Происхождение природного газа

Считается, что месторождения углеводородов (нефти, природного газа) возникли в результате разложения останков живых организмов. В последние годы, однако, все большую популярность завоевывает теория абиогенного происхождения углеводородов. Спор между специалистами может быть разрешен благодаря работе, выполненной в Институте геологии и минералогии СО РАН. Ученые разработали методику, позволяющую определить источник углерода, вошедшего в состав природного газа.

Сама возможность абиогенного синтеза была давно доказана. Оставалось выяснить, влияет ли происхождение природного газа на его состав. Решение этой задачи предложили сотрудники Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН и Института физики высоких давлений им. Л.Ф.Верещагина РАН. В экспериментах, выполненных при поддержке фонда INTAS, ученые помещали ампулы, заполненные реагентами (источник углерода, железо и вода) в камеру высокого давления, содержимое сжимали и затем нагревали до значений давления и температуры, соответствующих условиям верхней мантии Земли. В качестве биогенного источника углерода использовали известняк (карбонат кальция), в качестве абиогенного – графит. После необходимой выдержки давление снижали, ампулы охлаждали, вынимали из камеры и анализировали содержимое.

Во всех вариантах опыта ученые получили смесь углеводородов, соответствующую по составу углеводородной части природного газа. Однако при использовании  абиогенного источника, графита, получается так называемый «сухой» газ, в котором преобладает метан. Такой газ встречается в природе – например, в Северо-Ставропольском месторождении. Если в качестве источника углерода выступает известняк, газ получается «жирный», обогащенный более высокомолекулярными углеводородами, главным образом этаном.  Газ такого состава также добывают – например, в Вуктыльском месторождении.

Возможно ли, что существуют два равноправных источника углеводородов? Теоретически да, но авторы также показали в своей работе, что на состав газа влияет время охлаждения реакционной смеси. Если охлаждение происходит быстро, газ содержит небольшое количество этана и этилена. При медленном охлаждении в течение четырех часов количество этих компонентов возрастает в десятки раз, и в смеси появляются более высокомолекулярные углеводороды вплоть до бутана и бутилена. Таким образом, газовые смеси различного состава возможно получить и из органического, и из неорганического по происхождению углерода. Хотя полной ясности сегодня нет, дальнейшие эксперименты с использованием разработанной экспериментальной схемы могут приблизить ученых к решению вопроса о происхождении углеводородов.

Дополнительная информация: Вадим Вениаминович Бражкин, д.ф-м.н., заместитель директора по науке Института физики высоких давлений им. Л.Ф.Верещагина РАН,  тел.: (496)751-00-11, brazhkin@hppi.troitsk.ru

Источник информации: В. Г. Кучеров, А. Ю. Колесников, Т. И. Дюжева, Л. Ф. Куликова, Н. Н. Николаев, О. А. Сазанова, В. В. Бражкин, «Синтез сложных углеводородных систем при термобарических параметрах, соответствующих условиям верхней мантии». Доклады Академии наук, 2010, том 433, № 3