Примечательно, что, несмотря на большое экономическое значение и огромный объём тщательно проведённых исследований, в вопросе происхождения нефти остаётся больше неясностей, чем для любого другого широко распространённого природного вещества.

Г. Д. Гедберг, президент американского геологического общества

Спор о биогенном (органическом) или абиогенном происхождении нефти, как это ни парадоксально, до сего времени не разрешен. Он для нас особенно интересен поскольку, во-первых, углеводородное сырьё — один из основных источников дохода в бюджете страны, а во-вторых, российские учёные — признанные лидеры многих направлений в этом старом, но всё ещё не закрытом научном споре.

Суть самой распространённой органической модели образования нефти сформулировал ещё М.В. Ломоносов, писавший в 1763 году о «рождении оной бурой материи… из остатков растений под действием тепла Земли». Вторая половина XIX века прошла под знаком абиогенной модели Д.И. Менделеева. Изучив нефть Апшерона, Дмитрий Иванович выдвинул гипотезу о том, что она образуется при химических процессах, протекающих в разогретых недрах Кавказского хребта. Он даже предположил, что вдоль склонов Большого Кавказа должны быть нефтяные месторождения. Правда, именно там, где указывал Д.И. Менделеев, месторождений не оказалось — их нашли в осадочных бассейнах, в том числе совершенно не связанных с горными хребтами.

В XX веке явно доминировала органическая модель. Российские геологи-нефтяники (Н.Б. Вассоевич, И.М. Губкин, А.П. Архангельский и многие другие) доказали, что существует тесная связь между углеводородными месторождениями и осадочными породами, и это открытие стало частью общей концепции В.И. Вернадского о роли жизни в формировании геохимических циклов. Теория В.И. Вернадского о роли биосферы в эволюции Земли признана практически всеми. Как оказалось, продукты биосферы проникают в недра Земли гораздо глубже, чем предполагал сам автор гипотезы. Сейчас учёные широко обсуждают модель глубинного перемещения первичного осадочного вещества (вместе с преобразованными биологическими остатками) через мантию Земли. Океанические плиты, в том числе и осадочные породы с остатками органики, затягиваются в мантию Земли там, где одна плита «подлезает» под другую. На поверхности такие зоны проявляются в виде цепи вулканов — например, Камчатка и Курильские острова, огненный пояс вокруг Тихого океана. Именно с таким глубинным перемещением некогда органического вещества связывают образование части алмазов.

Значительно глубже, по современным представлениям, пролегает и граница существования жизни. Теперь учёные знают, что бактериальная жизнь бурлит на таких глубинах, на которых раньше считалась невозможной.

Казалось бы, в XX веке учёные получили бесспорные аргументы в пользу органической теории происхождения нефти. Из неё выделили многочисленные биомаркёры — остатки молекул органического вещества. Кроме того, выяснилось, что у нефтей есть оптическая активность, которую раньше считали свойством исключительно органических веществ. Спор, однако, не прекратился. Некоторые группы учёных (П.Н. Кропоткин, Э.Б. Чекалюк, Р Робинсон, Т. Голд и др.) продолжали настаивать на абиогенной модели. У них были свои аргументы. Один из самых важных — исследователи рассчитали, что из углекислого газа и воды при температуре и давлениях, соответствующих верхней мантии Земли (100 км и более), могут образовываться основные компоненты нефти. Кроме хорошо известного факта вулканической дегазации (выбросы глубинных газов вулканами), появилась теория холодной углеводородной дегазации Земли: П.Н. Кропоткин обнаружил признаки глубинного выхода из мантии не только горячих газов, но и более холодных углеводородов. Свидетельством холодной дегазации было то, что из осадочных пород в некоторых районах грязевого вулканизма выносится существенно больше природного газа, чем можно было предположить.

Кроме того, биогенная модель не объясняла многие важные факты, полученные эмпирическим путём: например, почему основные промышленные объёмы нефти и газа сконцентрированы в немногочисленных гигантских месторождениях, а также - почему отсутствует чёткая связь между запасами и составом органического вещества в осадочных породах и составом и объёмами содержащихся в них нефтей. Чтобы объяснить образование месторождения в рамках биологической концепции, приходится предполагать, что углеводороды перетекли в горизонтальном направлении иногда на сотни километров. Конечно, такие «перетоки» не очень правдоподобны, да и следов перемещения найти не удаётся. Но самое главное, непонятно, как из малоэнергоёмких органических остатков образуются высокоэнергоёмкие молекулы нефти. Сторонники биогенной модели утверждают, что такое превращение могло произойти за геологическое время под влиянием тепловой и механической энергии недр Земли. Но весь цикл такого превращения смоделировать по сей день никто не сумел — ни теоретически, ни экспериментально.

Сложилась патовая ситуация. После двух с половиной веков активного изучения проблемы, накопления огромного объёма фактической информации ни одна из «партий» не только не смогла переубедить своих оппонентов, но и не смогла ответить на некоторые важные вопросы. А ведь эти вопросы — ключевые для разработки и поиска месторождений нефти и газа. В результате нефтяники-поисковики сегодня опираются больше на опыт, местную специфику и интуицию, чем на научную теорию.

В XXI веке источник и процесс образования нефти вызывают ещё более живой интерес, поскольку нефть (по крайней мере, в рамках классической биогенной модели), неумолимо заканчивается. Эту проблему активно обсуждают на специальных конференциях. Однако насколько далеки противники друг от друга, понятно из названий статей в научных журналах. Так, в 2001 году группа известных российских учёных опубликовала статью «Торжество органической (осадочно-миграционной) теории нефтеобразования к концу XX века», и в том же году в авторитетном англоязычном издании вышла статья «Забудем о биогенном происхождении нефти». Между этими крайними точками зрения существует множество промежуточных. Вот природа задала загадку!

Коль скоро проводятся конференции и публикуются статьи, значит, у противников появляются новые аргументы. Некоторые факты, раньше считавшиеся доказательствами биогенной концепции, получили в последние годы также и другое объяснение. Например, учёные выяснили, что оптическая активность встречается и в небиологической материи: её обнаружили в веществе некоторых метеоритов и теоретически показали, что она может встречаться у углеводородов, полученных абиогенным синтезом при высоких температурах и давлениях.

Один из самых неоспоримых аргументов — биомаркёры в нефти, которые приписывали остаткам биологического вещества. Этот факт и раньше объясняли по-иному — маркёры могли быть занесены из осадочных пород, содержащих органику. Но это традиционное возражение, а есть и новые. Так, учёные обнаружили, что в глубоких горизонтах земной коры углеводороды перерабатываются бактериями, и именно поэтому в них находят био-маркёры.

Гипотезу нисходящей миграции нефти с земной поверхности и внезапного образования залежей предложил американский ученый российского происхождения Иммануэл Великовский. Согласно его гипотезе, источником накопления углеволодородов на Земле являются хвосты комет, которые преимущественно состоят из углерода и водорода. В космосе эта смесь стабильна, а при попадании в атмосферу воспламеняется. Если газообразный углерод и водород окажутся в атмосфере в больших количествах, часть их избежит сгорания и превратится в жидкое топливо. В книге «Миры в столкновении», Великовский приводит свидетельства разных народов о выпадении на поверхность Земли жидкого текущего вещества и огня. В священной книге майя запечатлена гибель обитателей древней Мексики от падавших с неба потоков битума. В древнеегипетских папирусах описываются пролившиеся вместе с камнями потоки горячей нефти. Египет был почти полностью истреблен огнем. От воды тот огонь разгорался еще сильнее. Предания об огненном дожде Великовский обнаруживает среди народов Малайского архипелага, у западносибирских вогулов (манси), в Вавилоне (Ирак). Сегодня все эти регионы обладают огромными запасами нефти.

Г. Хэнкок в книге «Следы богов» приводит свидетельства индейцев из западных нагорий Гватемалы о «о потоке горящей смолы», который, как они говорят, был одним из инструментов уничтожения мира. А в Гран-Чако (Аргентина) индейцы рассказывали о «черной туче, которая пришла с юга во время наводнения и закрыла небо. Сверкали молнии, гремел гром, но капли, что упали сверху, походили не на дождь, а на огонь.. ».

В различных частях земного шара обнаруживаются котловины с залитыми битумом останками животных. Широко известны озера вязкого природного битума Ла-Бреа около Лос-Анжелеса. В них нашли останки мамонтов, мастодонтов, не менее 700 саблезубых тигров, бизонов, лошадей, верблюдов, гигантских ленивцев, уток, гусей. Они изломаны, смяты, деформированы, смешаны в однородную массу и свидетельствуют о внезапной и ужасной массовой гибели животных. Г.Хэнкок пишет об аналогичных находках плейстоценовых птиц и млекопитающих в двух других месторождениях асфальта в Калифорнии (Карпинтерия и Мак-Киттрик).

Ю.Н. Голубчиков считает, что косвенно подтверждает гипотезу Великовского, присутствие нефти в кимберлитовых трубках, где она содержится в трещинах. Объемы ее незначительны, но главное, что в кимберлитах и окрестностях нет никаких других источников нефти или нефтеносных пород. Некоторыми исследователями кимберлитовые трубки рассматриваются как кольцевые астроблемы, возникшие под действием ударов космических тел.

В последнее время появилось также другое объяснение относительных концентраций изотопного состава углеводородов. Есть новые данные, которые логично вписались в теорию глубинного круговорота вещества земной коры. Действительно, вещество, совершившее путешествие из земной коры в мантию и обратно, по своему изотопному составу близко к приповерхностному, но по источнику поступления уже сугубо мантийное.

В 2004 г. Генри Скотт (Henry Scott) и его коллеги из университета Индианы (Indiana University) доказали, что в земной мантии могут идти процессы небиологического синтеза метана. Ранее эта гипотеза уже выдвигалась, но сих пор все доказательства были спорными. Американские физики провели необычный эксперимент - сжали до 110 тысяч атмосфер и нагрели до 1,5 тысяч градусов Кельвина смесь из воды, оксида железа (II) и кальцита. Они получили метан, оставшийся устойчивым и при таких условиях. А это говорит о потенциальной возможности образования больших запасов этого газа в земной мантии на глубинах 100-300 километров. Только пока неясно, как добираться до ценного сырья, скрытого на такой глубине. Скважины, которые научились бурить - в десятки раз меньше. Есть лишь надежда, что некоторое количество глубинного метана может подниматься выше - по разломам - и накапливаться на более-менее доступных глубинах в естественных карманах-ловушках. Их и нужно искать. Полученные экспериментальные результаты впервые убедительно подтвердили возможность абиогенного синтеза углеводородов в глубинных условиях верхней мантии Земли (кстати, подобную работу по моделированию абиогенного синтеза в лабораторных условиях проводили и российские ученые – сотрудники Российского университета нефти и газа им. И.М. Губкина. Они синтезировали из неорганических веществ в условиях, близких к условиям верхней мантии Земли, смесь углеводородов – алканов, алкенов и аренов - являющихся компонентами природной нефти, с числом атомов углерода от 1 до 11).

Полученные экспериментальные и теоретические результаты превращают концепцию абиогенного глубинного генезиса углеводородов в физическую теорию, основанную на современных представлениях термодинамики, физической химии и экспериментальной физики.

Будет ли на этом завершен почти трехсотлетний спор – сказать трудно. Скорее всего, как считают специалисты, намечается сближение существующих концепций, возможна их одновременная или взаимодополняющая разработка. Предполагается, что в разных условиях и в разных масштабах происходит как биогенное, так и абиогенное нефтеобразование. Работает общий принцип: в природе реализуется всё, что не запрещено основными физическими законами.

А.Ф. Дресвянников, д.х.н., профессор