Обзор гипотез происхождения нефти

План лекции:

1. Роль нефти и газа в современном мире.

2. Гипотезы неорганического происхождения нефти.

3. Гипотезы органического происхождения нефти.

Нефть часто называют «черным золотом», подчеркивая тем самым ее большую ценность в жизни человека.

Развитие промышленности потребовало огромного количества смазочных средств, нового, более дешевого и более эффективного, чем уголь, топлива, принципиально новых источников света. Все это могла дать только нефть. В отличие от других видов горючих ископаемых, именно нефть относительно легко добывается, транспортируется (по трубопроводам) и довольно просто перерабатывается в широкую гамму продуктов различного назначения.

Экономика государств зависит от нефти больше, чем от любого другого продукта. Поэтому нефть с начала ее промышленной добычи и до настоящего времени является предметом острой конкурентной борьбы, причиной многих международных конфликтов и войн.

Нефть (вспыхивать, воспламеняться) – горючая маслянистая жидкость, являющаяся смесью углеводородов, красно-коричневого, иногда почти черного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в желто-зеленый цвет и даже бесцветная нефть, имеет специфический запах, распространена в осадочной оболочке земли; одно из наиважнейших (для людей) полезных ископаемых.

Для правильной ориентации поисковых работ на нефть и газ очень важно знать закономерности размещения в земной коре залежей нефти и газа, а это, в свою очередь, возможно лишь на основе четкого знания о происхождении этих полезных ископаемых. Древнегреческому мыслителю Аристотелю принадлежат слова: «Только тогда можно понять сущность вещей, когда знаешь их происхождение и развитие». В полной мере это применимо и к нефти.

Проблема происхождения нефти не утратила своей актуальности и в наши дни, несмотря на то, что дискуссия среди ученых ведется уже почти 250 лет.

Одним из первых, кто попытался дать истинно научное объяснение органическому происхождению нефти, был великий русский ученый М.В. Ломоносов (1757г.). Свои взгляды на природу нефти он основывал на химических опытах, из которых ему было известно, что при перегонке каменного угля от «крутого» огня выходит масло черное и густое, от «легкого» огня – светлое и прозрачное. Великий ученый полагал, что именно каменный уголь является исходным веществом для получения нефти.

В середине и особенно в конце XIX в. больших успехов достигла химия. Мимо внимания химиков не прошла и проблема происхождения нефти. Химическими анализами было показано, что состав вещества, полученного при перегонке углей, отличается от нефти. При перегонке угля образуется вовсе не природная нефть, а смола! Это сильно поколебало идеи, высказанные еще в свое время М.В. Ломоносовым. И химики повели атаку на органическую гипотезу.

Достижения химии существенно подкрепили идею неорганического синтеза нефти, привели к появлению более совершенной и научно обоснованной концепции неорганического происхождения нефти, известной под названием карбидной гипотезы. Автором ее был выдающийся русский химик Д.И. Менделеев. В 1877г. он сформулировал известную гипотезу минерального происхождения нефти, согласно которой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов. Строение Земли рисовалось ему следующим образом: расплавленное ядро, состоящее преимущественно из карбида железа (барисфера), покрывалось сравнительно тонкой и твердой корой (литосфера). По трещинам, которые возникают в литосфере при горообразовании, в глубь Земли проникают воды. Воздействуя на карбиды металлов, и, прежде всего железа, вода образует окислы металлов и углеводороды.

 

2FеС + 3Н₂О = Fе₂О₃ + С₂Н₆ ↑ этилен

Аl₄С₃ + 12Н₂О = 4 Аl(ОН)₃ + 3СН₄ метан

 

или в общем виде: МС_m + mН₂О →МО_m +(СН₂) _m

Серьезные возражения встретила карбидная гипотеза со стороны геологов. Во-первых, нет никаких доказательств наличия в недрах Земли карбидов. Во-вторых, невозможно представить себе существование трещин, проникающих в самое сердце планеты. Огромные давления в недрах неминуемо закрыли бы их. Наконец, в-третьих, залежи нефти обнаруживались и вне сбросов (особого рода трещины земной коры). Все это привело к тому, что идеи неорганического синтеза нефти не получили в то время широкого распространения.

Развитие и совершенствование неорганических воззрений на происхождение нефти активизировали стремление «органиков» доказать свою правоту. Основной упор они сделали на геохимические исследования связи жидкой нефти в залежах, микронефти, рассеянной в осадочных породах, с живыми организмами, которые могли быть исходным веществом для образования УВ-дов. Большой вклад в развитие органических идей был внесен прежде всего советскими учеными, такими как И.В. Губкин, Н.Б. Вассоевич, А.А. Бакиров, В.В. Вебер, В.И. Вернадский и др.

Огромная заслуга в пропаганде органических идей, в активном внедрении их в сознание геологов принадлежит И.М. Губкину. В качестве исходного вещества для образования нефти и газа И.М. Губкин рассматривал сапропель – битуминозный ил смешанного растительно-животного происхождения, накапливающийся на дне мелководных морей. Почти полвека назад Губкин считал процесс нефтеобразования длительным, непрерывным и стадийным.

Взгляды Губкина на образование нефти и газа и формирование их залежей лежат в основе современной теории происхождения нефти. Некоторые положения Губкина дополнены, уточнены, значительно развиты, но основа сохранилась.

Таким образом, в результате исследований неоспоримо доказано, что образование нефти – сложный и длительный процесс, тесно связанный с формированием осадочных горных пород. Наиболее благоприятны для этого крупные морские и океанические бассейны, хотя не исключаются озерные и речные водоемы. Важно, чтобы была водная среда, т.к. на суше органический материал обычно окисляется и преобразуется в каустобиолиты угольного ряда (торф, каменный уголь).

Любое море заселено множеством животных и растений. Из всей морской биомассы в образовании нефти ведущая роль принадлежит микроорганизмам – планктону, 90% которого занимают микроскопические водоросли (фитопланктон). Именно планктон является основным источником органического вещества, которое содержится не только в осадочных илах на дне морей или озер, но и в самой воде. Так, в Каспийском море в каждом кубометре воды растворено 5-6 г органики. Значительная часть отмирающих организмов опускается на дно. Органика сравнительно быстро захороняется глинистыми, песчаными или карбонатными осадками, которые приносятся с континентов или образуются непосредственно в море. В осаждающемся органическом веществе содержится до 65-90% органического углерода, присутствует и водород. В органическом веществе содержатся уже готовые УВ-ды. Дисперсные УВ-ды в осадочных породах и современных илах сходны с нефтяными УВ-ми, поэтому их стали называть рассеянной нефтью, или микронефтью (Вассоевич). По мере погружения осадков увеличиваются давление и температура. Под действием этих факторов, в особенности температуры, дисперсная микронефть меняет свои свойства и делается похожей на нефть. Важную роль на этой стадии преобразования рассеянной органики играют бактерии, которые способствуют разложению органического вещества. Органика как бы «созревает»: содержание в ней микронефти возрастает, а ее состав становится все более сходным с составом собственно нефти.

Итак, у нефти сложная и длительная подземная жизнь. С момента ее образования до накопления в залежи проходят многие млн лет. И еще десятки млн лет залежь ждет своего «часа», пока скважина не распечатает непроницаемую покрышку и нефть не начнет служить людям. Воистину, залежь нефти – это клад миллионолетий.

По мнению ряда ведущих отечественных и зарубежных нефтяников, проблема происхождения нефти в принципе решена. Однако ставить точку и подводить черту многолетней дискуссии между «органиками» и «неорганиками» было бы пока преждевременным.

Со времен М.В. Ломоносова ученые всего мира пытаются разгадать одну из загадок природы – происхождение нефти - но до сих пор нет окончательного ответа, который бы удовлетворил всех нефтяников. Существует множество гипотез, объясняющих рождение нефти, но ни одна из них не является общепринятой. Дискуссия ведется вокруг главного вопроса: нефть – органическая, т.е. производная от животных и растений, или же нефть – неорганическая, образовавшаяся в земных глубинах и по трещинам поднявшаяся вверх и напитавшая пористые пласты?

Нефть и газ имеют большое значение для энергетики, транспорта и разнообразных отраслей промышленности.

Из нефти вырабатываются различные сорта жидкого топлива: бензины, керосины, реактивное и дизельное топлива, мазуты. Из высококипящих фракций нефти вырабатываются смазочные и специальные масла и консистентные смазки. Из нефти также вырабатывают парафин, сажу, битумы. Природный газ – это удобное и дешевое энергетическое и бытовое топливо. Нефть и УВ-ные газы являются сырьем для производства большого количества химических продуктов и потребительских товаров. К нефтехимической продукции относятся: пластмассы, синтетический каучук, синтетические моющие вещества, химические удобрения, а также различные органические вещества: спирты, кислоты, альдегиды, кетоны, эфиры, глицерин и др.

Нефть относится к невозобновляемым ресурсам. Разведанные запасы нефти составляют (на 2004г.) 210 млрд т, неразведанные – оцениваются в 52-260 млрд т.

К числу стран, обладающих крупнейшими запасами нефти, относятся: Саудовская Аравия, Кувейт, Россия, Венесуэла, Ирак, США, Канада, Азербайджан, Нигерия, ОАЭ и др.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение нефти.

2. Кто из ученых был основателем гипотезы об органическом происхождении нефти?

3. Расскажите о гипотезах неорганического происхождения нефти (гипотезы Д.И. Менделеева, Н.А. Соколова и др.).

4. Взгляд И.М. Губкина на образование нефти и газа.

5. Роль нефти и газа в современном мире.

 

Литература:

 

1. Батуева Ю.И., Гайле А.А., Поконова Ю.В. и др. Под ред. Сюняева З.И. Химия нефти. - Л., Химия, 1984.

2. Химия нефти и газа. Под ред. Проскурякова В.А., Драбкина А.Е. -Л., Химия, 1989.

3. Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана. Ч. 1.- Алматы, Гылым, 1995,400с.

4. Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана. Ч.2.- Алматы, Гылым, 1995,400с.

 

 

Лекция № 2