Эндрю A. Снеллинг, доктор наук.
На протяжении вот уже более ста лет нефть называют «черным золотом». Нефть является топливом для средств передвижения и поддерживает мировой экономический рост и процветание. Так как же образуется нефть, и каково её происхождение?
Основы геологии нефти
Залежи нефти, как правило, обнаруживаются в осадочных породах. Такие породы, образованные из песка, наносов ила и частиц глины, эродировались с земной поверхности и перенеслись потоком воды, чтобы отложиться слои осадочной породы. По мере того, как эти слои высыхали, химические продукты, содержащиеся в воде, образовывали природные цементные вещества, которые связывали зерна осадочной породы и превращали их в твердую породу.
Месторождения нефти залегают в подземных трапах, где вмещающие их осадочные породы образовали складки и/или изгибы. Вмещающая осадочная или коллекторная порода достаточно пористая, чтобы в ней могла скапливаться нефть в промежутках между зернами осадочной породы. Нефть, как правило, формируется не в коллекторной породе, а образуется в нефтематеринской породе, и впоследствии перемещается через слои осадочной породы, пока она не попадается в трапы.
Происхождение и химический состав нефти
Большинство ученых согласны с тем, что углеводороды (нефть и природный газ) имеют органическое происхождение. Однако некоторые ученые придерживаются мнения, что природный газ мог образоваться глубоко под землей, где тепло, которое плавит породы, могло образовать его и неорганическим путем. Тем не менее, львиная доля данных свидетельствует в пользу органического происхождения нефти, согласно которого нефть является продуктом растений, а возможно и животных, которые залегли и окаменели в нефтематеринской осадочной породе. После этого нефть химическим путем изменилась в неочищенную нефть и газ.
Химический состав нефти помогает понять её происхождение. Нефть представляет собой сложную смесь из органических составляющих соединений. Одним из таких химических соединений в сырой нефти является порфирин:
«Порфирины нефти … были обнаружены в огромном количестве осадочных пород и в неочищенной нефти, что показывает широкое распространение геохимических ископаемых»
).Порфирины
Порфирины представляют собой органические молекулы, которые по своей структуре очень похожи на хлорофилл растений и на гемоглобин, содержащийся в крови животных. Они относятся в группе тетрапиррольных соединений и часто содержат металлы, такие как никель и ванадий. Порфирины легко разрушаются в условиях окисления (кислородом) и под действием тепла . Таким образом геологи считают, что порфирины в неочищенной нефти являются свидетельством того, что нефтематеринские породы отложились в восстандивающих условиях:
«Образование нефти происходит в анаэробных и восстановительных условиях. Присутствие порфиринов в некоторых нефтепродуктах говорит о том, что анаэробные условия создались в самом начале существования таких нефтепродуктов, поскольку производные хлорофилла, такие как порфирины, легко и быстро окисляются и разлагаются в аэробных условиях»
Ссылки:
Значимость химии нефти
Тот факт, что молекулы порфирина быстро и без труда распадаются в присутствии кислорода и под действием тепла, является очень важным. Поэтому, то, что порфирины до сих пор обнаруживаются сегодня в неочищенной нефти означает, что нефтематеринские породы и растительные (и животные) ископаемые, содержащиеся в них, должны были удерживаться от воздействия на них кислорода, когда они откладывались и погребались. Этого можно достичь двумя путями:
Однако, даже в тех местах, где по сегодняшним стандартам происходит относительно быстрое образование осадочных пород, как например, в дельтах рек прибрежных зон, условия все равно окислительные . Таким образом, для сохранения органического вещества, содержащего порфирины, требуется его медленный распад при отсутствии кислорода, как это происходит сегодня в Черном море. Но подобные условия встречаются довольно редко, чтобы с их помощью можно было объяснить присутствие порфиринов почти во всех отложениях нефти, которые обнаруживаются сегодня во всем мире.
Единственное последовательное объяснение – это катастрофическое образование осадочных пород, которое происходило во время всемирного Потопа, описываемого в Бытие. Тонны растительности и животных были жестоко вырваны с корнем и убиты соответственно, и таким образом огромное количество органического вещества погреблось настолько быстро, что содержащиеся в нем порфирины быстро были удалены от окисляющих веществ, которые могли их разрушить.
Количество порфиринов, обнаруживаемых в неочищенной нефти, колеблется от очень малых количество до 0.04% (или 400 частиц на миллион). В ходе проведенных экспериментов всего за один день из растительного материала была образована концентрация порфирина в 0.5% (такого же типа порфирина, обнаруженного в неочищенной нефти), так что для образования такого малого количества порфиринов, которое обнаруживается сегодня в нефти, вовсе не требуются миллионы лет .
Фактически, порфирин, содержащийся в неочищенной нефти, можно образовать из хлорофилла растений менее чем за 12 часов . Однако другие эксперименты показали, что когда на протяжении всего 12 часов растительный порфирин поддавали воздействию температуры всего 410°F (210°C), он распадался в течение трех дней. Следовательно, нефтематеринские породы и образованная из них неочищенная нефть не могли находиться погребенными на протяжении миллионов лет под действием таких высоких температур.
Происхождение и скорость образования нефти
Для образования самой неочищенной нефти из соответствующего органического вещества не требуется много времени. Многие геологи, исследующие нефть, считают, что неочищенная нефть образуется в основном из растительного материала, такого как диатомовые водоросли (одноклеточные морские и пресноводные фотосинтетические организмы), и пластов угля (огромные ископаемые накопления растительного мусора). Считается, что последние являются источником большей части австралийской неочищенной нефти так как имеют ту же последовательность слоев осадочных пород, что и нефтяные коллекторные пласты.
Таким образом, например, в лабораторных условиях было показано, что умеренное нагревание бурого угля из Бассейна Джиппсленд, расположенного в штате Виктория, Австралия, с целью его быстрого и более глубокого погребения, всего за 2-5 дней приводит к образованию неочищенной нефти и природного газа, которые схожи с теми, что обнаруживаются в прибрежных коллекторных породах.
Однако так как порфирины также обнаруживаются и в крови животных, возможно, что некоторые продукты неочищенной нефти могли быть образованы из животных, которые также погреблись и окаменели во многих слоях осадочных пород. В действительности, в современных промышленных технологических установках для термической конверсии отходы животноводства, поступающие со скотобойни, всего за два часа превращаются в высококачественное масло и богатые кальцием порошковидные и эффективные жидкие удобрения, (смотрите ниже: Отходы животноводства превращаются в масло ).
Заключение
Все имеющиеся данные указывают на недавнее катастрофическое образование мировых залежей нефти из растительного и другого органического материала, что согласуется с Библейским описанием истории земли. В допотопном мире суша и водная поверхность были покрыты огромными лесами , а океаны были наполнены диатомовыми водорослями и населены другими крошечными фотосинтетическими организмами. Во время всемирного Потопа деревья были вырваны с корнем и смыты с того места, где они росли. Огромные скопления растительного материала быстро отложились в то, что со временем стало угольными пластами, а органическое вещество в целом распределилось во многих катастрофически отложенных слоях осадочной породы.
Угольные пласты и содержащие окаменелости слои осадочной породы глубоко погребались по мере протекания Потопа. В результате, температура внутри них увеличивалась достаточно быстро для того, чтобы из содержащегося в этих слоях органического вещества образовывалась нефть и природный газ. Впоследствии природный газ и нефть перемещались, пока не попали в коллекторные породы и структуры. Таким образом, они накапливались для того, чтобы образовать отложения природного газа и нефти, которые мы сегодня обнаруживаем.
Доктор Эндрю Снеллинг – доктор геологических наук из Сиднейского университета. Он является экспертом в области геологических исследований, работающий в организациях Австралии и Америки. Доктор Снеллинг является профессором института креационных исследований в городе Сантии, штат Калифорния, он также является автором многих научных статей.
Отходы животноводства превращаются в нефть
Отходы со скотобойни индюков и свиней ежедневно перевозятся на первый в мире биоочистительный завод по переработке материалов на основе термической конверсии в Карфагене, штат Миссури. В дни максимальной производительности из 270 тонн индюшачьих внутренностей и 20 тонн свиного масла изготавливается 500 бочек высококачественного горючего масла (по качеству лучше чем неочищенная нефть).
Из загрузочного ковша, находящаяся под давление трубка вдавливает отходы животноводства в большую дробилку, где они измельчаются и приобретают форму маленьких (размером с горошек) кусочков. Первичный реактор разбивает кусочки отходов под давлением и при воздействии температуры, затем давление быстро падает для того, чтобы избыток воды и минералов испарился. Эти компоненты дальше высушиваются, и из них получается богатое кальцием порошковидное удобрение.
Оставшийся концентрированный органический суп выливается во второй растворный бак, где он нагревается до температуры 500°F (260°C) и прессуется до размера 600 фунтов на квадратный дюйм (42 килограмма на квадратный сантиметр). В течение 20 минут процесс повторяет то, что происходит с мертвыми растениями и животными, которые погребены глубоко в земле в слоях осадочных пород, при этом происходит раскалывание длинных, сложных молекулярных цепей водорода и углерода в короткие молекулярные цепи масла. Далее, температура и давление падают, и жидкость проводится через центрифугу, которая отделяет оставшуюся воду от масла. Поскольку отходы животноводства содержат огромное количество азота и аминокислот, эта вода хранится для того, чтобы далее продаваться как эффективное жидкое удобрение.
Образованное масло можно смешать с более тяжелыми ископаемыми сортами нефти для повышения качества или просто для того, чтобы использовать их для питания генераторов электростанций. Хорошая новость заключается в том, что эта технология термической конверсии может также использоваться для переработки сточных вод, старых шин и смешанных пластиковых отходов. А также эта технология не требует большого потребления энергии. Всего лишь 15 процентов потенциальной энергии в исходном сырье используется для проведения всего технологического процесса, тогда как 85 процентов остается в конечных нефтепродуктах продуктах и продуктах удобрений.
Ссылки:
Происхождение нефти имеет несколько теорий, каждая из которых имеет право на существование. У каждой есть множество известных приверженцев и достаточное число научных трудов и обоснований. На этой странице мы расскажем о том, как образуется нефть в природе и опишем наиболее популярные теории происхождения этого ресурса.
Как образовалась нефть
Современная мировая экономика не может обойтись без нефти. Именно поэтому ее все чаще сравнивается с золотом. Спрос на этот энергоресурс возрастает с каждым днем, позволяя компаниям, занимающимся добычей углеводородов, получать солидные прибыли. Каково же происхождение нефти? Почему одни страны богаты этим ресурсом, а другие страдают от его недостатка?
Для того, чтобы понять, как образуется этот ресурс, важно разобрать его состав. Нефть состоит из:
- Метановых, парафиновых, нафтеновых и других углеводородов
- Смолистых веществ и асфальтенов
- Серосодержащих веществ
- Азотистых и кислородных соединений
- Меньше 1% составляют тяжелые металлы
Откуда взялась нефть на нашей планете? Проанализировав состав этого вещества ученые разработали несколько теорий происхождения нефти. Причем каждая из них имеет многочисленное число сторонников и ярых противников остальных теорий. Наиболее популярные гипотезы происхождения нефти:
- Биогенная
- Неорганическая
- Космическая
Современные теории происхождения нефти появились в начале XIX века и лишь в XX столетии приобрели более научный вид. Но, о том, как образуются углеводороды в недрах земли, спорят и по сей день. На данный момент ученые не пришли к единому мнению на этот счет. Поэтому точного ответа на вопрос, откуда берется это вещество под землей, вам никто не даст.
Биогенная или органическая теория
Биогенное происхождение нефти является одной из самых популярных гипотез образования «черного золота» в недрах нашей планеты. На сегодняшний день, эта гипотеза более популярна в кругу академических ученых. Согласно ей, эта жидкость возникла в результате разложения растений и животных на дне различных водоемов. Останки в результате различных химических процессов разлагались. Находящиеся на глубине более 3000 метров они высвобождали углеводороды. Органическая теория происхождения нефти может быть возможной только в условиях высоких температур (140 – 160 градусов).
Жидкие углеводороды, освободившись из органической массы, заполняют собой пустоты. Сегодня их называют месторождениями. Нефть, которая находится на большой глубине, содержится при температуре окружающей среды около 200 градусов. Высокая температура позволяет выделить из нее природный газ.
Биогенную теорию происхождения «черного золота» впервые в России сформулировал М. В. Ломоносов. Известные ученые того времени были практически единодушными в природе образования этого ресурса. Единственным камнем преткновения был исходный материал. Некоторые считали его доисторическими растениями, другие – животными.
Версии биологического происхождения нефти имеют свою доказательную базу. Немецкие специалисты Энглер и Гефер провели опыт по перегонки рыбьего жира под высоким давлением и температуры. Им удалось получить вещество, состав которого отдаленно напоминал нефть. Русский ученый Н. Д. Зелинский провел похожий опыт, но взял за исходный материал растительный ил озера Балхаш. Ему удалось получить бензин, керосин, метан и тяжелые металлы.
Абиогенная или неорганическая теория происхождения
Не прошел мимо этого вопроса и Д. И. Менделеев. Видный ученый считал, что нефть образовалась в результате реакции воды, попадающей в разломы горных пород и встречающейся с карбидами железа. В лабораторных условиях ученый смог подтвердить свою теорию, но многие геологи ее опровергли, посчитав невозможным «стерильный» результат в природных условиях.
Абиогенная теория происхождения нефти является второй по популярности. Кроме Д. И. Менделеева ее сторонниками являются такие видные ученые своего времени как А. Гумбольд, Н. А. Кудрявцев, Т. М. Голд и другие. Успех этой теории связан с удачными экспериментами по выявлению этого вещества из минерального сырья в лабораториях. Неорганическое происхождение нефти в конце XIX века стала одной из главных гипотез происхождения этого маслянистого вещества.
Д. И. Менделеев называл свою абиогенную теорию – карбидной. И хоть многие геологи не соглашались с его доводами, эксперимент по доказательству этой версии подтвердил ее право на существование. Известный химик считал, что земля состоит из расплавленного железа. Карбиды, которые являются спутниками этого металла, являются исходным материалом для образования самого значимого полезного ископаемого в истории человечества.
После реакции воды с карбидами, образуемые при такой реакции вещества, поднимались выше и окончательно формировались за счет более низких температур. Этот процесс, по мнению сторонников гипотезы, происходит постоянно. Поэтому, уменьшение запасов «черного золота» не грозит человечеству.
А вот основатель советской нефтяной геологии Иван Михайлович Губкин был главным противником теории Менделеева и всегда выступал с критикой в ее адрес. Он считал, что базальтовый пояс не даст воде проникнуть к ядру земли и встретится с карбидами железа.
Многое сделал для понимания образования углеводородов в недрах земли знаменитый американский геолог Арвилл Леворсен. Он придерживается осадочно-миграционной теории происхождения.
Теория космического происхождения нефти
Главной альтернативой вышеописанных гипотез является космическая теория происхождения нефти. Ее основоположник, В. Д. Соколов считал, что образование этого ресурса стало возможным благодаря попаданию на землю неорганических компонентов из космоса. Теория стала возможным, после подтверждения наличия углеводородных радикалов на звездах и метеоритах.
Нефтяная космическая теория находит новых последователей каждый день. Современные исследовательские орбитальные станции, телескопы для проведения спектрального анализа далеких объектов и другие технические возможности науки доказывают право этой гипотезы на существование.
Последние исследования показали наличие метана и аммиака в атмосферах близких планет: Юпитера, Нептуна, Урана и Сатурна. Это позволяет сделать вывод, что углеводород может содержаться на любом космическом теле.
По сути, образование жидких углеводородов по этой версии можно отнести как к органической, так и неорганической теории. Уже доказано, что метеориты могут принести на землю не только минералы, но и различные бактерии и микроорганизмы, которые могут стать сырьем для нефти.
Другие версии
Периодически появляются новые версии образования «черного золота». Она предлагает в качестве источника этой жидкости рассеяное органическое вещество, содержащееся в осадочных породах.
Сегодня популярна альтернативная теория происхождения нефти, разработанная российскими учеными из Института проблем нефти и газа РАН. Специалисты сформулировали свою теорию, основываясь на круговороте углерода и воды в природе. Дождевая вода содержит углерод в виде гидрокарбоната. Он попадает в землю и приобретает форму для дальнейшего формирования нефти, которая формируется и попадает в природные резервуары, называемыми осадочными бассейнами.
Согласно этой гипотезе, таким образом формируется 90% нефти и только 10% ее было получено в результате разложения органических останков животных и растений.
Как и в случае с абиогенной теорией, скорость восстановления нефтяных запасов происходит не тысячелетиями, а всего лишь, десятками лет. При этом, основоположники этой теории считают, что чем интенсивнее человек будет перерабатывать углеводороды, тем быстрее они будут попадать обратно в землю и образовывать новые нефтяные массы.
Нефть является важнейшим ресурсом в истории человечества. Именно ископаемые углеводороды стали причиной значительного технического прогресса. Последние данные показывают, что этого ресурса хватит еще на 70 – 80 лет. За это время необходимо перейти на альтернативные виды топлива. Иначе человечеству придется очень сложно. Именно это толкает ученых на изучение возможности переработки солнечной и ветряной энергии.
«Черное золото» сравнивают с кровью экономики и об образовании жидких углеводородов спорят не одно десятилетие. Ведь главным вопросом, который занимает большинство умов, является не природа образования нефти, а та скорость, с которой восстанавливаются запасы углеводородов. Ведь чем быстрее происходит образование этого ресурса, тем дольше человечество сможет прожить до перехода на новый.
Помню в детстве в возрасте "почемучки" 3-4 лет папа рассказывал мне,откуда берется уголь,нефть,газ и прочие природные ресурсы. Почитал недавно пост о "больших дырках земли" . "Как выглядит гигантская дыра в земле с высоты птичьего полёта".Под влиянием от прочитанного,спустя десятки лет снова заинтересовала эта тема.Для начала предлагаю ознакомится с этой статьей (см. ниже)
Деревья,трава=уголь. Звери=нефть,газ. Краткая формула создания угля,нефти,газа.
Уголь и нефть находят между пластами осадочных пород. По существу, осадочные породы - это высохшая грязь. Это значит, что все эти пласты, включая угольные и нефтяные, сформировались, главным образом, за счет действия воды во время наводнения. Нужно добавить, что практически все запасы угля и нефти имеют растительное происхождение.
Уголь (обуглившиеся останки животных) и нефть, образовавшиеся из животных останков, содержат соединения азота, отсутствующие в нефти растительного происхождения. Таким образом, отличить один тип залежей от другого несложно.
Большинство людей поражается, узнав, что уголь и нефть - по сути, одно и то же. Единственное реальное отличие между ними - содержание воды в залежах!
Понять процесс формирования угля и нефти легче всего можно на примере пекущегося в духовке пирога. Все мы видели, как разогревшаяся начинка вытекает из пирога на противень. В результате получается вязкое или обуглившееся вещество, которое трудно отскрести. Чем более будет вытекшая начинка загорать, тем тверже и чернее она будет становиться.
Вот что происходит с начинкой: сахар (углеводород) в жаркой духовке обезвоживается. Чем жарче духовка, и чем дольше пирог печется, тем тверже и чернее будут становиться комочки вытекшей начинки. По сути, почерневшую начинку можно считать разновидностью низкокачественного угля.
Древесина состоит из целлюлозы - сахара. Задумайтесь над тем, что произойдет, если большое количество растительного материала окажется быстро захороненным в земле. В процессе разложения выделяется тепло, которое начнет обезвоживать растительный материал. Потеря воды, однако, приведет к дальнейшему разогреву. В свою очередь, это вызовет дальнейшее обезвоживание. Если процесс протекает в таких условиях, что тепло не рассеивается быстро, то нагревание и высыхание продолжаются.
Разогрев растительного материала в земле приведет к одному из двух результатов. Если вода может вытечь из геологической формации, в которой остается высушенный и обезвоженный материал, то получится уголь. Если же вода не может покинуть геологическую формацию, то получится нефть.
При переходе от торфа к лигниту (бурому углю), к битуминозному углю и к антрациту содержание воды в них (степень обезвоживания или степень снижения содержания воды) меняется по линейной зависимости.
Необходимым ингредиентом при формировании ископаемых видов топлива является присутствие каолиновых глин. Такие глины обычно входят в состав продуктов вулканических извержений, в особенности – в состав вулканического пепла.
Уголь и нефть - очевидные результаты "Ноева Потопа". Во время глобальной катастрофы и последующего за ней Ноева Потопа громадные количества перегретой воды вылились из недр на земную поверхность, где смешались с поверхностными водами и дождевой водой. К тому же, благодаря горячим породам и горячему пеплу из тысяч вулканов многие из образовавшихся осадочных слоев были нагреты. Земля - замечательный теплоизолятор, способный надолго задерживать тепло.
В начале Потопа тысячи вулканов,подвижки земной коры скосили леса по всей планете. Вулканический пепел засыпал огромные скопления древесных стволов, плававших в воде. После того, как эти скопления стволов оказались захоронены между нагретыми осадочными пластами, отложившимися во время Потопа, в короткие сроки сформировались уголь и нефть.
«Итог: промышленные скопления нефти и природного газа могут сформироваться за несколько тысяч лет в бассейнах осадконакопления [высохших слоях грязи] в условиях течения горячей жидкости на протяжении сравнимых промежутков времени».
В горячих и влажных грязевых пластах, возникших в результате Ноева Потопа, были созданы идеальные условия для быстрого формирования угля, нефти и газа.
Необходимое время "создания" угля,нефти.
Лабораторные исследования, проведенные в последние несколько десятилетий, показали, что уголь и нефть могут образовываться быстро. В мае 1972 года Джордж Хилл - декан Шахтно-рудного колледжа - написал статью, опубликованную в «Джорнал оф кемикал текнолоджи», известного сейчас под названием «Кемтек». На странице 292 он прокомментировал:
«По счастливой случайности это вылилось в довольно поразительное открытие... Данные наблюдения наводят на мысль, что в процессе формирования высокосортные угли... вероятно, подверглись действию высоких температур на определенном этапе своей истории. Возможно, механизмом формирования этих высокосортных углей стало некое событие, вызвавшее кратковременное резкое нагревание».
Дело в том, что Хиллу просто удалось изготовить уголь (неотличимый от природного). И у него ушло на это шесть часов.
Более 20 лет назад британские исследователи изобрели способ превращения бытового мусора в нефть, пригодную для отопления домов и использования в качестве топлива электростанций.
Природный уголь также может образовываться быстро. Аргоннская национальная лаборатория сообщила о результатах научных исследований, доказывающих, что при естественных условиях уголь может образоваться всего за 36 недель. Согласно этому сообщению, для образования угля необходимо лишь, чтобы древесина и каолиновая глина в качестве катализатора были захоронены достаточно глубоко (для исключения доступа кислорода); и чтобы температура окружающих пород составляла 150 градусов Цельсия. При таких условиях уголь получается всего за 36 месяцев. Далее в сообщении отмечалось, что при более высоких температурах уголь образуется еще быстрее.
Нефть-возобновляемый природный ресурс.
Большая интрига заключена в том, что запасы нефти и природного газа могут оказаться не такими уж ограниченными и конечными, какими их многие себе представляют. 16 апреля 1999 года штатный репортер «Уолл-Стрит джорнал» написал статью «Совсем не шутка: нефтяное месторождение растет прямо в процессе добычи нефти». Она начинается так:
«Хьюстон - что-то загадочное творится на "Юджин-Айленд-330".
Считалось, что продуктивность этого месторождения, расположенного в Мексиканском заливе далеко от побережья Луизианы, снизились уже много лет назад. И какое-то время оно вело себя, как обычное месторождение: вслед за его открытием в 1973 году объемы добычи нефти на "Юждин-Айленд-330" достигли пиковых значений - порядка 15.000 баррелей в день. К 1989 году объемы добычи снизились до примерно 4.000 баррелей в день.
Затем, неожиданно... судьба вновь улыбнулась "Юджин-Айленд". Месторождение, добычу на котором ведет "Пенц-Энерджи Ко.", выдает сегодня 13.000 баррелей в день, а вероятные запасы взлетели с 60 до более 400 миллионов баррелей. Еще страннее то, что, по словам ученых, изучающих месторождение, геологический возраст текущей из трубы нефти довольно сильно отличается от возраста нефти, бившей из под земли 10 лет назад».
Итак, похоже, что нефть все еще образуется в земных недрах; и ее качество выше найденной первоначально. Чем больше исследований проводится, тем больше мы узнаем, что природные силы, производящие новую нефть, по-прежнему в действии!
Выводы.
Разглядывая фото громадных карьеров по добыче угля,осознавая данные о запасах месторождений нефти,можно предположить,что:
Нефть в древние времена образовалась на месте существовавших ранее обширных лесов,джунглей. Т.е. там,где сейчас находятся самые большие запасы нефти,угля в мире,раньше были непроходимые леса с исполинскими деревьями. И все эти леса в один момент оказались свалены в одну громаднейшую кучу,в последствии заваленную землей,под которой без доступа воздуха и образовался уголь,нефть. На месте Сибири - джунгли, пустынный Кувейт,Ирак,ОАЭ,Мексика много тысяч лет назад были покрыты непроходимыми лесами.
В случае будущего апокалипсиса наши потомки, так же как и мы,через несколько тысяч лет имеют шанс обладать богатейшими залежами полезных ископаемых. Помимо тех,которые мы не успеем извлечь и переработать,появятся новые.И с уверенностью можно сказать,что находится географически они будут на месте нынешних густых лесов - опять же наша Сибирь), джунгли Амазонки и прочие лесистые места нашей планеты.
На счет образования нефти и угля обычно мало кто сомневается - это органические останки древних растений и животных преобразовавшиеся под воздействием давления недр и при недостатке кислорода. Поэтому уголь и нефть справедливо относят к невозобновляемым ресурсам и регулярно пресса нас попугивает весьма коротким промежутком времени, оставшемся до их полного исчерпания. В угле этому находят неоспоримые подтверждения - следы древних животных организмов и растений. Но с нефтью, оказывается, все далеко не так однозначно. Существует еще, как минимум, две теории имеющие под собой достаточно серьезную научную основу.Подтверждением классической теории образования нефти служит опыт немецких ученых Г.Гефера и К.Энглера поставленный ими в 1888 году. Они осуществили перегонку рыбьего жира при температуре 400 С и давлении около 1 МПа. При этом им удалось получить предельные углеводороды, парафин, смазочные масла, с высоким содержанием алкенов, нафтенов и аренов. Позже академик Н.Д. Зелинский проводил похожий опыт, но исходным материалом был выбран органический ил образованный из водорослей. Ему удалось получить бензин, керосин, тяжелые масла, а также метан…
Казалось бы, все с этим процессом встало на свои места. Миллионы лет назад отложившиеся останки попавшие на большие глубины (как?) под действием давления и температур преобразовались в нефть-газ-уголь. Скоро (через 50 лет) мы их все извлечем, и придется подождать еще несколько миллионов лет до возобновления запасов. Не тут-то было. Факты свидетельствуют о том, что процессы образования нефти и газа продолжаются и гораздо более высокими темпами, чем это возможно по классической теории.
Об фактах продолжающегося образования нефти и газа свидетельствуют длительные сроки эксплуатации месторождений, достигающие ста и более лет, и суммарные объемы накопленной добычи, многократно превышающие первоначально планируемые. Уровень добычи на месторождениях на поздних ее этапах сначала снижается до 10-20% от максимального уровня добычи, а затем стабилизируется. Например, Шебелинское месторождение эксплуатируется уже более 50 лет, при этом его ресурсы не иссякают. Начальные запасы газа месторождения неоднократно уточнялись в сторону увеличения. В настоящее время они в 2 раза выше чем первоначально утвержденные. В Татарстане также установлено явное несоответствие нефтяных ресурсов и объемов добычи нефти. Сейчас уже извлечено более 3 млрд. т. нефти, в то время как оценка их нефтематеринского материала для всей осадочной толщи составляет всего 709 млн. т. И это не единичные случаи.
Теория первая. Карбидная или биогенная.
В 1866 году французский химик М.Бертло предположид, что нефть образовалась (и образуется) в недрах Земли из минеральных веществ. В подтверждение своей теории он провел несколько экспериментов, и ему удалось искусственно синтезировать углеводороды из неорганических веществ.
Десять лет спустя, 15 октября 1876 года, на заседании Русского химического общества Д.И.Менделеев изложил свою гипотезу образования нефти. Великий химик считал, что во время процессов горообразования по трещинам-разломам, рассекающим земную кору, вглубь поступает вода. Просачиваясь в недра, она в конце концов встречается с карбидами железа и под воздействием высоких температур и давления вступает в химическую реакцию. В результате этой реакции образуются оксиды железа и углеводороды. Образующиеся вещества по разломам коры поднимаются в верхние ее слои и насыщают пористые породы. В результате образуются газовые и нефтяные месторождения.
Менделеев ссылается при этом на опыты по получению водорода и ненасыщенных углеводородов путем воздействия серной кислоты на чугун, содержащий достаточное количество углерода.
В то время идеи «чистого химика» Менделеева не имели успеха у геологов, которые сочли опыты, проведенные в лаборатории отличными от процессов, происходящих в природе. Однако карбидная или, как ее еще называют, а биогенная теория о происхождении нефти получила доказательства из неожиданного источника – от астрофизиков. Изучение спектров небесных тел показало, что в атмосфере Юпитера и некоторых других планет, как и в газовых оболочках комет присутствуют углеводороды. Ну, а раз соединения углерода с водородом распространены в космосе, значит процессы синтеза органических веществ из неорганики в природе имеют место быть!
Теория вторая. Круговорот углерода в природе.
Группой ученых из Института проблем нефти и газа РАН (ИПНГ РАН) под руководством доктора геолого-минералогических наук Азария Баренбаума была разработана еще одна теория происхождения нефти и газа. Согласно их концепции, залежи углеводородов могут возникать не за миллионы лет, а за десятилетия. При этом одновременно подвергается сомнению теория парникового эффекта, поскольку основным тезисом утверждается, что уровень двуокиси углерода в атмосфере может саморегулироваться, а значит неуправляемого накопления углекислоты в атмосфере не происходит.
Теория российских ученых предполагает, что нефтегазообразование – это процесс не столько геологический, сколько климатический. Он связан с круговоротом воды и углерода на Земле. Поступающий с дождевыми водами углерод, захваченный из атмосферы в форме гидрокарбоната в условиях земной коры восстанавливается до углеводородов, из которых уже в геологических структурах-ловушках формируются нефтегазовые скопления. По оценкам российских ученых до 90% нефтегазовых скоплений на глубинам от 1 до 10 километров появляются благодаря описанной им теории, и только 10% запасов формируются из органических остатков, как это предполагалось классической теорией.
И еще один важный вывод российских ученых-геологов заключается в том, что благодаря активному участию в образовании нефти и газа климатического круговорота, пополнение залежей ископаемых углеводородов происходит не за многие сотни тысяч и миллионы лет, а всего лишь за несколько десятилетий. А второй вывод заключается в том, что умеренное извлечение нефти и газа из залежей не должно сильно влиять на потенциальную нефтегазоносность региона. Но это верно при условии, что углеводороды будут потребляться в пределах того же региона, что и их добыча. То есть тепловые электростанции, работающие на углеводородах, компенсируют добычу нефти и газа ее образованием.
С теорией возникновения угля вы наверняка знакомы. Точка зрения на этот счет устоявшаяся: он образовался (и продолжает образовываться) из остатков буйной вечнозеленой растительности, покрывавшей некогда всю планету, включая даже нынешние районы вечной мерзлоты, и занесенной сверху обычными горными породами, под воздействием давления недр и при недостатке кислорода.
Логично предположить, что и нефть была изготовлена по аналогичному рецепту на той же кухне природы. К 19 веку споры, в основном, сводилось к вопросу, что послужило исходным материалом, сырьем для образования нефти: остатки растений или животных?
Немецкие ученые Г.Гефер и К.Энглер в 1888 году поставили опыты по перегонке рыбьего жира при температуре 400 С и давлении порядка 1 МПа. Им удалось получить и предельные углеводороды, и парафин, и смазочные масла, в состав которых входили алкены, нафтены и арены.
Позднее, в 1919 году, академик Н.Д.Зелинский провел похожий опыт, но исходным материалом послужил органический ил растительного происхождения – сапропель – из озера Балшах. При его переработке удалось получить бензин, керосин, тяжелые масла, а также метан…
Так опытным путем была доказана теория органического происхождения нефти. Какие же тут могут быть еще сложности?...
Но с другой стороны, в 1866 году французский химик М.Бертло высказал предположение, что нефть образовалась в недрах Земли из минеральных веществ. В подтверждение своей теории он провел несколько экспериментов, искусственно синтезировав углеводороды из неорганических веществ.
Десять лет спустя, 15 октября 1876 года, на заседании Русского химического общества выступил с обстоятельным докладом Д.И.Менделеев. Он изложил свою гипотезу образования нефти. Ученый считал, что во время горообразовательных процессов по трещинам-разломам, рассекающим земную кору, вглубь поступает вода. Просачиваясь в недра, она в конце концов встречается с карбидами железа, под воздействием окружающих температур и давления вступает с ними в реакцию, в результате которой образуются оксиды железа и углеводороды, например этан. Полученные вещества по тем же разломам поднимаются в верхние слои земной коры и насыщают пористые породы. Так образуются газовые и нефтяные месторождения.
В своих рассуждениях Менделеев ссылается на опыты по получению водорода и ненасыщенных углеводородов путем воздействия серной кислоты на чугун, содержащий достаточное количество углерода.
Правда, идеи «чистого химика» Менделеева поначалу не имели успеха у геологов, которые считали, что опыты, проведенные в лаборатории, значительно отличаются от процессов, происходящих в природе.
Однако неожиданно карбидная или, как ее еще называют, абиогенная теория о происхождении нефти получила новые доказательства – от астрофизиков. Исследования спектров небесных тел показали, что в атмосфере Юпитера и других больших планет, а также в газовых оболочках комет встречаются соединения углерода с водородом. Ну, а раз углеводороды широко распространены в космосе, значит в природе все же идут и процессы синтеза органических веществ из неорганики. Но ведь именно на этом и построена теория Менделеева.
Итак, на сегодняшний день налицо две точки зрения на природу происхождения нефти. Одна – биогенная. Согласно ей, нефть образовалась из остатков животных или растений. Вторая теория – абиогенная. Подробно разработал ее Д.И.Менделеев, предположивший, что нефть в природе может синтезироваться из неорганических соединений.
И хотя большинство геологов придерживается все-таки биогенной теории, отзвуки этих споров не затихли и по сей день. Уж слишком велика цена истины в данном случае. Если правы сторонники биогенной теории, то верно и опасение, что запасы нефти, возникшие давным-давно, вскоре могут подойти к концу. Если же правда на стороне их оппонентов, то вероятно, эти опасения напрасны. Ведь землетрясения и сейчас приводят к образованию разломов земной коры, воды на планете достаточно, ядро ее, по некоторым данным, состоит из чистого железа… Словом, все это позволяет надеяться, что нефть образуется в недрах и сегодня, а значит, нечего опасаться, что завтра она может кончиться.
Давайте посмотрим, какие доводы приводят в защиту своих точек зрения сторонники одной и другой гипотез.
Но прежде несколько слов о строении Земли. Это поможет нам быстрее разобраться в логических построениях ученых. Упрощенно говоря, Земля представляет собой три сферы, расположенные внутри друг друга. Верхняя оболочка – это твердая земная кора. Глубже расположена мантия. И наконец, в самом центре – ядро. Такое разделение вещества, начавшееся 4,5 миллиарда лет тому назад, продолжается и по сей день. Между корой, мантией ядром осуществляется интенсивный тепло- и массообмен, со всеми вытекающими отсюда геологическими последствиями – землетрясениями, извержениями вулканов, перемещениями материков...
ПАРАД НЕОРГАНИКОВ
Первые попытки объяснить происхождение нефти относится еще ко временам античности. Сохранилось, например, высказывание древнегреческого ученого Страбона, жившего около 2000 лет тому назад: «В области аполлонийцев есть место под названием Нимфей, - писал он, - это скала, извергающая огонь, а под ней текут источники теплой воды и асфальта, вероятно, от сгорания асфальтовых глыб под землей...».
Страбон объединил в целое два факта: извержение вулканов и образование асфальтов (так он называл нефть). И... ошибся! В упомянутых им местах нет действующих вулканов. Не было их и двадцать столетий назад. То, что Страбон принял за извержения, на самом деле – выбросы, прорывы подземных вод (так называемые грязевые вулканы), сопровождающие выходы нефти и газа на поверхность. И в наши дни подобные явления можно наблюдать на Апшероне и Таманском полуострове.
Впрочем, несмотря на ошибку, в рассуждениях Страбона было здравое зерно - его толкование происхождения нефти имело под собой материалистическую почву. Эта линия прервалась надолго. Лишь в 1805 году, основываясь на собственных наблюдениях, сделанных в Венесуэле, на описаниях извержения Везувия, известный немецкий естествоиспытатель А.Гумбольд снова возвращается к материалистической точке зрения. «...Мы не можем сомневаться в том, - пишет он, - что нефть представляет продукт перегонки на громадных глубинах и происходит из примитивных горных пород, под которыми покоится энергия всех вулканических явлений.»
Неорганическая теория происхождения нефти выкристаллизовывалась постепенно, и к тому моменту, когда Менделеев выдвинул свою теорию карбидного происхождения нефти, неорганики накопили достаточное количество фактов и рассуждений. И последующие годы добавляли в их копилку новые сведения.
В 1877-1878 годах французские ученые, воздействуя соляной кислотой на зеркальный чугун и водяными парами на железо при белом калении, получили водород и значительное количество углеводородов, которые даже по запаху напоминали нефть.
Кроме вулканической гипотезы у сторонников абиогенного происхождения нефти есть еще и космическая. Геолог В.Д.Соколов в 1889 году высказал предположение, что в тот далекий период, когда вся наша планета еще представляла собой газовый сгусток, в составе этого газа присутствовали и углеводороды. По мере охлаждения раскаленного газа и перехода его в жидкую фазу, углеводороды постепенно растворялись в жидкой магме. Когда же из жидкой магмы стала образовываться твердая земная кора, она, согласно законам физики, уже не могла удержать в себе углеводороды. Они стали выделяться по трещинам в земной коре, поднимались в верхние ее слои, сгущаясь и образуя здесь скопления нефти и газа.
Уже в наше время обе гипотезы – вулканическая и космическая – были объединены в единое целое новосибирским исследователем В.Сальниковым. Он использовал предположение, что планетка, имевшая в своем составе большое количество углеводородов, находясь на чересчур низкой орбите, постепенно тормозилась о верхние слои атмосферы и в конце концов упала на Землю, как это происходит с искусственными спутниками. Резкий толчок активизировал вулканическую и горообразовательную деятельность. Миллиарды тонн вулканического пепла, мощнейшие грязевые потоки завалили принесенные из космоса углеводороды, похоронили их в глубоких недрах, где под действием высоких температур и давлений они превратились в нефть и газ.
В качестве обоснования своих выводов Сальников указывает на необычное расположение месторождений нефти и газа. Соединив между собой крупные зоны обнаруженных месторождений, он получил систему параллельных синусоидальных линий, которая, по его мнению, весьма напоминает проекции траекторий искусственных спутников Земли.
Рассказ о неорганических гипотезах нельзя будет считать полным, если не упомянуть известного геолога-нефтника Н.А.Кудрявцева. В 50-е годы он собрал и обобщил огромный геологический материал по нефтяным и газовым месторождениям мира.
Прежде всего Кудрявцев обратил внимание на то, что многие месторождения нефти и газа обнаруживаются под зонами глубинных разломов земной коры. Сама по себе такая мысль не была новой: на это обстоятельство обратил еще Д.И.Менделеев. Но Кудрявцев намного расширил географию применения таких выводов, глубже обосновал их.
Например, на севере Сибири, в районе так называемого Мархининского вала, очень часто встречаются выходы нефти на поверхность. На глубину до двух километров все горные породы буквально пропитаны нефтью. В то же время, как показал анализ, количество углерода, образовавшегося одновременно с породой чрезвычайно невелико – 0,02-0,4%. Но по мере удаления от вала количество пород, богатых органическими соединениями, возрастает, а вот количество нефти резко уменьшается.
На основании этих и других данных Кудрявцев утверждает, что нефтегазоносность Мархининского вала скорее всего связан не с органическим веществом, а с глубинным разломом, который и поставляет нефть из недр планеты.
Подобные же образования имеются в других регионах мира. Скажем, в штате Вайоминг (США) жители издавна отапливают дома кусками асфальта, который они берут в трещинах горных город соседних Медных гор. Но сами по себе граниты, из которых состоят те горы, не могут накапливать нефть и газ. Эти полезные ископаемые могут поступить только из земных глубин по образовавшимся трещинам.
Более того, найдены следы нефти в кимберлитовых трубках – тех самых, в которых природа осуществила синтез алмазов. Такие каналы взрывного разлома земной коры, образовавшиеся в результате прорыва глубинных газов и магмы, могут оказаться вполне подходящим местом и для образования нефти и газа.
Обобщив эти и множество других фактов, Кудрявцев создал свою магматическую гипотезу происхождения нефти. В мантии Земли под давлением и при высокой температуре из углерода и водорода сначала образуются сначала углеводородные радикалы СН, СН2 и СН3. Они движутся в веществе мантии от области высокого к области низкого давления. А так как в зоне разломов перепад давлений особенно ощутим, углероды и направляются в первую очередь именно сюда. Поднимаясь в слои земной коры, углеводороды в менее нагретых зонах реагируют друг с другом и с водородом, образуя нефть. Затем образовавшаяся жидкость может перемещаться как вертикально, так и горизонтально по имеющимся в породе трещинам, скапливаясь в ловушках.
Исходя из теоретических представлений, Кудрявцев советовал искать нефть не только в верхних слоях, но и глубже. Этот прогноз блестяще подтверждается, и глубина бурения с каждым годов возрастает.
В середине 60-х годов удалось ответить на такой важный вопрос: «Почему столь «нежные» углеводородные соединения, из которых состоит нефть, не распадаются в недрах Земли на химические элементы при высокой температуре?» Действительно, такое разложение вполне можно наблюдать даже в школьной лаборатории. На подобных реакциях зиждется деструктивная переработка нефти. Оказалось, что в природе дело обстоит как раз наоборот – из простых соединений образуются сложные... Математическим моделированием химических реакций доказано, что подобный синтез вполне допустим, если к высоким температурам мы добавим еще и высокие давления. То и другое, как известно, в избытке имеется в земных недрах.