Порушення земної поверхні при будівництві та експлуатації гірських підприємств

Горное производство является причиной изъятия из природного кругооборота и нарушения значительной части земель. Нарушение земель – процесс, происходящий при добыче полезных ископаемых, выполнении геологоразведочных, изыскательских, строительных и других работ и приводящий к нарушению почвенного покрова, гидрогеологического режима местности, образованию техногенного рельефа и другим качественным изменениям состояния земель.

Нарушенными считаются земли, которые утратили свою хозяйственную ценность или являются источником отрицательного воздействия на окружающую среду. Их возникновение связано как с разработкой месторождений, так и с геологоразведочными работами.

С появлением на поверхности земли отвалов шахтной породы, содержащей большое количество сульфидов, сформировался сернокислый класс коры выветривания, образовались сернокислые подземные водоносные горизонты, сернокислые почвы и поверхностные воды. Известно, что даже незначительные концентрации серной кислоты снижают биологическую продуктивность почв, вызывают гибель растений, эрозию, разрушение экосистем водоемов.

Различают прямое (непосредственное) и косвенное (опосредованное) воздействие горных работ на земли (ландшафт). К первой группе относятся воздействия, связанные с возникновением деформаций земной поверхности в зоне горных выработок при подземном способе разработки месторождений, возведением отвалов пустых пород, сооружением хвостохранилищ, строительством промышленных зданий. Прямое воздействие приводит к нарушению почвенного покрова, изменению режима почвенных и подземных вод, изменению облика территории, сокращению площадей сельскохозяйственных и лесных угодий, то есть к образованию нового техногенного ландшафта в зоне горного производства.

Ко второй группе относятся воздействия, связанные с изменением состояния и режима грунтовых вод, возникающими вследствие прямого воздействия горного производства, осаждения пыли и химических соединений из выбросов в атмосферу, а также накопления токсичных веществ при инфильтрации минерализованных шахтных вод из хвостохранилищ, выноса и осаждения продуктов эрозии нарушенных земель, подтопления и заболачивания участков земель вследствие изменения состояния и режима грунтовых вод на деформированных участках горного массива, и наконец, ухудшения качества вод поверхностных водоемов и водотоков. Косвенное воздействие приводит к ухудшению качества почвы, снижению продуктивности земель, условий произрастания растений и обитания животных, т.е. к деградации природных территорий.

В общем случае, следствием прямого и косвенного воздействия горных работ на земли является возникновение неблагоприятных экологических факторов: сокращение площадей ландшафтов, водная и ветровая эрозия, разрушение почвенной структуры, минерализация (засоление), переувлажнение (подтопление) и, наоборот, осушение почв в связи с образованием депрессионных воронок, их уплотнение.

Особенно стимулирует интенсивное нарушение земной поверхности процесс непосредственного изъятия (добычи) из горного массива полезного ископаемого. Наибольшие площади плодородных земель отчуждаются и нарушаются при открытом способе разработки месторождений, обеспечивающем добычу наиболее объемных масс полезных ископаемых: топливных, железорудных, строительных.

При подземном способе отработки месторождения таких нарушений значительно меньше, но вместе с тем он оказывает существенное воздействие на состояние земель в окрестности горного предприятия. При этом формируется провально-терриконовый тип местности, т.е. имеют место как отрицательные (провалы, прогибы, впадины), так и положительные (отвалы) эффекты изменения уровня земной поверхности.

Особое значение для состояния земной поверхности имеют отрицательные эффекты, которые вызываются деформациями массивов залегающих горных пород. В горном массиве в пределах влияния горных выработок (прежде всего выработанного пространства) в направлении земной поверхности выделяют зоны: обрушения пород над выработанным пространством (порядка 6m, где m – мощность угольного пласта), трещин (до 40m), опорного давления и плавного прогиба пород. Последняя может достигать земной поверхности, образуя мульды сдвижения. Отдельные точки таких мульд сдвигаются неодинаково, в результате чего возникают вертикальные (наклоны, кривизна) и горизонтальные (растяжение, сжатие) деформации, а также сдвижения.

Вредное влияние подработки земной поверхности оценивается по величинам названных оседаний, наклонов, кривизны, горизонтальных сдвижений и деформаций. Ожидаемые величины деформаций земной поверхности определяются по общепринятой методике.

Размеры зоны влияния подземных выработок на состояние горного массива зависят от различных факторов, к которым относятся: мощность, угол падения и глубина расположения разрабатываемых пластов; размеры очистных выработок; расположение и размеры оставляемых в очистной выработке целиков; способ управления горным давлением; скорость подвигания забоя; наличие вблизи очистной выработки ранее отработанных площадей; физико-механические свойства пород; структурные особенности массива горных пород (мощность слоев, геологические нарушения и др.).

Наибольший интерес (с точки зрения разработки эффективных природоохранных мероприятий) представляют факторы, которые поддаются регулированию. К ним относятся способ управления горным давлением, скорость подвигания забоя, система расположения выработок и др. Изменяя эти факторы, можно влиять на величину деформаций, следовательно, на нарушение земной поверхности при подработке.

Глубина, площадь оседаний и скорость сдвижения горных пород находятся в прямой зависимости от мощности вынимаемого пласта.

От способа управления кровлей существенно зависит процесс сдвижения подработанного горного массива. Наиболее неблагоприятны последствия при разработке полезного ископаемого с полным обрушением пород, поскольку возможны следующие ситуации: зона обрушений достигнет поверхности шахтного поля и произойдет образование провалов и трещин; до поверхности доходит только зона оседания пород, при этом отдельные участки территории плавно прогибаются и опускаются; поверхность шахтного поля не испытывает ни деформаций, ни смещений.

Размеры выработанного пространства существенно влияют (до определенного предела) на абсолютные величины сдвижения пород и в меньшей степени – на относительные деформации. Продолжительность и интенсивность процесса сдвижения обусловливает скорость подвигания очистного забоя. Чем последняя выше, тем меньше продолжительность процесса сдвижения пород. Следовательно, сроки его отрицательного влияния на подрабатываемую поверхность земли сокращаются.

Порядок ведения горных работ и расположение выработок комплексно воздействуют на параметры и характер процесса сдвижения. В зависимости от того, в какие зоны попадают последующие (после проведения первой) очистные выработки, а также от расположения и размеров оставляемых целиков деформация пород может уменьшаться или возрастать.

Угол падения пород – один из основных факторов, определяющих угловые параметры процесса сдвижения и распределения деформаций в мульде. При больших углах падения происходит сползание пород лежачего бока и резкое выполаживание угла сдвижения у верхней границы выработки, при малых (до 5^о) мульда сдвижения симметрична относительно плоскости, проведенной через точку максимального оседания параллельно простиранию пластов. С увеличением глубины разработки все виды деформаций земной поверхности уменьшаются.

При разработке пластов с углами падения α ≤ 45^о на глубине менее 12m (m – вынимаемая мощность пласта) на земной поверхности могут образоваться провалы (воронки). Границей зоны возможных провалов принимается контур, отстоящий в плане от контура очистных выработок на 5м. Если нижняя граница очистных выработок расположена на глубине более 12m, то границей зоны провалов со стороны падения пласта принимается контур, который в плане на 5 м сдвинут в сторону нижней границы выработки от проекции изогипсы пласта, проведенной на глубине 12m.

К зоне провалов прилегает зона больших трещин, ширина которой принимается равной 10м. Ее граница в сторону падения пласта располагается в плане не дальше проекции изогипсы пласта, проведенной на глубине 20m.

К зоне провалов прилегает зона больших трещин. Ее ширина со стороны висячего бока принимается равной 30 м, со стороны лежачего бока и по простиранию – 20 м.

Процесс сдвижения земной поверхности в зоне влияния подземных разработок протекает неравномерно и характеризуется общей продолжительностью и периодом опасных деформаций. Общая продолжительность процесса сдвижения – это период, в течение которого земная поверхность над выработанным пространством находится в состоянии сдвижения. Под периодом опасныхдеформацийпонимается период сдвижения земной поверхности, в течение которого проявляется вредное влияние подземных разработок на сооружения и природные объекты.

Началом процесса сдвижения точки земной поверхности считается дата, когда оседание точки достигает 15 мм, окончанием – дата, после которой суммарные оседания на протяжении 6 месяцев не превышают 10% максимальных (но не более 30 мм).

К характерным видам сдвижения относятся:

- плавное без нарушения сплошности пород;

- блоками с нарушением сплошности пород;

- обрушение пород.

При плавном сдвижении массива образуются мульды оседания и прогибы земной поверхности на больших площадях с глубиной проседания до горизонтов очистных работ. В пределах мульд оседания возникают зоны сжатия и растяжения. В зонах растяжения имеют место разрушения растительного покрова земли, разрыв корневой системы растений, скрепляющий почву, образование трещин и провалов. Эти явления способствуют развитию эрозии почв, образованию оврагов, инфильтрации поверхностных вод в подземные выработки, осушению грунтов земной поверхности, тем самым снижая биологическую продуктивность земель.

При разрыве сплошности на земной поверхности появляются провальные образования (каньоны, воронки, а также менее заметные смещения вокруг провалов). Эти изменения приводят к нарушениям ланшафта и гидрогеологическим процессам подземных вод. Они занимают меньше площади (менее значительные, чем мульды и прогибы), но доставляют немало хлопот, поскольку:

- во-первых, земли на долгое время исключаются из сельскохозяйственного оборота;

- во-вторых, деформированная поверхность может подтапливаться, на ней происходят оползни, обрушения и обвалы.

Как плавные, так и разрывные сдвижения имеют дополнительно несколько отрицательных следствий:

1) наносят повреждения, а иногда и разрушают наземные объекты и подземные коммуникации;

2) отрицательно влияют на гидрогеологическую обстановку прилегающих территорий (особенно характерно для систем разработки с обрушенем), что проявляется:

- в дренаже водоносных горизонтов, что приводит к образованию огромных депрессионных воронок, истощению запасов подземных водных ресурсов;

- в возможном исчезновении наземных прудов, озер, ручьев, малых рек вследствие инфильтрации воды в подземные выработки;

- в нарушении при подработке пойм рек водного режима почвенного слоя, что снижает продуктивность плодородия сельскохозяйственных земель;

- в возможном недопустимом увеличении притока воды в горные выработки, прорыве воды и затоплении выработок;

- в дополнительной просадке поверхности вследствие истощения подземных вод;

- в обводнении и заболачивании пониженных участков грунтовыми водами;

- в обеднении и даже исчезновении экологических систем. Восстановление гидрогеологических условий после окончания горных работ может протекать в течение многих десятилетий;

3) отрицательно влияют на лесонасаждения; а именно: при больших наклонах краев мульд имеет место повал деревьев; нарушается водный режим в корнеобитаемом слое растительности (лес затапливается на пониженных и даже равнинных участках рельефа паводковыми, атмосферными водами, а также в результате опускания земной поверхности ниже зеркала воды ближайших водоемов; кроме того, водный режим нарушается из-за повышения уровня грунтовых вод относительно корнеобитаемого слоя или, наоборот, из-за осушения);

4) сдвижение пород может сопровождаться эндогенными пожарами, выгорание угля ведет к дальнейшему развитию обрушения налегающих пород (провалам) и загрязнению атмосферы вредными продуктами горения.

Следует отметить, что проседание земной поверхности при подземной добыче полезного ископаемого – наиболее распространенная форма нарушений земной поверхности. И хотя технология ведения подземных работ совершенствуется, распространенность данного явления не снижается, оно остается острой проблемой во всех угольных бассейнах мира.

Отрицательное влияние подземных горных работ заключается также в засорении и отчуждении земли породными отвалами. В процессе добычи угля подземным способом на поверхность выдается порода от проведения подготовительных и очистных работ, зачистки и восстановления горных выработок, которая отсыпается обычно в один отвал. Количество ее зависит от системы разработки, горно-геологических условий, способа выемки угля и т.д. Выданная на поверхность порода складируется в различные по размерам и форме отвалы (конические, гребневидные, платообразные (плоские), комбинированные). Они занимают большие площади ценных сельскохозяйственных земель, снижают продуктивность соседних земель, загрязняют атмосферу газами и пылью, нарушают гидрогеологический режим местности. Кроме того, воды (преимущественно токсичные), стекающие с отвалов, уничтожают растительность на прилегающей территории. Отвалы, расположенные вблизи населенных пунктов, ухудшают санитарно-гигиенические условия жизни людей.

Нарушения земной поверхности, непосредственно связанные с производством горных работ, не ограничиваются только площадями горных отводов и территориями, выделяемыми для размещения отходов производства, но и оказывают влияние за их пределами. Фактически размеры зон нарушенных земель значительно превышают площади, занятые собственно объектами горного предприятия.

Оценка эффективности использования и охраны природных земель при добыче и переработке полезных ископаемых осуществляется целым рядом показателей. К ним относятся общая площадь земель, используемая, нарушаемая и загрязняемая при добыче и переработке полезного ископаемого, показатель удельной землеёмкости, коэффициент эффективности использования земель в пределах земельного отвода.

Тема 6.1. Гіпотези неорганічного походження

Основними труднощами, що стоять перед дослідниками питання про похо­дження «природної нафти» (розуміючи під цією назвою широкий комплекс газоподіб­них, рідких і твердих вуглеводних сполук) є вторинний характер залягання нафтових бітумів і відсутність у самій нафті залишків вихідної органічної тканини. Позбавлений прямих і переконливих фактів, що належать безпосередньо до досліджуваного об'єкта, дослідник змушений оперувати непрямими міркуваннями і фактами, що допускають різне тлумачення. У зв'язку з цим немає єдності думок навіть у такому кардинальному питанні, як питання про органічне чи неорганічне походження нафти. Переважна бі­льшість геологів підтримують думку про утворення нафти з залишків живої матерії, але переконання це аж ніяк не може вважатися науково аргументованим і безпереч­ним. На захист концепції неорганічного походження нафти також можна привести ва­гомі міркування як геологічного, так і хімічного порядку.

Бурхливий науково-технічний прогрес і високі темпи розвитку різних галузей науки і світового господарства в XX столітті привели до різкого збільшення споживан­ня різних корисних копалин, особливе місце серед яких зайняла нафта.

Вважають, що сучасний термін "нафта" є похідним від слова "нафата", що мовою народів Малої Азії означає "просочуватися".

Нафту почали добувати на березі Євфрату за 6-4 тис. років до нашої ери. Засто­совувалася вона і як ліки. Древні єгиптяни використовували асфальт (окиснену нафту) для бальзамування. Нафтові бітуми використовувалися для приготування будівельних розчинів. Нафта входила до складу "грецького вогню".

Сучасний рівень цивілізації і технології був би немислимий без енергії та ряду хімічних продуктів, що дає нафта.

Проблема походження нафти і формування її родовищ має велике практичне значення, тому що її вирішення дозволить обґрунтовано підходити до пошуку і розвід­ки нафтових родовищ і оцінювання їх запасів, однак і зараз серед геологів і хіміків є прихильники як гіпотез неорганічного, так і гіпотез органічного походження нафти.

1.Космічна гіпотеза Соколова (1892 р.) "Земна" нафта є продуктом перетворен­ня первинних вуглеводнів космосу, що потрапили на Землю разом з іншими формами космічної матерії в епоху формування Землі й інших планет Сонячної системи.

2. Карбідна теорія Менделєєва (1877 р.). При дії води на деякі карбіди металів утворюються вуглеводні. Процес протікав при проникненні води по тріщинах на вели­кі глибини, там утворювалися вуглеводні, що випаровувалися й підіймалися в холодну оболонку Землі.

Можливість протікання хімічних реакцій, що приводять до утворення суміші вуглеводнів, експериментально підтвердив Д.І.Менделєєв. Це ніким не спростовуєть­ся. Однак ця гіпотеза не пояснює причини різноманіття складу нафт, що зустрічаються в різних і навіть у тому самому родовищі. Висловлювалися заперечення проти мінера­льних гіпотез і в зв'язку з тим, що майже усі нафти здатні обертати площину поляриза­ції світла, а цю властивість мають лише речовини органічного походження. Геологи заперечували можливість присутності карбідів металів у надрах Землі на глибинах ме­нше 70 км, де температура досягає 2000 °С, однак туди не може проникнути вода. Мі­неральні гіпотези не дають відповіді на питання - чому нафту завжди виявляють в оса­дових породах, що містять залишки живих організмів (1951 р.).

3. Магматична гіпотеза Кудрявцева, за якою нафта утворюється в магмі в неве­ликих кількостях, а потім піднімається нагору по тріщинах і розломах, заповнюючи пористі пісковики.

Тема 6.2. Гіпотеза органічного осадово-міграційного походження нафти

Ідея органічного походження нафти вперше була викладена М.Ломоносовим (1763 р.). Відомий ряд гіпотез органічного походження нафти, які по-різному тракту­ють склад вихідного матеріалу, умови і форму його нагромадження і поховання, ба­ланс процесу, умови і фактори перетворення на нафту, фактори і види її міграції. Всі вони базуються на тезах про органічний характер вихідного матеріалу, генетичний зв'язок його нагромадження і перетворення з осадовими породами, сприятливою фаціальною обстановкою і перетворенням на нафту похованого матеріалу в осадовій обо­лонці Землі. У зв'язку з цим М.Б.Вассоєвич назвав гіпотезу про походження нафти ор­ганічною осадово-міграційною.

Джерелом утворення нафти за цією гіпотезою є органічні залишки переважно нижчих рослинних і тваринних організмів, що жили в товщі води (планктон) і на дні водойм (бентос). Розпад відмерлих організмів - одна зі стадій їх перетворення на наф­ту, причому ступінь участі різних хімічних компонентів відмерлих організмів неодна­кова.

Розрізняють стадії:

а) діагенетичну - анаеробно-бактеріальні процеси;

б) катагенетичну - фізико-хімічні перетворення, зумовлені температурою і тиском у надрах.

Процес утворення нафти протікав на глибині, при 100-200 °С, можливо, термі­чно - каталітично, під впливом глин, що є природними алюмосилікатними каталізато­рами і стимулюють реакції дегідратації спиртів та декарбоксилування кислот у вуглеводні, ізомеризації і полімеризації алкенів, деструкції і перерозподілу (диспропорціо- нування) водню й ін. Нафта являє собою поєднання двох груп сполук: з успадкованою структурою молекул вихідної органічної речовини і сполук, що утворилися в резуль­таті глибоких перетворень.

На сьогодні найбільше поширення одержала гіпотеза парагенезису горючих копалин, відповідно до якої шляхи перетворення органічних залишків обумовлюються материнською речовиною й умовами перетворення. Прийнято, що органічні речовини (ОР) гумусового ряду генерують переважно газ, у той час як ОР планктогенного (сап­ропелевого) типу генерують і нафту, і газ, причому після того, як ОР планктогенного типу вичерпає свій нафтоматеринський потенціал, вона мало відрізняється за своїми властивостями від гумусової і при по­дальшому зануренні генерує газоподібні речовини. На стадії діагенезу ОР обох типів генерують багато біогенного метану. Звичайно цей метан розсіюється, але в умовах окраїнних шельфів, поблизу континентального рівня, на глибинах понад 250 м, у зоні низьких температур можуть утворюватися гідрати метану, здатні дати початок родо­вищам природного газу (ПГ).

Нерівномірність процесу катагенетичного перетворення ОР дозволила виділи­ти головну фазу нафтоутворення як етапу максимальної реалізації нафтоматеринського потенціалу порід, що відповідає певному ступеню метаморфізму порід. У зв'язку з тим, що газоутворення супроводжує всі етапи перетво­рення ОР, незрозуміло, чи існує головна зона газоутворення. Деякі дослідники вважа­ють, що гумусова органіка має єдиний ранній максимум, що припадає на торф'яну, бу-ровугільну і початок довгополуменевої стадії катагенезу, інші відносять зону максима­льного газоутворення до великих глибин, тобто до більш жорстких термобаричних умов, ніж при нафтоутворенні, а треті вважають, що при перетворенні ОР гумусового типу виявляється два максимуми газоутворення.

З огляду на поширеність процесу газоутворення, можна вважати, що були б па­стки, а гази завжди знайдуться. Такі пастки практично відсутні у вугленосних басей­нах, але коли вугленосні відклади перекриті надійними покришками, то у випадку до­сягнення вугленосними відкладами головної зони газоутворення утворюються великі скупчення газу.

Для збереження родовищ природного газу за інших однакових умов величезне значення має тривалість часу, що відділяє етап його формування від наших днів, у зв'я­зку з чим у давніх відкладеннях газові скупчення не збереглися - вуглеводні з них роз­сіялися внаслідок багатолітньої дифузії й ефузії, тобто геологічний час на збереженість газових скупчень впливає негативно.

Утворення газу в процесі перетворення ОР відбувається безупинно унаслідок біохімічних, термолітичних, термокаталітичних і пірогідрогенізаційних процесів, ко­жний з яких діє на різних рівнях у межах всієї осадової оболонки земної кори, у той час як нафта утворюється в чітко визначеному інтервалі, якому властива зміна порід і ОР довгополуменево-коксової стадії. Таким чином, нафту можна вважати лише побіч­ним продуктом газоутворення й вуглефікації, більш обмеженим у своєму утворенні просторово й фізико-хімічно, який потребує спеціальних умов стосовно первинної і вторинної міграцій.

Однак, незважаючи на це, кількості нафти в скупченнях превалюють над газо­вими, що зумовлено наступними причинами:

1)швидкість утворення й міграції газу нерідко більша за швидкість формування пасток і покришок, у результаті чого значні маси біохімічного і ранньо термокаталітичного газу розсіюються до появи пасток;

2)здатність газу створювати високі пластові тиски обмежує можливість скуп­чення газу в пастках під малопотужними шарами;

3)висока здатність газу розчинятися в нафті обмежує утворення вільних газів у нафтогазогенній зоні;

4)збільшення розчинності газу у воді з підвищенням температури ускладнює виділення його у вільну фазу на великих глибинах без значного збільшення мінералі­зації води чи насичення її невуглецевими газами;

5)висока дифузійна здатність газу обмежує можливість тривалої збереженості його родовищ.

На підставі виявлених закономірностей зміни ОР у процесі катагенезу і генети­чних зв'язків усіх видів горючих копалин (горючі сланці, вугілля, нафта, газ) прихиль­ники органічної гіпотези припускають, що в природі відбувається єдиний процес вуглеутворення в широкому розумінні, в якому нафта і газ є побічними продуктами, а ос­новна маса ОР перетворюється шляхом вуглефікації.

Тема 6.3. Осадово-неорганічна гіпотеза формування нафтових і газових родовищ

Останнім часом в Інституті геологічних наук НАН України вченими під керів­ництвом академіка НАН України І.І.Чабаненка запропонована нова, осадово-неорганічнагіпотеза формування нафтових і газових родовищ. Вона побудована на основі теоретичних уявлень про нафту як продукт синтезу водню і вуглецю в припо­верхневих ділянках Землі. Згідно з цією гіпотезою, нафтові вуглеводні формуються у верхніх ділянках земної кори, де глибинний водень взаємодіє із седиментогенним вуг­лецем.

Щоб повніше розкрити суть нової нафтової гіпотези, треба порівняти її з двома вже існуючими. З цією метою складені принципові схеми формування нафтових і га­зових родовищ окремо за кожною з них (рис. 6.1).

На рис. 6.1 а наведено принципову геологічну схему утворення нафтових і га­зових родовищ стосовно вихідного положення органічної теорії, її основні теоретичні принципи такі:

1. Нафтова речовина має виключно біогенне походження.

2.Нафта виникла внаслідок деструктивного перетворення (метаморфізму) за­лишків рослин і тварин, які були захороненні в товщах осадових порід.

3.Перетворення решток рослин і тварин відбувалося не в усіх осадових поро­дах, а лише в окремих, які були найбільш збагачені біогенною органікою і мають назву нафтоматеринських, або нафтотвірних, шарів.

4.У нафтоматеринських шарах нафта утворювалася вже в "готовому" вигляді у формі дисперсно-розсіяних нафтових краплинок, які в цій теорії мають назву частинок мікронафти.

5. Після завершення формування дисперсні краплинки мікронафти виходять з нафтотвірних осадових шарів і рухаються в товщах сусідніх осадових порід доти, доки не потраплять до пасток, в яких нагромаджуються й перетворюються на нафтові або газові родовища.

Зазначимо уразливі місця деяких положень органічної теорії:

1) недоведеність лабораторними експериментальними дослідженнями можливостей перетворення реш­ток похованих рослин і тварин безпосередньо на вже готову нафтову речовину;

2) відсутність у "материнських" осадових породах залишків рослин і тварин, які не мо­гли повністю перетворитися на нафту (целюлоза, хітин, кістки тощо); 3) відсутність у тих самих нафтотвірних шарах осадових порід не тільки залишкових краплинок мікро­нафти, які нібито утворювалися там, а й слідів перебування в них нафтової речовини;

4) фізична неможливість повного виходу дисперсно-розсіяних краплинок нафтової речовини із нафтотвірних шарів;

5) відсутність родовищ нафти і газу в самих нафтоматеринських породах.

Ці та інші невідповідності органічної теорії законам фізико-хімії та фактичним даним змусили деяких теоретиків нафтової геології шукати інші можливі геолого-геохімічні процеси, які могли б зумовлювати виникнення нафтової речовини та фор­мування родовищ.

На рис. 6.1, б наведено принципову схему утворення нафтових і газових родо­вищ, що складена на основі гіпотези про неорганічне походження нафти, її основні засади такі:

- нафтова речовина виникає в процесі сполучення водню і вуглецю, які мають неорганічну природу;

- нафтові вуглеводні утворюються всередині Землі;

- із глибин Землі метан, етан та інші нафтові вуглеводні підіймаються по трі­щинах розривних порушень під час її дегазації, а досягнувши верхніх частин земної кори, перетворюються на нафтові та газові родовища.

Рисунок 6.1. - Принципові схеми формування нафтових і газових родовищ за різ­ними теоретичними уявленнями

а - за органічною теорією; б - за магматично-неорганічною теорією; в - за осадово-неорганічною теорією 1.1. Чебаненка, М.І. Євдощука, В.П. Клочка, В.С. Токовенка (Умовні позначення: 1 - кристалічні породи; 2 -те саме з включеннями нагромаджень абіоген­ної нафти; З - піщано-глинисті породи з включеннями біогенної нафти; 4 - те саме без вклю­чень біонафти; 5 - вапнякові породи; 6 - породи-колектори; 7- нагромадження нафти в проми­слових розмірах; 8 - глинисті та інші щільні породи-покришки; НМС - нафтоматеринська, або нафтотвірна світа)

Уразливі місця глибинної, або магматичної гіпотези про неорганічне похо­дження нафти такі:

1) недостатня вивченість якісного та кількісного складу нафтових вуглеводнів, які підіймаються із надр Землі під час дегазації, що стримує розвиток погляду на їх до­статність для формування родовищ;

2) невизначеність закономірностей надходження нафтових вуглеводнів з внутрішніх частин Землі;

3) відсутність пояснення переважної концентрації нафтових і газових родовищ у місцях нагромадження осадових порід та їх випадкові знаходження в районах поширення кристалічних порід.

На рис. 6.1 в показано принципову схему формування нафтових і газових родо­вищ, яку побудовано на основі теоретичних уявлень про нафту як продукт синтезу во­дню і вуглецю, що відбувається не в глибинних, а в приповерхневих ділянках Землі. Ця гіпотеза є компромісною між двома попередніми - органічною та магматично-неорганічною. У ній немає ні нафтоматеринських шарів, ні готових нафтових вуглево­днів, що підіймаються з глибинних частин Землі. Ця гіпотеза ґрунтується на уявленні, що нафтові вуглеводні формуються у верхніх ділянках земної кори, де глибинний во­день сполучається з седиментогенним вуглецем.

Ця гіпотеза дає відповідь на запитання, чому переважна більшість нафтових і газових родовищ світу розміщена в місцях великих нагромаджень осадових порід. По-перше, тому, що саме в цих геоструктурах зосереджені великі маси вуглецю, необхідного для з'єднання з воднем. По-друге, саме до цих геологічних регіонів по зонах глибинних розломів надходять найбільші кількості ювенільного водню.

Перевагою осадово-неорганічної гіпотези перед магматично-неорганічною є те, що в ній використовується лише водень, тоді як механізм «магматичної» гіпотези пра­цює лише за умов надходження із надр Землі вже готових нафтових вуглеводнів. Це ще раз потребує підтвердження, особливо в їх якісному та кількісному відношенні.

Гіпотеза осадово-неорганічного утворення нафти має більш значну ресурсну базу, ніж органічна. Геологи-нафтовики сьогодні вже встановили, що якщо обчислен­ня ресурсів вуглеводнів виконувати на основі органічної теорії, то висновок буде та­кий: нафти вистачить людству не більше як на 100 років. З позицій осадово-неорганічної гіпотези ресурси вуглеводнів є значно більшими, а можливо, й взагалі виявляться невичерпними. Процес сполучення водню з вуглецем, що є основою цієї гіпотези, відбувається на нашій планеті постійно.

У нафтовій геології давно помічено таке цікаве явище, як часткове, а можливо, й повне «відновлення» нафтових і газових родовищ, що були колись використані й за­лишені. Виникає запитання: звідки з'являються нові порції нафти та газу в «старих», тобто вже відпрацьованих родовищах? Можливо, що існуючі родовища нафти і газу є постійно діючими геолого-геохімічними генераторами нових порцій нафтових вугле­воднів. З позицій цієї наукової ідеї можна дійти висновку, що людству не загрожує "нафтовий голод", як це випливає із обмежених можливостей нафтотворення за органі­чною гіпотезою.

Дата добавления: 2014-10-23