называем горизонтальными осадки морского дна, сохранившие положение, в котором они были отложены. Но термин этот, разумеется, неточен. Горизонтальной может быть поверхность моря, и то в тихую погоду, но никак не морское дно. Возможно, что геологи, забывая об условности термина „горизонтальные слои“, считают, что таковыми могут быть только пласты, строго отвечающие геометрическому понятию горизонтальности, а так как таких пластов в природе нет, или они крайне редки, например лёд на поверхности озера, то даже слабое изогнутие пластов принимается уже за явление складкообразования.
Кажущееся антиклинальное или синклинальное строение получается ещё в том случае, если поверхность обширного естественного обнажения представляет собой кривую поверхность, например, неправильно цилиндрическую или неправильно коническую. Такие поверхности представляют собой бока речных долин сильно извилистых рек. Если наблюдатель находится в центре излучины и смотрит на обрывы или склоны берега, то, даже при пластах с однообразным наклоном в сторону наблюдателя, выходы этих пластов покажутся ему антиклинально изогнутыми. При пластах, падающих от наблюдателя, они произведут на него впечатление синклинального прогиба. Кривизна линий выходов пластов получается в данном случае от того, что эти выходы расположен на кривой поверхности (конической или цилиндрической) берегового обнажения.
В старом Геологическом комитете строго поддерживалась тенденция к изображению геологических профилей и разрезов без превышения вертикального масштаба. Профили вычерчивались в одинаковом масштабе для горизонтальных и для вертикальных расстояний. Получалось изображение, подобное профилю, существовавшему в природе.
В настоящее время отступили от этого разумного правила. Если теперь рисуют профиль, то выбирают вертикальный масштаб во много раз больше горизонтального, например в 300 раз. При таком приёме каждый ничтожный прогиб пласта, который можно было бы просто игнорировать, выступает на чертеже в чудовищно преувеличенном виде — получаются необычайно резко выраженные антиклинали и синклинали. Самое замечательное при этом, что геологи, демонстрирующие такие чудовищно искажённые профили, забывают об искусственно созданной ими тектонике на таких разрезах и оперируют этими, несуществующими в природе, складками, как настоящими антиклиналями и синклиналями. Такое отношение можно иногда наблюдать на докладах по поискам нефти в областях, лишённых резко выраженной складчатости.
Почему нефть придерживается антиклинальных складок?
правитьПри изучении района распространения определённых осадочных толщ, сложенных в систему антиклинальных и синклинальных складок, образовавшихся под влиянием бокового сжатия указанных толщ, возникает среди многих других и такой вопрос: являются ли места перегибов пластов случайными или же они были предопределены какими-нибудь местными особенностями толщ, подвергшихся пликативной дислокации?
Та же мысль может быть выражена и в другой формулировке: если бы можно было восстановить в точности те условия, в которых район находился до начала пликативной дислокации, и затем подвергнуть его снова таким же тангенциальным условиям, как в первый раз, то оказались бы оси вновь образующихся складок на тех же местах, в которых они возникли в первый раз, или же они расположились бы как-нибудь иначе? Сэммерс (Summers, 1933), производивший много разнообразных опытов по экспериментальной тектонике, констатирует, что, начиная серию опытов в новом направлении, невозможно предсказать, какие результаты будут при этом получены.
При известном навыке к производству экспериментов определённого типа уже значительно легче предвидеть возможный исход опыта. Случается, однако, нередко, что два опыта, проделанные в одинаковых, насколько можно судить, условиях, приводят к совершенно противоречивым результатам.
Если такие случаи имеют место на практике, они должны ставить наблюдателя втупик. Но причину противоречивых результатов опыта, конечно, следует искать в неодинаковости условий, в которых был проведён опыт. Остаётся только предположить, что в случае противоречивых результатов, опыт не был поставлен с необходимой тщательностью или наблюдатель не сумел как следует проанализировать обстановку, в которой протекал опыт.
Если места возникновения складок предопределены какими-нибудь местными особенностями сгибаемых толщ, то, конечно, при повторении опыта в идентичных условиях антиклинали и синклинали во втором случае возникли бы в тех же местах и в том же виде, как в первый раз.
Частным случаем указанной общей проблемы является вопрос о приуроченности нефтяных залежей к антиклинальным структурам. В нефтяной геологии принято считать, что места нефтяных скоплений (нефтяных месторождений) предопределены тектоникой, что сперва возникают антиклинальные складки, а затем уже в сводовых частях этих складок происходит формирование нефтяных залежей.
Приуроченность нефтяных залежей к антиклинальным структурам может быть объяснена и другим путём. Возможно, что в действительности порядок явлений был иной, что образование нефтяных залежей предшествовало пликативной дислокации и что при процессе складкообразования оси антиклинальных складок прошли по местам значительных нефтяных скоплений в осадочных толщах.
С какой бы точки зрения мы не подошли к вопросу о нахождении нефти на антиклинальных сводах, ясно, что мы имеем перед собой случай перемещения значительных масс нефти из какого-то исходного или первоначального положения в новое, в приподнятые слои антиклинальных складок.
Это перемещение нефтяных масс может быть истолковано двояким образом. Антиклинальная теория утверждает, что передвижение нефтяных масс шло отдельно от перемещения пород, слагающих складку, что сначала были согнуты породы в антиклинальную складку, а уже затем в пористые пласты её сводовой части проникла нефть. Короче говоря, пористые пласты антиклинальных сводов и нефть, которую они включают, были до образования складки разобщены, и нефть до этого момента находилась на другом стратиграфическом уровне разреза, на более низком, как предполагают приверженцы антиклинальной теории.
Более простым и естественным представляется другое толкование, по которому нефтяные массы перемещались не зависимо от горных пород, слагающих сводовую часть антиклинали, а одновременно и вместе с ними. С этой точки зрения нефтеносные пласты антиклинальных складов были таковыми, т. е. нефтеносными, ещё до возникновения складки, и нефть „мигрировала“ или переместилась в антиклинальные своды лишь потому, что туда переместились („мигрировали“) пласты, вмещавшие в себе эту нефть. Произошло с нефтяными пластами то же самое, что происходит с угольными пластами, когда они вместе с заключающими их толщами подвергаются пликативной дислокации, или с известняками-ракушниками, которые в антиклинальных сводах залегают среди тех же пластов, среди которых они находились до образования этого свода.
Сущность антиклинальной теории и заключается в том, что она отрицает возможность одновременного перемещения нефтяных масс и включающих эти массы толщ осадочных пород, а настаивает на том, что этот процесс совершается в два этапа, что формирование складки предшествует появлению в ней нефти. Такая точка зрения приводит к необходимости создания нескольких дополнительных предположений, делающих антиклинальную теорию излишне сложной и искусственной. Чтобы объяснить, почему нефть собирается в антиклинальных сводах, делается произвольное допущение, что нефтяные пласты антиклинальных складок до образования самой складки нефти не содержали, а что она в эти пласты проникла уже после формирования складки. Чтобы объяснить, откуда взялась эта нефть, делается опять-таки ни на чём не основанное допущение о существовании особых нефтепроизводящих или материнских пород нефти, гипотетических образований, противопоставляемых реальным нефтеносным или нефтесодержащим пластам. Предполагается, что путями для перемещения или миграции нефти из одних толщ в другие служат сбросовые и простые трещины; это единственное из допущений антиклинальной теории, не вызывающее принципиальных возражений. Неприемлемым зато представляется допущение об особых пластах-коллекторах, впитывающих мигрирующую нефть наподобие того, как сухая губка поглощает воду. Неприемлемым потому, что, с точки зрения антиклинальной теории, приходится считать, что пористые пласты становятся коллекторами только благодаря своему положению на сводах антиклиналей, и что именно благодаря этому обстоятельству они становятся пустыми, не содержащими ни воды, ни воздуха, присутствие которых в пластовых порах мешало бы заполнению их нефтью.
Все эти ненужные осложнения отпадают при простом и очевидном предположении, что комплексы горных пород при процессах пликативной дислокации перемещаются вместе с содержащимися в них включениями и окаменелостями, ракушниками, угольными пластами и нефтяными залежами. При складкообразовании происходят разрывы комплексов пород, подтверждающие содержащиеся в них нефтяные залежи, благодаря чему перемещение (перенос) самих залежей нефти в процессе пликативной дислокации сопровождается неизбежными утечками нефти по поверхностям разрыва. Следы таких утечек нефти из перемещаемой залежи антиклинальная теория рассматривает, без какого-либо основания, как доказательство миграции нефти из нефтепроизводящих пород в пласты-коллекторы сводовой части складки.
Принятие такой простой до очевидности точки зрения, что в процессе пликативной дислокации комплекса пластов участвуют и. приуроченные к этому комплексу нефтяные залежи, делает антиклинальную теорию с её многочисленными вспомогательными и, по существу, произвольными гипотезами, излишней.
Предположение, что в толщах осадочных пород, сложенных в антиклинальные и синклинальные складки, места возникновения этих складок были предопределены имевшимися в этих местах особенностями в составе или строении толщ, находит подтверждение в данных экспериментальной геологии.
Большинство опытов по экспериментальной тектонике производилось в приборах, имевших вид открытых сверху ящиков и обладавших твёрдым и неподатливым дном. Неподатливое дно было главным недостатком этих приборов. Благодаря такому дну сжимаемые в приборе слои различных веществ, подвергавшиеся опыту, непременно должны были вспучиваться кверху в виде антиклинальных поднятий. Синклинали возникали при этих опытах попутно, а не как самостоятельные складки. Так, например, при образовании двух антиклиналей, пространство, разделяющее их, конечно, воспринимается как синклинальная структура. Но вершины антиклиналей приподняты над уровнем, на котором слои находились до начала опыта, а синклинали, возникшие между этими антиклиналями, остались на исходном уровне, так как погружению их препятствовало неподатливое дно прибора. Чтобы дать возможность для возникновения самостоятельных синклинальных прогибов, опускающихся ниже исходного уровня пластов, экспериментаторы прибегли к созданию в своих приборах податливого дна. Задача эта была решена различными путями.
Одни экспериментаторы пользовались слоем ртути или воды в качестве податливой подстилки. Другие применяли для той же цели вату, вазелин, глину или песок в смеси с вазелином. Последний из указанных приёмов показал, что песок и глина от примеси к ним вазелина делаются весьма податливыми. Основываясь на этом наблюдении, легко понять, почему в природных условиях нефтяные пласты должны быть более податливыми, чем пески не нефтяные. Нефтеносные участки пласта, однородного в остальных отношениях, окажутся наиболее податливыми среди остальных участков пласта и именно на них может возникнуть начальный прогиб пласта с последующим его развитием в антиклинальную или синклинальную структуру.
Добрэ (Daubrce, 1879) показал, что складки возникают в местах пониженного сопротивления пласта. В своих тектонически? опытах он предопределял место возникновения складок, утоняя подопытный пласт в намеченном заранее месте, например, в середине или на одном копне пласта. При сжатии подготовленного таким образом пласта складчатость появлялась прежде всего в утонённом месте и в этом же месте она оказалась к концу опыта наиболее резко выраженной.
Броун (Brown, 1928) показал своими опытами, что на локализацию складок влияют различные причины: слабость слоёв в данной точке, наличие изгибов в пластах, наличие под сжимаемыми пластами похороненных бугров (т. е. изогнутых ранее пластов). Когда материалом для подопытных пластов служит песок или глина, пластичность этих слоев может быть изменена в широких пределах также прибавкой соответствующего количества воды. Римбах (Rimbach, 1915) изменял таким путём пластичность подопытных песчаных, а Клоос (Cloos, 1928—1931) глинистых слоёв. Поучительные наблюдения, подтверждающие возникновение складок в местах, предопределённых какими-нибудь особенностями пластов, приведены в одной из последних работ Кюнена (Kuenen, 1937).
Кюнен экспериментировал над парафиновой пластинкой, плавающей на воде опытного аквариума, прямоугольной формы. Пластинка подвергалась сжатию по длине. Одним концом она упиралась в неподвижную короткую стенку аквариума, на другой конец действовал деревянный брусок, плававший на поверхности воды и получавший поступательное движение в горизонтальном направлении от винтов, пропущенных через верхний край стенки аквариума.
Если при нажиме винтов брусок сохранял горизонтальное положение и благодаря этому передавал давление на парафиновую пластинку в строго горизонтальном направлении, то пластинка изгибалась по всей длине в Серию симметричных и правильно расположенных антиклиналей и синклиналей. Складки становились более резко выраженными по мере возрастания давления.
Так продолжалось бы, может быть, до конца опыта, если бы пластинка парафина была абсолютно однородной и давление на всём протяжении давящего бруска одинаковым. Но как только одна из складок парафиновой пластинки получает несколько больший изгиб по сравнению с остальными складками, она, при продолжении опыта, продолжает опережать в своём развитии остальные складки по той причине, что сопротивление сжимаемой складки боковым усилиям уменьшается с увеличением её кривизны. Если плавающий брусок, передающий давление, принимает несколько наклонное положение (вследствие чего боковое давление перестаёт быть горизонтальным), парафиновая пластинка начинает изгибаться в части, прилегающей к подвижному бруску. В таком случае уже не наблюдается равномерного распределения антиклиналей и синклиналей по всей длине парафиновой пластинки, как при строго горизонтальном положении плавающего бруска.
Когда Кюнену нужно было вызвать образование складок в определённом месте парафиновой пластинки, он достигал этого двумя путями. Или он загружал определённую полосу поперёк пластинки, или же подкладывал под неё, поперек аквариума, деревянный жезл. В первом случае нагружённая полоса вызывала образование синклинального прогиба. Во втором случае жезл, стремящийся всплыть, давал начало антиклинальному изгибу, по обе стороны которого, по мере возрастания бокового давления, возникало по синклинали, погружавшейся в подстилающую воду.
Сэммерс (Summers, 1933) также экспериментировал со слоем парафина, плавающем на воде. Парафин при комнатной температуре слишком хрупок для образования складок, но с повышением температуры он приобретает пластичность. При опытах вода в сосуде нагревалась до температуры плавления парафина, который расстилался ровным слоем на поверхности воды. При остывании воды затвердевавший на ней слой парафина продолжал в течение некоторого времени сохранять пластичность, что и было использовано для производства опытов по тектонике.
Если по затвердевшему парафиновому слою, уже успевшему стать хрупким, провести быстро пламенем газовой горелки, то получаются размягчённые, с ослабленным сопротивлением участки, в которых легко вызвать складкообразование.
Сэммерс (Summers, 1933) описал опыт, который, по его мнению, представляет интерес с точки зрения нефтяной геологии.
Пластичная глина была наложена равномерным слоем на доску, хорошо смазанную маслом. С трёх сторон к доске были прибиты по краям деревянные планки, высотою в 3/8". Глина была сравнена до уровня этих планок. С открытой стороны было приложено давление, и складкообразование происходило, главным образом, вблизи места приложения давления. Как видно на снимке, опубликованном Сэммерсом, помимо главных складок возникли ещё мелкие более или менее изолированные складки в отдалении от бруска, давившего на глину.
При выравнивании перед опытом слоя глины было замечено, что под нею был захвачен воздух. После прохождения угольника, которым выравнивалась поверхность глины, обнаружилась тенденция у глины — приподниматься над участками, содержащими захваченный воздух. После приложения бокового давления над этими участками возникали небольшие купола. При продолжающемся сжатии эти купола вытягивались в направлении, перпендикулярном к направлению приложеного давления. Фотография в работе Сэммерса (табл. 11, фиг. 4) воспроизводит как раз эту стадию опыта.
Образование незначительных по протяжению куполов и брахиантиклиналей, расположенных позади (или впереди) главной горной системы и обусловленных наличием запечатанных в толщах газов, может представлять интерес для нефтяного геолога.
Наличие слабого купола, вызванного интрузией, может вызвать дальнейшее развитие купола под влиянием бокового сжатия, обусловленного движением земной коры. Таким путём может произойти увеличение массы лакколита, магма которого сама по себе не была бы способной на увеличение объёма, вызванного её внедрением.
При поисках нефтяных месторождений придают чрезвычайно большое значение наличию антиклинальных складок. Такое отношение базируется на уверенности в том, что нефть придерживается антиклиналей. Не подлежит сомнению, что подавляющее большинство нефтяных месторождений обнаруживает антиклинальное строение, что может быть подтверждено на множестве примеров, взятых из практики нефтяного дела. Связь нефтяных скоплений с антиклинальными структурами в качестве чрезвычайно распространённого явления не подлежит оспариванию, но нуждается в удовлетворительном объяснении. Так называемая антиклинальная теория, существующая в нескольких противоречащих друг другу вариантах, пытается так или иначе объяснить совпадение нефтяных скоплений с антиклинальными структурами.
Антиклинальная теория исходит из того положения, что нефть, будучи жидким, а потому подвижным ископаемым, должна неизбежно реагировать на перемещения, вызываемые в толщах земной коры под влиянием пликативной дислокации. С этой точки зрения возникновение скоплений жидкой нефти (называемых обычно нефтяными месторождениями) рассматривается как побочное тектоническое явление, сопровождающее процесс складкообразования. Нефтяные месторождения (или скопления нефти) возникают в связи с тектоническими движениями и в результате вызванных ими перемещений. Возникновение антиклинальной структуры влечёт за собой образование нефтяного месторождения. При этом происходят, согласно теории, передвижки нефтяных масс из их первоначального местонахождения, где они образовались, в сводовые части возникшей структуры. Поэтому сторонники антиклинальной теории и считают, что нефть в антиклиналях находится во вторичном залегании.
В совершенно другом виде представляется вопрос о связи нефтяных скоплений (или нефтяных месторождений) с антиклиналями с точки зрения учения о первичном характере нефтяных месторождений. Не антиклинали обусловливают местоположение нефтяных скоплений, а наоборот, наличие залежей нефти, расположенных друг над другом в свите пластов, находящихся в первоначальном (недислоцированном) положении, предопределяет собой места, через которые в процессе складкообразования пройдут осевые линии складок.
Представим себе, что комплекс пластов с рассеянными по нему залежами нефти подвергается боковому сжатию, которое приводит к пликативной дислокации пластов.
Дислокации подвергнутся в первую очередь те участки толщи, на которых внутреннее трение наименее значительно, а потому наиболее легко преодолеваемо. Такими слабыми участками комплекса пластов являются имеющиеся в нём залежи нефти. Нефть является как бы природной смазкой сгибаемых пластов. Чем больше такой смазки на данном участке, тем легче произойдёт на нём изгиб пластов. Достаточно представить себе разрезы комплексов, но мощности и по степени насыщения нефтью отвечающие разрезу продуктивной толщи Бакинского или спаниодонтеллово-чокракской толщи Грозненского районов, чтобы понять, что реакция на боковое сжатие таких комплексов начнётся именно на участках, изобилующих нефтью, а потому и наиболее легко деформируемых.
Местами ослабленного сопротивления комплексов пластов надо считать не только участки нефтяных скоплений, но также и водяных. Поэтому и водоносные участки комплекса пород предопределяют места расположения осей складчатости. Нефтеносные участки комплекса представляются по отношению к его водоносным участкам участками облегчёнными, из-за меньшего удельного веса нефти и из-за обилия в них газов. Возможно, что именно это обстоятельство, т. е. что газонефтеносные участки комплекса пластов относительно легче его водоносных участков, и предопределяет возникновение антиклинальных осей на нефтеносных площадях и синклинальных на водоносных. Может быть, в этом разгадка хорошо известного явления, почему нефть придерживается преимущественно антиклиналей, а вода — синклиналей.
По поводу высказанных соображений могут быть сделаны ещё такие возражения.
Подвергается сжатию не только нефтеносная толща, но и толщи, покрывающие и подстилающие её. Конечно, верно. Пока нефтеносная толща составляет значительную часть сжимаемого комплекса, она может влиять на возникновение антиклинальных складок. Если же нефтеносная толща представляет собой по мощности лишь незначительную часть сжимаемого комплекса толщ, она уже теряет значение в качестве причины, определяющей место возникновения складок.
Полевые наблюдения и данные экспериментальной тектоники показывают, что при горообразовательных процессах происходит образование взбросов и надвигов, которым предшествует разбивка толщ на глыбы. Происходит уменьшение основной мощности путём образования отдельных глыб, а это может повлечь за собой возрастание относительного значения мощности нефтеносных толщ по отношению к отдельным тектоническим глыбам. Таким путём опять-таки вступает в свои права влияние нефтяных скоплений на предопределение мест возникновения складок. Подходящие примеры таких случаев представляют собой надвиги Грозненского района. Необходимо принять во внимание ещё следующее соображение. Если в подавляющем числе случаев нефтяные месторождения находятся на антиклинальных складках и значительно реже на синклинальных, то причиной этого соотношения является, может быть, то обстоятельство, что синклинали вообще разбуриваются, по сравнению с антиклиналями, чрезвычайно редко, вследствие чего число обнаруженных до сих пор синклинальных месторождений нефти так незначительно, по сравнению с числом нефтеносных антиклиналей.
Тектонические явления, подтверждающие влияние нефтяных масс на возникновение складок
правитьНа тектонических особенностях крупнейших нефтеносных районов СССР, какими являются Бакинский и Грозненский, можно показать, что громадные подземные скопления нефти предопределяют возникновение антиклинальных структур.
Апшеронский полуостров. Говоря о Бакинском районе, мы подразумеваем весь Апшеронский полуостров в целом. Особенность тектоники Апшерона заключается в том, что осевые линии серий складок криволинейны и обнаруживают даже тенденцию к замыканию самих на себя.
Такой криволинейный ход осевых линий хорошо установлен съёмочными работами, но причина этого явления осталась, насколько можно судить, неосвещённой. Можно даже сказать, что исследователи Апшеронского полуострова не находили в этом явлении ничего особенного, не видели в нём никакой проблемы. Это явствует из постоянного сопоставления Апшерона с Таманью. Со времён Палласа многие исследователи Тамани и Апшерона считали своим долгом сопоставлять эти два объекта, расположенных на противоположных концах Кавказского хребта, делая при этом упор на сходные черты строения. И здесь, и там диапировые складки и грязевые вулканы и т. д.
Важнее было бы подчеркнуть имеющиеся различия как в стратиграфии, так и в тектонике сравниваемых районов. В данном случае нас интересует только разница в тектоническом строении.
Таманский полуостров представляет систему многочисленных, но, в общем, параллельных складок.
Апшеронский полуостров даёт другую картину. Что заставило Апшеронский полуостров уклониться от обычной тектонической схемы, получаемой при боковом сжатии, и в том числе от схемы строения Тамани?
Апшерон отличается от Тамани наличием богатейших месторождений нефти, которые существовали ещё до начала складкообразования в четвертичных (наличие обломков и глыб нефтяных пластов продуктивной толщи в извержениях грязевых вулканов) породах и которые предопределили местоположение будущих складок. При первых проявлениях сжатия стали вспучиваться участки, ослабленные наличием больших количеств нефти. Расположение нефтяных скоплений наложило свой отпечаток на расположение будущих складок и видоизменило систему складок, которая возникла бы под влиянием боковых усилий при другом, более или менее однородном, составе сгибаемых толщ. Не будь Апшеронский полуостров до такой степени насыщен нефтью, тектоника его была бы гораздо ближе к тектонике Тамани.
Эти соображения дают основание для предположения, что возникающие тектонические линии обнаруживают приспособляемость (адаптивность) к особенностям объекта, подвергающегося воздействию горообразовательных сил. Апшеронский полуостров представляет пример адаптации осевых линий складок к местоположению залежей нефти.
Старо- и Ново-Грозненский районы. Вопросы, подобные только что рассмотренным, возникают и по отношению к Грозненскому району. Мы имеем здесь два хребта (Терский и Сунженский); примерно, одного широтного направления, разделённые широкой долиной. В восточной части долины, прижимаясь с севера к юго-восточному окончанию Сунженского хребта, проходит Старо-Грозненский хребет, а на непосредственном продолжении его и по другую сторону р. Сунжи—хребет Ново-Грозненский.
На тектонической карге северных предгорий Кавказа хребты Старо- И Ново-Грозненский кажутся какими-то добавочными или сверхпрограммными. Чем было обусловлено их возникновение? Не наличием ли мощных скоплений нефти, которые, ослабляя сопротивляемость изгибу третичных толщ (с самого начала горообразовательных процессов), тем самым уже наметили местоположение осей будущих складок (Старо-Грозненской и Ново-Грозненской).
Мощные месторождения нефти (Баку, Грозный), благодаря сосредоточению в них громадных количеств нефти, могут предопределять местоположение будущих складок, месторождения же, менее богатые, не в состоянии оказать такого влияния (например, Нефтяно-Ширванское и вообще шнурковые залежи).
Данные структурной геологии
правитьЧрезвычайно широко распространено мнение, что нефтяные месторождения обусловлены тектоникой, что они представляют собой скопления нефтяных масс, возникшие под влиянием тектонических процессов. С этой точки зрения нефтяные месторождения, вернее, самое формирование их, рассматривается как явление, сопровождающее тектонические процессы. Поэтому понятно, почему всеми авторами, американскими в особенности, уделяется такое внимание выяснению того, что называется структурой месторождения. Эти усилия заключаются в установлении геометрической формы нефтяных пластов, что достигается при помощи составления структурных карт. Имея такие карты в своём распоряжении, легче планировать разработку месторождения — это практическая сторона вопроса. Теоретическая же сторона заключается в том, что при точном представлении о форме нефтеносных пластов, легче обосновать соображения о генезисе нефтяных скоплений.
В литературе собран огромный материал по структурам нефтяных месторождений и этот материал уже использован в многочисленных учебниках. Просматривая этот, материал, можно подметить, что мощные месторождения нефти (Баку, Грозный) подтверждают закон об антиклинальном залегании нефти гораздо чаще, нежели месторождения, состоящие из одного только или из весьма малого числа нефтяных пластов. Наибольшее число исключений из правила антиклинального залегания нефти падает, таким образом, на малопластовые месторождения (Пенсильвания). Причина заключается, повидимому, в том, Что огромные массы нефти в недрах, в виде мощных нефтеносных толщ, в состоянии заметным образом ослабить сопротивление соответствующего участка земной коры и обусловить этим возникновение складок, а месторождения с незначительным числом нефтяных пластов такого эффекта не вызывают, а потому и не предопределяют места возникновения антиклинальных складок или предопределяют их в гораздо более слабой степени, чем многопластовые нефтеносные толщи.
Причины сосредоточения значительных нефтяных масс
правитьВ антиклинальных месторождениях Бакинского и Грозненского районов мы имеем мощные серии нефтеносных пластов, расположенные друг над другом. При этом залежи отдельных пластов расположены более или менее симметрично по отношению к осевой плоскости структуры. Такое представление вызывают, по крайней мере, опубликованные разрезы крупных нефтяных месторождений указанных районов.
Если это действительно так и если такое месторождение нефти существовало до возникновения антиклинальной складки, предопределив местоположение таковой, то надо допустить, что нефтяное месторождение представляло собой когда-то серию нефтяных залежей, расположенных горизонтально и притом друг над другом. При каких условиях возможно такое явление? Если нефтяные залежи отвечают бывшим зарослям морской травы це только в смысле органического материала, за счёт которого образовалась нефть, по и в смысле местообитаний зарослей, занятых впоследствии образовавшимися залежами нефти, то надо допустить, что исходные биоценозы или заросли морской травы за промежуток времени, в течение которого отлагалась будущая продуктивная толща, упорно придерживались одного и того же местообитания, исчезая с него лишь во время процессов энергичного заиления (отложения глинистых толщ). Это могло иметь место при продолжительном господстве в данной точке одинаковых условий, например, при сохранении одной и той же глубины, что могло иметь место,, если нарастание донных осадков компенсировалось опусканием их на ту же, приблизительно, величину. Такие сбалансированные процессы могли происходить в области дельтовых отложений и должны были найти свое отражение в громадных мощностях дельтовых осадков.
Расположение грязевых вулканов на антиклинальных осях
правитьК группе рассмотренных нами явлений относится также приуроченность грязевых вулканов к антиклиналям. Грязевые вулканы, возникающие в результате сильных извержений природных газов, расположены, в виде правила, на сводах антиклинальных складок. На Таманском полуострове грязевые вулканы сидят на антиклиналях, не отличающихся значительной нефтеносностью. На Апшеронском полуострове грязевые вулканы приурочены к сводам складок, богатых нефтью (Лок-Батан, Пута).
Опыты по экспериментальной тектонике показали, что своды антиклиналей являются ослабленными, а потому и наиболее податливыми местами в системе складок. Эти ослабленные места представляют наименьшее сопротивление для прорывающихся к дневной поверхности углеводородных газов. Извержение этих газов происходит поэтому на сводах антиклиналей, и вокруг такого извергающегося жерла насыпается конус грязевого вулкана. Вот почему грязевые вулканы с такой правильностью приурочены к антиклинальным складкам.
Если в своде антиклиналей залегают мощные нефтеносные толщи, как это имеет место на Апшеронском полуострове, то сопротивление сводовых частей таких складок ещё более понижается. Вполне естественно, что прорывы извергающихся газов происходят именно в таких, как бы вдвойне ослабленных местах наиболее часто и, может быть, с наибольшей силой, если судить по размерам воздвигнутых конусов.
Процессы грязевых извержений на Апшеронском полуострове происходили после формирования нефтяных залежей продуктивной толщи, это видно из того, что в сопочной брекчии грязевых вулканов встречаются обрывки нефтяных (закированных) пластов продуктивной толщи. Такие наблюдения были нами сделаны на о. Обливном, на Бяндоване, на Локбатане. Продолжающиеся по настоящее время извержения грязевых вулканов Апшерона и Кабристана только подтверждают это. Формирование нефтяных залежей продуктивной толщи было закончено ещё в доапшеронское время (валуны закированных песков продуктивной толщи в основании апшеронского яруса, указанные Д. В. Голубятниковым). Наличие нефтяных залежей в продуктивной толще предшествовало грязевым и газовым извержениям, а не является одним из результатов этих извержений. Формирование нефтяных залежей не является функцией газовых извержений.
Связь нефтяных месторождений с соляными штоками
правитьПринято считать, что распределение нефтяных залежей в слоях земной коры находится в прямой зависимости от тектонической формы этих слоёв. В качестве главного аргумента в пользу правильности такого утверждения ссылаются на приуроченность нефтяных месторождений к антиклинальным структурам. Другим аргументом, подтверждающим указанную зависимость, считается пред полагаемая связь нефтяных скоплений с соляными штоками.
Приуроченность нефтяных залежей к соляным штокам не безусловная. Она наблюдается только в районах распространения соляных отложений, но не все соляные штоки района сопровождаются нефтяными месторождениями. Связь между ними наблюдается только на площадях, где соленосные толщи перекрываются нефтеносными. Если соленосная и нефтеносная толщи относятся к различным стратиграфическим горизонтам, которые частично перекрывают друг друга, то в проекции или в плане получаются три области:
- область развития соляных штоков вне нефтеносных площадей;
- область соляных штоков, окружённых залежами нефти;
- область нефтяных залежей, не связанных с соляными штоками.
Не трудно понять, что первая область соответствует той части соленосной формации, которая не перекрыта нефтеносной толщей. Вторая область — область соляных штоков, окружённых нефтяными залежами, отвечает той части соленосной площади, которая перекрыта нефтеносной толщей. Третья область представлена той частью нефтеносной толщи, которая проектируется за пределы соленосной площади, а потому её нефтяные залежи уже не сопровождаются соляными штоками. Такова формулировка вопроса о возможной связи соляных штоков с нефтяными залежами в самой общей форме. Легко понять, что при совпадении, в проекции, границ распространения соленосной и нефтеносной толщ, т. е. когда соленосная и нефтеносная толщи являются отложениями, хотя и разновременными, мы будем иметь только одну вторую область по приведённой выше схеме. Это значит, что в пределах всего нефтеносного района могут наблюдаться случаи ассоциирования соляных штоков с нефтяными залежами.
Соляные штоки залегают в одних случаях среди крутопадающих пород, в других случаях они протыкают породы с пологим падением. В случае крутопадающих пород связь нефтяных залежей с соляными штоками является, в сущности, частным случаем приуроченности нефти к антиклинальным структурам. Штилле (Stille) считает образование соляных штоков последним этапом в развитии антиклиналей с соляным ядром. Благодаря пластичности соли такое антиклинальное ядро, при дальнейшем усилении бокового давления, протыкает вышележащие слои и принимает форму штока. Такое объяснение приложимо только к ясно выраженным антиклинальным структурам с соляным ядром.
С точки зрения развитых в данной работе идей, наличие нефтяных залежей, ослабляя сопротивление толщи сгибающим усилиям, предопределяет местоположение оси возникающей антиклинали. С образованием антиклинальной складки сопротивляемость толщи ещё более снижается, так как наиболее изогнутые участки толщ являются ослабленными участками, поддающимися дальнейшим деформациям в большей степени, чем участки, изогнутые в меньшей степени. Прорыв соляных штоков происходит, разумеется, легче всего в таких вдвойне ослабленных участках (нефтеносных) толщ, и нахождение соляных штоков в окружении нефтяных залежей получает весьма простое объяснение. Не соляной шток определяет местонахождение нефтяных залежей, а наоборот, наличие нефтяных месторождений в недрах подготовляет место прорыва соляного штока.
В большинстве случаев соляные штоки протыкают пласты лишь слабо изогнутые, с незначительными углами падения. Эти случаи никак нельзя подвести под антиклинали с протыкающим соляным ядром. Штилле (Stille, 1923) сводит эти явления также к влиянию бокового давления. Но объекты, подвергшиеся такому давлению, обнаруживают различную степень податливости. С одной, стороны, мы имеем жёсткие толщи слабо изогнутых осадочных пород, разбитые мощными сбросами. С другой стороны, шток соли, протыкающий эти толщи. Прорыв полого падающих пород соляными штоками обусловлен податливостью соли тектоническому давлению. Эта податливость или пластичность соли позволяет ей принять форму, способствующую её продвижению через вышележащие жёсткие комплексы осадочных пород.
Теории, касающиеся образования соляных штоков, не затрагивают вопроса о том, почему соляной шток прорвал вышележащие толщи осадочных пород именно в данной течке, а не в другой. При боковом сжатии, испытываемом всем районом, подвергнутся дислокации прежде всего наиболее слабые участки. Если наличие нефтяных залежей ослабляет сопротивляемость толщ, то естественно ожидать, что прорывы соляных масс через осадочные толщи произойдут в местах, ослабленных присутствием значительных количеств нефти, местонахождения которых предопределяют места прорывов соляных штоков. Таким путём объясняется приуроченность нефтяных месторождений к соляным штокам.
Связь нефтяных залежей с интрузиями
правитьВ книге П. И. Степанова и С. И. Миронова „Геология месторождений каустобиолитов“ (1937) приведены на стр. 466 и 467 два рисунка, из которых один (рис. 164) имеет подпись: „Залегание нефти вокруг вулканического массива в Мексике“, а другой (рис. 165) представляет „Разрез нефтяного месторождения Panuco в Мексике (по Huntley)“. Если эти рисунки не просто схемы, иллюстрирующие представления авторов о названных месторождениях, а построены с учётом реальных данных, то толкование их должно быть иное. Рис. 164 представляет тогда инъекцию вулканических пород (лавы), прорвавшихся через место земной коры, ослабленное наличием в нём нефтяных залежей. Рис. 165 получает аналогичное толкование: базальтовая дайка прошла через слабое место в земной коре. Ослабление вызвано опять же наличием нефтяных залежей в этом месте.
Застрахованы ли нефтяные месторождения от дислокаций?
правитьПризнание теории заключается в признании правильности выводов, логически вытекающих из неё. Теория, допускающая возникновение нефтяных скоплений в земной коре под влиянием тектонических процессов, и как явление, сопровождающее такие процессы, может, при логическом развитии её положений, привести к заключениям, которые покажутся неожиданными даже для сторонников теории. Это утверждение можно иллюстрировать ссылкой на дислоцированные месторождения нефти.
Месторождения каменного угля, перебитые сбросами и перемятые в сложные складки, каждый геолог назовёт деформированными, искалеченными или испорченными, с точки зрения удобства их разработки. К нефтяным месторождениям отношение совсем другое. Согласно теории формирования нефтяных залежей считают, что именно благодаря имевшей место деформации пород, их разлому, складкообразованию, диапиризму, протыканию соляными штоками и т. п. и произошло образование нефтяных залежей. Получается, таким образом, что нефтяные месторождения в нетронутом виде, вернее, в почти не затронутом дислокацией виде, не существуют или, точнее, не могут существовать, поскольку теория допускает формирование нефтяных залежей исключительно под влиянием тектонических процессов. Этот вывод, сам по себе логичный, идёт, однако, в разрез с известными фактами.
Имеются месторождения нефти, почти не дислоцированные, например шнурковые залежи штата Канзас и Оклахома, Нефтяно-Ширванское месторождение лёгкой нефти, Чусовские Городки и Ишимбаево на Урале и др. Но, в общем, конечно, верно, что месторождения нефти в большинстве случаев более или менее сильно-дислоцированы.
Распространённость этого явления указывает на то, что нефтяные месторождения вовсе не застрахованы от дислокаций. Антиклинальная же теория, считая, что нефтяные скопления возникают вследствие тектонических процессов, молчаливо допускает, что существование нетронутых залежей нефти, вообще, в природе невозможно, что нефть, в связи с тектоническими процессами, непременно откуда-то мигрировала тем или иным путём. Конечно, всё это не верно. Дислоцированность нефтяных месторождений указывает определённым образом на то, что наличие нефтяных масс в недрах благоприятствует дислокациям этих участков земной коры и предопределяет самые места возникновения будущих дислокаций.
Судя по циркулирующим среди геологов воззрениям, нефтяные месторождения возникают в природе под влиянием самых разнообразных причин. В качестве таких причин выдвигают: разломы толщ (Челекен, Нефте-даг), диапиризм (Апшерон, Тамань), прорывы соляных штоков (Эмба) и т. д.
Такое многообразие причин, приводящих к образованию нефтяных месторождений, является слабой стороной господствующих воззрений и указывает на то, что фактический материал ещё не утрясён в достаточной степени для возможности обобщения явлений, кажущихся пока разрозненными.
Если отрешиться от господствующих в данный момент воззрений, что распределение нефти в недрах определяется тектоническими процессами и, признав эти воззрения неправильными, стать на точку зрения, как раз обратную и заключающуюся в том, что нефтяные скопления в земной коре своим присутствием предопределяют места возникновения дислокаций, то указанные выше разрозненные попытки толковать возникновение нефтяных залежей, можно, без натяжки, объединить общей формулой.
Невозможность процесса концентрации газа в сводах антиклиналей путём миграции
правитьСреди нефтяных геологов широко распространено мнение, что нефть генерируется в глинистых толщах, что в момент образования она распространена по этим материнским (нефтепроизводящим) породам как бы в распылённом состоянии, и что только впоследствии она концентрируется в сводах антиклинальных складок в имеющихся там пористых пластах-коллекторах, чаще всего оказывающихся песчаными. Такую точку зрения можно найти в книге Крейчи-Графа, также и у других авторов. На деталях этого процесса мало кто останавливается.
С указанной точки зрения перенос нефтяных частиц из материнских (глинистых) пород в песчаные пласты-коллекторы мыслим либо под влиянием водяных струй, как это допускал Менделеев, а за ним и другие, либо под давлением нефтяных газов, как предполагают современные геологи. Нефть, проникшая в пласты-коллекторы, занимает в них объём, совершенно незначительный по сравнению с пространством, по которому нефть, согласно теории, была распылена, когда она ещё находилась в нефтепроизводящих породах. В этом заключается процесс концентрации нефти в залежи возможного промышленного значения.
Перенос малых количеств нефти подземными водяными струями, конечно, имеет место, его можно наблюдать на поверхности, в так называемых нефтяных источниках и родниках, являющихся, по (существу, источниками минерализованной воды, выносящей попутно ничтожные количества нефти, которая скапливается на поверхности источника в виде сгустков нефти, а с течением времени в виде густой плёнки, покрывающей всю поверхность воды в бассейне источника. Такого рода источники являются характерной особенностью многих нефтеносных районов. Наблюдаемые в них явления, действительно, показывают, что перенос нефти водяными струями возможен, но они не могут служить доказательством того, что нефть переносится водяными струями из материнских пород в пласты-коллекторы, что при этом происходит промывка нефтепроизводящих пород водяными струями, и что унесённая водяными струями нефть отлагается в пластах-коллекторах антиклинальных сводов; не могут служить доказательством в силу того, что такие переносы нефти водяными струями происходят при утечке нефти из залежей, пересечённых сбросами и трещинами, по которым циркулируют подземные воды. А как отличить нефть, утерянную нефтяной залежью, от нефти, которая, согласно теории, должна была попасть в формирующуюся залежь, но случайно была пронесена мимо и вынесена на дневную поверхность? На этот вопрос ответа не найдётся, так как никто ещё не пытался установить критерий для такого различения.
Антиклинальная теория, допускающая концентрацию мигрирующей нефти в пористых пластах сводовой части антиклинальных складок, вынуждена сделать такое же допущение по отношению к газам, сопровождающим нефть. Газы, рассеянные первоначально по материнским породам нефти, занимающие весьма значительный объём, сосредотачиваются после совместной миграции с нефтью в относительно малом объеме песчаных или иных пластов-коллекторов, причём происходит возрастание давления этого проникшего в коллекторы газа до грандиозных размеров, свидетельством чего являются мощные нефтяные и газовые фонтаны, получаемые при начале эксплоатации антиклинальных месторождений, закрытых по отношению к нефтеносным пластам. Такой вывод получается из антиклинальной теории, но такой процесс невозможен с физической точки зрения. Что газы, проходя но системе трещин через пачку чередующихся пористых и непористых пластов, проникают в пористые пласты, понять можно, но почему газы будут концентрироваться в таких грандиозных количествах, в относительно малых объёмах пластов-приемников, остаётся непостижимым. О такой диспропорции между количеством и занимаемым объёмом свидетельствует газовое давление нетронутых бурением антиклинальных залежей нефти, которое разрешается могучими газо-нефтяными фонтанами в начальный период эксплоатации.
В системе — материнские породы, проводящие трещины, пласты-приемники, — благодаря наличию свободного сообщения между членами этой системы, газовое давление должно быть одинаковым, разумеется, с поправкой на глубину залегания материнских пород. В действительности же мы наблюдаем в предполагаемых пластах-приемниках грандиозные газовые давления, а в предполагаемых материнских породах и в проводящих трещинах— отсутствие давления. Если бы было иначе, если бы давление газа в предполагаемых материнских породах и в предполагаемых проводящих трещинах равнялось бы газовому давлению нефтяных залежей, и материнские породы и системы проводящих трещин могли бы служить объектами эксплоатации нефтяных газов. По ведь этого в действительности нет, потому что ни проводящие трещины, ни предполагаемые материнские породы не обнаруживают сколько-нибудь значительного газового давления, а отсюда прямой вывод, что в природе не существуют постулируемые антиклинальной теорией, сообщающиеся системы из материнских пород нефти, проводящих трещин и пластов-приемников. Эти системы являются только продуктом научного воображения и не имеют реального значения.
Причиной, вызывающей предполагаемую миграцию нефти и газа из материнских пород в пористые пласты антиклинальных сводов, выставляется чаще всего тектоническое давление, возникающее при процессе складкообразования. Эта концепция имеет то преимущество, что объединяет все этапы формирования анпиклинального месторождения в качестве результатов влияния общей причины, а именно тектонического давления. Под влиянием этого давления возникает сама складка, выдавливаются нефть и газ из материнских пород, перемещаются по трещинам и вдавливаются в породы-приемники. Плохо в этой концепции то, что тектоническое давление, согласно теории, действует в диаметрально противоположных направлениях на различные породы того же комплекса, выжимая нефть и газ из глинистых (материнских) пород, в которых они широко рассеяны, и вдавливая нефть и газ, в частности, в песчаные пласты, находящиеся ведь тоже под громадным давлением. Это, конечно, противоречит и здравому смыслу и законам физики.
Перемещающийся (мигрирующий) в недрах земли газ, даже находящийся под громадным давлением, проходя мимо пористых пластов, не накапливается в них в виде газовых залежей, это доказывает каждое крупное извержение грязевых вулканов на Апшеронском полуострове. Во время извержения грязевого вулкана, как равно и во время исключительных по силе извержений нефтяных фонтанов, газ прокладывает себе пути по пластам и сбросовым и иным трещинам, как это было описано К. А. Машковичем для Калинского месторождения. Но с падением силы извержения падала и сила прорывающихся в необычных местах газов, а после прекращения извержения, в пластах, по которым шло движение газа, никаких вновь образовавшихся газовых залежей не оказалось. Исчезло также и высокое давление, имевшее место в проводящих пластах во время газового извержения или фонтана. Вот прямые наблюдения, противоречащие концепции, развиваемой сторонниками антиклинальной теории.
Эти затруднения отпадают при допущении, что нефтяные залежи предопределяют место возникновения антиклинальных складок и по этой причине попадают на своды этих складок, что нефть и газ генерируются в пористых пластах, а не попадают в них извне. Эти пористые пласты, имеющие вид громадных плоских линз, залегают в непроницаемых для газа и нефти глинистых толщах, смыкающихся на периферии нефтеносных пластов. Газы, образующиеся в замкнутых пространствах пористых пластов, развивают в залежах громадные давления, которые разрешаются фонтанами при вскрытии этих залежей скважинами.
Газовое давление внутри нетронутой нефтяной залежи является также причиной незначительных утечек нефти по трещинам, пересекающим залежь и нарушающим непрерывность и непроницаемость глинистой оболочки залежи.
Общие выводы
правитьВ подавляющем числе случаев нефтяные месторождения связаны не с антиклинальными структурами. Принято считать, что тектоника предопределяет подземное распределение нефтяных скоплений, что сперва возникают антиклинали, а уже затем в них концентрируется нефть. В действительности же указанные процессы происходят в обратном направлении: образование нефтяных залежей предшествует тектоническим явлениям и наличие нефтяных скоплений в толщах земной коры предопределяет местоположение будущих антиклинальных складок.
Распределение нефти по антиклинальным структурам не является результатом миграции нефти из предполагаемых особых материнских пород в породы, служащие предполагаемыми коллекторами или приемниками для кочующей нефти.
Нефть оказывается на антиклиналях в результате процесса перераспределения нефти, воды и газа из первоначального положения, когда исходный для образования нефти органический материал был ещё твёрдым телом, в новое положение, обусловленное тем, что образовавшаяся нефть, будучи жидкостью, наравне с водой и газами, подчиняется гидростатическим законам, оставаясь при этом в пределах пластов, в которых был отложен исходный органический материал. Отрицать не приходится, что на такое перераспределение нефти в пластах, в которых произошло её образование, процессы складкообразования могли оказывать влияние но если перемещение нефти происходило, то только в пределах пластов, в которых она находилась ещё до начала пликативной дислокации. Такое обособление водяных, нефтяных и газовых скоплений могло иметь место ещё до начала пликативной дислокации потому, что нефтеносные пласты в исходном положении, подобно всяким другим недислоцированным пластам, не являются строго горизонтальными, а отражают неровности бывшего дна бассейна, в котором они были отложены и покрыты поэтому системой весьма плоских выпуклин и впадин. Такие обособившиеся залежи нефти, расположенные по вертикали друг над другом, ослабляют на этом участке сопротивляемость нефтеносной толщи боковому сжатию, что, в свою очередь, предопределяет местоположение осей возникающих антиклинальных складок. В конечном итоге получается совпадение местоположения нефтяных залежей со сводами антиклинальных складок.
Пликативная дислокация пластов верхней части земной коры напоминает до некоторой степени процесс экспериментального складкообразования в приборах с неподатливым дном. И в том и в другом случае сжимаемые боковым давлением пласты, встречая снизу непреодолимое сопротивление, поддаются кверху, в сторону минимального сопротивления. В такой обстановке опрокинутые своды синклиналей остаются на прежнем уровне и смещаются только в горизонтальном, но не в вертикальном, направлении. Своды же антиклиналей перемещаются в обоих направлениях, как в горизонтальном, так и в вертикальном. Антиклинали отвечают, таким образом, подвижным частям комплекса, а синклинали — неподвижным, или точнее, менее подвижным его участкам.
При переноске этих представлений на нефтеносные бассейны или районы (в широком значении слова) надо принять во внимание резко выраженную приуроченность нефтяных залежей к антиклинальным сводам, т. е. к оказавшимся более подвижными частям пластового комплекса, и столь же определённую приуроченность воды к синклинальным прогибам, т. е. к менее подвижным участкам комплекса пород. При учёте этого обстоятельства сама собой напрашивается мысль, что наличие нефти в пластах делает их более подвижным, чем наличие воды, жидкости более тяжёлой. Вот почему водоносные участки его оказываются на дне синклинальных прогибов.
Наличие нефтяных залежей в ещё недислоцированных комплексах осадочных пород создаёт в этих комплексах ослабленные места, места меньшей сопротивляемости изгибу, которые, в свою очередь, предопределяют местоположение осей будущих антиклинальных складок. Под влиянием пликативных процессов эти ослабленные присутствием нефтяных масс участки осадочного комплекса поднимаются антиклинально над исходным уровнем залегания. Водоносные участки комплекса остаются, примерно, на прежнем уровне и становятся синклинальными частями складок, благодаря тому, что прилегающие к ним нефтеносные участки приподнимаются в виде антиклиналей. И нефть и вода остаются, в общем, в тех участках пластов, в которых они находились до начала пликативной дислокации, хотя некоторая утечка этих жидкостей неизбежна при разрывах пластов, сопровождающих процесс складкообразования. Таким образом вода на дне синклиналей есть вода, находившаяся в них ещё до начала пликативной дислокации, а не попавшая сюда, из сводовых частей антиклиналей в результате отстаивания в них газа, нефти и воды, как учит антиклинальная теория.
Благодаря тому, что и нефть, и вода при процессах складкообразования перемещаются вместе с породами, их включающими, сохраняется в антиклинальных месторождениях то различие нефтей и вод по стратиграфическим горизонтам, которое имело место, когда месторождение ещё не было дислоцировано и нефтяные и водяные пласты его находились в исходном положении.
С точки зрения антиклинальной теории, допускающей проникновение воды и нефти в пласты антиклинальной складки уже после её сформирования, такое распределение различных нефтей я вод по различным стратиграфическим горизонтам остается необъяснимым.
Антиклинальная теория была предложена для объяснения явления столь часто наблюдаемой приуроченности нефтяных залежей к сводам антиклинальных складок. Наиболее распространённый вариант антиклинальной теории оперирует с тремя основными допущениями. Допускается образование нефти в особых нефтепроизводящих породах: допускается миграция нефти из этих пород по системе трещин в своды антиклиналей; допускается проникновение мигрирующей нефти в особые пласты-коллекторы, в которых и происходит концентрация её в залежи, имеющие промышленное значение. Допускается, что пласты-коллекторы залегают в верхних частях антиклинальных сводов, а нефтепроизводящие пласты — в нижних. Произвольность этих допущений вызывает ряд веских возражений, а это, в свою очередь, заставляет сомневаться в состоятельности антиклинальной теории, в смысле правильности объяснения явления приуроченности нефти к антиклиналям.
Приуроченность нефтяных залежей к сводам антиклинальных складок объясняется проще. Нефтеносные антиклинали являются только частным случаем среди антиклинальных складок. При пликативной дислокации комплекса пород подвергаются изгибу ослабленные места этих толщ. Причины ослабления сопротивляемости изгибу того или другого участка толщи бывают различные. Одной из таких причин является наличие в ней значительных масс нефти. Вот почему нефтеносные участки толщ подвергаются изгибу в первую очередь и вот почему они и предопределяют места возникновения антиклинальных складок. Таким образом столь часто встречающееся сочетание нефтяных залежей и антиклинальных сводов находит простое объяснение, делающее излишними (Циркулирующие вспомогательные гипотезы о нефтепроизводящих породах, о миграции нефти, о пластах-коллекторах. Чтобы оказать такое предопределяющее влияние на возникновение антиклинальных складок, путём ослабления сопротивляемости толщи изгибу, в них должно быть очень много нефти, незначительные залежи нефти не окажут заметного или решающего влияния. Вот почему мощные многопластовые месторождения нефти обнаруживают антиклинальное строение, а скромные малоплгетовые месторождения дают так много исключений из правила антиклинального залегания.
В качестве общего вывода было установлено, что наличие мощных нефтяных месторождений, представляющих собой системы многочисленных нефтяных залежей, расположенных друг над другом по вертикальному направлению, благоприятствует возникновению различных тектонических явлений. В районе распространения нефтеносных толщ оно предопределяет места возникновения антиклинальных складок. В районе развития штоков каменной соли оно предопределяет появление солевой тектоники. В районе вулканических пород оно способствует проникновению через осадочные толщи вулканических пробок.
Таким образом целый ряд явлений, на первый взгляд ничего общего между собой не имеющих, может быть объединён под общей точкой зрения. Она заключается в том, что ослабленные участки земной коры, в частности, ослабленные присутствием больших количеств нефти, благоприятствуют проявлению перечисленных выше явлений.
Отпадает необходимость приписывать образование нефтяных месторождений (скоплений) различным факторам, то пликативной дислокации вообще, а диапировым складкам в частности, то солевой тектонике, то прорыву вулканических пробок.
Приуроченность нефти к определённым стратиграфическим толщам нефтеносного бассейна
правитьПродуктивные свиты или толщи
правитьПри поисках скрытых залежей нефти учитывают и тектонику и стратиграфию изучаемого нефтеносного бассейна. Скрытые залежи нефти ищут на антиклинальных складках и куполах или, как теперь принято говорить, на структурах, предпочитая расплывчатый термин „структура“ определённым понятиям „антиклиналь“ и „купол“. Следование этому правилу привело во множестве случаев к удачным результатам, почему оно и пользуется заслуженной популярностью среди искателей нефти. По времени установления оно было первым практическим указанием для поисков скрытых залежей нефти. Соблюдение одного только этого правила оказалось однако недостаточным для обеспечения полного успеха при поисках скрытых залежей нефти, что и привело в скором времени к установлению другого, не менее важного практического указания, предписывающего искать нефть в определённых для каждого нефтеносного бассейна свитах или толщах. Если первое правило вытекало из представления, что подземное распределение нефтяных залежей регулируется тектоникой, то второе правило исходило из воззрения, что распределение нефти по осадочным толщам зависит от стратиграфии. По своему практическому значению второе или стратиграфическое правило нисколько не уступает первому или тектоническому, хотя в учебниках и руководствах ему уделяют меньше внимания, нежели первому. Такое различное отношение к двум правилам, по меньшей мере равного практического значения, объясняется тем обстоятельством, что столь часто наблюдаемая приуроченность нефтяных залежей к антиклиналям хорошо увязывается с ещё господствующими в настоящее время представлениями о способе возникновения нефтяных месторождений, а приуроченность нефтяных залежей к определённым стратиграфическим толщам в пределах нефтеносного бассейна как бы идёт в разрез с этими представлениями, поскольку она суживает рамки допускаемой вертикальной миграции нефти.
Несмотря на указанное обстоятельство, на практике придерживаются правила — искать нефть в определённых стратиграфических горизонтах изучаемого бассейна столь же неуклонно, как и правила, предписывающего вести поиски нефти на „структурах“
По вопросу о причинах, влияющих на распределение нефти в недрах земли, существует резкое расхождение во мнениях. С точки зрения господствующих воззрений распределение нефти в недрах зависит от тектоники. Возникают складчатые зоны, представляющие системы антиклиналей и синклиналей, и на сводах антиклиналей, если в них имеются подходящие для этого пласты-коллекторы, скапливается нефть. Такая точка зрения благоприятствует развитию поисковых работ или разведок по вертикальному направлению. Если считать, что нефть не связана с определёнными стратиграфическими горизонтами, а что она пришла в своды антиклиналей откуда-то снизу, то естественно спросить, не остались ли ещё не обнаруженные нефтяные горизонты ниже последнего, известного в данный момент?
Другая точка зрения рассматривает распределение нефти в недрах не как местное явление, а как региональное, и считает, что распределение нефти зависит весьма отчётливым образом от стратиграфии, что в данном нефтеносном бассейне она придерживается определённых свит или толщ, хотя и не на всём их протяжении, а распределена в них спорадически, в виде изолированных друг от друга залежей. Эта точка зрения способствует развитию поисковых работ преимущественно по горизонтальному направлению, по протяжению самой нефтеносной толщи. При таком подходе каждая залежь данного бассейна рассматривается как частный случай более общего положения, имеющего приложение в пределах данного бассейна и заключающегося в том, что во всех нефтеносных бассейнах может быть установлена отчётливо выраженная приуроченность нефти к определённым для каждого бассейна стратиграфическим толщам или свитам. Таких свит в бассейне может быть несколько.
На практике указанные две точки зрения на процесс формирования нефтяных залежей, принципиально глубоко различные, тем не менее не приводят к глубокому расхождению в мероприятиях, направленных к обнаружению скрытых залежей нефти. Происходит это оттого, что данные по разведке первого месторождения в бассейне обычно переносят целиком на смежные, ещё не разведанные, месторождения того же бассейна, прилагая при этом откровенно принцип стратиграфической приуроченности нефти, т. е. считая, что и на подлежащих ещё разведкам структурах нефтяные залежи будут встречены в тех же стратиграфических горизонтах, что и на уже разведанном месторождении. Принципиальное различие двух указанных точек зрения на стратиграфическую приуроченность нефтяных залежей заключается, следовательно, в том, что сторонники миграционных гипотез и учения о вторичном характере нефтяных месторождений считают, что нефть придерживается определённых стратиграфических горизонтов бассейна потому, что к этим горизонтам приурочены пласты-коллекторы, а сторонники учения о залегании нефти in situ полагают, что стратиграфическая приуроченность нефти обусловлена приуроченностью к определённым стратиграфическим единицам пластов, генерирующих нефть. Неудивительно поэтому, что на практике обе точки зрения приводят к одинаковым выводам и результатам.
Приложение к поискам скрытых залежей нефти принципа стратиграфической приуроченности нефти базируется на хорошев знакомство со стратиграфией изучаемого бассейна. Необходимые в этом направлении знания приобретаются путём изучения естественных обнажений и разрезов буровых скважин, имеющихся в изучаемом районе. Результаты этих наблюдений систематизируются в виде общего или сводного разреза отложений, слагающих данный бассейн. Общепринято и удобно давать графические изображения сводных разрезов в виде колонок. Всё это настолько общеизвестно и проделывается всеми геологами на практике, что представляется излишним останавливаться на методике составления сводных разрезов. Остановимся только подробнее на тех сторонах методики составления разреза, которые имеют прямое отношение к поискам скрытых залежей нефти.
При установлении общего разреза осадочных толщ, слагающих нефтеносный бассейн, выделяют нефтеносные или продуктивные свиты и толщи среди остальных, не содержащих нефти толщ. Признаком нефтеносной или продуктивной свиты является наличие в её составе пластов, пропитанных нефтью. Такая свита не является сплошь нефтеносной по вертикальному направлению. В обнажениях, разрезах скважин она бывает представлена чередованием нефтеносных пластов с пустыми, а в худшем случае, в разрезе нефтеносной толщи, установленной по стратиграфическим признакам, могут даже отсутствовать нефтяные пласты, что указывает на смену в данном месте (обнажении, скважине) нефтеносной фации свиты, другой фацией, но уже не нефтеносной. На основе изучения всего имеющегося материала по нефтеносной свите данного бассейна устанавливаются верхняя и нижняя границы распространения нефтеносности свиты по вертикали. Эти границы должны быть приняты во внимание при дальнейших поисках скрытых залежей нефти по всему бассейну.
В полученном сводном разрезе следует прежде всего выделить нефтеносную свиту или свиты, если бы их оказалось несколько. Степень лёгкости решения этой задачи зависит от степени обнажённости месторождения. Она решается легче всего, если обнажена сама нефтеносная свита, что не составляет большой редкости.
Когда обнаружена сама нефтеносная свита, намеченная нами только что задача становится очень лёгкой и интересной для исследователя. В большинстве случаев эти свиты представляют собой чередование глинистых или мергелистых пород с нефтеносными песками или песчаниками. Нефтяные пласты, обнажённые на дневной поверхности, приобретают совершенно своеобразный вид. Из обнажённого пласта нефть отчасти вытекает, а оставшаяся в породе нефть, находясь в контакте с атмосферой, теряет газы и наиболее лёгкие составные части, что ведёт к загустению и затвердению нефти в порах породы. Подобные породы известны под весьма различными названиями. Их называют битуминозными, закированными, Кировыми, гудронными (в Поволжье), а также и просто нефтяными. В большинстве случаев это пески или песчаники, иногда очень твёрдые, иногда же столь рыхлые, что легко разминаются руками. Окраска этих пород весьма различная, от бледно окрашенных до тёмнокоричневых и даже чёрных. Преобладают, однако, тёмнокоричневые породы, что в особенности относится к свежему их излому; снаружи же эти породы при выветривании принимают очень своеобразный серый цвет, так что издали может показаться, что эти породы покрыты лишайниками. Иногда такие породы совершенно сухи на-ощупь, чаще же кажутся жирными и оставляют на прижатой к ним бумаге жирный след, в особенности в жаркую погоду или же после предварительного разогрева их в зажатой руке. Эти породы издают нефтяной запах, особенно отчётливо замечаемый в теплую погоду, когда порода хорошо разогрелась в солнечных лучах. Вообще указанные признаки этих) пород обнаруживаются в тёплую погоду отчётливее, чем в холодную. Отражается на характере признаков, конечно, и давность обнажения нефтяного пласта. Пласты, недавно обнажённые, бывают ещё пропитаны жидкой нефтью, издают сильный запах, дают отчётливый жирный оттиск, а старые выветрелые нефтяные пласты бывают совершенно сухие наощупь, не дают жирного отпечатка, пахнут слабо и их выдаёт только их тёмная окраска. Но так как окраска может ввести в заблуждение, то в сомнительных случаях прибегают к бензину, керосину, бензолу, сероуглероду и тому подобным растворителям, которые дают в случае нефтяного битума вытяжку, окрашенную в более или менее тёмный бурый цвет.
Окрашенные и пропитанные нефтяным битумом пески и песчаники, а в редких случаях и иные породы, например, известняки, скопления раковин, мергели и т. д., являются характерными для нефтеносной свиты. Остаётся по обнажениям выяснить верхнюю и нижнюю границы, или кровлю и почву нефтеносной свиты. Иногда эти границы устанавливаются чрезвычайно легко, например по резкой смене в окраске пород.
При выяснении нефтеносных свит или отдельных нефтяных пластов по- данным естественных и искусственных обнажений приходится быть осмотрительным. Выход нефтяного пласта имеет более или менее значительное простирание. В случае неудовлетворительной обнажённости придётся прибегать к расчисткам. Не следует поэтому принимать каждое нефтяное окрашивание или случайный выход нефти, около которого бывает на незначительном протяжении окрашена коренная порода, за нефтеносный пласт. Иначе легко впасть в грубую ошибку.
Имея в своём распоряжении сводный разрез месторождения и зная точно, в каком горизонте этого разреза начата буровая скважина, можно иметь очень точное представление о том, какие породы и в какой последовательности будут проходиться скважиной и на какой глубине будет встречен определённый, почему-либо интересный пласт — например водоносный или нефтеносный песок или песчаник. В этом заключается главное значение сводного разреза. Но из всех горизонтов сводного разреза наибольший интерес представляет, может быть, почва нефтеносной свиты, так как она представляв собой горизонт, ниже которого не имеет смысла углубляться скважиной. Именно против этого положения больше всего грешат на практике. Пройдя скважиной всю нефтеносную свиту и, не встретив нефти или встретив её в недостаточном количестве, обычно углубляются дальше в толщи, подстилающие нефтеносную свиту, основываясь на том неосновательном, но общераспространённом мнении, что количество нефти возрастает с глубиной.
Это мнение заключает в себе лишь частичную истину. Если заложить на месте выхода нефти колодезь или скважину, которые будут доведены до нефтяного пласта, питающего выход нефти, нефти будет добыто неизмеримо больше, чем может быть собрано на выходе нефти. Под этим пластом могут оказаться ещё другие, более продуктивные пласты. Но в каждом конкретном случае эта глубина будет иметь определённое значение; нижним пределом её является почва нефтеносной свиты. На практике же, да и в теоретических рассуждениях о происхождении нефти, приходится встречаться с представлением, что это глубина беспредельна, и что чем глубже итти скважиной, тем больше надежд на то, что будет встречена более обильная нефть. Такое воззрение представляет собой грубое заблуждение.
Можно привести много примеров таких скважин, которые были углублены на десятки и даже сотой, метров ниже почвы нефтеносной свиты, часто даже вопреки предупреждению, сделанному своевременно компетентными геологами. Такие попытки кончаются всегда неудачно и представляют совершенно непроизводительную трату средств. От подобных ошибок может всегда предостеречь основательное знакомство со сводным разрезом данного месторождения. Всё сказанное приложимо в тех случаях, когда мы имеем дело с месторождением, нефтеносную свиту которого можно изучить по естественным и искусственным обнажениям, причём можно с достоверностью установить ту толщу, которая подстилает нефтеносную свиту. Задача усложняется, когда нефтеносная свита не обнажается на дневной поверхности или когда обнажены лишь её верхние горизонты. В таком случае вопрос о почве нефтеносной „свиты может быть выяснен только посредством бурения, и при этом, конечно, неизбежно углубление скважины или даже нескольких скважин много ниже последнего пласта нефтеносной свиты, именно в видах уловления почвы этой свиты.
Сводный разрез можно, конечно, представить в виде писанного перечня пород, следующих друг за другом, с указанием их мощности и других характерных особенностей. Но в практическом отношении гораздо более ценным является графическое изображение сводного разреза, в виде вертикальной колонки, с нанесением в определённом масштабе и в условных обозначениях отдельных пластов и свит. О преимуществах графического изображения излишне распространяться, они общеизвестны. Изображение сводных разрезов в виде колонок чрезвычайно наглядно и сразу вызывает определённое представление об относительной мощности различных свит; чрезвычайно легко по такому разрезу определить расстояние от любого горизонта разреза до любого, другого.
Подобные изображения разрезов в виде вертикальных колонок общеупотребительны в буровом деле. Каждая скважина изображается обычно в виде вертикального столбика, разделённого на части, соответствующие толщине (видимым мощностям) пройденных пород. Этот способ, как только что было указано, очень хорош для изображения сводного разреза, являющегося как бы схемой порядка напластования пород в данном месторождении. Но в приложении к буровым скважинам этот метод имеет большие недостатки. Изображая разрез буровой скважины в виде вертикальной колонки и отмечая на ней горизонтальными чертами отдельные подразделения, мы совершенно пренебрегаем падением пластов. От этого происходит ошибка в определении мощности отдельных пластов но разрезу. Ошибка эта весьма мала при небольшом угле падения пластов, по достигает громадных размеров в случае крутого падения пластов.
Поэтому, составляя разрез буровой скважины, следует непременно вводить падение пластов; от этого выиграют в точности все расчёты и соображения, делаемые па основании разреза буровой скважины. При этом предполагается, что плоскость разреза скважины перпендикулярна к простиранию пластов, и указывается, кроме того, как плоскость разреза ориентирована по отношению к странам света, т. е. проведён ля разрез с севера на юг, или с востока на запад, или в ином направлении. Эго отмечается соответствующими буквами по краям разреза, например, N-S, E-W, N-E, S-W. Составление сводного разреза, в общем, задача не трудная, если составитель разреза обладает хотя бы некоторой геологической подготовкой. Нужна только тщательность в наблюдении, записывании и сопоставлении. Конечно, не следует браться за составление разрезов лицам, не умеющим различать породы, или не имеющим представления об элементах стратиграфии.
Помимо чисто локального значения для данного месторождения, сводные разрезы приобретают громадное значение при изучении обширных естественных нефтеносных районов. Имея для отдельных месторождений такого обширного района сводные разрезы, естественно сравнить между собой эти разрезы. При этом открываются различные закономерности. Так, например, путём сравнения сводных разрезов месторождений, не трудно установить, что нефть придерживается одного строго определённого стратиграфического горизонта. Путём такого же сравнения сводных разрезов может быть установлена идентичность нефтеносных свит в различных скважинах.
Знание подобной закономерности, т. е. знание того, что в определённых естественных районах нефть придерживается определённых стратиграфических горизонтов, может служить прекрасным руководящим принципом при разведках ещё не обследованных месторождений и при поисках новых.
Считая нефтяные залежи первичными и допуская, что они генетически связаны с определёнными биоценозами (типа зарослей морской травы) геологического прошлого, мы приходим к некоторым неожиданным, но любопытным выводам, могущим оказать нам существенную помощь при поисках скрытых залежей нефти.
Распределение нефтяных залежей продуктивной толщи по вертикальному направлению носит прерывистый характер, как это отчётливо видно на разрезе любого месторождения. Поскольку расположение нефтяных залежей по вертикали отражает распределение исходных биоценозов во времени, можно было бы сделать вывод о прерывистом распространении исходных биоценозов во времени. По отношению к отдельным месторождениям такое предположение будет безусловно верным. Но по отношению ко всей совокупности месторождений, входящих в состав определённого нефтеносного района или бассейна, такое предположение может и не оправдаться. Прерывистое распределение исходных биоценозов по вертикали означало бы, что в морском бассейне, в котором была отложена нефтеносная свита, исходные биоценозы вели прерывистое существование, т. е. вымирали периодически во всём -бассейне, а затем снова появлялись в нём. Такое, много раз повторявшееся заселение морского дна исходными биоценозами вполне понятно лишь по отношению к определённым местностям (месторождениям нефти), но не по отношению ко в“ему бассейну в целом. Если исходные биоценозы исчезли в одном месте из-за возникших для них неблагоприятных условий существования, например вследствие отложения грунта, непригодного для заселения, то они в этот же отрезок времени развивались где-нибудь в другом месте того же бассейна, где условия для их существования (грунт, глубина, спокойная вода) были благоприятными. Существование исходных биоценозов должно было быть непрерывным за всё время отложения всей нефтеносной толщи в целом. Это вытекает из основной установки Ляйелля: объяснять явления геологическое“ прошлого нормальным ходом событий, процессами, совершающимися в наше время, не прибегая к помощи необычных явлений катастрофического характера. Но, при непрерывности существования биоценозов во времени, распределение их было прерывистым в пространстве, в горизонтальном направлении. Исходные биоценозы, выражаясь образно, кочевали или мигрировали по бассейну. Разумеется, это не было активным мигрированием, а дело происходило таким образом, что плоды и семена растений, входящих в состав исходного биоценоза, и вымытые волнением части этих растений распространялись течениями и рассеивались по морскому дну, но могли давать начало новым зарослям исходных биоценозов лишь в тех местах, где условия (грунт, глубина, отсутствие волнения) способствовали процветанию этих биоценозов. Допущение, что исходные биоценозы существовали беспрерывно в бассейне, в котором отлагалась нефтеносная свита, позволяет нам обойтись без излишней геологической романтики, например без дополнительной гипотезы о повторных иммиграциях исходных биоценозов из смежных бассейнов.
Утверждение, что исходные биоценозы существовали в бассейне бесперебойно в течение всего времени отложения нефтеносной свиты, может быть доказано довольно простым приёмом.
Приём заключается в составлении для продуктивной толщи изучаемого нефтеносного бассейна особой колонки ВТ (биоценоз во времени), на которой учтены все нефтяные залежи, а, следовательно, и исходные биоценозы, давшие начало этим залежам. Методика составления колонок ВТ и практического использования их подробно описаны в другом месте (Калицкий К. Происхождение и условия залегания ферганской нефти. Труды Нефтяного геол.-разв. института, сер. А, выл. 89, 1936). Отсылаю читателя за подробностями к указанной работе.
Составление колонки ВТ может быть проведено и по естественным обнажениям и по буровым разрезам продуктивной толщи. Изучая указанным приёмом вертикальное распределение нефти по продуктивной толще всего бассейна в целом, удаётся установить закономерность, ускользающую от внимания исследователя при обычном общепринятом подходе к изучению вертикального распределения нефти, когда внимание геолога фиксируется на изучении отдельных месторождений и полученные данные переносятся непосредственно на остальные месторождения бассейна.
Проверка степени изученности в разведанности нефтеносной толщи
правитьВ достаточной ли степени разведана нефтеносная толща изучаемого бассейна, может быть выяснено путём составления колонок ВТ. Колонка ВТ представляет собой графический учёт всех, известных залежей нефти по стратиграфическим горизонтам на протяжении всего нефтеносного бассейна или хотя бы значительной его части, в достаточной мере изученной. Колонка ВТ даёт графическую сводку нефтеносности разрезов, составленных по от дельным месторождениям бассейна, но приведённых к средней мощности. Благодаря этому приёму каждая нефтяная залежь бассейна имеет на колонке ВТ определённое положение в виде зачернённой полосы, отмечающей стратиграфическое положение залежи и её мощность. Степень зачернения колонки ВТ отражает степень изученности нефтеносной толщи, для которой эта колонка составлена. В это утверждение необходимо внести известную поправку. Если колонка ВТ зачернена на всём протяжении, то из этого ещё не следует, что нефтеносная толща окончательно -изучена и что пора прекратить разведку. Зачернённая сверху донизу колонка ВТ указывает на то, что все пласты и подразделения вертикального разреза толщи нефтеносны, но колонка-ТП не даёт указании насчёт того, в скольких и каких точках района определённый пласт или его стратиграфический эквивалент нефтеносны. Пласт может быть нефтеносным в нескольких точках бассейна, по все эти различные залежи дадут зачернение колонки В1 в одном и том же месте. Зачернение определённого участка колонки ВТ не даёт, следовательно, о, не га на вопрос: все ли залежи пласта, или его стратиграфического эквивалента, отвечающие зачернённому участку ВТ, уже обнаружены разведкой.
Указанный недостаток колонок ВГ может быть отчасти восполнен, если каким-нибудь условным обозначением, например точками, отметить число залежей, в которых соответствующий раздел толщи нефтеносен. Незаполненные кружки могли бы служить указанием на то, в скольких точках, из числа обследованных, толща не продуктивна. Этот приём был бы до некоторой степени графическим учётом распределения нефти по горизонтальному протяжению стратиграфической единицы.
Наличие в колонке ВТ белых, не зачернённых пробелов указывает на то, что соответствующие этим пробелам разделы нефтеносной толщи или ещё не разведаны в достаточной степени или же вообще не содержат нефти.
Чаще всего приходится иметь дело с первым случаем, когда белый пробел на колонке ВТ указывает на недостаточную изученность или разведанность соответствующего вертикального раздела нефтеносной толщи на всём его протяжений по бассейну. Должны быть предприняты поиски в соответствующем направлении, которые могут привести к открытиям новых залежей нефти и к зачернению, в связи с этим, оставшихся пробелов на колонке ВТ.
Если бы такого рода поиски не увенчались успехом, то пришлось бы допустить, что соответствующие белым пробелам на колонке ВТ разделы нефтеносной толщи на самом деле не нефтеносны в данном бассейне. Отсутствие нефти в определённом разделе толщи, установленное путём обследования всего бассейна, именно все толщи были нефтеносны в более периферических частях бассейна, т. е. в сторону прежней береговой линии данного раздела, но что эти нефтеносные части раздела были уничтожены .эрозией, проявляющейся ведь энергичнее всего в отложениях периферических участков моря, которые при отступании моря становятся сушей в первую очередь.
Если удалось установить, что пробел на колонке ВТ представлен в природе глинистыми пластами нефтеносной толщи, то задача поисков и разведки будет заключаться в том, чтобы обнаружить стратиграфические эквиваленты глинистых пластов, представленные песчанистыми породами, которые могли бы оказаться нефтеносными. Такие породы следует искать по направлению к периферии бассейна, если поиски по простиранию уже обнаруженных залежей не привели к положительным результатам.
Примером, относящимся сюда, является в Фергане меловая толща зелёных глин с одиночными Ostrea olisiponensis Shapre и устричными банками, состоящими из Ostrea prominula Rom. (толща с горизонтами e и f по разрезу Камыш-баши в Трудах Геологического комитета, нов. сер., вып. 133, табл. А). По аналогии с палеогеновой толщей m/l зелёных глин с устричниками в той же Фергане следовало ожидать, что и толща с горизонтами e и f окажется нефтеносной, по крайней мере к югу от устричников, состоящих из Ostrea prominula Rom. т. е. по направлению к прежней береговой линии толщи с горизонтами е и f. Устричники e и f обнажены у подножия гор к югу от Чимионского промысла и к югу от промысла Шор-су. Если южнее выходов этих устричников и имелись нефтяные пласты, то они могли быть уничтожены эрозией и потому и не сохранились до наших дней.
Наличие пробелов по колонке ВТ допускает и другое толкование, а именно, что исходные биоценозы, дававшие материал для образования нефти, отсутствовали в бассейне в отрезок времени, отвечающий пробелу на колонке ВТ, или имели в это время чрезвычайно суженный ареал (область распространения). Такое временное исчезновение из бассейна исходных биоценозов или временное чрезвычайное сужение их ареала находит свою параллель в зостеровой эпидемии, имевшей место в бассейне Атлантического океана в 1931 г. и в последующие годы. Но к такому объяснению следует прибегнуть лишь в том случае, если поиски по разделу, отвечающему пробелу в колонке ВТ, распространённые на — весь бассейн, не обнаружили в нём нефти.
В работе, напечатанной в Трудах Нефтяного геол.-разв. института, сер. А, вып. 89, было показано при помощи колонок ВТ, что исходные по отношению, к нефтяным залежам биоценозы существовали в бассейне на протяжении всего промежутка времени, в течение которого была отложена нефтеносная свита, меняя при этом свои местообитания или кочуя по горизонтальному направлению.
Так как в разрезе месторождения помимо нефтеносных свит имеются и свиты ненефтеносные, то возникает вопрос: как объяснить отсутствие нефти в непродуктивных толщах?
Является ли это отсутствие нефти прямым результатом отсутствия в бассейне исходных биоценозов во время отложения в нём непродуктивных свит или же это явление требует другого объяснения.
Может быть отсутствие нефти в толщах, подстилающих и покрывающих продуктивную свиту, объясняется тем, что эти толщи в частности, если они представлены глинистыми породами, отвечали трансгрессиям бассейна я занимали площади, выходящие за пределы контура распространения продуктивной свиты. В таком случае эти пустые (в смысле нефтеносности) толщи имели нефтеносную отторочку, которая в плане была расположена вне продуктивной свиты, но была уничтожена эрозией. Если отложения бассейна делаются сушей, то они начинают разрушаться эрозией; Процесс этот идёт в направлении от периферии бассейна к его центру и исчезновение нефтеносной отторочки у толщи неизбежно.
Если эта мысль верна, то поиски нефти в глинистых толщах, подстилающих или перекрывающих продуктивную свиту, следует вести за пределами контуров нефтеносности этой свиты, если имеется надежда на то, что толщи простираются за эти пределы. Допустить исчезновение исходных биоценозов в толщах, отложенных в нормальных условиях, трудно. Они, конечно, исчезали при резких изменениях биономических условий, например, при концентрации солей в воде, предшествующей химическим осадкам. Вот почему нефть обычно отсутствует в гипсоносных толщах, даже при наличии в них песков и, вообще, песчанистых пород.
Приуроченность нефти к определенным фациям
правитьПоиски нефтеносных фаций
правитьПри поисках скрытых залежей нефти по протяжению определённых стратиграфических горизонтов, установленных в качестве нефтеносных для изучаемого бассейна или района, приходится учитывать приуроченность нефтяных залежей к определённым фациям этого горизонта. Это правило базируется на допущении, что нефть в нефтеносных пластах находится in situ, что опа образовалась в них из органического материала, попавшего в пласты при их отложении. С этой точки зрения понятно, что выяснение биономической обстановки, в которой были отложены нефтеносные пласты, может пролить свет на характер возможного исходного органического материала и на пути его превращения в нефть.
Ведя исследования в этом направлении, можно показать, что исходный органический материал для образования нефти создавался определёнными растительными сообществами моря, что он накапливался на местообитаниях этих сообществ или вне таковых, но всё же в ближайшем соседстве с ними. Так как распределение растительных и животных сообществ моря подчинено определённым закономерностям, заключающимся в смене как по горизонтальному направлению, так и в глубину, одних сообществ другими и притом определённых сообществ в определённой последовательности, а не как попало, то очевидно, что по наличию одного сообщества можно заключить, что по соседству с ним будет встречено определённое другое сообщество, состав которого можно предугадать по направлению, в котором мы ведём наши поиски, т. е. в зависимости от того, идём ли мы от мелководных осадков к отложениям более значительных глубин или же в обратном направлении. Такого рода выводы устанавливаются на основании, изучения распределения растительных и животных сообществ по дну современных морских водоёмов.
Распределение биоценозов по дну современных морских водоёмов регулируется определёнными сочетаниями физических и химических факторов. Растительные сообщества морского бентоса, нуждающиеся для фотосинтеза в определённой интенсивности подводного освещения, ограничены в своём распространении в глубину и придерживаются поэтому прибережья моря. Растительные сообщества водорослей-макрофитов нуждаются в подвижной воде и каменистом грунте и бывают поэтому пышно развиты в. зоне прибоя. Сообщества морских трав (цветковых растений моря) нуждаются, наоборот, в спокойной воде, так как развиваются только на рыхлых, но неподвижных грунтах. Понятно, что подобная же закономерность в распределении биоценозов от сочетания физических и химических факторов среды имела место и в древних морях. При сходном сочетании внешних факторов в древних морях морское дно заселялось биоценозами, сходными в экологическом отношении, но не обязательно в систематическом, с биоценозами, наблюдаемыми нами в современных морях при сходных условиях среды. Это обстоятельство может быть использовано для определения местоположения скрытых залежей нефти, поскольку мы рассматриваем нефтяные залежи как продукт превращения скопления остатков определённых растительных сообществ далёкого прошлого.
Представим себе стратиграфический горизонт, считающийся в данном радоне нефтеносным в его первоначальном виде, в каком он был отложен на дне моря. При таком представлении мы мысленно устраняем те изменения формы, которые горизонт претерпел под влиянием тектонических процессов, имевших место уже после его отложения. Устраняя следы процесса складкообразования, мы как бы расправляем, разутюживаем горизонт. Остатки животных и растений, рассеяные по такому разглаженному горизонту, отражают до известной степени распределение различных биоценозов по бывшему морскому дну.
Если нефтяные залежи, разбросанные по горизонту, отвечают местоположению определённых растительных сообществ (фитоценозов), создавших тот органический материал, за счёт которого образовалась нефть, то остальную часть того же горизонта, расположенную вне нефтяных залежей, надо себе представить занятой бывшими местообитаниями других биоценозов, существовавших на дне моря одновременно с упомянутыми фитоценозами.
Относительное расположение в пределах горизонта остатков, дошедших до нас в виде окаменелостей, даёт, таким образом, возможность восстановить до некоторой степени распределение соответствующих биоценозов во время отложения изучаемого нефтеносного горизонта. Такая реставрация, хотя и весьма неполная, распределения ископаемых биоценозов бывшего морского дна должна отвечать, в общих чертах, расположению биоценозов по дну, современных водоёмов, находящихся в физико-географической обстановке, сходной с той, в которой был отложен изучаемый нефтеносный горизонт, подлежащий разведке.
Если нефтяные залежи действительно отвечает остаткам фитоценозов типа зарослей морской травы, то по соседству с нефтяными залежами будут встречаться остатки таких биоценозов, которые в современных водоёмах наблюдаются вблизи зарослей морской травы. Такая зависимость в расположении нефтяных залежей вблизи определённых ископаемых биоценозов была нами показана на конкретном примере нефтяных месторождений ферганского эоцена, на близком соседстве и перемежаемости здесь нефтяных залежей с устричниками. Подобные же примеры, иллюстрирующие указанную зависимость, приведены ниже, но необходимо здесь же отметить, что в разных нефтеносных бассейнах биоценозы, расположенные по соседству с нефтяными залежами, были различными, подобно тому, как это наблюдается в современных водоёмах, где заросли морской травы растут, по соседству с биоценозами, различными в различных морях.
Вот в чём заключается сущность поисков скрытых залежей нефти по протяжению нефтеносных горизонтов. Она состоит в нащупывании местоположения нефтеносных фаций по наличию имеющихся фаций ненефтеносных.
Вместо поисков скрытых залежей нефти можно было бы говорить о поисках нефтеносных фаций в пределах стратиграфической единицы (пласта, горизонта, свиты), признанной в качестве продуктивной для данного бассейна.
Поиски скрытых под поверхностью фаций
правитьТермин „фация“ употребляется в геологии весьма различно. Иногда в чрезвычайно широком значении, когда, например, морской фации противопоставляют континентальную. Иногда в более суженном смысле, когда говорят о неритической, батиальной и абиссальной фациях морских отложений. В исключительно узком значении применяется слово „фация“ некоторыми нефтяными геологами для обозначения литологической разницы пород. Пишут, например, что такой-то пласт или горизонт представлен в одной скважине в песчаной фации, а в другой — в глинистой. Не следует простое выклинивание пласта отождествлять со сменой фации. Фация характеризуется не только различием в литологическом составе пластов, но и ископаемыми остатками, встречающимися в них. Это обстоятельство сближает понятие „фация“ с экологическим понятием „биоценоз“, в частности, с морскими биоценозами, зависящими в сильной степени от характера грунтов морского дна. Термин „фация“ употребляется в данной работе в только что указанном смысле, как бывшее местообитание вымерших биоценозов.
В русской нефтяной литературе встречается нередко термин „нефтеносная фация“, составленный по аналогии с термином „угленосная фация“. Эти термины имеют определённый смысл только в устах сторонника учения о первичности нефтяных и угольных месторождений. Слово „фация“ выражает представление о чём-то, присущем данному отложению (осадку) в момент его отложения. Если мы определённую свиту относим к нефтеносной фации, то мы подразумеваем под этим, что при отложении этой свиты отлагался одновременно с ней и в пей тот органический материал, который послужил для образования нефти.
Если же мы считаем, что нефть в нефтеносной свите пришлая, проникшая в неё откуда-то извне (обычно полагают, что она пришла снизу из особых, чисто гипотетических, нефтепроизводящих свит), то условия отложения нефтеносной свиты (её фация) не имеет никакого отношения к условиям нефтеобразования. Поэтому нельзя говорить о нефтеносной фации, если стоишь на точке зрения, что нефть в нефтеносной свите находится во вторичном залегании. Получается простое недомыслие, которое, однако, пользуется большим распространением среди нефтяных геологов.
Многие авторы, являясь приверженцами учения о вторичном залегании нефти, пытались тем не мопсе воссоздать картину процесса нефтеобразования на основании изучения нефтеносных свит, совершенно забывая при этом о том, что такой приём неуместен, если нефть в изучаемых пластах пришлая или прикочевавшая. Защищая определённую точку зрения, нельзя итти в разрез с основными предпосылками, на которые она опирается.
Приуроченность нефти в каждом нефтеносном бассейне к определённым стратиграфическим толщам, а в пределах этих толщ к определённым фациям, является основным фактом, установленным при изучении пространственного распределения нефтяных залежей. Приуроченность нефти к определённым фациям подтверждается ежедневной практикой. Эта связь нефти с определёнными фациями нуждается в научном объяснении для того, чтобы её использовать надлежащим образом при поисках скрытых залежей нефти.
Фации
правитьПри изучении стратиграфической единицы по её протяжению, т. е. по простиранию и по падению, устанавливаются обычно как изменения её литологического состава, так и различия в составе встречающихся в ней окаменелостей. Стратиграфическая единица может быть на этом основании подразделена на площади или участки, отличающиеся один от другого как по литологическому составу, так и по характеру встречающихся в них ископаемых остатков. Это обстоятельство привело к установлению понятия „фация“ (Gressly, 1838). Поскольку окаменелости отдельных участков стратиграфической единицы, охарактеризованных в вышеуказанном отношении как отдельные её фации, находятся in situ, они являются остатками биоценозов (сообществ растений и животных), существовавших в то время, когда изучаемая стратиграфическая единица ещё была морским дном. С этой точки зрения „фация“ является бывшим местообитанием вымершего биоценоза.
При таком подходе к фациям мы получаем возможность сопоставлять распределение фаций какой-нибудь стратиграфической единицы с распределением местообитаний биоценозов на дне современных морей. Такое сопоставление даёт возможность понять и выяснить различные особенности в распределении фаций по протяжению стратиграфической единицы.
Обычно смежные фации стратиграфической единицы отличаются и литологическим составом, и встречающимися в них окаменелостями. Мы имеем в таком случае дело с местообитаниями двух различных биоценозов, различие в видовом составе которых было обусловлено различием в характере грунтов, на котором они обитали.
Сложнее обстоит дело в случае двух смежных фаций, различных по составу окаменелостей, но одинаковых по литологическому составу. Однородность литологического состава пласта (бывшего морского грунта) ещё не гарантирует однородности состава сообществ, его населявших, потому что характер грунта является только одним из факторов, влияющих на видовой состав биоценоза. В данном случае мы имеем перед собой остатки двух различных биоценозов, которые жили на одинаковом морском грунте. Очевидно, что различие видового состава этих двух биоценозов было обусловлено не различием в характере морского грунта, а какими-нибудь другими причинами, которые, однако, бывает трудно установить. Сопоставление остатков этих ископаемых биоценозов с соответствующими биоценозами современных морей может пролить свет на причины, обусловившие различие в видовом составе ископаемых биоценозов, обитавших на одинаковом грунте.
Одним из таких факторов является глубина местообитания. Известно, например, что на скалистом грунте водоросли-макрофиты обнаруживают тенденцию к распределению по поясам глубин в том смысле, что зелёные водоросли преобладают в верхних слоях воды, багрянки идут на глубину, а бурые водоросли занимают промежуточное положение. Известно также, что такое распределение указанных групп водорослей обусловлено не непосредственно глубиной, а изменением качества света с глубиной, что в верхние слои воды проникают лучи длинноволновой (красной) части спектра, а такое освещение является наиболее благоприятным для фотосинтеза зелёных водорослей. С возрастанием глубины происходит быстрое поглощение красной части спектра, поэтому в поясе обитания багрянок преобладают уже лучи коротковолновой (синей) части спектора, наиболее благоприятной для фотосинтеза багряных водорослей. Бурые водоросли поселяются в промежуточной зоне, в области преобладания лучей зелёной части спектра.
Глубина является также фактором, влияющим на распределение биоценозов рыхлых грунтов, песчанистых и песчано-илистых. К таким биоценозам относятся заросли морских трав в современных морских водоёмах. Но глубина является в данном случае тоже косвенным фактором. Морские травы поселяются на рыхлых, но неподвижных грунтах, другими словами, — в местах, где отсутствует сильное волнение, т. е. в полузакрытых водоёмах или в открытом море на более значительной глубине, где волнение не перемещает, не приводит в движение рыхлые грунты. Одинаковый песчанистый грунт, покрытый на некоторой глубине обширными подводными лугами морских трав, бывает свободным от них в непосредственном соседстве от берега, где прибой делает песчанистое дно подвижным, а также и на более значительной глубине, но уже по другой причине, по причине недостатка освещения, который лишает здесь морские травы возможности фотосинтеза. Вот пример одинакового грунта, который при одних условиях является местообитанием определённого биоценоза, а при других уже не может служить в качестве местообитания для того же биоценоза. По отношению к современным биоценозам удаётся обычно установить причины присутствия и отсутствия их на определённых грунтах. По отношению же к фациям, или бывшим местообитаниям исчезнувших биоценозов такая задача представляется очень трудной и далеко не всегда разрешимой. Сопоставление фаций с биоценозами современных морских водоёмов предпринимается для восстановления условий, при которых фации были отложены.
При таком изучении фаций стремятся изучить состав вымершего биоценоза и совокупность внешних условий, так называемую среду, в которой жил исчезнувший биоценоз. И та, и другая сторона проблемы представляют значительные трудности, ввиду неполноты дошедшей до нас документации как палеонтологической, так и геологической. Об обитателях исчезнувшего биоценоза мы судим по окаменелости, встречающимся в изучаемой фации. Но в виде окаменелостей сохраняются лишь твёрдые части организмов, способные к фоссилизации. Обитатели исчезнувшего биоценоза, лишённые твёрдых частей, исчезают бесследно, а потому выпадают из поля зрения геолога при изучении фации. О характере бесследно исчезнувших обитателей такого вымершего или ископаемого биоценоза мы можем судить только по аналогии с видовым составом аналогичного биоценоза современных морей.
В отношении факторов среды, господствовавших на бывшем местообитании исчезнувшего биоценоза (фации), мы также наталкиваемся на крайнюю неполноту данных.
Отчётливое представление мы получаем только о характере грунта морского дна на бывшем местообитании исчезнувшего биоценоза, основываясь на литологическом характере изучаемой фации. Мы можем также получить приблизительное представление о глубине, на которой была отложена изучаемая фация, основываясь на встречающихся в ней окаменелостях и учитывая её большее или меньшее удаление от берега древнего моря, исходя из её литологического состава. Что же касается до установления других факторов среды, в которых была отложена изучаемая фация, то такая задача может быть решена путём сопоставления бывшего местообитания исчезнувшего биоценоза с местообитаниями соответствующих биоценозов современных морей и путём применения палеоэкологического метода, успешно разрабатываемого, в настоящее время, за границей и у нас. Большие успехи были достигнуты в указанном направлении путём изучения форм приспособления к среде ископаемых организмов, что даёт возможность делать заключения об условиях, в которых жили эти исчезнувшие организмы (работы Н. Н. Яковлева, Р. Ф. Геккера и др.).
Исследования такого рода под силу только опытным геологам, поскольку они требуют наличия определённого запаса знаний по указанным вопросам.
Распределение нефтяных залежей по горизонтальному протяжению продуктивных толщ
правитьПри непрерывном существовании в бассейне исходных биоценозов в течение промежутка времени, в котором происходило отложение продуктивной толщи, пространственное распределение этих биоценозов по морскому дну носило прерывистый характер. Прерывистость в горизонтальном распространении исходных биоценозов (типа зарослей морской травы) находит своё отражение в прерывистом распределении нефтяных залежей, которое отчётливо выявляется при оконтуривании залежей установленной нефтеносной толщи.
При разработке научного обоснования методики поисков скрытых залежей нефти надо- исходить не из абстрактных предположений, а из конкретных фактов, выявленных в процессе изучения нефтяных месторождений как находящихся ещё в естественном состоянии, так и подвергшихся разработке.
Одну группу явлений, пригодных для этой цели, но пока ещё очень мало использованных, представляют явления распределения нефти в недрах. О стратиграфическом распределении нефти по району мы уже говорили. Остаётся рассмотреть распределение нефти по простиранию самой стратиграфической единицы, оказавшейся нефтеносной.
Нефтяные залежи имеют ограниченные размеры. В горизонтальной проекции, в плане, они представляют собой криволинейно очерченные площади неправильной формы. По таким оконтуренным залежам может быть составлена обзорная карта залежей нефти, находящихся в определённом пласте пли в определённой стратиграфической единице, выражаясь в более общей форме. Такие обзорные карты следует составлять в малом масштабе, чтобы охватить все залежи пласта или горизонта в пределах нефтеносного бассейна. Обзорные карты распределения нефтяных залежей по отдельным пластам или горизонтам рисуют относительное расположение залежей в виде изолированных пятен. Такое распределение нефтяных залежей можно назвать спорадическим. Не следует упускать из вида, что в данном случае говорится о картах распределения нефтяных залежей по отдельным пластам или горизонтам в пределах всего бассейна, а не о картах расположения нефтяных залежей всего района или бассейна, которыми изобилуют американские работы и учебники. На картах второго рода нанесены все известные залежи района или бассейна, другими словами, как бы суммированы залежи отдельных горизонтов пластов данного бассейна.
Такие обзорные карты хороши и ценны с практической точке зрения, потому что дают представление о количестве залежей в данном нефтеносном бассейне и об относительном расположении их.
Но для выяснения причин спорадического распределения залежей нефти такого рода обзорные карты мало пригодны по той причине, что дают суммарное представление о расположении залежей в пространстве и во времени. Не знаешь с чем их сопоставить из современных образований. Карты же распределения залежей по отдельным пластам или стратиграфическим единицам малой мощности, в которых влияние фактора времени сведено до минимума, можно благодаря этому обстоятельству сопоставить с картами морского дна современных водоёмов и посмотреть, не могут ли таким путём быть уловлены какие-нибудь аналогии, проливающие свет на причину спорадического распределения нефтяных залежей. Естественно, что в первую очередь напрашивается мысль об аналогии в распределении нефтяных залежей с распределением каких-нибудь биоценозов, которые могли быть поставщиками органического материала для образования нефти.
Обзорные карты, упрощенные до последней степени из-за малого масштаба, не обнаруживают причины спорадического распределения нефтяных залежей. Если бы распределение нефтяных залежей было показано на обзорной геологической карте или, ещё Лучше, на обзорной структурной карге, то оказалось бы, что залежи нефти приурочены к антиклинальным складкам, хотя и не ко всем таким структурам данного нефтеносного бассейна.
Принято считать, что антиклинальные структуры предопределяют местонахождение нефтяных скоплений. Возможно, что имеет место как раз обратное, т. е. что нахождение значительных скоплений нефти в толщах предопределяет места возникновения антиклинальных складок. Соображения, приводящие к такому заключению, даны нами в другом разделе работы, специально посвящённом указанному вопросу.
Придерживаясь этой второй точки зрения, т. е. считая, что нефтеносные пласты были таковыми ещё до сложения их в антиклинальные складки и что оси антиклиналей прошли через участки пласта, ослабленные благодаря наличию в них нефтяных скоплений, естественно допустить, что нефтяные залежи находятся в местах накопления исходного органического материала. Естественно потому, что при принятии указанной точки зрения отпадает необходимость допущения миграции нефти из каких-то особых нефтепроизводящих пород в особые пласты-коллекторы, очутившиеся в сводах возникших антиклинальных складок.
Если считать, что исходными биоценозами по отношению к нефтяным залежам, создавшими тот органический материал, из которого образовалась нефть, являются определённые растительные сообщества моря типа зарослей морской травы, то нефтяные залежи должны отвечать скоплениям остатков морской травы, отложенным либо на местообитаниях самих зарослей, либо за пределами таковых в виде залежей так называемой „мёртвой травы“. Если это так, то карты, рисующие распределение зарослей морской травы по современным водоёмам, а также карты расположения залежей „мёртвой травы“ (если бы такие карты существовали), должны были бы обнаруживать сходство с картами распределения нефтяных залежей по отдельным горизонтам или пластам. Это ожидание оправдывается в отношении имеющихся в литературе карт распространения зарослей морской травы (сравни фиг. 7, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 23 и 24 в работе К. Калицкого „Происхождение нефти из остатков растительных сообществ моря“, Труды Нефтяного геол.-разв. института, сер. А, вып. 105).
Высказанное предположение о таком же сходстве между расположением нефтяных залежей по пласту и распределением залежей „мёртвой травы“ по морскому дну проверке не поддаётся по техническим причинам, ввиду отсутствия в литературе карт, рисующих распределение залежей „мёртвой травы“. На указанных выше картах распределения зарослей живой морской травы местонахождения залежей „мёртвой травы“, если и бывают указаны, то только условно: точкой, крестиком или каким-нибудь иным знаком, но не в виде закрашенных, зачернённых или заштрихованных площадей, как это принято при изображении местообитаний живых зарослей морской травы.
Сходство между картиной распределения нефтяных залежей по отдельным пластам и зарослей морской травы (а также, вероятно, и залежей „мёртвой травы“) по дну морских водоёмов заставляет видеть в этом сходстве отражение генетической связи, существующей между зарослями морской травы и скоплениями „мёртвой травы“, с одной стороны, и залежами, нефти, с другой.
Распределение детритового материала в донных осадках морских водоёмов носит иной характер. Какого бы происхождения этот материал не был, планктонного или бентического, при отложении он ассоциируется с илистыми осадками и становится составной частью этих грунтов. Связанный с илами детритовый материал обнаруживает такое же непрерывное распространение на весьма значительных по протяжению участках морского дна, какое свойственно илистым отложениям. Процентное содержание детрита в илах в различных точках морского дна подвержено колебаниям, но присутствие его в виде органического содержания устанавливается в любой пробе илистых грунтов морских водоёмов. Характер распределения растительного детрита в осадках морского дна отличается, таким образом, резко от характера распределения нефти по пласту. В первом случае органическое вещество (детрит) распределено в рассеянном или распылённом состоянии, но не равномерно, как показывают анализы, по всей толще илистых грунтов на весьма значительном по протяжению пространстве. Во втором случае органическое вещество (нефть) распределено спорадически, в виде отдельных обособленных площадей (залежей) по песчанистым пластам и известнякам (бывшим морским грунтам). Поэтому и нет основания для допущения существования генетической связи между нефтью и детритовым материалом, отложенным в илах.
Содержащим органический детрит илам современных морских водоемов соответствуют ископаемые глинистые пласты морского происхождения, отличающиеся более или менее значительным Содержанием органического вещества. В нефтеносных районах такие породы нередко принимаются многими геологами за нефтепроизводящие породы или, иначе говоря, за материнские породы нефти.
Нефтяные геологи склонны считать, что все породы с содержанием органических веществ, с битуминозным запахом и т. д., попадающиеся им при их исследованиях, должны непременно иметь отношение к нефти. От этой неправильной мысли надо отвыкнуть. Подобно тому, как происхождение органического вещества в породе может быть весьма различным, так и дальнейшее превращение этого вещества может идти различными путями, и не должно непременно привести к образованию нефти, а может закончиться образованием веществ, которые даже ещё не имеют специального названия. Указанные соотношения удобнее всего продемонстрировать на конкретных примерах.
В спаниодонтелловых и спириалисовых толщах Грозненских месторождений мы встречаемся с двумя типами распределения органического вещества. В глинистых пластах разреза мы имеем тип распределения детрита планктонного и бентического происхождения. В песчаных пластах тип распределения остатков растительного бентоса (зарослей морской травы). Нефть в песках этих толщ обнаруживает спорадическое, локализованное распределение, т. е. нефть приурочена лишь к определённым площадям, которые по своим размерам не выдерживают никакого сравнения в смысле протяжённости с площадями распространения детритового планктонного материала в глинистых пластах спаниодонтелловой и спириалисовой толщ.
Нет надобности в установлении генетической связи между теми и другими, между нефтью в песчаных пластах и органическим содержанием глинистых слоёв. Исходный материал в обоих случаях был различен; и разложение его в обоих случаях шло различными путями, что и привело в одном случае к образованию нефти в песчаных пластах, а в другом — к твёрдым органическим соединениям (точнее не охарактеризованным) в глинистых слоях. В данном случае имеется ещё к тому же существенная разница в количественном отношении. А. Д. Архангельский подсчитал, что углерод нефти Грозненского месторождения составляет лишь около 4 % от общего количества углерода, заключающегося в спаниодонтелловых и спириалисовых глинах гипотетической области питания этого месторождения, которую он принимает в 110 км2.
В бакинских месторождениях, в противоположность грозненским, преобладает тип распределения органического вещества (нефти), характерный для скоплений остатков морской травы на местообитаниях этих растений, чему соответствует распределение нефти по пескам продуктивной толщи. Тип распределения детрита (планктонного или бентического) по глинистым пластам, переслаивающим нефтеносные пески, играет в Бакинском районе в количественном отношении настолько второстепенную роль, что А. Д. Архангельский не нашел возможным связать нефть бакинских месторождений в теистическом отношении с органическим содержанием глинистых пластов, переслаивающихся с нефтяными, как он это сделал в отношении грозненских месторождений. А. Д. Архангельский поэтому допускает, что нефтяные залежи продуктивной толщи образовались за счет нефти, мигрировавшей с более значительных глубин, а не за счёт органического содержания глинистых пластов самой продуктивной толщи. Но какие могут быть даны доказательства тому, что образование залежей продуктивной толщи происходило именно таким образом? Можно ли и нужно ли нахождение нефти в песках грозненских и бакинских месторождений объяснять двояким образом, а именно, что в Грозном нефть проникла в пески непосредственно из глин, переслаивающихся с песками, а что в Баку такой способ был исключён, и нефть проникла в пески продуктивной свиты из толщ, залегающих значительно ниже её.
Эти противоречия и затруднения отпадают при допущении, что нефть как в грозненских, так и в бакинских месторождениях, находится in situ, что она образовалась в тех самых песках, из которых её добывают, и ниоткуда не мигрировала. С такой точки зрения образование как грозненских, так и бакинских месторождений происходило одинаковым образом, а не совершенно различными путями.
Нефтеносная фация
правитьРассматривая фации как бывшие местообитания исчезнувших (вымерших) биоценозов, мы связываем определённые фации с определёнными биоценозами. Нефтеносная фация является с этой точки зрения бывшим местообитанием биоценоза, остатки которого послужили исходным материалом для образования нефти. В качестве такого биоценоза было нами выдвинуто сообщество морских трав, цветковых растений, покрывающих обширные пространства морского дна густыми зарослями. Известно, что остатки морских трав накапливаются не только на местообитаниях живых зарослей этих растений, приуроченных к рыхлым песчанистым и песчанисто-илистым грунтам, но отлагаются также в виде залежей так называемой „мёртвой травы“ за пределами живых зарослей на различных грунтах морского дна, чаще всего на чисто илистых. В соответствии с этим приходится делать различие между нефтеносной фацией песчанистых свит, представляющих чередование песчанистых пластов с глинистыми, и нефтеносной фацией чисто глинистых толщ. С практической точки зрения уже со времени зарождения нефтяной промышленности делают различие между этими двумя типами нефтеносных фаций, так как оказалось, что нефть в промышленных количествах получается только из песчанистых фаций, глинистые же фации дают очень мало нефти, так что ими просто перестали интересоваться. Такое различие между песчанистыми и глинистыми нефтеносными фациями принято объяснять плохой отдачей глинистыми пластами нефти, забывая при этом о том, что по отношению к нефтепроизводящим породам, тоже ведь глинистым, такого заключения не делают, допуская, что „нефтепроизводящие (глинистые) породы“ свободно отдают свою нефть для насыщения песчанистых пластов. Вероятно, причина ничтожной производительности глинистых фаций заключается в том, что в них попадает сравнительно незначительная часть из отмершего материала морских трав, а главная масса его улавливается живыми зарослями этих растений, действующих на подобие фильтра, осаждающего плавающий и взвешенный в воде материал на самих местообитаниях живых зарослей.
Поиски скрытых залежей нефти сводятся, следовательно, к поискам песчанистых нефтеносных фаций, скрытых под дневной поверхностью.
Исходя из того, что биоценозы морского дна современных водоёмов обнаруживают в своем распределении определённые закономерности, мы заключаем, что и нефтеносные фации распределены по стратиграфической единице (пласту, горизонту, толще) не как попало, а в закономерной зависимости по отношению к соседним, или смежным фациям. По наличию таких смежных фаций можно обратно заключить о вероятном наличии или отсутствии нефтеносной фации по соседству, хотя она и скрыта под поверхностью. В этом и заключается сущность методики поисков скрытых нефтеносных фаций, а следовательно, и скрытых под поверхностью нефтяных залежей.
Представляются два пути для решения этой задачи. Один путь заключается в прослеживании нефтеносного пласта, горизонта или толщи по всему данному нефтеносному бассейну, например при геологическом картировании, причём необходимо обратить особое внимание на смену нефтеносной фации другими и на тщательное установление характера этих, сменяющих её фаций. Установив такую зависимость между нефтеносной и другими фациями (уже не нефтеносными) того же горизонта и опираясь на относительное положение различных (ненефтеносных) фаций и общую палеогеографическую обстановку бассейна, можно попытаться наметить вероятное местоположение разыскиваемых нефтеносных фаций (нефтяных залежей), скрыты под дневной поверхностью.
Другой путь заключается в сопоставлении распределения фаций изучаемого горизонта с распределением соответствующих биоценозов по дну современных морских водоёмов. На основании данных, приведённых в предшествующих разделах книги, нефтеносные песчанистые фации сопоставляются с местообитаниями зарослей морских трав. В современных морских водоёмах заросли морских трав расположены определённым образом по отношению к другим биоценозам, причём к таким, которые могут быть распознаны в ископаемом состоянии, например к устричным банкам, к мшанковым грунтам, к отложениям чёрного ила и т. д. Основываясь на этой зависимости, можно по встреченным в изучаемом районе устричникам, мшанковым известнякам, чёрным сланцеватым глинам и т. д. сделать заключение о возможном нахождении в том же горизонте, по соседству с указанными образованиями, к нефтеносной фации (нефтяных залежей). В этом заключается сущность описываемого метода. Нефтеносная фация могла быть отложена в водоёмах, находившихся в открытом соединении с морем, в заливах, бухтах, проливах, или же в лагунах, имевших лишь слабую или стеснённую связь с морем. В соответствии с этим и состав отложений, окружающих нефтеносную фацию, бывает весьма различным.
В первом случае нефтеносная фация окружена морскими фациями, одновременного с нею происхождения. Примером, сюда относящимся, являются ферганские месторождения нефти.
Во втором случае нефтеносная фация была отложена среди пород, может быть, и морского происхождения, но которые во время отложения нефтеносной фации были сушей; нефтеносная фация и окружающие её фации — разновременные образования. К этому типу относятся рукавообразная залежь Нефтяно-Ширванского района и шнурковые залежи Канзаса и Оклахомы США. Сюда же относятся, может быть, и нефтяные месторождения Сахалина, если образование их шло в лагунах и закрытых заливах, подобных тем, которые расположены на восточном берегу острова.
Можно провести полную аналогию между указанным распределением нефтеносных фаций и распределением зарослей морских трав в современных морских водоёмах. В морских заливах, бухтах и эстуариях заросли морских трав расположены среди других биоценозов моря (первый тип), и только с одной стороны к ним приближена суша (берег). В лагунах заросли морской травы окружены более или менее полно сушей (второй тип).
В Трудах Нефтяного геол.-разв. института, нов. сер., вып. 5, стр. 28, была высказана нами мысль, что пески, вмещающие в себе нефтяные залежи, были отложены в обстановке, при которой они, в современных условиях были бы покрыты зарослями морской травы, в частности зарослями зостеры, если бы отложение упомянутых песков происходило в умеренном поясе.
Было показано, что нефтяные залежи ферганского эоцена рас- лоложены в непосредственном соседстве с устричными банками, подобно тому как в современных морях заросли зостеры растут рядом с устричными банками (Труды нефтяного геол.-разв. института, сер. А, вып. 108).
Было показано, что шнурковые залежи нефти отвечают либо Лагунным отложениям, либо морским осадкам, отложенным в затопленной морем устьевой части реки. В современных условиях в лагунах и эстуариях рек процветают зостеровые заросли (Труды Нефтяного геол.-разв. института, нов. сер., вып. 5).
Приуроченность уральских залежей нефти к мшанковым рифам напоминает прилегание посидониевых зарослей Лионского залива к мшанковым грунтам.
Приуроченность нефтяных залежей Поволжья и Прикамья к выпуклинам бывшего морского дна находит своё объяснение в том, что исходные растительные сообщества палеозоя, из остатков и на местообитаниях которых возникли нефтяные залежи Второго Баку, подобно зостеровым зарослям были стенобатными сообществами, селившимися на незначительной глубине, где интенсивность подводного освещения ещё была достаточна для фотосинтеза.
Для практического использования этого правила нужно уметь воссоздать условия отложения нефтяных пластов, опираясь на остатки смежных биоценозов, на литологический состав пород и на характер разреза. Необходимо также основательное знакомство с экологией зостеры и морских трав вообще.
Нужно, следовательно, убедиться в том, что та часть толщи или свиты, в которой рассчитывают найти залежи нефти, была отложена вблизи берега материка или острова (т. е. в периферической части морского бассейна), что она была отложена в тихом воде и не носит следов влияния прибоя или сильных приливных отливных течений (на что указывает характер пород, отсутствие галечников и конгломератов), что она была отложена на незначительной, в общем, глубине (на что указывает характер фауны, остатки рыб и раковин моллюсков, придерживающихся близости берегов), что она сложена породами, отвечающими грунтам, на которых поселяется морская трава, что в ней, наконец, попадаются остатки организмов, живших в ближайшем соседстве с зарослями морской травы (например, устрицы, определённые виды диатомовых).
Отложения, подозреваемые в качестве возможно нефтеносных, должны относиться к неритовой области, к области шельфа, но отнюдь не к осадкам континентального уступа и не к глубоководным осадкам.
С этой точки зрения неблагоприятными признаками надо считать наличие конгломератов и исключительное преобладание глинистых осадков; наличие же тонкозернистых песков следует отнести к благоприятным признакам.
К категории благоприятных признаков относятся также: наличие устричников, ракушников, коралловых и мшанковых рифов.
Нефтяные залежи и мшанковые образования
правитьВ 1883 г. Марион (Marion) опубликовал работу, касающуюся распределения животных по дну Марсельского залива и смежной с ним части Средиземного моря. К работе приложена карта распределения грунтов на обследованной Марионом области морского дна. На этой карте показано распространение зарослей морской травы (в данном случае Posidonia caulini = P. occanica) и мшанкового гравия, ограничивающего посидониевые заросли с юга. По другую сторону мшанкового гравия начинается область распространения илистых песков и чистых илов, которые в Марсельском порту, где отсутствуют и Посидонии, и мшанковый гравий, начинаются у самого берега. К северу и к югу от о. Маире песчанистые и илистые грунты прилегают непосредственно к посидониевым зарослям; здесь на некотором протяжении мшанковый гравий отсутствует.
В указанной работе, посвящённой, главным образом, изучению распределения животных в Марсельском заливе, Марион приводит также интересные данные о зарослях морской травы Posidonia caulini.
Посидониевые заросли растут в подвижной воде и на довольно плотных грунтах. Эти подводные луга начинаются у берега, на глубине нескольких метров, и спускаются до глубины 29—32,5 мл Ниже 35 м посидонии обычно не встречаются. Посидонии образуют вдоль берега более или менее широкую кайму в зависимости от глубины и от характера морского дна. Обширные и густые подводные луга этих растений бывают отделены друг от дпуга обширными участками песчаного или илистого дна. Посидонии встречаются также во впадинах скалистого грунта, на рыхлых осадках, выстилающих такие впадины. По мере приближения к 30-м глубине заросли посидонпи редеют, но, в случае наличия гравистых грунтов, посидоння опускается до 30—35 м, а может быть и до 40 м. Посидонии отсутствуют если дно покрыто илом.
В части Марсельского залива, известной под названием Национального бассейна, в прежнее время имелись заросли Посидоний. В 1875 г. их уже не оказалось и драга доставила только несколько разложившихся корневищ посидонии, заключённых в черноватый, сильно песчанистый ил.
Причину исчезновения посидоний Марион не указывает. Произошло оно вероятно из-за загрязнения воды, так как ряд авторов, писавших о посидонии, указывает, что последняя, в противоположность зостере, очень чувствительна к загрязнению воды.
Марион не ограничивается описанием одного только Марсельского залива, но касается также и всего Провансальского побережья в целом. Всё пространство от мыса Курон до Руэ занято до глубины 25 м густыми лугами Posidonia caulini, очень богатыми рыбой и всякого рода беспозвоночными. По мере приближения к Межану берег становится крутым и посидониевые луга суживаются в узкий бордюр, протягивающийся от Гиньяка до Ниолона; это собственно говоря уже не луга, а отдельные группы морской травы, рассеянные среди скалистого грунта. От Островов (les Iles) до горы Редон посидониевые луга снова широко развиты в связи c наличием здесь рыхлых грунтов на глубинах от 5 до 25 л.
Зимой посидонии сбрасывают листья, которые во время бурной погоды выбрасываются на берег. Волнение вымывает даже сами корневища посидонии и перекатывает их по дну. Во время этого процесса корневища обматываются уцелевшими волокнам склеренхимы истрепавшихся листьев и образуют шары, встречаемые на всех пляжах Провансальского побережья.
Марион подчёркивает, что все подводные луга морской травы на Провансальском побережье состоят из Posidonia caulini и только в солоновато-водных водоёмах (etangs) в дельте Роны и в некоторых мелководных бухтах, подверженных влиянию пресных вод, встречаются Zostera marina и Z. nana.
Посидониевые заросли, как уже было указано, спускаются, при наличии подходящих гравистых грунтов, до 30—35 м, иногда даже до 40 м, но уже ниже 25 м сплошные подводные луга сменяются отельными группами посидоний, растущими разбросанно по гравистому дну. Отсюда начинаются грунты известковых водорослей и мшанок, которые простираются на значительную глубину, не меняясь заметным образом в своих свойствах.
Грунты, ограничивающие посидониевые заросли в сторону моря, известны у марсельских рыбаков под названием брундо (broundo). Такими грушами являются только что упомянутый мшанковый гравий и илистые пески. В первом случае рыбаки говорят о брундо, как о живом грунте (fond vif), отмечая этим обилий животной жизни на мшанковом гравии. Во втором случае говорят о мёртвом грунте (fond mort), подчёркивая таким названием относительную бедность илистых песков животными формами. Название бруyдо применяется только по отношению к грунтам, не покрытым чистыми илами. Оно приложимо к обширным участкам морского дна, распространение которых, по словам Мариона, показано довольно точно на составленной им карте грунтов Марсельского побережья, выше упомянутой.
На живых грунтах, окаймляющих посидониевые луга с юга, встречаются довольно объёмистые каменистые массы, образованные известковыми водорослями Lithothamnium ramulosum, Lythophyltum expansum и decussatum. К этим каменистым массам прикреплены мшанки. Марион упоминает с этих грунтов следующие виды мшанок: Myriozeum trunkatum, Retepora cellulosa, Frondipora. retuculata, Eschara tubulifera, Eschara fascialis, Cellepora pumicosa, Bugula flabellata, Crisia granulata, Sertularella polizonias.
В учебниках грунты известковых водорослей и мшанок назывались „зоной нуллипор и кораллин“. Марион замечает по этому поводу, что под нуллипорами нужно понимать инкрустированные известью багряные водоросли Lithophyllum и Lithothamnium, живущие на глубине. Кораллины же указаны ошибочно, они тоже относятся к багряным водорослям, но живут у берега.
На карте грунтов Марсельского побережья, составленной Марионом, отчётливо видно, что в восточной части Побережья, в районе Кассис и Ла Сиота, за полосой посидониевых лугов следует гравистый грунт с известковыми водорослями и мшанками. Проходя в Марсельский залив мимо о. Майре и через Монтредонский (от горы Редон) рейд, можно наблюдать те же фации. Около Гуд начинают появляться вблизи берега островки ила, а дальше к западу—илистые пески. Западнее островов Помег и Ратоно преобладают илистые грунты, которые примешиваются к гравистым грунтам с известковистыми водорослями и мшанками. У Жолльет мшанковый гравий исчезает и илистые пески залегают в непосредственном соседстве с посидониевыми зарослями на глубине 28—30 м. Местами наблюдаются переходные пли промежуточные фации. У Межана посидонии редеют, берег опускается круто до глубины 40—50 м и илистый грунт приближен к берегу. Дальше, к западной границе карты, в районе Соссе и Карри, посидониевый пояс снова расширяется и окаймляется гравием с известковыми водорослями и мшанками, который частично покрывается илами р. Роны.
Наблюдения Мариона показывают, что на Провансальском прибережье заросли морской травы Posidonia oceanica расположены определённым образом по отношению к мшанковым грунтам, находясь между ними и берегом. Если верно предположение, что заросли морской травы являются поставщиками материнского вещества нефти, и что из такого материала на местообитаниях самих зарослей образуются залежи нефти, то нужно ожидать, что среди нефтяных месторождений могут быть встречены такие, в которых нефтяные залежи (отвечающие бывшим зарослям морской травы) залегают по соседству с мшанковыми образованиями или грунтами.
Относящиеся сюда примеры можно найти на Урале, среди месторождений Ипшмбайского района и района Чусовских Городков. Здесь в среднем карбоне известны залежи нефти, залегающие в контакте с мшанковыми рифами.
В Ишимбайском районе нефтяные залежи расположены по обе стороны мшанкового рифа как со стороны суши, так и со стороны моря. На карте Марион можно уловить такое же расположение посидониевых зарослей по отношению к мшанковому гравию. Посидониевые луга, как правило, расположены между мшанковым грунтом и берегом. Но вынесенные далеко в море посидониевые заросли, окружающие о. Дю-Планье, расположены в сторону моря от мшанковых грунтов.
В Ишимбайском и Чусовском районах нефть встречается в породах, которые были отложены в обстановке, при которой, в современных условиях, процветали бы заросли морской травы. Но в среднем карбоне ещё не было морских трав, но несомненно существовали споровые зелёные растения, выполнявшие с экологической точки зрения роль современных морских трав, используя, в защищённых от сильного волнения морских водоёмах, обширные участки морского дна, покрытого рыхлыми грунтами, на глубинах, в общем, незначительных, допускающих осуществление фотосинтеза.
Вот в каком смысле следует понимать утверждение, что нефтяные залежи отвечают бывшим местообитаниям морских трав для третичных и меловых отложений, или их предшественников (в экологическом смысле) для остального мезозоя и для палеозоя.
Нефтяные залежи и тёмные сланцевые глины
правитьТёмные сланцеватые глины, которые до сих пор принимались за материнские породы нефти, правильнее рассматривать как одну из фаций, смежных с нефтеносной фацией. Тёмный цвет этих пород обусловлен наличием в них органических веществ. Битуминозность их обнаруживается в том, что они при сухой перегонке дают минеральное масло, так называемое сланцевое масло, которое многие, не долго думая, отождествляют с нефтью. Эти породы представляют собой окаменевшие или фоссилизированные илы и их можно назвать ископаемыми илами. Чтобы получить надлежащее представление о том, в каких условиях происходило отложение таких ископаемых илов, необходимо, помимо тщательного изучения геологической обстановки, в которой встречаются ископаемые илы, обратиться также к выяснению обстоятельств, при которых в современных водоёмах происходит образование илов, которые с течением времени могут превратиться в интересующие нас битуминозные сланцеватые породы. Такими илами являются чёрные илы, образующиеся во многих современных водоёмах. Условия образования таких чёрных илов вызывают к себе повышенный интерес, так как проливают свет на происхождение тёмных сланцевых пород, всё ещё принимаемых многими геологами за материнские породы нефти.
Интересный обзор воззрений, господствующих в данное время среди геологов, по вопросу о происхождении чёрных сланцеватых глин опубликован Твенхофегем (Twenhofel, 1939). Он останавливается в своей статье на противоречиях во взглядах на условия происхождения чёрных сланцеватых пород, высказанных разными авторами по отношению к различным исследованным ими сланцеватым глинам, и набрасывает общую картину условий, в которых были отложены черные сланцеватые глины, исходя при этом из условий, при которых образуются чёрные илы в современных водоёмах.
Твенхофель указывает, что отложение чёрных илов происходит в весьма различной обстановке.
В непроточных озёрах и прудах, т. е. в пресноводных водоёмах, при отсутствии в них вертикальной циркуляции, в водоёмах типа Чёрного моря с зонами сероводородного заражения на глубине, в глубоких впадинах мелководных морских водоёмов, в неглубоких лагунах, бухтах и проливах, при отсутствии или очень слабом проявлении в них приливов и отливов, на обнажающихся при отливах, но закрытых в полную воду, илистых участках дна лагун, эстуариев и дельт, в водоёмах, отделённых от открытого моря надводными или подводными барьерами, на покрытых растительностью участках на мелководных эпиконтинентальных морей, не имеющих приливов и отливов или лишь со слабым проявлением таковых.
В глубинах океанов, под саргассовыми морями и в бухтах, имеющих открытое общение с морем и постепенно снижающеюся в сторону моря дно, чёрные илы, по мнению Твенхофеля, отсутствуют.
Основная мысль, проводимая в статье Твенхофеля, заключается в том, что несмотря на то, что отложение чёрных илов происходит в условиях, весьма разнообразных с физико-географической точки зрения (как видно из приведённого выше перечня водоёмов), эти условия сходны в одном отношении, а именно в том, что они обусловлены отсутствием циркуляции в воде, залегающей над образующимися илами, что, в свою очередь, ограничивает приток кислорода к илам и способствует накоплению в воде в илах ядовитых веществ, в частности, сероводорода. Другой причиной образования чёрных илов Твенхофель считает столь быстрое отложение органического материала, что животные, питающиеся им, и бактерии, его разлагающие, не справляются с своевременным уничтожением органического вещества. Но образованию чёрных илов за счёт накопления избытков органического вещества Твенхофель приписывает лишь второстепенное значение, указывая, что такие случаи редки. Главными же причинами он считает: застойность водоёмов, отсутствие в них циркуляции воды, недостаток кислорода в воде и заражённость сероводородом. Как видно из изложенного, воззрения Твенхофеля на генезис тёмных сланцеватых глин не представляют чего либо нового, а являются повторением широко распространённых среди нефтяных геологов представлений об условиях, в которых происходит отложение предполагаемых нефтепроизводящих пород.
Совершенно верно, что в водоёмах, в частности в застойных, при отсутствии в них циркуляции водной массы и нехватке кислорода, происходит отложение чёрных илов — будущих чёрных или тёмноокрашенных сланцеватых глин, выдвигаемых столь часто в качестве материнских пород нефти. Но отсюда ещё отнюдь не следует, что образование чёрных илов происходит только в указанных условиях. Даже в приведённом выше перечне водоёмов, составленном по Твенхофелю, указано образование чёрных илов на обнажающихся при отливе илистых участках дна лагун, эстуариев и дельт (так называемых mud flats английских и американских авторов, отвечающих немецкому понятию — Watten). В указанных условиях не может быть и речи о нехватке кислорода, так как в данном случае чёрные илы периодически обнажаются при отливах и покрываются водой при приливах. Очевидно, что в данном случае присутствие кислорода ни в какой мере не препятствует процессу отложения чёрных илов, а следовательно, не препятствует и отложению органических веществ, обусловливающих чёрную окраску этих илов. Твенхофель указывает, что отложение чёрных илов происходит на покрытых растительностью участках дна мелководных эпиконтинентальных морей, не имеющих приливов и отливов. И в этом случае не приходится говорить о нехватке кислорода, так как общеизвестно, что подводная растительность морского дна, во время процесса ассимиляции, выделяет свободный кислород, да и сама растительность не могла бы существовать при отсутствии кислорода в воде. Таким образом совершенно очевидно, даже на примерах, приведённых Твенхофелем, что присутствие кислорода, растворённого в воде, не препятствует процессу отложения чёрных илов. Утверждение же Твенхофеля, что чёрные илы не отлагаются в бухтах, имеющих открытое сообщение с морем и покатое, в сторону моря, дно, лишённое подводных и надводных преград, которые могли бы препятствовать свободной циркуляции воды, опровергается непосредственными наблюдениями над отложением черных илов, как раз в такого рода бухтах, как, например, в Кильской бухте Балтийского моря, в заливе Бэззардс Бэ на берегу Атлантического океана, США, и других морских заливах и бухтах.
Обсуждая вопрос о происхождении растительного материала, придающего чёрным сланцеватым породам их окраску. Твенхофель игнорирует бентическую (прикреплённую ко дну) растительность моря, в качестве источника органического детрита, идущего на образование чёрных илов, будущих тёмных сланцеватых глин. Это происходит от того, что Твенхофель в своей статье ориентируется исключительно на геологическую литературу, посвящённую вопросу о чёрных сланцеватых глинах, и оставляет без внимания литературу, посвящённую изучению экологии современных водоёмов, в которых происходит образование чёрных илов.
Что отложение чёрных илов, вопреки утверждению Твенхофеля, происходит в открытых морских бухтах с уклоном дна в сторону моря и при отсутствии даже подводных барьеров, показывает описание Кильской бухты (Балтийское море), опубликованное Мейером и Мёбиусом (Meyer und Mobius, 1865 и Mobius, 1870). Названные авторы различают в этой бухте с точки зрения распределения животной жизни пять различных областей.
Самой верхней является плоская песчаная береговая полоса, которая при низкой воде бывает частью обнажена.
Затем идут до глубины 5,5—7 м, реже до 11 м, зостеровые заросли, приуроченные к песчанистому грунту. Зостера образует здесь обширные подводные луга, непрерывность которых нарушается только во внешней части бухты, где в зостеровые луга вкраплены участки совершенно голого (чистого) песка, которые просвечивают в виде светлых пятен прекрасного изумрудно-зелёного цвета на тусклом темиозелёном фоне зостеровых зарослей. На тех же глубинах, от 5,5 до 11 м, иногда даже до 18 м залегает мёртвая и разлагающаяся зостера. Скопления мёртвой травы примыкают к живым зарослям и встречаются чаще всего там, где глубина внезапно увеличивается. Мёртвая трава залегает и на песчанистом и на илистом грунтах.
Ниже зостеровых зарослей и залежей „мёртвой травы“ расположен пояс багряных водорослей, на глубинах от 9 до 18 м.
Пятой и последней является область чёрного ила, представляющего собой мягкую и тонкую с запахом сероводорода кашицеобразную массу, выстилающую толстым слоем широкую и более глубокую часть бухты. Поверхность чёрного ила образует почти ровную плоскость со слабым наклоном в сторону устья бухты. В вершине бухты чёрный ил залегает на глубине 11 м. На протяжении 3,7 км по продольному направлению бухты эта глубина постепенно возрастает до 18 м. В поперечных сечениях поверхность чёрного ила на всём этом протяжении даёт почти прямые горизонтальные линии. Такая ровная поверхность илистых отложений получилась в результате непрерывного притока осадочного материала, соскальзывающего с боковых склонов ложа бухты, покрытых бентической растительностью. Таким образом более глубокая часть бухты получает ежегодно новый приток органических веществ. Материал этот получается из расположенной выше зоны растительности. Здесь отмершие растения опускаются на дно, постепенно измельчаются в процессе разрушения и под конец сносятся опускающимися токами воды на дно бухты.
Эта органическая масса преимущественно растительного происхождения. В ней нередко удаётся распознать клеточное строение и соответствующими реакциями доказать наличие клетчатки. Масса органического вещества делает область чёрного ила обитаемой для значительного количества животных; в первую очередь для животных, питающихся самим илом, а затем для животных, которые питаются этими илоедами. Таким образом становится понятным то поражающее количество особей, которые попадаются в илу на более значительных глубинах, так как среда, в которой и на которой они живут, содержит громадный запас питательных веществ.
К работе Мейера и Мёбиуса приложена карта Кильской бухты с отбитыми на ней в условной штриховке поясами глубин: 0 1, 1—2, 2—3, 3—4 и 4—10, глубины в морских (шестифутовых) саженях. Ложе бухты имеет широкое и ровное дно со слабым уклоном на северо-восток и относительно узкие и наклонные бока, покрытые зостеровыми зарослями.
Таким образом на дне Кильской бухты, в условиях свободной циркуляции воды и свободного доступа кислорода, растворённого в морской воде, происходит отложение мощного слоя чёрного ила (будущей чёрной сланцеватой глины). Происходит даже выделение сероводорода, улавливаемое обонянием, но в совершенно неопасных для жизни количествах, иначе чёрный ил не изобиловал бы поражающим количеством особей различных илоедов и питающихся этими илоедами животных. Очевидно, что процентное содержание сероводорода в илу и в воде значительно ниже летальной дозиовки.
Другой пример отложения чёрных илов (будущих тёмных сланцеватых глин), в условиях свободной циркуляции воды, отсутствия подводных барьеров и наклона дна водоёма в сторону открытого моря, дан Хефом (Hough, 1940) в описании залива Бэззардс Бэй (Buzzards Bay), расположенного на Атлантическом побережье США. Вода в этом заливе почти такой же солёности как в океане, благодаря приливным и отливным течениям, способствующим обмену воды между ними.
Ввиду отсутствия значительных рек по берегам залива нет также притока значительных масс пресной воды. Более значительная часть залива имеет глубину менее 15 м (50 фут.), но вблизи Квике Холь имеется впадина глубиной 38 м (126 фут.), а в устьевой части залива имеются на дне подводные русла, глубиной от 30 до 43 м (100 до 140 фут.).
Материал, из которого сложены донные осадки залива Бэззардс Бэй, происходит, главным образом, из ледниковых отложений прилегающего материка, состоящих, преимущественно, из песков с незначительной примесью сильта или глины. На дне залива попадаются в изобилии цельные раковины и обломки таковых.
Залив защищён цепью островов и рядом отмелей, расположенных в его устьевой части, от влияния волн открытого моря, но внутри самого залива развивается значительное волнение. Грубые осадки встречаются здесь на глубине до 12 м (40 фут.). Возможно, что они были отложены при бывшем когда-то более низком уровне воды в заливе, и не были засорены более мелким материалом, благодаря наличию придонных течений. Можно также приписать отложение этих грубых осадков волнению, распространяющемуся до глубины 12 м (40 фут.), так как Киндл (Kindle, 1925) приводит данные о разрушении волнением прочного судна, затонувшего в оз. Онтарио на глубине 20 м (65 фут.), причём волнением был размыт и переотложен уголь, составлявший (в количестве 75 т) груз этого судна.
Приливные и отливные течения в проливах между островами Елизаветы, ограждающими залив с юго-востока, достигают на поверхности максимальной скорости в 4—6 узлов. Течения у дна центральной части залива имеют максимальную скорость в 0,5 узла. Грубый материал переносится течениями по каналам между островами, в центральную же часть залива заносится только тонкий сильт и органические вещества.
В холодные зимы образуется большое количество льда как в самом заливе, так и в прилегающем проливе. Приливными течениями лёд заносится в залив через протоки, расположенные между островами Елизаветы. При этом происходят отирание льдом берегов и частичный перенос грубого материала. Таким путём могли быть занесены в область отложения тонких илов грубые пески и гравий.
Пляж залива покрыт валунами, вымытыми из ледниковых отложений материка.
Грунты бухты представляют постепенный переход от чёрных тонких илов до промытого гравия и валунов. При картировании грунты были разделены Хефом на три группы.
В первую группу вошли гравий и грубые пески (крупнее 0.5 мм), во вторую—средние и тонкие пески (от 0,5 до 0,061 мм), в третью — сильты и глины (менее 0,061 мм). Распределение этих трёх групп по дну бухты показано на карте, приложенной к статье Хёфа.
Грубые осадки расположены преимущественно у берегов бухты и на возвышенных участках дна. Тонкие осадки развиты в центральной части южной половины бухты, а также в защищённых бухточках северо-восточного берега и в подводных впадинах. В наиболее глубоких частях бухты, а именно, во впадинах устьевой части залива и в глубокой впадине у Квике Холь залегают грубые осадки, что указывает на то, что распределение осадков в данном случае зависит в большей степени от влияния волнения и течений, чем от конфигурации дна и глубины.
Ширина прибрежной полосы дна бухты, занятой грубыми (песчанистыми) осадками, отражает в некоторой степени ширину прилегающих к бухте водосборных бассейнов. Вдоль берегов грубые грунты встречаются в расстоянии нескольких миль от береговой линии, а у берегов островов Елизаветы ширина песчанистых отложений суживается до полумили и менее.
Тонкие осадки оказались плохо отсортированными, а более грубые осадки — хорошо отсортированными.
Значительная впадина на дне залива, расположенная к северу от пролива Квикс-Холь, в её наиболее глубоком месте, на 38 м (126 фут.), покрыта песком со средним диаметром зёрен в 0,254 мм. В этой впадине не были встречены осадки с диаметром зёрен менее 0,2 мм, но за пределами впадины, на глубинах менее 18 м (60 фут.), осадки состоят из частиц диаметром менее 0,61 мм. Дно пролива Квимз-Холь выстлано грубым гравием и покрыто известковыми водорослями и Hydrozoa, а отмель, тянущаяся с западной стороны Квике Холь до Лон-Рок, сложена гравием и грубым песком с большим количеством ракушечного материала. Между отмелью Лон-Рок и дном 38-м (125 фут.) впадины величина зёрен грунта уменьшается, но сохраняет характер промытого осадка и отличается высоким содержанием ракушечного материала. Такое распределение осадка обусловлено, невидимому, сильным приливным течением, поступающим в залив через пролив Квике-Холь и препятствующим оседанию тонких частиц.
Некоторые из замкнутых впадин, расположенных в подводных руслах устьевой части залива, также покрыты грубыми грунтами; Песок, состоящий из песчинок в 0,262 м, залегает в одной из этих впадин на глубине 43 м (140 фут.). Причина этого явления не совсем ясна. Невидимому, острова и многочисленные, покрытые гравием, отмели в устьевой части залива вызывают концентрацию приливных течений, которая, в свою очередь, создаёт в некоторых из впадин достаточно сильное придонное течение, препятствующее оседанию илистых частиц.
Образцы тонкозернистых грунтов, добытые трубчатым лотом, обнаружили отчётливую слоистость, как в смысле различия в размерах зерна отдельных прослоев, так и в смысле содержания в них ракушечного материала. Свежедобытые керны такого грунта были уложены горизонтально и разрезаны ножом пополам в продольном направлении. Тонкие прослои тонкозернистого песка были обнаружены при прощупывании иглой поверхности разреза. Раковины были обнаружены путём тщательного разделения помощью иглы одной половины каждого керна.
Органическое содержание тонкозернистых осадков залива достигает в среднем 2 %. Эта цифра выведена Сейуэллем (Seiwell) из анализов 20 образцов. Тонкозернистый материал с указанным содержанием органических веществ имеет в мокром состоянии чёрный цвет, а при высыхании становится тёмносерым. Чтобы определить, может-ли такой грунт считаться источником для образования нефти, был произведён Хёфом подсчёт возможного выхода из него нефти.
Основываясь на данных Траска (Trask, 1932, р. 40) о выходах сланцевого масла из пород, содержащих органические вещества, можно вычислить, что один кубический фут тонкозернистых осадков залива Бэззардс Бэй мог бы дать 0,07 куб. фута нефти (масла). Пласт этого осадка мощностью в 10 фут. на площади залива имел бы объём в 28 блн куб. футов. При выходе нефти в 0,07 куб. фута на кубический фут породы указанный осадок мог бы дать 1 960 000 000 куб. футов или 350 млн баррелей нефти. По мнению Хёфа, тонкозернистый осадок залива Бэззардс Бэ может когда-нибудь в будущем сделаться источником для получения нефти. Это утверждение Хёфа является лишь отражением ходячего мнения, что тёмные илы с содержанием органических веществ являются материнскими породами нефти. Как показали исследования Траста, такие илы при сухой перегонке дают масло, сходное с маслом, получаемым при сухой перегонке в таких же условиях ископаемых сланцеватых глин, принимаемых многими, хотя и без основания, за нефтепроизводящие породы. Илы залива Бэззардс Бэй превратятся в будущем в сланцеватые глины с содержанием органических веществ, столь характерным для тёмных сланцеватых глин, но это обстоятельство не делает их нефтепроизводящими породами.
В разбираемой статье Хёфа не приводится никаких сведений о зостеровых зарослях, имеющихся в этом заливе. В работе Калицкого „Поиски залежей нефти по протяжению горизонтов“ (Труды Нефтяного геол.-разв. института, сер. А, вып. 108), приведена карта (стр. 11, фиг. 3) распределения зостеровых зарослей и устричников по заливу Бэззардс. Бэ и проливу Вайнярд Соунд. Сопоставляя эту карту с картой грунтов Бэззардс Бэй Хёфа, можно составить себе более полное представление о возможной будущей нефтеносности грунтов залива Бэззардс Бэй.
Зостеровые заросли развиты преимущественно по проливу Вайнярд Соунд, расположенному к юго-востоку от Бэззардс Бэй, в котором они окаймляют северо-западный берег о. Мартас Вайнярд и занимают широкую площадь к востоку от Вудс Холь. Для пролива Вайнярд Соунд грунты, к сожалению, не указаны. Для бухты Бэззардс Бэ мы имеем карту грунтов, но мало точек (всего шесть) с Zostera marina.
Зостеровые заросли в Бэззардс Бэй приурочены исключительно к песчанистым грунтам и отсутствуют на илистых, в полном соответствии с тем, что установлено для других местообитаний зостеры. Отмерший материал зостеровых зарослей, преимущественно в виде опавших листьев, выбрасывается отчасти на берег, образуя здесь береговые валы из обрывков листьев, отчасти отлагается под водой либо на местообитаниях зарослей на песчанистом грунте, либо вне таковых, на илистом грунте. Часть отмерших листьев истрепливается в детрит и в качестве такового попадает в состав илистых осадков. Песчанистые грунты на местообитаниях зостеровых зарослей, заключающие в себе отмершие листья этих растений, превратятся с течением времени в нефтеносные пески и песчаники. Илистые грунты, содержащие эостеровый детрит и детрит водорослей как плактонных, так и бентических, соответствуют будущим чёрным сланцеватым глинам с более или менее значительным содержанием органических веществ (так называемым керогеном). Эти чёрные сланцеватые глины могут быть двух типов ила чисто керогеновыми, или керогеновыми и нефтеносными в одно и то же время.
Чёрные илы превращаются в чёрные сланцеватые глины второго типа в том случае, если в них были отложены залежи так называемой „мёртвой травы“.
В будущем, с превращением залива Бэззардс Бэ в сушу, получится стратиграфический горизонт (отвечающий современному дну залива), представленный в двух фациях: обширной по протяжённости фации чёрных сланцеватых глин с повсеместным содержанием в ней органического вещества (керогена) и кое-где с содержанием, сверх того, незначительной нефти (бывшие залежи „мёртвой травы“), а на периферии бывшего залива, песчанистой фации без значительного содержания органического вещества, в виде общего правила, но местами с содержанием нефти, может быть даже в промышленных количествах (бывшие местообитания зостеры).
На месте же бывшего пролива Вайнярд Соунд мы будем иметь в центральной его части обширную устричную банку, а по бывшему юго-восточному прибережью и в северной части пролива нефтеносные пески. В самом проливе, невидимому, отсутствуют илистые осадки, благодаря наличию придонных течений. На отсутствие здесь илов указывает присутствие в изобилии устриц.
Пример залива Бэззардс Бэй также убедительно показывает, что чёрные илы (будущие тёмные (сланцеватые глины) отлагаются при условиях открытого общения с морем, энергичной и свободной циркуляции воды, и свободном доступе кислорода. Всё это идёт в разрез с утверждением Твепхофеля, разделяемым многими геологами, что чёрные сланцеватые глины были отложены в виде чёрных илов в застойных водоёмах, при отсутствии циркуляции воды и доступа кислорода из-за сероводородного заражения придонной воды. Конечно и в условиях, указанных Твенхофелем, образуются чёрные илы, но эти условия не являются существенно необходимыми, как показывает процесс образования чёрных илов в Кильской бухте и в Бэззардс Бэй.
Н. М. Страхов (1937) доказал весьма убедительно, что сероводородное заражение придонной воды бассейна не имеет сколько-нибудь заметного влияния на количество фоссилизирующегося органического вещества.
Он показал, что серая глубокодонная глина Чёрного моря (из зоны сероводородного заражения) по содержанию в ней органического вещества (1,74 %) не отличается от илов фазеолинового (1,61 %) и мидиевого (2,14 %), отложенных в кислородной зоне. Повышенное содержание органического вещества в илах, переходном (2,51 %) и известковом (4,54 %), залегающих в центральной части сероводородной зоны Чёрного моря, объясняется весьма удовлетворительно уменьшенным приносом в эти илы неорганического материала. Эти соображения подтверждаются различием мощностей сопоставляемых илов. Мощность мидиевого и фазеолинового илов колеблется от 60 до 70 см, в более прибрежных местах она свыше 100 см и доходит до 170 и даже до 225 см. Мощность серого ила (сероводородной зоны) больше 50—70 см и даже выше 100 см (а в исключительных случаях доходит до 194 см). Мощность переходного ила меньше 50 см и колеблется в пределах 35—45 см. Мощность известкового ила падает до 18—6 см. Из этих цифр отчётливо видно, что по приносу обломочного материала серый глубоководный ил примыкает к мидиевому и фазеолиновому илам, с которым его сближает и содержание органического вещества, а переходный и известковый илы залегают в области уменьшенного приноса обломочного материала, а потому представляются обогащёнными органическим веществом (при молчаливом допущении, что органический материал распределяется более или менее равномерно по всему дну Чёрного моря. К. К.).
На основании этих данных Н. М. Страхов (1937) приходит к совершенно убедительному выводу, „что сероводородное заражение придонной воды в Чёрном море не имеет сколько-нибудь заметного влияния на ход накопления органического вещества в этом бассейне“.
Столь же убедительны аргументы, приводимые Н. М. Страховым в доказательство того, что отложение горючих сланцев и само накопление в них органического вещества происходило в бассейнах с нормальным газовым режимом и что сероводородное заражение придонных областей бассейна было тут не причём.
Н. М. Страхов останавливается подробно на анализе трёх конкретных примеров: на горючих сланцах зоны с Perisphinctcs panderi d’Orb. Приволжского и Вятско-Камского района, на битуминозных мергелях артинского яруса по р. Юрезани и на доманиковой фации Южного Урала, толще битуминозных мергелей, известняков, глинистых и горючих сланцев франкского яруса (девон).
Горючие сланцы зоны с Perisphinctes panderi d’Orb. содержат органического вещества от 11—14 (как минимум) до 50—55 % (как максимум). Эти породы богаты отпечатками брахиопод и моллюсков, т. е. формами животного бентоса, входившими в состав биоценоза, встречающегося только в горючих сланцах и отличного от биоценоза пород, вмещающих эти сланцы, как на это указывает Н. М. Страхов. Совершенно очевидно из приведённых Н. М. Страховым данных, что органический материал описываемых сланцев был отложен на местообитании биоценоза, изобиловавшего особями, и что поэтому, как справедливо замечает Н. М. Страхов, не может быть и речи о сероводородном заражении придонных слоёв воды бассейна, в котором были отложены горючие сланцы зоны с Perisphinctes panderi.
Артинские битуминозные мергели р. Юрезани содержат от 1 до 4 % органического вещества. В верхней части разреза имеется несколько прослоев, в которых содержание органических веществ доходит до 20—22 %. В фаунистическом отношении эти битуминозные мергели резко отличаются от известняков, которые их замешают по р. Атафу и западнее. В известняках поражает обилие брахиопод, криноидей, мшанок и фузулин, при весьма подчинённом значении губок. В битуминозных мергелях брахиоподы, криноидеи и мшанки резко отступают на второй план, фузулины отсутствуют совсем и исключительным развитием пользуются губки. „Учитывая последнее обстоятельство“, пишет Н. М. Страхов, „биоценоз битуминозных мергелей можно было бы назвать губковым в отличие от брахиоподово-мшанково-фузулинового в известняках“. И в этом случае отпадает вопрос о сероводородном заражении бассейна, в котором были отложены артинские битуминозные мергели, как указывает Н. М. Страхов, иначе было бы совершенно непонятно, как могли существовать на дне те „губковые заросли“, о наличии которых говорит изумительное изобилие спикул.
Породы доманиковой фации, в отношении содержания в них органического вещества, охарактеризованы Н. М. Страховым иначе, чем в двух предшествующих случаях, а именно, процентами содержания в породах органического углерода. В птероподовых известняках органического С — 0,34 %, в чёрных известняках — 2,13 %, в мергелях — 2,12 %, в глинистых сланцах — 3,81 %. В горючих сланцах органического углерода от 7 до 35 %. Чтобы перейти от содержания органического углерода на содержание органического вещества в указанных породах, пришлось бы помножить приведённые цифры на 1,7 (по Траску) или на 1,43 (по Архангельскому). Так как оба коэфициента не могут считаться точно установленными, а являются лишь приблизительными, то можно принять среднее между ними 1,5. Помножив цифры содержания С на 1,5, мы получим для пород дом а пиковой фации цифры содержания в них органического вещества. Так, например, горючие сланцы доманика содержат, следовательно, ют 8,5 до 52,5 % органического вещества, т. е. столько же, как сланцы зоны с Perisphinctes panderi d’Orb. Фауна доманика, по Н. М. Страхову, состоит из брахиопод (40 видов), пелеципод и гастропод (16 видов) и головоногих моллюсков (10 видов). Это типичная морская фауна. Во всех типах пород доманика неизменно встречаются представители родов Liorhynchus, Lunulicardium, Lingula, Buchiosa, образуя собой настоящий доманиковый биоценоз, к которому остальные виды и роды присоединяются в качестве более редких и единично встречающихся акцессорных форм. Во всех породах доманика неизменно встречаются представители бентоса: брахиоподы и йелециподы. „Доманиковый бассейн всюду на своей площади обладал донной фауной, хотя и не везде одинаково богатой, часто рассеянной одиночками и лишь местами образующей раковинные поля, что является совершенно нормальным явлением во всех современных морях“. Доманиковый бассейн представлял собой море с нормальным газовым режимом, без сероводородного заражения нижних горизонтов воды.
Общий вывод, к которому приходит Н. М. Страхов на основании своих исследований, формулируется им самим таким образом: „Не только имеются сероводородные бассейны, которые (как современное Чёрное море), несмотря на наличие сероводорода, не накопляют сколько-нибудь заметно органических веществ, но вместе с тем достоверно, что существовали моря с нормальным газовым режимом, в которых, несмотря на это, органическое вещество всё же успешно концентрировалось в большой степени. Ясно, что характер газового режима в придонных слоях воды для процесса накопления органической массы имеет лишь совершенно второстепенное значение“.
Показав убедительным образом, что сероводородное заражение придонной воды не влияет на накопление органического вещества в осадках бассейна, Н. М. Страхов ставит ещё вопрос о том, не влияет ли сероводородное заражение консервирующим образом на оседающий органический материал. Он правильно указывает, что надо отличать восстановительную среду в самом осадке от восстановительной среды в придонной воде.
Восстановительной среде в самой толще осадков он придаёт огромное значение, а в придонной воде — лишь второстепенное, ничтожное.
Главным аргументом в защиту такой точки зрения Н. М. Страхов выдвигает то обстоятельство, что органическое вещество пребывает в верхних слоях илов (в окислительной среде) в течение промежутка времени, ничтожно малого по сравнению с тем временем, в течение которого оно потом остаётся (в восстановительной среде) в более глубоких слоях толщи илов.
Это очень важное указание, с которым нельзя не считаться. В нефтяной литературе за последние годы установилось воззрение, что восстановительная среда (необходимая для процесса нефтеобразования) возможна только в условиях сероводородного заражения, эти два понятия стали синонимами для нефтяных геологов. Конечно сероводородное заражение придонной воды создаёт восстановительную среду, но эта среда только чисто местного значения, и совершенно уступает по значению восстановительной среде в толще донных осадков, имеющей по своему распространению всеобщее универсальное значение.
Остаётся под вопросом возможность влияния сероводородного заражения придонной воды на направление процессов разложения органического вещества в сторону образования нефтеподобных продуктов. Допуская возможность такого влияния, Н. М. Страхов всё же ставит вопрос о возможной переоценке влияния сероводородного заражения также и в этом направлении.
Битуминозные сланцы и нефть
правитьЧёрные и вообще тёмноокрашенные сланцеватые глины тапа майкопской свиты, чокракских и спаниодонтелловых глин грозненской свиты, и подобные им породы, принимаются многими исследователями за материнские породы нефти, в которых нефть, по мнению этих лиц, генерировалась, а затем уже мигрировала в песчаные пласты, залегающие среди или выше тёмных сланцеватых глин, и в этих песчаных пластах, играющих роль приемников, образовала скопления нефти промышленного значения. Перечисленные выше толщи третичного возраста. Подобные же породы известны в отложениях всех возрастов. Мы имеем диктионемовый сланец в силуре, доманиковый сланец или „доманик“ в девоне и т. д.
Такие тёмные сланцеватые глины всегда содержат в более или менее значительном количестве органические вещества, но в таком измельчённом состоянии, что они не поддаются видовому определению под микроскопом.
Этот органический материал соответствует органическому детриту, отлагаемому в илах современных морских водоёмов, как это было показано Траском, путём перегонки в одинаковых условиях как современных морских илов, так и тёмных сланцеватых глии, выдававшихся за материнские породы нефти.
Органический детрит, попадающий в состав современных морских илов (будущих тёмноокрашенных сланцевых глин), представляет собой чрезвычайно измельчённое вещество растительного и животного происхождения, пребывавшее продолжительное время во взвешенном состоянии в воде до своего оседания на морское дно, где оно образует на поверхности ила чрезвычайно рыхлый слой толщиной в 2—3 мм, играющий большую роль в питании илоедов (червей, моллюсков и ракообразных).
На мелководных участках морских водоёмов, где влияние волнения доходит до дна, этот поверхностный слой взбудораживается в бурную погоду и временно детрит снова оказывается в воде во взвешенном состоянии; в тихую погоду детрит снова оседает, в бурную погоду опять взбудораживается и т. д., пока он не окажется окончательно запечатанным в донных осадках по мере накопления последних. Чрезвычайная измельчённость детрита приводит к чрезмерно большому отношению поверхности к массе, следствием чего является большая реактивность детрита. Принимая во внимание, что детрит находится продолжительное время в контакте с кислородом, растворённым в воде, с аэробными бактериями, встречающимися в воде, и что он проходит через пищеварительные органы илоедов, не трудно понять, что детрит в результате указанных влиянии переводится в устойчивые комбинации органического вещества. Вот почему тёмные сланцеватые глины даже почтенного геологического возраста при сухой перегонке в одинаковых условиях обнаруживают такое сходство с современными морскими илами в смысле качества получаемых продуктов перегонки. Детрит сохранился в этих породах на протяжении геологических веков в почти неизменённом состоянии потому, что попал в состав осадков в состоянии устойчивых соединений. Поэтому тёмные сланцеватые глины, с более или менее значительным содержанием в них органического вещества, и не могли, при господствующих в недрах температурах, где залегают эти породы, генерировать нефть (или сланцевое масло), для чего нужны температуры не ниже 250° С. Рассматривать тёмные сланцеватые глины указанного рода за материнские породы нефти или, как их ещё предупредительно называют, за „нефтепроизводящие породы“ никак нельзя.
Тёмные сланцеватые глины описанной выше категории бывают без каких бы то ни было признаков нефти, например, диктионемовый сланец силура в Ленинградской области, грозненская свита верхнего сармата на Северном Кавказе.
Но известно не мало случаев, когда породы рассматриваемого типа обнаруживают отчётливые признаки нефтеносности в виде нефтяного запаха, нефтяного окрашивания и даже наличия нефти. Примерами может служить майкопская толща в северном Дагестане и в Грузии. Такого рода случаи и послужили, конечно, основанием для утверждения, что подобные породы являются нефтепроизводящими. Наблюдаемая в этих породах нефть генерировалась в них, но очевидно не из детрита, а из органического материала другого типа, попавшего в сланцеватые глины в момент их отложения.
Чтобы понять, как это могло произойти и наличию какого материала в исходных илах следует приписать образование нефти в темных сланцеватых глинах, необходимо обратиться к изучению условий, при которых в современных морских водоёмах происходит образование осадков, которые в будущем превратятся в тёмные сланцеватые глины. Этим породам отвечают чёрные илы, отлагающиеся в современных морских водоёмах за поясом зостеровых зарослей, т. е. в сторону моря от последних, и на более значительной глубине.
Чёрный ил на всём своем протяжении обнаруживает содержание органического вещества, обусловленное примесью детрита. Но, кроме того, в области чёрного ила встречаются ещё локализованные скопления так называемой „мёртвой травы“, состоящие из отмерших листьев морских трав, опавших и снесённых подводными течениями за пределы местообитаний живых зарослей морской травы. Залежи „мёртвой травы“, попадающие в илистые осадки в мало разложенном состоянии, по сравнению с детритом, и являются, повидимому, исходным материалом для образования нефти в чёрных илах, этих будущих чёрных или тёмноокрашенных сланцеватых глинах. „Мёртвая трава“ не подвергается быстрому переводу в устойчивые соединения, как это имеет место в случае детрита, потому что она гораздо менее реактивна благодаря незначительному числовому отношению поверхности к массе. Попадая в илистые осадки в гораздо менее разложенном состоянии, чем детрит, „мёртвая трава“ способна, очевидно, к дальнейшим превращениям и, по всей вероятности, является исходным материалом для образования нефти, встречаемой в тёмных сланцеватых глинах.
Практические выводы в отношении поисков нефти
правитьЕсли наличие несомненных признаков нефти в толщах тёмных сланцеватых глин, например в майкопской толще, действительно обусловлено тем обстоятельством, что при отложении исходных илов, давших начало этим толщам, в этих илах, помимо детрита, были отложены также остатки „мёртвой травы“, превратившиеся с течением времени в нефть, то само собой понятно, что где-то по соседству должны были существовать заросли морской травы, опавшие листья которых были отложены в залежах „мёртвой травы“. Живые заросли морской травы, по аналогии с тем, что (наблюдается в современных морских водоёмах, должны были находиться в сторону древнего берега от области отложения чёрных илов (конкретный пример — Кильская бухта, Триестский залив и др.). Учитывая это обстоятельство, мы должны искать промышленные залежи нефти, отвечающие бывшим местообитаниям морской травы, на том же стратиграфическом уровне тёмных сланцеватых глин, но в сторону древнего берега водоёма, в расчёте на то, что в этом направлении удастся обнаружить смену фации тёмных сланцеватых глин на фацию чередования песчанистых отложений с глинистыми или даже чисто песчанистую, на которой могли в своё время произрастать морские травы в виде обширных подводных лугов.
В виде конкретных примеров можно было бы указать на месторождения Ферганы, в которых исфаринский ярус О. С. Вялова, (развитый в месторождениях Майли-сай на севере и в Риштане и Чимионе на юге, должен сменяться фацией песчанистых отложений с нефтью (бывшими зарослями морской травы) за пределами этих месторождений в сторону древнего берега, проходившего в исфаринское время. Вопрос только в том, не окажется ли песчанистая фация нефарийского яруса уже смытой на периферии Ферганского бассейна.
В Риштане и Чимионе песчанистую фацию исфаринского яруса следовало бы искать в южном направлении.
Такой же вопрос может быть поставлен по отношению к другим толщам сланцеватых глин с признаками нефти, а, может быть, по отношению ко всем толщам чёрных сланцеватых глин вообще. Например, в каком направлении следует искать нефтеносную песчанистую фацию горизонта майкопских слоёв на Северном Кавказе? То же самое по отношению к коунской свите на Апшеронском полуострове. Такой же вопрос возникает и по отношению к доманику на Русской платформе. Может быть такой же вопрос будет правилен и по отношению к диктионемовой толще силура в Ленинградской области и Эстонии.
Литература
правитьПодробные указания на литературные источники, цитированные в тексте, приведены в списках литературы, опубликованных в работах К. П. Калицкого: „Происхождение нефти из остатков растительных сообществ моря“ (Труды Нефт. геол.-разв. инст., сер. А, вып. 105, стр. 88—95, 1937) и „Остатки водорослей как возможный исходный материал для образования нефти“ (Труды Нефт. геол.-разв. инст., нов. сер., вып. 13, стр. 68—70, 1940).
В указанные списки не попали поименованные ниже работы:
- Апресов С. М. Остров Челекен и критический обзор его литературы. Труды Бакинского отд. русск. техн. общ. за 1910 г., стр. 10—12, 1912.
- Порфирьев В. Б. Условия образования нефти в нефтяных месторождений в республиках Средней Азии. Ташкент, 1941.
- Страхов Н. М. О значении сероводородных бассейнов как областей отложения битуминозных и „нефтепроизводящих“ свит. Изв. Акад. наук СССР, Отд. матем. и естеств. наук, 1937, No 5, фиг. 1—10, стр. 893—917.
- Туаев Н. П. и Швембергер А. Н. Бухарский нефтеносный район в свете новых данных. Информационный сборник Нефт. геол.-разв. инст. (НГРИ), 1933.
- De Colyer Е. Future position of petroleum geology in the oil industry. Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., vol. 24, Nr. 8, pp. 1389—1399, 1940.
- Hough J. L. Sediments of Buzzards Bay, Massachusetts. Journ. Sedimentary Petrology, vol. 10, Nr. 1, pp. 19—32, figs. 1—4, 1940.
- Kuenen H. The negative isostatic anomalies in the East Indies. Leidsche Geologische Mededeelungen, Deel VIII, Aflevering 2, pp. 169/214, figs. 1—24, 1937.
- Levorsen A. J. Petroleum Geology. Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., vol. 24, Nr. 8, pp. 1355—1360, 1940.
- Mation A. F. Topographie Zoologique des côtes de Marseille. Annales du musée d’histoire naturelle de Marseille. Zoologie. Tome I, 1883.
- Russell R. D. Future of field geology. Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol., Vol. 25, Nr. 2, pp. 324—326, 1941.
- Summers H. S. Experimental tectonic geology. Report of the Australian and New Zealand Association for the Advancement of Science (Sydney meeting. 1932i, vol. 21, pp. 49—75, plates 1—II. К статье приложен список литературы, содержащий 80 названий.
- Twenhofel W. Н. Environments of origin of black shales. Amer. Assoc. Petrol. Geol., Bull., Vol. 23, Nr. 8, pp. 1179—1198, figs. 1—2, 1939.
Содержание
правитьПредисловие
Часть I. Современные методы поисков нефтяных залежей
Введение
Замечания общего характера по поискам нефти
- Достоверные и недостоверные признаки промышленной нефтеносности
- Запахи
- Вытяжки
- Пирит и марказит
- Сера и сероводородные источники
- Битуминозные породы
- Мнимые антиклинальные структуры
- Пористость
- Явления местного значения
Теоретические соображения, на которые базируются при поисках нефти
- Пласты-келлекторы
- Нефтепроизводящие породы
Миграция нефти
- Замечания общего характера
- Миграция нефти в газообразном (парообразном) состоянии
- Миграция нефти в жидком состоянии
- О допускаемых размерах вертикальной миграции нефти
- Миграция нефтяных и газовых масс
- Классификация миграционных явлений
- Пути миграции нефти
Формирование нефтяных залежей
- Общие замечания
- Гипотеза вторичного залегания нефти
- Гипотеза первичного залегания нефти
- Компромиссная гипотеза залегания нефти
Первичное залегание нефти
Часть II. Обоснование поисков скрытых залежей нефти
Затруднения при изучении вопроса о происхождении нефти
Неудачные подходы исследователей к решению проблемы происхождения нефти
Воззрения Г. Л. Стадникова на происхождение нефти
- Происхождение асфальта
- Происхождение нефти
- Восстановительная среда
- Стадии разложения органического вещества
- Происхождение нефти из сине-зелёных и зелёных водорослей пресноводных водоёмов
- Сероводородное заражение
- Происхождение богхедов
Накопление значительных масс органического вещества в природных условиях
Связь между залежами нефти и растительными сообществами типа зарослей морской травы
Морская трава в ископаемом состоянии
Предшественники морских трав
Причины слабой изученности грунтов с остатками морских трав
Четыре категории отложений с остатками морских трав
Нефтяные залежи, соответствующие бывшим береговым валам из остатков (листьев) морской травы
Нефтяные месторождения, отвечающие бывшим залежам „мёртвой травы“
Нефтяные залежи, отвечающие бывшим местообитаниям зарослей морской травы
Нефтяные залежи, связываемые с толщами тёмных сланцеватых глин и глинистых сланцев
Часть III. Приуроченность нефти к определённым структурам
Возражения против антиклиникальной теории
- Мнимые антиклинальные структуры
- Почему нефть придерживается антиклинальных складок?
- Тектонические явления, подтверждающие влияние нефтяных масс на возникновение складок
- Данные структурной геологии
- Причины сосредоточения значительных нефтяных масс
- Расположение грязевых вулканов на антиклинальных осях
- Связь нефтяных месторождений с соляными штоками
- Связь нефтяных залежей с интрузиями
- Застрахованы ли нефтяные месторождения от дислокаций?
- Невозможность процесса концентрации газа в сводах антиклиналей путём миграции
- Общие выводы
Приуроченность нефти к определённым стратиграфическим толщам нефтеносного бассейна
- Продуктивные свиты или толщи
- Проверка степени изученности в разведанности нефтеносной толщи
Приуроченность нефти к определенным фациям
- Поиски нефтеносных фаций
- Поиски скрытых под поверхностью фаций
- Фации
- Распределение нефтяных залежей по горизонтальному протяжению продуктивных толщ
- Нефтеносная фация
- Нефтяные залежи и мшанковые образования
- Нефтяные залежи и тёмные сланцевые глины
- Битуминозные сланцы и нефть
- Практические выводы в отношении поисков нефти
Литература