До настоящего времени продолжают доминировать представления о формировании месторождений нефти и газа за счет УВ, генерированных из РОВ осадочных пород на разных стадиях катагенеза последних. В качестве альтернативных разрабатываются две группы концепций. В соответствии с одной из них преобразование ОВ и миграция генерированных таким образом УВ обеспечиваются энергией сейсмотектонических процессов (Э.М.Галимов, Н.В.Черский, А.А.Трофимук и др.) или аномальными потоками тепла и глубинных преимущественно водно-углекислых флюидов (Б.А.Соколов и др.), т.е. дополнительными воздействиями глубинных эндогенных геодинамических процессов. В соответствии с другой группой альтернативных концепций скопления УВ формируются при вторжении в осадочный разрез глубинных эндогенных УВ, генерированных либо из ювенильного (первичного) углерода, либо за счет рециклического углерода, затянутого повторно на большие глубины вместе с метаморфизующимися осадочными и изверженными породами. Поскольку эти разновидности глубинных УВ трудноразличимы даже на изотопно-геохимическом уровне, то в аспекте поисков непринципиально различать механизм их генерации. А вот изотопно-геохимические различия между УВ, поступающими в ловушку из близлежащих вмещающих осадочных пород и вторгшимися в разрез последних с больших глубин в виде углеводородного или углеводородно-водного флюида, должны быть значительными.

Первая, достаточно надежная, количественная оценка глобальной УВ-дегазации Земли была получена Г.И.Войтовым в 1979 г. Основанная прежде всего на результатах его собственных многолетних исследований УВ-дегазации по самым различным регионам суши и дна океана, она оказалась довольно неожиданной. Г.И.Войтов нашел, что из ежегодного поступления в атмосферу и гидросферу 2,4 • 10¹⁴ г углерода 70 % (1,68 • 10¹⁴ г) приходится на УВ. Вклад мантии им был оценен в 80 % [1 ].

До работ Г.И.Войтова самые разные исследователи (А.Б. Ронов, В.А.Успенский и др.) полагали, что углекислота является главным, если не единственным, компонентом, с которым в процессе глубинной дегазации выносится углерод. Построения Г.И.Войтова вскоре подтвердились результатами мониторинга атмосферы. Ежегодно в атмосферу поступает примерно 1 • 10¹⁵ г углерода в виде метана. Судя по изотопному составу его углерода (d^l3C от -43 до -47 ⁰/₀₀ по разным замерам) и принятым изотопным меткам биохимического метана (d^l3C от -55 до -90 ⁰/₀₀) доля поступления глубинного метана в атмосферу может достигать 50 %. С учетом содержания в атмосферном метане быстрораспадающегося радиоактивного изотопа ^l4C (период полураспада 5730 лет) доля молодого "живого" метана в атмосферном метане не превышает 80 %, т.е. содержание глубинного метана не менее 20 %. Таким образом, только в атмосферу с метаном сбрасывается углерода от 2 • 10¹⁴ до 5 • 10¹⁴ г/год. Выполненные оценки глубинной УВ-дегазации (Валяев Б.М., 1987) с учетом рециклических компонент и изотопных характеристик всех слагаемых глобального баланса углерода составили для потока глубинного углерода значения 2,5 *10¹⁴ г/год, при этом минимальный вклад ювенильного углерода и глубинных УВ в дегазацию Земли оказался равным 5 * 10¹³ г/год.

Результаты авторских и выполненных ранее Г.И. Войтовым расчетов показали, что вынос глубинного метана сопоставим по масштабам с выносом углекислоты, так же как сброс глубинного углерода с метаном (от 5 *10¹³ до 2 *10¹⁴ г/год) сопоставим с количеством ОВ, фиксируемым ежегодно в осадках (от 8,5 • 10¹³ г, по Е.А.Романкевичу, до 5,8 • 10¹⁴ г, по В.А.Успенскому). Расчетные количества глубинного метана в концентрированных разгрузках на несколько порядков превышают значения, прогнозируемые по моделям генерации УВ из РОВ при катагенезе осадочных пород, с учетом потерь УВ на восстановление окисленных соединений в минералах и воде, сорбцию породами и др. Если ежегодный вынос углерода с метаном и углекислотой составлял 5• 10¹⁴ г/год, то весь мантийный углерод (5• 10²³ г) мог пройти через цикл дегазации за 1 млрд лет. Однако это не означает, что за 4 млрд лет весь мантийный углерод прошел уже через четыре цикла обновления при глубинной дегазации. В минимальных вариантах расчетов еще половина углерода верхней мантии могла сохранить свой первоначальный "ювенильный статус"; в таком варианте вторая половина прошла уже 10 циклов дегазации. Итак, даже при минимальных масштабах УВ-дегазации (5 • 10¹³ г/год) всего лишь за 500 млн лет к поверхности Земли было вынесено 2,5 • 10²² г УВ. Сопоставление этих цифр с прогнозными запасами нефти (2 • 10¹⁷ г), газов в залежах (2 • 10¹⁷ г), нефтяных битумов (1• 10¹⁸ г), горючих сланцев (5• 10¹⁸ г) свидетельствует о том, что нефтегазонакопление - всего лишь мелкий побочный процесс на фоне гораздо более масштабного (во многие тысячи раз) процесса глубинной УВ-дегазации Земли, при котором через разрез стратисферы проходят гигантские количества УВ на пути в гидросферу и атмосферу.

Можно было бы привести множество данных в подтверждение сделанного только что заключения. Ограничимся двумя наиболее наглядными примерами. Так, грязевые (газонефтяные, по З.А.Буниатзаде) вулканы Восточного Азербайджана только за последний миллион лет вынесли 175 трлн м³ метана, которые не могли быть генерированы всем мощным осадочным разрезом (10 км и более) этой и прилегающих территорий. Количество выброшенного метана тесно коррелирует с объемом выброшенной при извержениях грязевулканической брекчии, определенным с высокой точностью. Доказанные и прогнозные запасы газа для этой части территории Азербайджана составляют лишь несколько сот миллиардов кубометров, так что их формирование могло быть лишь побочным эффектом разгрузки глубинных газов по каналам грязевых вулканов.

В качестве второго примера можно рассмотреть скопления газогидратов, при формировании которых коэффициент полезного действия процессов УВ-дегазации Земли оказался более высоким. Общие запасы метана в газогидратах по последним оптимальным прогнозам (Kvenvolden К., 1993) оцениваются в 2•10¹⁶ м^з (1• 10¹⁹ г). Их накопление произошло, самое большое, за несколько последних миллионов лет, т.е. со скоростью, достигающей 10¹³ г/год. Основная их часть приурочена к континентальному склону и подножию различных частей Мирового океана. Вмещающими скопления газогидратов служат рыхлые неконсолидированные осадочные отложения, латеральная миграция УВ в пределах которых невозможна. Перетоки УВ связаны с разрывными нарушениями в сцементированных породах, подстилающих рыхлые осадки. При наиболее интенсивных разгрузках газов осадочные образования вовлекаются в процессы формирования диапировых структур, при менее интенсивных разгрузках на сейсмических разрезах вырисовываются цилиндрические vamp's структуры, для которых характерны аномальные значения сейсмических скоростей V и амплитуд АМР. В южной глубоководной (более 3,5 км) части Берингова моря в результате сейсмических исследований выявлено около 12 тыс. таких "вампов", с которыми ассоциируются скопления газогидратов (26 трлн м³) и подгидратных скоплений свободного газа (5,6 трлн м³). На атлантическом континентальном склоне США площадное распространение газогидратов также характеризуется большой неравномерностью; скопления газогидратов тяготеют к депоцентрам увеличенных мощностей осадков, а также к цепочкам диапировых структур, контролируемых разрывными нарушениями. Самое удивительное, что газогидраты можно встретить не только в пределах частей акваторий с сокращенной мощностью осадочных образований и "гранитного" слоя, но и в глубоководной впадине (>5 км), где "гранитный" слой отсутствует, а мощность осадков не превышает первых сотен метров.

Масштабы и роль УВ-ветви дегазации Земли все еще не получили должной оценки и признания не только в нефтегазовой геологии, но и в других разделах естественных наук (геохимии, биохимии) . Водно-углекислой ветви в этом отношении повезло больше. В работах А.Б.Ронова и других исследователей была продемонстрирована быстрая (от десятков до тысяч лет) исчерпаемость резервуаров углерода атмосферы и гидросферы при изъятии его захороняющимися в осадочных породах карбонатами и ОВ. Однако восполнение этих резервуаров происходило, по мнению А.Б.Ронова [5 ], за счет углекислоты магматических, вулканических и гидротермальных процессов. Именно интенсивность вулканизима, по А.Б.Ронову и Н.М.Страхову, определяла "расцветы и взрывы жизни", количество захороняемого ОВ и в конечном итоге объемы и разновидности формирующихся затем горючих ископаемых.

Сейчас, когда открылись масштабы УВ-дегазации Земли, необходимо осознать и связанные с нею последствия не только в образовании нефтегазовых месторождений, но и в аккумуляции концентрированных скоплений ОВ, формировании месторождений твердых горючих ископаемых. На участках разгрузки УВ на дне морей и океанов возникают "оазисы жизни" ("черные и белые курильщики") . Появление анаэробных обстановок в придонных водах стратифицированных бассейнов приводило к расцветам, "взрывам жизни" специфических простейших организмов, приспособленных к существованию в экстремальных условиях. С неизбежностью происходило формирование отложений, аномально обогащенных хемосинтетическим ОВ. При дальнейшем взаимодействии с потоками глубинных УВ-флюидов формировались классические "нефтематеринские" породы (бажениты и др.), горючие сланцы.

Современные представления о вертикальной зональности генерации осадочных отложений различных УВ-соединений во многом основаны и подкреплены результатами изотопных исследований. В соответствии с ними в верхней части разреза до глубины 500-1500 м генерируются биохимические изотопно-легкие газы (d^l3C от -90 до -55 ⁰/₀₀) с содержанием гомологов метана тяжелых УВ С2-С4 не более 0,1 %. В средней зоне термокаталитических процессов до глубины 5-7 км генерируются нефть, газоконденсаты и "жирные" газы с высокими содержаниями тяжелых УВ (до десятков процентов) и значениями d^l3C от -55 до -35 ⁰/₀₀. Глубже, в еще более жестких условиях, генерируются термогенные (метаморфогенные) сухие газы с d^l3C -35 ⁰/₀₀ и незначительным содержанием тяжелых УВ.

Были предприняты обобщение и анализ результатов изотопных исследований "базовых элементов" УВ - углерода и водорода. Выяснилось (Валяев Б.М., Титков Г.А., 1985), что на двойной изотопной диаграмме (d^l3C/dD для метана изотопные поля самых различных морфологических групп природных газов располагаются упорядочение, образуя целостную систему, свидетельствующую о единстве их генезиса. Единство проявляется даже несмотря на то, что первичные различия изотопных характеристик углерода и водорода метана искажены вторичными изменениями, связанными, по нашим представлениям, с различного рода трансформациями УВ-флюидов на путях их вторжения от глубинных очагов генерации до мест аккумуляции в скоплениях.

Проиллюстрируем изменение изотопного состава углерода d^l3C метана с глубиной нахождения скоплений УВ (рис. 1). Отчетливо видно, как накопление новых данных за последние 25 лет привело к разбросу значений d^l3C от осредняющей кривой Э.М.Галимова [2 ], предложенной в 1973 г. Более значимо, однако, то, что метан со значениями d^l3C -55 ⁰/₀₀, свойственными биохимическим газам, как видно в левой части рис. 1, встречается в залежах не только до глубины 500-1500 м, но и до 4500 м. В ряде нефтегазоносных регионов значения d^l3C метана выходят даже влево от "запретительной" (ограничительной) генерационной кривой Э.М.Прасолова (1990). По нашему мнению, и эти газы являются по-своему трансформированными глубинными УВ-флюидами, что можно подтвердить и характером изменения изотопного состава водорода dD метана (рис. 2). И на рис. 2 отчетливо видно, что изотопно-легкие по dD метана газы также встречаются на слишком большой (до 4,6 км) для биохимических газов глубине. Более того, содержание в них тяжелых УВ нередко составляет даже не десятые доли, а целые проценты, что никак не вяжется с возможностью биохимического генезиса таких газов. Примесь термокаталитических газов могла бы привести к увеличению содержаний тяжелых УВ, но только параллельно с утяжелением значений dD метана, чего на рис. 2 не наблюдается. Можно еще отметить, что в бассейне Ниигата (Япония) газы с изотопно-легкими значениями d^l3C метана (биохимического диапазона) почему-то сопровождаются повышенными мантийными отношениями изотопов гелия 3Не/⁴Не, в связи с чем японские исследователи считают, что газы имеют магматический генезис. На Канадском щите в углеводородно-азотных газах с изотопно-легкими значениями dD ("биохимическими") содержания гомологов метана и гелия (!) достигают значений не только десятых долей, но и первых процентов, да и газы ассоциируются с эндогенными рудными месторождениями.

Отметим еще, что за последнее время представления о диапазоне значений d¹³C, свойственных мантийному метану, сильно изменились. Если Э.М.Галимов (1973) полагал, что изотопная метка метана по углероду (d¹³C ~ -7 ⁰/₀₀ , а спустя 10 лет изучение "черных курильщиков" срединно-океанических хребтов показало уже значение d¹³C -18 ⁰/₀₀, то Э.М.Прасолов (1990) установил, что значения изотопного состава углерода мантийного метана находятся в интервале значений (5l3C от -10 до -35 ⁰/₀₀- Выполненные несколько ранее исследования (Валяев Б.М., Титков Г.А., 1985; Валяев Б.М., Гринченко Ю.И., 1985), а также последующие обобщения и интерпретации показывают, что метан с более легкими метками изотопного состава углерода (до -60, -70 ⁰/₀₀) может не только генерироваться на большой глубине, но и приобретать такие значения (d¹³C в результате вторичных процессов трансформации глубинных УВ-флюидов. Эти выводы вносят значительные коррективы в генетические построения и последующие прогнозные оценки при использовании изотопных данных, поскольку УВ-газы и флюиды глубинного генезиса распространены гораздо шире, чем предполагалось еще недавно.

Наиболее ярко вторжение УВ проявилось, пожалуй, на месторождении Тенгиз (Западный Казахстан). Здесь высота этажа нефтегазоносности достигает 1,5 км, содержание Н₂S в газе - 19,2 %, коэффициент АВПД Ка = 2, газосодержание до 500 м^з/т, а "суперрезервуар" является не только сильнотрещиноватым, но и "рыхлым". Во многом сходны с месторождением Тенгиз и другие гигантские месторождения Прикаспия - Астраханское, Оренбургское, Карачаганакское.

Как следствие вторжения УВ-флюидов с большой глубины можно рассматривать комплекс аномалий, связанных с залежью. Температурные аномалии достигают иногда десятков градусов по отношению к фону, превышение давления в залежи над фоновым давлением поровых вод составляет десятки мегапаскалей. Для флюидов в залежах на глубине более 3-5 км, помимо УВ, нередко характерны аномальные содержания неуглеводородных глубинных газов - СO₂, Н₂S, Не, Н₂, n₂. К другим аномалиям относятся значительные содержания целого спектра металлов, включая благородные, редкоземельные и радиоактивные. Достаточно характерен и аномальный изотопно-химический состав конденсационных опресненных вод в оторочках глубокозалегающих скоплений УВ. С ростом глубины нахождения УВ аномальность по отношению к фону не уменьшается, а возрастает. Это проявляется в росте аномалий температур и давлений, резком увеличении газонасыщенности пластовых вод и переходе к доминированию УВ-газов вблизи контура залежи. В резервуаре и обрамлении залежи появляются некоторые типично гидротермальные минералы, образование которых не могло произойти в фоновых термобарических условиях.

При интенсивном вторжении глубинных УВ-флюидов процессы флюидизации охватывают и мощные покрышки над скоплениями УВ, способствуя образованию диапировых деформаций и побочных залежей. За счет флюидизации и формирования диапиров может произойти пробой самых мощных и надежных покрышек, сложенных соленосными и глинистыми отложениями. Таким образом формируются и аппараты грязевых (газонефтяных) вулканов. По своему устройству они сходны с настоящими (магматическими) вулканами, имея, как и последние, систему очагов — но уже УВ-скоплений, примыкающих к магистральному каналу разгрузки и расположенных на глубине от первых сотен метров до многих километров, охватывая, в сущности, весь осадочный разрез. При такой аналогии залежи нефти и газа являются как бы разновидностями промежуточных магматических (вулканических) очагов - флюидизированными очагами.

Таким образом, в аспекте УВ-дегазации Земли формирование нефтегазовых залежей не связано с медленным на протяжении миллионов лет улавливанием, концентрацией рассеянных в породах УВ-газов и микронефти. Это всего лишь побочное явление на фоне грандиозных процессов разгрузки глубинных УВ-флюидов (образующихся в процессах дифференциации вещества мантии с участием рециклинга) по каналам, возникающим при деформациях пород, происходящих с активным участием разгружающихся углеводородноводных флюидов. В разработке проблем УВ-дегазации Земли наметился еще один раздел, связанный с эманационно-тектонодинамической (или флюидогеодинамической) концепцией генезиса нефтегазовых месторождений.

In the last few years, the extent of global hydrocarbon degassing has become known to a higher reliability . Deep methane migration into the nearsurface Earth's mantle judging by methane concentration in the atmosphere, the extent of methane accumulations in gas hydrates amounts to from 5-10 up to 2-10 g/year and is comparable with both the extent of organic matter fossilization in sediments (8.5.10" - 5.8.10" g/year) and the extent of the Earth's carbonic acid degassing (about 5-10 g/year). Hydrocarbon intrusion in the stratisphere sequence occurs mainly in the concentrated form by channels - disjunctive breaks associated with seismotectonic deformations; recently one more variety of specific channels (VAMP's) was recorded in loose unconsolidated sediments of the World Ocean. At depths of more than 4-5 km hydrocarbon fluid accumulations assume some specific anomaly characteristics associated with the state of fluids and interaction within the fluid-mineral matrix system at abnormally high pressures (formations of cavernous-fractured "loose superreservoirs", etc.). Data reinterpretation by carbon and hydrogen isotopy in hydrocarbons showed that the deeper hydrocarbons may be not only isotope heavy but isotope light, therefore, "biochemical" methane pools known even up to depth of 4.5 km are of deep genesis. In view of deep hydrocarbon degassing, estimation of oil and gas potential for many regions up to greater depths seems to be more optimistic than on the basis of general concepts of hydrocarbon generation from dispersed organic matter of sedimentary rocks under catagenesis.

Рис.1. ВАРИАЦИИ ИЗОТОПНОГО СОСТАВА УГЛЕРОДА МЕТАНА С ГЛУБИНОЙ В НЕДРАХ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ РЕГИОНОВ

Содержание газообразных гомологов метана, %: 1- 0-0,05; 2 - 0,05-0,1; 3- 0,1-0,5; 4 -0,5-1,0; 5 -1-5; 6 -5-10; 7- 10-15; 8- 15-80