Химия нефти и газа включает, помимо собственно химизма нефти и газа, изучение вопросов геохимии биосферы, геохимии отдельных элементов (прежде всего углерода) и органических углеводородных соединений.
В данном разделе в краткой форме мы рассматрим вопросы геохимии биосферы, геохимии углерода, а также состав исходного для формирования углеводородов живого вещества биосферы.
Биосфера - обширная и сложная по составу земная оболочка с постоянным и устойчивым распространением в ней тех или иных форм жизни.
В состав биосферы входят смежные участки воздушной, водной и каменной оболочек Земли, причем особенно насыщены жизнью граничные зоны этих оболочек - верхний почвенный слой литосферы и верхний слой гидросферы.
Живое вещество образует основу биосферы, хотя масса организмов сравнительно невелика: по разным оценкам она составляет от 1011 до 1013т (для сравнения масса гидросферы около 1018 т).
Среди живых организмов выделяются две основные группы: автотрофные и гетеротрофные.
Автотрофные обеспечивают свое существование за счет элементов неорганической среды, получая их из атмосферы и гидросферы. Главные представители автотрофов - фотосинтезирующие растения.
Гетеротрофные организмы преимущественно используют готовые ОВ, синтезированные автотрофами. К ним относятся животные и некоторые сапрофитные растения, неспособные к фотосинтезу. Так как автотрофные организмы являются пищей для гетеротрофных, в общем балансе первых должно быть на порядок больше, чем вторых.
При этом соотношение между ними определяется не столько биомассой, сколько их биопродукцией - скоростью размножения организмов. По О. П. Добродееву, биомасса океана обновляется за 33 дня, а фитомасса суши (подавляющая часть биомассы суши) - за 14 лет, т. е. биопродукция моря почти на два порядка превосходит биопродукцию суши.
Биомасса, или масса живых организмов, оценивается для всей биосферы через органический углерод (Сорг) в 53,5·1010 т, а годовая биологическая продукция - в 6,5·1010 т.
По подсчетам масса биологической продукции за всю историю Земли превышает массу стратисферы примерно в 100-150 раз. Это убедительно подтверждает одно из фундаментальных заключений В. И. Вернадского о значительном влиянии живого вещества на неживую природу, прежде всего на осадочную оболочку планеты: «На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы... И чем более мы изучаем химические явления биосферы, тем более мы убеждаемся, что на ней нет случаев, где бы они не были независимы от жизни» (В.И.Вернадский, 1960, с. 21). Одним из геологических следствий длительного существования жизни на Земле В. И. Вернадский считал образование каустобиолитов.
Значения биомассы и биопродукции значительно варьируют для разных областей биосферы.
Для образования горючих полезных ископаемых океан имеет несравненно большее значение, чем педосфера. В пределах почв не накапливается ни нефтематеринское, ни углематеринское ОВ. Лишь небольшая часть ОВ, поступающая из педосферы в океан и озера может принять участие в нефтегазообразовании. А в океане, главным образом на шельфе, накапливаются огромные массы ОВ, богатого липидными компонентами (гетеротрофы, водоросли и др.), которое может быть материнским для нефти и газа. В озерных обстановках накапливаются самые разнообразные ОВ, нередко весьма близкие к тем, которые характерны для шельфа.
Биогеохимические процессы весьма разнообразны. Важнейшие из них: фотосинтез, карбонатонакопление, углеобразование. Они в той или иной степени связаны с самым биофильным элементом – углеродом.