7/27/2019 Abiotic Theory of Oil

http://slidepdf.com/reader/full/abiotic-theory-of-oil 1/3

 

AAPG‐ER Newsletter – June 2008 

2 

Theory of Abyssal Abiotic Petroleum Origin Challenge for Petroleum Industry

Vladimir G. Kutcherov

Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden

“Every  ten or   fifteen  years since the late 1800’s, ‘experts’  have  predicted  that  oil  

reserves would  last  only  ten more  years.  These experts have  predicted  nine out  

of  the last  zero oil ‐reserve exhaustions.”  

C. Maurice and  C. Smithson, Doomsday  Mythology:  10,000 Years of  Economic 

Crisis, Hoover  Institution Press, Stanford, 1984. 

INTRODUCTION  

The oil and gas industry has become a global branch of  the world economy, an 

important political and economic factor  in our civilization. At this time, there 

is  no  alternative  source  of   energy  which  could  be  able  to  compete  with 

hydrocarbons  for  availability,  abundance,  efficiency  and  safety.  Thus 

currently, one may hear apocalyptic prophecies wailing about a  supposedly‐

imminent  approach  to  the  end  of   the  petroleum  era;  such  prophecies  are 

universally accompanied by appeals to repent our sin of  using oil and gas, and 

to  operate  our  industrial  societies  by  energy  from  windmills,  photovoltaic 

power,  etc.  Contrarily,  scientific  consideration  about  the  origin  of  

hydrocarbons  and  practical  results  of   geological  investigations  provide  an 

understanding  of   the  presence  of   enormous,  inexhaustible  resources  of  

hydrocarbons (Krayushkin 1986). 

ABYSSAL,  ABIOTIC  PETROLEUM  ORIGIN: EXPERIMENTAL  CONFIRMATION  

The theory of  abyssal non‐biotic petroleum origin recognizes that petroleum 

is a primordial material of  deep origin which has been erupted into the crust of  

the Earth. According to the theory of  the abyssal non‐biotic petroleum origin, 

developed  during  the  last  50  years  in 

Russia  and  Ukraine,  hydrocarbon 

compounds  are  generated  in  the 

mantle  of   the  Earth.  There  are  three 

possible  scenarios  for  mantle 

petroliferous  fluid  migration. 

According  to  the  first; when  pressure 

in  the  fluid  flow  is  decreased 

dramatically  at  an  almost  constant 

temperature,  the  complete 

destruction  of   the  hydrocarbons occurs.  According  to  the  second 

scenario, if  pressure is not high enough 

to  overcome  a  resistance  of   the 

“locking”  layer,  the  mantle  fluid  is 

locked  at  depth  between  the  upper 

mantle and the surface. Depending on 

the depth (i.e. thermobaric conditions) 

the fluid could be completely or partly 

destroyed  within  a  certain  time.  The 

third  scenario  deals  with  petroleum 

deposit  formation.  Rising  from  sub‐

crustal zones  through deep  faults and 

their  feather   joints  or  fissures,  the 

mantle  petroliferous  fluid  is  injected under high pressure  into any  rock and 

is  distributed  there  in  the  form  of   a 

mushroom−like  cloud.  The 

hydrocarbon  composition  of   oil  and  gas  accumulations  formed  this  way 

depends on the fluid cooling velocity during the movement of  these fluids to 

the surface of   the Earth. However, being at shallow depths,  the oil and gas 

accumulations become principally stationary. They do not migrate upwards 

in  anticlines  or  synclines,  or  through  tilted  or  horizontal  beds  until  the 

petroleum  masses  are  moved  further  by  new  quantities  of   the  mantle 

petroliferous fluid (fig. 1). 

Accumulation of  oil and gas  is one part of  the natural process of  the Earth’s 

outgassing that was responsible for creation of  its hydrosphere, atmosphere 

and biosphere. 

According to the theory of  abyssal non‐biotic petroleum origin, the following conditions are necessary  for  the  synthesis of  hydrocarbons  from non‐biotic 

substances:  adequate  pressure  and  temperature,  donors  of   carbon  and 

hydrogen,  and  a  thermodynamically  favorable  reaction  environment. 

Theoretical  calculations  based  on  methods  of   modern  statistical 

thermodynamics have established that polymerization of  hydrocarbons takes 

place  in  the  temperature  range  600‐1500  °C  and  at  pressures  20‐70  kbar 

(Kenney et al. 2002). According to the modern scientific consideration of  the 

physical  and  chemical  characteristics  of   continental  mantle  (Carlson  et  al. 

2005),  these conditions could  take place deep  in  the Earth at depths of  70‐

250 km.  Different  substances  can  act  as  donors  of   carbon:  carbon  dioxide 

(СО2), graphite, magnesite (MgCO3), calcite (CaCO3). Water and the hydroxyl 

group of  various minerals could be possible donors for hydrogen. 

According  to modern  science analysis, all  the above‐mentioned  substances 

are present in the mantle in sufficient amounts (Murakami et al. 2002, Isshiki et al. 2004). Favorable reducing conditions could be created by a presence of  

FeO unconnected to metal‐silicates. 

TECHNOLOGY HIGHLIGHTS 

Figure 1. Possible scenario of  the mantle  petroliferous  fluid  migration. 

7/27/2019 Abiotic Theory of Oil

http://slidepdf.com/reader/full/abiotic-theory-of-oil 2/3

7/27/2019 Abiotic Theory of Oil

http://slidepdf.com/reader/full/abiotic-theory-of-oil 3/3

 

AAPG‐ER Newsletter – June 2008 

4 

deep  faults and cracks  in  the crystalline basement,  then penetrated  into  the 

sedimentary rocks and created giant and super‐giant petroleum deposits. 

Deep and  ultra‐deep  petroleum deposits. 

There are more  than 1000 commercial petroleum  fields producing oil and/or natural gas  from  sedimentary  rocks  at  the  depths  of   4500‐10,428 m.  These 

fields were discovered in 50 sedimentary basins throughout the world. 

The most  important and significant achievements with ultra‐deep petroleum 

exploration  have  been  made  in  the  deepwater  portion  of   Gulf   of   Mexico, 

U.S.A. 20 ultra‐deep oil and gas fields have been found there at the depth of  

8000‐10,428 m  (Blackbeard,  Caesar,  Cascade, Chinook,  Das  Bamp, Genghis 

Khan,  Jack,  K‐2  North,  Llano,  Mensa  Deep,  Notty  Head,  Ozona  Deep, 

Pathfinder,  Pony,  S.Malo,  Shenzi,  Stones,  Tahiti,  Thunder  Horse  North, 

Thunder Horse South). Their petroleum reservoirs occur predominantly in the 

turbiditic  sandstones  of   the  Oligocene,  Eocene,  and  Paleocene  ages.  The 

petroliferous  area  where  the  above‐mentioned  submarine  fields  were 

discovered  is equal  to 40⋅103 km

3.  Its  recoverable  reserves of  oil  is evaluated 

from  1430⋅106 to  2385⋅106 m3.  This  is  42‐70 %  of   the  total  recent  proven  oil 

reserves in the U.S.A. (January 1, 2007). Data is taken from following sources: (Henderson 1998), (ChevronTexaco 2004), (Anadarko 2005). 

Presence of  deep and ultra‐deep petroleum deposits at depths of  more than 6 

km does not correspond correctly with the biotic hypothesis. This hypothesis 

suggests that petroleum reserves should be significantly reduced with depth 

and  increasing reservoir temperature due to the destruction of  hydrocarbons 

and  the  reduction  of   the  reservoir  porosity. A  presence of  more  than  1000 

petroleum deposits at depths of  5‐10 km over  the world rejects this point of  

view  and  can  be  rigorously  and  unambiguously  explained  by  the  theory  of  

abyssal non‐biotic petroleum origin. 

ABYSSAL,  ABIOTIC  PETROLEUM  ORIGIN: GEOCHEMICAL EVIDENCES 

Rapid progress in the method of  mass spectrometry with inductively coupled 

plasma (ICP‐MS) has made it possible to study the trace element composition 

of  not only rocks, but also of  complex organic compounds, for instance oil and 

its derivatives. The results of  the analyses of  the trace element composition of  

crude  oil  from  West  Siberia  by  the  ICP‐MS  method  have  been  recently 

published (Fedorov et al. 2007). 

For the West‐Siberian oils a PGE (platinoid) presence in substantial quantities, 

especially  of   palladium,  were  detected.  While  normalizing  on  contents  in 

primitive  mantle  (Taylor,  McLennan  1985)  in  oils  are  established  positive 

anomalies on U, Sr, Ti, Y, Zr, and negative anomalies on Sm, Hf, Th, Nb, Nd. 

The  rare‐earth  elements  in  the West  Siberian  oils  demonstrate  a  particular 

type of  trend characterized by enrichment of  the light lanthanides (La/Yb=16‐

19) and a sharply positive Eu anomaly (fig. 2). The distribution of  elements in 

the oil samples investigated, and particularly of  the Group VIII platinum series, 

is the same as in the mantle of  the Earth. Furthermore, there has never been 

observed  elevated  abundances  of   palladium,  europium,  or  the  light 

lanthanides in any biological material. 

SUMMARY  

The  experimental  results  presented  place  the  theory  of   abyssal,  non‐biotic 

petroleum  origin  in  the mainstream  of  modern  physics  and  chemistry. The 

geological and geochemical evidences discussed above do not correspond to 

the key parts of  the hypothesis of  biotic petroleum origin. Only the theory of  

abyssal,  non‐biotic  petroleum  origin  gives  convincing  explanation  for  all 

above‐mentioned data. 

Therefore,  aren’t  the  previously  mentioned  experimental  results  and 

conclusions good enough to start a wide discussion on the theory of  abyssal 

abiotic petroleum origin? Is now the right time to begin this discussion? In my 

opinion the answer is yes to both of  these questions! 

Corresponding author: V.G. Kutcherov, vladimir@flotten.se 

REFERENCES 

Krayushkin V. A. Oil and gas fields of  the abyssal genesis, D.I.Mendeleev   Journ. 

 All ‐Union. Chem. Soc., (1986) 31(5), 241‐252 (in Russian). 

Carson  R.  W.,  Pearson  D.  G.,  and  James  D.  E.  Physical,  chemical,  and 

chronological  characteristics of   continental mantle, Rev. Geophys.,  (2005) 

43, RG1001. 

Kenney  J.  F.,  Kutcherov  V.  G.,  Bendeliani  N.  A.,  and  Alekseev  V.  A.  The 

evolution  of   multicomponent  systems  at  high  pressures:  VI.  The 

thermodynamic  stability  of   the  hydrogen‐carbon  system:  The  genesis  of  

hydrocarbons  and  the origin of  petroleum, Proceedings  of   the Nat.  Acad. 

Sci, (2002) 99(17), 10976‐10981. 

Murakami  M.,  Hirose  K.,  and  Yurimoto  H.  Water  in  Earth’s  lower  mantle, 

Science, (2002) 295, 1885‐1887. 

Isshiki M., Irifune T., and Hirose K. Stability of  magnesite and its high‐pressure 

form in the lowermost mantle, Nature, (2004) 427 , 60‐62. 

Kutcherov  V.  G.,  Bendiliani  N.  A.,  Alekseev  V.  A.  et  al.  Synthesis  of  

hydrocarbons from minerals at pressure up to 5 GPa, Proceedings of  Rus.  Ac. 

Sci., (2002) 387(6), 789‐792. 

Areshev  E.  G.,  Gavrilov  V.  P.,  Dong  Ch.  L.  et  al.  Geology  and  oil  and  gas 

content  of   the  Zond  shelf   basement.  Moscow  (1997),  GANG,  288  p.  (in 

Russian) 

Scott H. P., Hemley R. J., Mao H. et al. Generation of  methane  in the Earth’s 

mantle:  In  situ  high  pressure‐temperature  measurement  of   carbonate 

reduction, Proceedings Nat.  Ac. Sci., (2004) 101 (39), 14023‐14026. 

Worldwide look at reserves and production, Oil  and  Gas  J., (2006) 104(47), 22‐

23. 

Ayres  M.  G.,  Bilal  M.,  Jones  R.  W.,  et  al.  Hydrocarbon  habitat  in  main 

producing  areas,  Saudi  Arabia,   Amer.   Assoc.  Petrol.  Geol.  Bull.,  (1982) 

66(1), 1‐9. 

Bockmeulen H., Barker C.,  and Dickey P. A. Geology  and  geochemistry  of  

crude oil, Bolivar Coastal fields, Venezuela,  Amer.  Assoc. Petrol. Geol. Bull., 

(1983) 67, 242‐270. 

Henderson, D. R. EEX drilled the Gulf  of  Mexico’s deepest exploration well by 

viewing “Landmark” as part of  our team, Oil  and  Gas  J., (1998) 96(46), 67. 

ChevronTexaco reported. Oil  and  Gas  J., (2004) 102(40), 8. 

Anadarko hits Miocene oil in Gulf  of  Mexico. Oil  and  Gas  J., (2005) 103(17), 8. 

Fedorov Yu.N.,  Ivanov K.S., Erokhin Yu.V., et al.  Inorganic Geochemistry of  

the Oil of  West Siberia: First ICP‐MS Data, published in Doklady Akademii 

Nauk (2007) 414(3), 385–388. 

Taylor S. R. and McLennan S. M., The Continental 

 Crust:Its

 Composition

 and 

 

Evolution. Blackwell, Oxford, (1985). 

Figure 2. Chondrite‐normalized  REE  distribution  patterns  for  oils of  the Shaim 

and   Srednii   Ob  (Western  Siberia)  oil–gas  fields.  The  number   of   the  pattern 

corresponds to

 the

 different 

 oil 

 samples.

 Figure

 is

 taken

  from

 (Fedorov 

 et 

 al.

 

2007).