Текст книги "Тайны образования нефти и горючих газов"

Автор книги: Михаил Калинко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 12 страниц)

В свете этого приходится удивляться прозорливости многих исследователей, которые, располагая весьма ограниченной информацией, высказали предположения, подтвердившиеся почти через 100 лет. К таким догадкам следует отнести предположение Д. С. Ньюберри об образовании нефти в глинистых породах, а также предположение Р. Н. Мурчисона о том, что процессы образования нефти из захороненного биогенного вещества должны быть региональными.

Высказанные предположения и гипотезы были тем ближе к действительности, чем полнее и комплекснее использовалась как геологическая, так и геохимическая информация. В этом отношении наиболее достоверной оказалась гипотеза происхождения нефти И. М. Губкина, что объяснялось помимо его незаурядных исследовательских способностей также тем, что он использовал комплекс всей накопленной к тому времени геологической и геохимической информации: выявленные геологические закономерности распределения месторождений нефти, данные об ее составе, распределении органического вещества, природе подземных вод, сопровождающих залежи нефти и т. д.

Возникновение и попытки возрождения ошибочных представлений о неорганическом происхождении нефти были связаны прежде всего с недостатком информации, отсутствием комплексности в ее использовании.

И коль скоро мы в предисловии провели параллель между решением проблемы происхождения нефти и раскрытием тайн в детективах, проведенный обзор позволяет продолжить это сравнение. Как раскрытие самых сложных, самых запутанных детективных историй невозможно без применения современных, в частности спектральных, методов анализа веществ, использования системного анализа, так и проблема происхождения нефти не могла быть решена на основе лишь односторонней информации об условиях ее залегания в единичных месторождениях, а нужны были сведения об ее составе, полученные самыми современными, в том числе и спектральными, методами.

Раскрытие тайны происхождения нефти является делом более сложным, чем раскрытие детективных тайн уже потому, что "преступление совершено" нередко десятки, а то и сотни миллионов лет назад, когда не было еще человека, об условиях "преступления" достоверно ничего неизвестно, и судить приходится лишь по косвенным данным. Нет прямых "свидетелей преступления", их не допросишь. И, наконец, от нефти не дождешься "чистосердечного признания", и следы "преступники" надо собирать по крохам.

Решение этой проблемы облегчает лишь возможность наблюдать аналогичные "преступления", которые происходят в настоящее время, т. е. с известной долей условности получать информацию о процессах нефтегазообразования, протекающих в осадках современных моржих и пресноводных бассейнов и, наконец, самыми тончайшими методами обнаруживать следы пребывания нефти и даже устанавливать пути ее продвижения.

Продолжая аналогию, следует отметить, что так же как и во всякой сложной детективной истории недостаточным доказательством невиновности является нахождение потенциального преступника вдали от места преступления (учитывая возможности современного транспорта, места нахождения нефти и газа, как правило, не могут свидетельствовать о месте и условиях их образования.

В самом деле, нефть и газ вследствие своей исключительной подвижности могут скопляться в залежи за десятки, а возможно, и за сотни километров от места своего "рождения", причем они образуются из самого различного органического вещества. Вот почему единичные случаи нахождения нефти или газа с какими-либо органическими остатками или в каких-то определенных породах не могут являться "уликой" происхождения этих полезных ископаемых.

Анализируя причины возникновения различных представлений и гипотез о происхождении нефти и углеводородных горючих газов на протяжении всей рассматриваемой истории, нетрудно заметить, что часть возникших заблуждений обусловливалась объективными обстоятельствами, связанными с недостаточностью информации на ранних этапах развития науки; таким образом, в истории развития данной отрасли науки были неизбежны "издержки". Однако существовали субъективные факторы, которые влияли на формирование некоторых представлений.

Глава VI. Современная теория образования нефти и природных горючих газов

Современная теория...

Нефтегазовая геология относится к числу тех наук, в которых научно-техническая революция произвела действительно революционный переворот как в теории, так и в практическом использовании теоретических разработок. На самом деле, как отмечалось, благодаря научно-технической революции появилась возможность получить информацию о составе органических веществ, содержащихся в породах, обнаружить ничтожные количества этих веществ, измеряемые тысячными и десятитысячными долями процента, узнать, как накапливаются эти вещества почти во всех морях и океанах мира, что происходит с ними с момента захоронения и до погружения на 7000-10000 м. Благодаря научно-технической революции почти все процессы, в которых участвуют породы и содержащееся в них органическое вещество, удалось моделировать в лабораториях.

Наконец, благодаря научно-технической революции удалось получить информацию о распределении нефти и газа в пределах почти всех континентов и крупных островов мира и в прибрежных частях многих морей и океанов.

Использование всей этой многогранной информации, а также научных разработок многих поколений ученых (особенно академиков В. И. Вернадского, И. М. Губкина и других русских, советских и зарубежных исследователей) позволило создать достаточно стройную теорию происхождения нефти и углеводородных газов, названную обобщившим всю эту информацию членом-корреспондентом Академии наук СССР, профессором МГУ Н. Б. Вассоевичем теорией осадочно-миграционного происхождения нефти и углеводородных газов.

Сама теория порождена научно-технической революцией и в то же время является ее частью, поскольку содействует открытию новых нефтегазоносных областей и провинций и росту добычи этих полезных ископаемых. В соответствии с указанной теорией нефть и углеводородные газы являются продуктами процесса преобразования захороненного органического вещества, который протекает в недрах в специфических условиях. Поэтому большое внимание уделяется изучению распространения, накопления, захоронения и преобразования в недрах органического вещества, являющегося одним из основных объектов новой ветви наук о Земле – органической геохимии.

Как отмечалось в главе III, во второй половине арийской эры на Земле зародилась жизнь, и по этой причине во всех образованиях, формировавшихся начиная с указанного времени, почти всегда содержится органическое вещество и продукты его преобразования. В настоящее время на поверхности Земли, в атмосфере а высоте до десятка километров и во всей поверхностной гидросфере в грунтовых водах и в верхней части ластовых вод, а стало быть, и пород, обязательно имеется различные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности. Даже в снегах и воздухе Антарктиды на высоте нескольких километров были обнаружены бактерии, водоросли и др.

Поскольку одной из основ всех жизненных процессов является углерод, определенный интерес представляет его баланс (рис. 29, 30). Как видно из рисунков, значительная доля углерода приходится на растения и весьма малая – на животных. Значительное количество углерода вносится в атмосферу в виде углекислого газа в результате деятельности человека. В 1971 году количество СО₂ составило 16,06 млрд. т, что в пересчете на углерод будет равно 4,5 млрд. т. По прогнозам ряда исследователей, в 2000 году эта цифра удвоится. При этом поскольку поглощение океанами и фиксация растениями полностью не компенсируют поступающее количество углекислого газа, то за 40 лет – с 1960 по 2000 годы – атмосфера пополнится им на 88⋅10¹⁰ т.

Рис 29. Цикл углерода на Земле: а – схема: цифры – количество Углерода в граммах на 1 см2 поверхности; размеры квадратов пропорциональны содержанию углерода в соответствующих природных образованиях; стрелками показано направление обмена; б – источники углерода; цифры – количество углерода в миллиардах тонн

Продолжение цикла углерода на земле

Рис. 30. Первичная биопродукция в миллиграммах углерода на 1 м2 в день: 1 – более 500, 2 – 250-500, 3 – 150-200, 4 – 100-150, 5 – менее 100, 6 – суша

Рассматривая "продуктивность" органической жизни в океанах, выраженную в миллиграммах на 1 м² поверхности в день, нетрудно убедиться в крайней неравномерности ее по площади: наиболее слабо «производящие» области располагаются как в высоких широтах (вблизи Антарктиды и в Северном Ледовитом океане), так ив средних широтах, приуроченных к глубоководным зонам океанов. Почти на один порядок выше «продуктивность» Вблизи западных берегов Южной Африки, западных берегов Южной Америки, у Калифорнии и т. д.

Однако "продуктивность" тех или иных участков территорий и акваторий не полностью определяет количество захороненных в них органических веществ, точнее, она может определить только верхний предел такого количества, и то не всегда, так как возможен принос водными потоками органического вещества, образовавшегося за многие десятки, а то и сотни километров от мест захоронения.

Как видно из рис. 31, зонам максимальной "продуктивности" органического вещества океана не всегда соответствуют зоны максимального его накопления.

Рис. 31. Баланс органического вещества в океане в тоннах в год

В океанических бассейнах довольно четко выявляется общая закономерность увеличения содержания органического вещества в осадках по мере приближения к суше. На фоне общей закономерности выделяются и частные: количество захороняемого органического вещества повышается вблизи устьев рек, особенно таких крупных, как Миссисипи, Ганг, Нигер, Амазонка и др. Любопытно, что осадки, а вместе с ними и органические остатки, выносимые крупными реками, разносятся по океанам и морям на многие сотни, а иногда и тысячи километров. Так, осадки, выносимые Амазонкой в Атлантический океан, прослежены на расстояние более 2000 км от устья. Вместе с песком и илом на дне оседают кусочки древесины, обрывки растений и другие органические остатки.

Также богаты органическим веществом осадки внутренних окраинных морей (Средиземного, Черного, Каспийского, Японского и др.) и некоторые прибрежные части океанов. Так, у западного побережья Африки в заливе Флемиш-Бей современные осадки содержат до 10-12 % органического вещества. Как правило, количество его в осадках увеличивается с уменьшением диаметра минеральных частиц: оно максимально в глинах, намного меньше в песчаниках и совсем незначительно в более грубых, осадках – гравелитах, конгломератах и т. д.

По подсчетам советского исследователя Е. А. Романкевича, в Мировом океане содержится 1830 млрд. т органического вещества (в пересчете на углерод), из которого на дно ежегодно поступает 1-3 млрд. т, а с осадками захороняется 85 млн. т. Если предположить, то в течение фанерозоя (570 млн. лет) скорость накопления органического вещества в морях и океанах была кой же, как в настоящее время (что, конечно, неверно, к как в отдельные периоды она значительно колебалась), то за этот промежуток времени могло накопиться столько органического вещества, что его хватило бы для образования 56 000 трлн. т нефти. В этих расчетах не учитывалось количество органического вещества, которое накапливается в осадках крупных озер, рек и болот (торф).

Таким образом, в осадочные породы уже на первой стадии их образования попадает органическое вещество, количество которого, как правило, не превышает 1-2 % их состава, но нередко достигает и 10-20%, а эпизодически 50-100 % (горючие сланцы, ископаемые угли).

Таким образом, захоронение органического вещества вместе с минеральными осадками почти всегда сопровождает процесс осадконакопления в водных бассейнах различных типов, и зоны различного содержания (в том числе и повышенного) этого вещества распространяются на огромные площади, измеряемые сотнями или тысячами квадратных километров, и в плане довольно закономерно сменяют друг друга в соответствии со сменой типов осадков (прибрежные, глубоководные и т. д.).

Накопление осадков в водных бассейнах без органического вещества происходит лишь в исключительных случаях и является событием экстраординарным.

Процессы образования магматических пород, как правило, не сопровождаются накоплением органического вещества, оно попадает в эти породы эпизодически, чаще всего при контакте с осадочными образованиями (почвами, осадками и др.).

Нередко при извержениях движущаяся лава захватывает почвы, обогащенные органическим веществом, растительность, встреченную на пути (деревья, кустарники, травяной покров), и даже животных. Органические вещества, попадающие в "живой" поток лавы, имеющий весьма высокую температуру, обычно сгорают. Но нередко органическое вещество бывает захвачено остывающим потоком лавы, оно не успевает сгорать и оказывается погребенным вместе с изверженными породами.

Особенно часто захороняется растительный покров при извержениях, сопровождающихся выпадением большого количества вулканического пепла. Так, при извержении вулкана Толбачик на Камчатке в 1975-1976 годах пеплом были засыпаны лес и кустарник в окружности до 5 км от центра извержения, И В некоторых местах над поверхностью пепла выступают верхние части кустов и деревьев.

При подводных извержениях лавой захватывается верхний слой осадков, обогащенных органическим веществом, или даже организмы (кораллы и др.). Наконец, органическое вещество может захороняться с вулканогенными осадками и в тех случаях, когда в кальдерах вулканов или на их склонах образуются теплые болота, озера, теплые источники, в которых широко развиваются сине-зеленые водоросли и различные микроорганизмы. Такая, например, картина наблюдается в настоящее время в кальдере вулкана Узон на Камчатке. На дне этой кальдеры накапливаются остатки водорослей и растений, образующие линзы торфа, на которых, в свою очередь, развиваются микроорганизмы. Можно не сомневаться, что если снова начнется извержение, то накопившиеся с органическим веществом слои окажутся погребенными под потоками лавы или толщей вулканического пепла.

Органическое вещество в некоторых случаях может попадать и в интрузивные магматические породы. Происходит это двумя путями. Оно может быть захвачено обломками осадочных пород, обогащенных этим веществом, и в таком случае в наибольшем количестве содержится в этих обломках. Так, встречающиеся во многих алмазоносных кимберлитовых трубках Сибири кусочки известняков и доломитов содержат значительно больше органического вещества, чем сами кимберлиты.

Другой путь следующий. При остывании магмы и растрескивании образующихся из нее пород в трещинах создается относительный вакуум, благодаря которому из смежных осадочных пород как бы "высасываются" жидкости и газы. Если эти осадочные породы содержат нефть или углеводородные газы, то газы и нефть могут попадать и в магматические породы. Это хорошо заметно в некоторых кимберлитовых трубках Сибири (например, в трубке Удачная, где скопился метановый газ), а также в магматических породах Гурии (Грузия) т. д.

Но, как уже говорилось, процессы попадания органического вещества в магматические породы являются эпизодическими и по масштабам не сопоставимы с процессами захоронения органического вещества в осаДкйх водных бассейнов.

Принципиальные отличия органического вещества, содержащегося в осадочных и магматических породах, обусловливаются также тем, что не все захороненное органическое вещество впоследствии может стать источником образования нефти и газа. Дело в том, что степень сохранности захороненного вещества и пути его преобразования зависят в конечном итоге от доступа кислорода и условий для удаления продуктов окисления. Так, при свободном доступе кислорода происходит тление органического вещества, и если к тому же существуют условия для удаления продуктов реакции, то органическое вещество разрушается полностью, образуя преимущественно углекислоту и воду. Такова судьба органического вещества, которое захороняется на суше выше уровня грунтовых вод, а также в водоемах со свободной циркуляцией поверхностных вод, насыщенных кислородом, или оказавшегося в слоях грубозернистого материала (песка, галечника и др.), по которым циркулируют насыщенные кислородом воды, удаляющие как само органическое вещество, так и продукты его разрушения.

При ограниченном доступе кислорода или полном отсутствии его доступа органическое вещество в зависимости от его типа, наличия условий, благоприятных для развития микроорганизмов, подвергается процессам гниения или брожения, при которых образуются сначала метан, а затем и другие углеводороды и различные вещества (воски, смолы и др.). Вот почему наиболее благоприятные условия для захоронения органического вещества и его преобразования в сторону горючих ископаемых существуют в осадках водоемов, придонные части которых характеризуются застойными условиями, т. е. в осадках морей, океанов, озер, болот, стариц.

Вне водных бассейнов условия, благоприятные для захоронения и сохранения органического вещества и затем его медленного преобразования без существенного окисления, как правило, отсутствуют или, точнее, встречаются в сравнительно редких случаях: при крупных извержениях, особенно если последние сопровождаются выпадением огромных количеств вулканического пепла, в зонах многолетней мерзлоты и т. д.

Вероятно, уместно будет сравнить площади накопления осадков в водных бассейнах с засеянным полем, на котором роль хлебороба исполняет вода, равномерно рассеивающая органическое вещество и даже создающая условия для его образования (для жизни микро– и макроорганизмов), а территории образования магмаэтических пород – с пустырем, заросшим сорняками, на котором лишь в редких случаях прорастают отдельные колосья хлеба из зерен, занесенных ветром, оброненных человеком, или попавших случайно другим путем.

Если это так, что и закономерности распределения органического вещества должны быть принципиально различными для осадочных и магматических пород. И действительно, распределение органического вещества в осадочных породах характеризуется такими же особенностями, как и распределение органического вещества в современных осадках: его количество зависит от состава пород и возрастает с уменьшением размера зерен и обломков, достигая максимума в глинистых разностях; зоны различного содержания (в том числе и повышенного) органического вещества прослеживаются на огромных площадях. Так, глинистые породы баженовской свиты Западной Сибири, характеризующиеся высоким содержанием органического вещества (до 10-13%), распространены на площади, измеряемой многими сотнями тысяч квадратных километров. Такие же примеры имеются и среди девонских отложений Волго-Уральской области (доманик) и среди пермских отложений Европы и т. д.

Совершенно иной характер имеет распространение органического вещества в магматических породах: как правило, органическое вещество не образует в них заметных скоплений и лишь спорадически обнаруживается в самых различных количествах. При этом не наблюдается определенных закономерностей в его распределении по площади и разрезу магматических пород, и нередко участки повышенного содержания органического вещества в магматических породах бывают приурочены к зонам контакта этих пород с осадочными или к включениям обломков последних.

Указанными закономерностями распределения органического вещества в осадочных и магматических породах можно объяснить и наблюдаемые особенности распределения этого вещества в третьей группе пород – метаморфических, образующихся, как отмечалось выше, при метаморфизме пород первых двух групп. Благодаря исследованиям советских ученых, и в первую очередь академика А. В. Сидоренко и С. А. Сидоренко, установлено, что в метаосадочных породах, представляющих собой метаморфизованные осадочные породы, как правило, содержится органическое вещество, количество которого несоизмеримо меньшее, чем в нормальных осадочных породах. Но все же и содержание органического вещества и его состав находятся в прямой зависимости от состава включающих его метаосадочных пород. В метаизверженных породах, как правило, органического вещества в ощутимых количествах не содержится, и если оно встречается, то незакономерно, локально.

Но только захоронение органического вещества не обеспечивает нефтегазообразования. Продолжая аналогию между захоронением органического вещества и посевом пшеницы или каких-либо других культур, можно заметить, что, как в растениеводстве, хорошая заделка семян – необходимое, но далеко не достаточное условие для получения урожая, так и захоронение органического вещества – первый, но далеко не достаточ-ный этап в длительном процессе нефтеобразования и в несколько более коротком процессе газообразования.

Это связано со многими причинами. Во-первых, в природе слишком много "любителей" энергии, заключенной как в захороненном органическом веществе, так и в любом зерне, состоящем из органического вещества. Во-вторых, так же как и растения для своего роста нуждаются в определенных благоприятных условиях, достаточной температуре, соответствующей плотности включающего грунта, обеспечивающей возможность прорастания семян, так и преобразование органического вещества в сторону нефти может происходить лишь при определенных благоприятных условиях, в первую очередь температурных и др.

Более того, если зерна растений в процессе эволюции приобрели защитные приспособления в виде достаточно прочной непроницаемой для микроорганизмов и инертной для разных химических реагентов оболочки, то обрывки и кусочки органического вещества такой защитной оболочки, как правило, не имеют, хотя если в породу попадают те же зерна, пыльца, споры, то они в начальный период менее подвержены действию различных неблагоприятных условий.

Как отмечалось выше, при доступе кислорода происходит окисление органического вещества с образованием преимущественно углекислоты и воды. Этому процессу способствует жизнедеятельность многих микроорганизмов. Поэтому на поверхности земли, а также на дне водоемов в грунтах, хорошо промываемых водой (крупнозернистых песчаных, галечниковых и т.д.), происходит окисление органического вещества. Нередко вода не только приносит кислород, но и выносит продукты окисления, благодаря чему процесс может развиваться почти до полного разложения органического вещества. Исключения могут составлять крупные обрывки растительной ткани, семена, споры и пыльца растений,

нередко сохраняющиеся в песках и даже галечниках. В наиболее распространенных осадках – илах, глинистых илах, накапливающихся в спокойных водах бухт, заливов, озер, болот, стариц рек, доступ кислорода, как правило, затруднен, и поэтому нет условий для полного окисления содержащегося в них органического вещества. В таких осадках развиваются микроорганизмы, которые "набрасываются" в первую очередь на легко-разрушаемые органические соединения – белки, углеводы и др. При этом образуется много углекислого газа, воды, метана и незначительное количество жидких и твердых углеводородов. Эти углеводороды обнаружены в современных осадках почти всех морей, океанов, озер, стариц рек и т. д. О широком образовании метана в болотах свидетельствует и его второе название – болотный газ.

В указанный биогенный этап захороненное в осадках органическое вещество так сильно преобразуется, что и по составу, и по физико-химическим свойствам, и по морфологии, и другим признакам становится абсолютно непохожим на то исходное вещество, которое захоронялось в осадках: в результате потери легко гидролизуемых компонентов в нем остаются устойчивые и синтезируются сложные и также устойчивые соединения.

Это органическое вещество состоит из трех групп соединений, которые дифференцируют по растворимости в различных растворителях. Значительную часть этого вещества составляют соединения, растворимые в едком калии, которые называются гуминовыми кислотами. В несколько меньшем количестве содержится не растворимое в органических растворителях вещество, именуемое в зарубежной литературе керогеном. В небольших количествах присутствуют растворимые в бензоле, хлороформе и других органических растворителях компоненты – битумы, или, как их теперь называют, битумоиды, в составе которых определены жидкие и твердые углеводороды всех трех групп. На всех стадиях изменения в осадках и в заключенном в них органическом веществе всегда содержатся в разных состояниях (свободном, сорбированном, в закрытых порах) газообразные компоненты, среди которых нередко преобладает метан, присутствуют этан и другие газообразные углеводороды.

По мере отложения все новых и новых порций осадков затрудняется и почти прекращается обмен веществами с придонным слоем воды, что приводит к гибели микроорганизмов вследствие отравления их продуктами своей жизнедеятельности. Намечается новый этап, обусловленный повышением температуры, происходящим из-за увеличения глубины залегания (см. главу III). Температура в осадках может также повышаться вследствие развития в них различных экзотермических химических процессов: выпадения солей, образования новых минералов и т. д.

Повышение температуры вызывает разложение или, как говорят, деструкцию органического вещества: более сложные полимерные соединения разлагаются, образуя менее сложные соединения, в том числе и углеводороды. Благодаря этому с увеличением глубины залегания в органическом веществе осадочных пород растет содержание битумов и в составе последних – количество жидких и твердых углеводородов. Увеличивается и количество газообразных углеводородов.

Источники образования отдельных компонентов нефти показаны на рис. 32. Темп деструкции органического вещества резко повышается после достижения температуры порядка 60°С, что в большинстве случаев характерно для глубин порядка 1500-2000 м. По мере дальнейшего повышения температуры темп деструкции несколько снижается, но при этом из керогена продолжается образование новых порций битума, в которых содержатся новые и новые порции твердых, жидких и газообразных углеводородов и других соединений (рис. 33). Этот процесс продолжается до температур порядка 180-200°С. Дальнейшее повышение температуры приводит к деструкции образовавшихся жидких и твердых углеводородов, когда из органического вещества образуются только или почти только газообразные углеводороды и графит.

Рис. 32. Источники образования отдельных компонентов нефти

Рис. 33. Схема превращения керогена в нефть и газ

Интервал глубин, в котором из органического вещества образуются максимальные количества жидких углеводородов, Н. Б. Вассоевич предложил называть главной зоной нефтеобразования. Эта зона располагается на глубине порядка 1500-3000 м (в разных регионах по разному). Верхний интервал глубин, на которых образуется газ, назван Н. Б. Вассоевичем зоной газообразования, нижний интервал – главной зоной газообразования (табл. 2).

Таблица 2. Глубины и характеристика зон нефте и газообразования (по Н. Б. Вассоевичу и др.)

Описанная выше картина весьма схематизирована. Дело в том, что количество и битумов и углеводородов, образующихся на разных глубинах, а стало быть, и при разных температурах, во многом зависит от состава исходного органического вещества, степени его раздробленности, характера осадков, в котором оно находится и т. д. Так, установлено, что органическое вещество, представленное в основном остатками наземной растительности (так называемое гумусовое) дает при разложении больше газообразных углеводородов, жидкие углеводороды начинают образовываться из него при борее высоких температурах. Органическое вещество, накапливающееся в морских осадках, как правило, генерирует больше нефти.

Приведенная выше зависимость количества и состава органического вещества от температуры не только установлена в самых различных областях мира, но и наблюдается при проведении подобных экспериментов на моделях в лабораториях. Не останавливаясь на химической стороне указанного процесса, отметим лишь, что многими исследователями создана математическая модель этого процесса, позволяющая с помощью ЭВМ производить необходимые расчеты.

Образование газов из остатков наземной растительности в процессе формирования ископаемых углей изучено достаточно хорошо как на природном материале, так и экспериментально. Как отмечалось, уже на первой стадии при образовании торфа в болотах выделяется значительное количество метана. В дальнейшем при переходе торфа в бурый уголь, который при повышении температуры превращается в свою очередь в каменный уголь, а последний – в полуантрацит и антрацит, продолжается выделение метана и других газообразных, жидких и твердых углеводородов, а также различных летучих и нелетучих веществ – воды, углекислоты, сероводорода и др.

Учеными довольно точно рассчитаны количества образующихся при указанных процессах веществ и составлены соответствующие формулы. Выделение при этом метана и других углеводородов подтверждается наличием их в углях. Как известно, газоносность углей создает большие трудности при их добыче.

Наконец, образование метана и других углеводородов при нагревании угля подтверждается огромным количеством экспериментов, проводимых в разных странах.

Описанные выше процессы превращения органического вещества в определенной степени являются процессами изменения его физического состояния: из твердого вещества образуется полужидкое и газообразное. Это сразу нарушает создавшееся в породе равновесие вызывает увеличение давления флюидов в порах, до этого заполненных водой и, возможно, некоторым количеством газа, выделяющегося на микробиальной стадии. На жидкие и газообразные вещества начинают действовать иные силы – поверхностного или молекулярного притяжения, гравитационные и др. В результате этого начинается миграция – перемещение жидких битумов и образовавшегося газа из глинистых или других тонкозернистых пород (где содержание органического вещества выше и образовалось больше этих веществ) в песчаные или другие крупнопористые породы, где меньше органического вещества и давление флюидов (воды и газа), как правило, ниже.

Движение жидких битумов под влиянием сил молекулярного притяжения очень хорошо видно под люминесцентным микроскопом: более легкий битум, как правило, продвигается дальше от источника, из которого он образовался. По мере того как в битуме увеличивается количество жидких компонентов, он становится все более подвижным и переходит в нефть. Как отмечалось в главе III, поверхностное натяжение нефти в 3 раза меньше, чем воды. В связи с этим вода вытесняет нефть из более мелких пор в крупные, что подтверждается большим количеством экспериментов и практикой добычи нефти из трещиновато-пористых пород.