Откуда взялись нефть, уголь и газ: происхождение ископаемого топлива

Откуда взялись нефть, уголь
и газ
В Ы П О Л Н И Л А У Ч И Т Е Л Ь Г Е О Г РА Ф И И
Б ОУ ГО Р ОД А О М С К А « С О Ш № 4 9 »
ШЕ ВЧ Е Н КО СВ Е ТЛ АН А МИ ХАЙ Л О В Н А
Нефть, уголь и газ — это
не просто «топливо из
земли». Это консервы из
далёкого прошлого.
Миллионы лет назад на
планете жили существа,
которые никогда не
видели человека. Они
росли, плавали, умирали
и падали на дно болот
или морей. А потом
природа медленно, под
давлением и жаром,
превратила их в то, что
мы сегодня заливаем в
бак машины или сжигаем
в котле.
Главный секрет:
почему органика не
сгнила
• В обычной жизни мёртвое растение или животное быстро разлагают
бактерии и грибы. Но для этого нужен кислород. Если кислорода нет —
процесс останавливается на полпути. Органика превращается в кашу,
которая может лежать тысячи лет без изменений.
• Именно это и происходило в древних болотах, на дне чёрных морских
впадин и в глубоких озёрах. Туда падали листья, водоросли, панцири
мелких рачков. Сверху наносило песок и ил. Органика оказывалась
погребённой. Дальше начинали работать давление и температура.
• Пример: торфяное болото сегодня — это живая модель того, как начинался
уголь. Торф на 90% состоит из воды и не до конца разложившихся мхов и
трав. Если его засыпать слоем песка и оставить на несколько миллионов
лет, получится бурый уголь.
Уголь: кладбище древних лесов
• Каменноугольный период — время гигантских болот
• Самые богатые угольные пласты Земли сформировались
в каменноугольном периоде (примерно 360–300 миллионов лет
назад). Тогда на планете было тепло и влажно. Росли гигантские
плауны, хвощи и папоротники высотой до 30–40 метров. Их
стволы падали в воду, на них росли новые. Кислорода в болотах
почти не было — гниение шло очень медленно.
• За миллионы лет накопились сотни метров органики. Затем
начались движения земной коры. Болота опускались, их заливало
море, сверху ложились слои песка и глины. Органика оказывалась
на глубине в 2–3 километра.
Торф
Тёмно-коричневого цвета,
состоит из остатков
растений, рыхлый,
непрочный, легче воды
Доля углерода менее 50%
Количество влаги на 100 кг сухого вещества
300-500 л
Образуется
за несколько десятков - сотен лет
в зависимости от условий
Глубина залегания 0-200 м
Чем глубже и дольше, тем меньше воды и летучих веществ, тем больше чистого углерода.
Антрацит горит почти без дыма и даёт много жара.
Примеры знаменитых угольных бассейнов
• Донецкий бассейн (Украина, Россия) — уголь здесь начал
формироваться 320 миллионов лет назад, в том самом
каменноугольном периоде.
• Рурский бассейн (Германия) — дал уголь для индустриальной
революции в Европе.
• Аппалачский бассейн (США) — один из самых богатых в мире,
обеспечил углём сталелитейную промышленность
Питтсбурга.
• Кузбасс (Россия) — его уголь «старше»: ему 350–300
миллионов лет, часть пластов образовалась из древних
папоротниковых лесов.
Нефть: море микроскопических существ
Не динозавры, а
планктон
• Самое распространённое заблуждение:
нефть — это переработанные динозавры.
Это неправда. Динозавров было слишком
мало, и они не падали миллионами тонн на
дно морей.
• Настоящее сырьё для нефти — морской
планктон, в основном водоросли и
бактерии размером в доли миллиметра. А
также фораминиферы (рачки с
известковым панцирем) и простейшие. В
тёплых мелких морях их биомасса
колоссальна. Когда они умирают, их тельца
Меловые моря и дефицит кислорода
медленно опускаются на дно.
Особенно много нефти образовалось в юрском (200–145 млн лет назад) и меловом (145–66 млн лет назад) периодах.
Тогда огромные участки суши были затоплены тёплыми морями. В некоторых впадинах, например в районе
современного Персидского залива, вода у дна застаивалась. Кислорода там почти не было. Органика накапливалась
слоями, смешиваясь с илом, и не разлагалась до конца.
«Кухня» нефти: 60–120 °C, 1,5–4 км глубины
• Когда такая богатая органикой порода (её называют нефтематеринская) опускается
• на глубину 1,5–4 км, температура поднимается до 60–120 °C. Этого достаточно, чтобы
длинные
сложные молекулы живого вещества начали распадаться на простые
углеводороды. Получается жидкая нефть.
• Если температура поднимается выше 120–150 °C, нефть начинает разрушаться дальше
превращаться в газ. Если ниже 60 °C — органика остаётся недозревшей, как битум или
горючие сланцы.
• Важный нюанс: нефть почти никогда не лежит там, где родилась. Она выдавливается вверх,
через пористые породы (песчаники, известняки), пока не натыкается на непроницаемый
слой глины или соли. Там она скапливается в «ловушках». Это как вода в губке, накрытой
плёнкой.
• Когда такая богатая органикой порода (её называют нефтематеринская) опускается на глубину 1,5–
4 км, температура поднимается до 60–120 °C. Этого достаточно, чтобы длинные сложные молекулы
живого вещества начали распадаться на простые углеводороды. Получается жидкая нефть.
• Если температура поднимается выше 120–150 °C,
нефть начинает разрушаться дальше —
превращаться в газ. Если ниже 60 °C — органика
остаётся недозревшей, как битум или горючие
сланцы.
• Важный нюанс: нефть почти никогда не лежит там, где
родилась. Она выдавливается вверх, через пористые
породы (песчаники, известняки), пока не натыкается на
непроницаемый слой глины или соли. Там она скапливается
в «ловушках». Это как вода в губке, накрытой плёнкой.
Виды нефтяных месторождений
• Крупные или гигантские — это нефтяные месторождения с запасами более
1 млрд тонн, или 6,3 млрд баррелей. К ним относятся Прадхо-Бей (США), Агаджари (Иран),
Хасси-Мессауд (Алжир), Шайба (Саудовская Аравия), Самотлорское (Россия), Ноксал
(Мексика), Тахэ (Китай), Западная Курна (Ирак) и другие.
• Уникальные или супергигантские — месторождения с запасами более 5 млрд тонн, или
32 млрд баррелей. К ним относятся Гавар (Саудовская Аравия), Большой Бурган (Кувейт),
Боливар Костал (Венесуэла), Верхний Закум (ОАЭ), Северное/Южный Парс (Катар/Иран),
Кашаган (Казахстан), Самотлорское (Россия), Дацин (Китай), Сафания-Хафджи (Саудовская
Аравия/Кувейт), Гечсаран (Иран), Эр-Румайла (Ирак), группа месторождении
Кантарел (Мексика), Ромашкинское (Россия), Приобское (Россия).
У кого больше нефти
( % от мировых запасов)
Страны с наибольшими разведанными запасами нефти
Венесуэла
У страны огромные запасы, но большая их часть залегает глубоко или на шельфе,
а структура нефти плотная. Это снижает рентабельность добычи.
Кроме того, страна находится под санкциями США и в глубоком кризисе.
Запас: 303,2 млрд баррелей
Доля мировых запасов: 19,4%
Саудовская Аравия
Крупнейший в мире экспортер нефти, добывающий 11 млн баррелей в день. Ее запасы
залегают неглубоко, что обусловливает низкую себестоимость — всего 5,4 $⁣(406 ₽)
за баррель.
Это дает нефтяному сектору сверхприбыль. Запас: 267,2 млрд баррелей
Доля мировых запасов: 17%
Иран
Страна десятилетиями находится под санкциями и тем не менее наращивает производство
нефти: за последние пять лет примерно на 60%. В среднем с 2002 года страна
добывает 3,5 млн баррелей в день. Себестоимость добычи низкая — 9 $⁣(677 ₽) за баррель.
Иран развивает новые методы разведывания месторождений, в том числе с помощью
геоботаники. Уже не первый год страна активно сотрудничает с Россией по вопросу
разработки нефтегазовых месторождений
Запас: 208,6 млрд баррелей
Доля мировых запасов: 13,3%
Канада
У Канады гигантские запасы тяжелой нефти в провинции Альберта. Добыча происходит
в насыщенных битумом песках, что затратно и экологически небезопасно. Но внедрение
новых технологий позволило достичь себестоимости около 16 $⁣(1 204 ₽) за баррель.
Как итог, страна наращивает производство нефти 16 лет подряд и входит в число крупнейших
мировых добытчиков
Запас: 171 млрд баррелей
Доля мировых запасов: 10,9%
Ирак
Страна наращивает добычу: в 2025 году правительство поставило цель ускорить
производство с 4,4 до 5,5 млн баррелей в сутки. Этому способствуют 28 американских компаний, которые
работают в нефтяном секторе Ирака.
К 2027 году Ирак планирует нарастить добычу до 7 млн баррелей в сутки
Запас: 145 млрд баррелей
Доля мировых запасов: 9,25%
ОАЭ
На нефтегазовый сектор завязано 30% ВВП страны, и он активно развивается. В 2025 году
страна ежесуточно добывает около 3 млн баррелей нефти, а пиковое значение было в 2020 году —
3,8 млн.
Во многом это связано с тем, что страна придерживалась договоренностей в рамках ОПЕК. Но с апреля
2025 года картель смягчает ограничения. Более того, ОАЭ позволили нарастить добычу на 300 тысяч
баррелей в день больше, чем другим странам
Запас: 113 млрд баррелей
Доля мировых запасов: 7,2%
Кувейт
Это небольшая, но богатая страна — за счет торговли углеводородами. На нефть приходится
95% экспорта страны и почти половина ее ВВП. В 2025 году страна добывает 3,2 млн баррелей
в сутки, и это самый высокий показатель за более чем десятилетие
Запас: 101,5 млрд баррелей
Доля мировых запасов: 6,5%
Россия
В 2024 году страна добыла на 2,7% меньше нефти, чем в 2023. А в период с января по май 2025 —
на 3,5% меньше, чем годом ранее. Но уже осенью 2025 годав рамках договоренностей ОПЕК
нарастила темп и добывать до 9,5 млн баррелей в сутки.
На старых месторождениях стоимость добычи — 32 $⁣(2 409 ₽) за баррель, на новых — в два раза
ниже. Есть и перспективные месторождения с себестоимостью 10 $⁣(753 ₽) за баррель, но они
требуют больших вложений
Запас: 80 млрд баррелей
Доля мировых запасов: 5,1%
В России есть самая «молодая» и
«старая» нефть на Земле: в чем
•разница?
Возраст «молодой» нефти
исчисляется тысячелетиями,
«зрелая» же формируется десятки и
сотни миллионов лет, а иногда —
больше миллиарда. Естественно, эти
углеводороды отличаются друг от
друга по характеристикам, а значит,
геологоразведчикам нужно уметь их
отличать, чтобы добыча потом была
эффективной и не стала тратой денег.
Расскажем, как наука помогает
промышленности.
Стоит сразу уточнить, что четкого понимания того, как именно в
недрах Земли образуется нефть, у геологов нет. Есть основная
теория, которая носит название «нефтяного окна» — попадая в
него, органическое вещество-источник оказывается в определенных
благоприятных для превращения в углеводороды условиях
(повышенные давление и температура). При этом сырью
необходимо опуститься на определенную глубину и отлежаться
там миллионы лет. Так формируется «зрелая» нефть. Но
последние исследования показали, что есть и более интенсивные
механизмы трансформации, в ходе которых появляется «молодая».
Молодая байкальская
Нефть выходит наружу в самых неожиданных местах. Например, ее пятна часто появляются на
поверхности главного резервуара пресной воды на планете — озере Байкал. Ученые датировали
местную нефть кайнозоем — это эра геологической истории Земли, которая началась 66 млн лет назад
и продолжается до сих пор. Тогда
распадался суперконтинент Пангея и появились молодые океаны — Атлантический, Индийский, Северный
Ледовитый.
В те времена окончательно сложились современные тектонические структура и рельеф планеты.
Эксперты оценивают ресурсы байкальского месторождения в 500 млн тонн. Сейсмическая активность
провоцирует выход части нефти из залежей — так она попадает в воду. Ежегодно на поверхность
выходит несколько тонн, но ученые не видят в этом угрозы для экологии, ведь за долгие годы
углеводороды уже стали постоянным компонентом экосистемы восточного побережья озера. Их в
своем жизненном цикле используют специфические сообщества бактерий, часть даже самостоятельно
утилизируют.
Самое древнее на Земле месторождение нефти находится в России — возраст его пород
превышает миллиард лет. Оно называется Юрубчено-Тохомское и расположено в
Красноярском крае. Там открыто девять залежей углеводородов. Извлекаемые запасы
нефти оцениваются более чем в 350 млн тонн.
Для сохранения
экологического
благополучия местности
вместе с буровыми и
накопительными
установками здесь был
построен и полигон для
отходов, чтобы
обезвреживать
токсичные вещества,
полученные на
производстве
Новорожденная камчатская
• Есть в России не только «молодая», но и «младенческая»
нефть. Ее обнаружили в зоне гидротермальной
системы кальдеры вулкана Узон на Камчатке.
• «В кальдере этого вулкана очень высокое содержание
мышьяка, ртути. Просто колоссальное. Много углекислого
газа, сероводорода, водорода, метана — вулканических
газов, которые встречаются только в таких местах.
• Возраст этой нефти определили радиоуглеродным методом.
Оказалось, что ей не более 50 лет. Ученые отмечают, что
нефть Узона образовалась в результате сложной цепи
химических и биохимических превращений современной
биомассы.
• «Кальдера вулкана расположена на Камчатке в зоне
активного вулканизма, и гидротермальная система,
функционирующая под осадочным чехлом, приводит к
образованию нефти из органического вещества плиоценнижнечетвертичных отложений»,
Грязевой
котел
гидротермал
ьной
системы
кальдеры
вулкана
Узон
Фото: ©
Мария
Фёдорова /
Институт
цитологии и
генетики СО
РАН /
«Наука в
Сибири»
Природный газ: два разных
пути
Газ бывает двух типов по происхождению: термогенный (глубинный)
и биогенный (мелкий).
Термогенный газ — сосед нефти
• Если нефтематеринскую породу нагреть сильнее — до 150–200 °C — длинные
молекулы углеводородов рвутся на мелкие кусочки. Получается метан (CH₄) с
примесями этана, пропана и бутана. Это тот самый природный газ, который горит
синим пламенем.
• Часто нефть и газ лежат вместе: внизу — нефть, выше — газовая шапка.
Пример: Уренгойское месторождение в России — одно из крупнейших в мире по
запасам газа. Его газ образовался в меловом периоде из той же органики, что и
Биогенный газ — работа
бактерий
• Совсем другой механизм: на глубине всего 100–500 метров, в болотах, на свалках или в
илистых отложениях озёр, живут бактерии-метаногены. Они перерабатывают органику без
кислорода и выделяют метан. Такой газ называют биогенным.
• Он составляет небольшую долю от всего добываемого газа, но бывает важен локально.
Например, газ из угольных пластов (CBM) — это отчасти биогенный газ, который бактерии
производят прямо внутри угля. В США в 1980–1990-х годах научились его добывать.
• Конкретный пример: месторождение Сан-Хуан (США, Нью-Мексико) — там газ в угольных
пластах имеет возраст всего 1–2 миллиона лет, то есть он очень молодой по геологическим
меркам. Его сделали бактерии.
Почему всё это важно
сегодня
(и не только как факт)
Возраст топлива — в миллионы раз больше времени существования человека
• Современный человек (Homo sapiens) живёт около 300 тысяч лет. А углю из Кузбасса — 300 миллионов лет. То
есть уголь старше нас в тысячу раз. Нефть из Самотлора — 100 миллионов лет.
• Это не просто красивая цифра. Это означает, что природа создаёт эти ресурсы в геологическом масштабе, а мы
сжигаем их в историческом. За 150 лет промышленной революции человечество сожгло то, что накапливалось
сотни миллионов лет.
Углерод, который вернулся
• Вся нефть, газ и уголь — это углерод, который когда-то был извлечён из атмосферы растениями и водорослями.
Они взяли CO₂ из воздуха, построили из него свои тела, а потом этот углерод ушёл под землю. На миллионы
лет.
• Когда мы сжигаем уголь в электростанции или бензин в двигателе, мы возвращаем этот древний углерод
обратно в атмосферу за несколько часов. Именно поэтому концентрация CO₂ выросла с 280 ppm (до
индустриальной эпохи) до 420 ppm сегодня. Углерод, который был в безопасности под землёй, теперь снова в
воздухе.
На сколько еще хватит нефти?
• С учетом современных темпов добычи разведанные в России месторождения будут обеспечивать страну
ресурсом на протяжении примерно полувека. Но если говорить только о высокоэффективных с точки зрения
Коротко: таблица
различий
Подведем итоги
• Динозавры ни при чём. Их кости — это кости, а не топливо. Нефть сделал планктон,
который был в тысячи раз многочисленнее.
• Одно и то же месторождение иногда даёт и нефть, и газ. Например, в Западной Сибири
на глубине 2–3 км нефть, а глубже 3,5 км — уже газ. Потому что было горячее.
• Некоторые бактерии делают газ прямо сейчас. Например, на свалках или в рисовых
полях. Но это не та экономика, которая заменит Уренгой.
• Антрацит настолько чист, что его можно носить в кармане. Он не мажет руки. Это почти
чистый углерод, как графит в карандаше.
• Нефть иногда находят в породах возрастом 1,5 миллиарда лет. Это значит, что процесс
работал ещё задолго до первых динозавров.