Происхождение нефти. Абиогенное происхождение нефти факты


Абиогенное происхождение нефти — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Абиоге́нное происхожде́ние не́фти (неоргани́ческое происхожде́ние не́фти) — несколько теорий образования нефти, согласно которым нефть образовывалась из различных элементов неорганического происхождения, в ходе реакций, происходящих на больших глубинах при высоких температурах и давлении. Являются альтернативными по отношению к доминирующей теории органического происхождения нефти.

История

Гипотезы, предлагающие абиогенное происхождение неоднократно высказывались различными учеными до развития передовых методов аналитической химии начала-середины XX века и появления масс-спектрометрии[1]. Например, в XIX веке прусским географом Александром фон Гумбольдтом, русским химиком Дмитрием Менделеевым и французским химиком Марселеном Бертло.[источник не указан 1300 дней]

Абиогенные гипотезы были возрождены в середине XX-го века советскими учеными, однако их работы публиковались в основном только на русском языке. Абиогенная гипотеза стала более популярной на Западе благодаря астроному Томасу Голду, публиковавшему свои исследования на английском языке[1][2].

Хотя абиогенная гипотеза была принята многими геологами в Советском Союзе, она утратила свой авторитет в конце XX-го века, потому что не позволяла делать эффективных прогнозов по открытию новых нефтяных месторождений[1][2]. Подавляющее количество доказательств свидетельствует в пользу происхождения добываемой человечеством нефти согласно биогенной теории[1].

Видео по теме

Варианты гипотез

В зарубежных научных обзорах выделяют две наиболее распространенные абиогенные гипотезы происхождения нефти:[1][2][3]

  • Советская гипотеза глубинного абиогенного происхождения нефти из первичных минералов планеты. Основы гипотезы были представлены Кудрявцевым Н. А. в выступлениях на всесоюзных конференциях, и в статье 1951 года Кудрявцев Н. А. «Против органической гипотезы происхождения нефти» (опубликовано в журнале Нефтяное хозяйство. 1951, № 9, с. 3-8). Несмотря на популярность в русскоязычной науке, крупнейшие нефтяные залежи волжского и уральского регионов были открыты до популяризации гипотезы; предсказания теорий Кудрявцева и Порфирьева были слишком абстрактными и расплывчатыми, чтобы помочь в открытии залежей[2].
  • Гипотеза Томаса Голда о происхождении нефти из глубинного метана, исходящего из мантии Земли, основы которой публиковались в 1979—1998 годах. Голд допускал, что этот метан может частично перерабатываться при участии микроорганизмов (глубокая горячая биосфера), что, по его мнению, должно объяснять наличие биомаркеров в нефти. Однако, для существования бактерий требуется температура не выше 110—150 градусов цельсия на глубинах не более 5-10 км, но преобразование метана в более сложные углеводороды происходит лишь при давлениях более 30 килобар, соответствующим глубинам порядка сотни километров[2].

Проблема исчерпания запасов углеводородов

Конечность запасов нефти в земной коре позволяет сделать вывод, что объём общемировой добычи нефти достигнет пика, после чего неизбежно начнёт снижаться (пик нефти) и не сможет полностью удовлетворить спрос, при этом процесс извлечения нефти будет усложняться, требуя всё больших экономических и энергетических затрат. Концепция пика нефти иногда рассматривается как противоречивая, однако является прямым следствием из конечности запасов нефти (невозможно извлечь больше нефти, чем было создано природой за сотни миллионов лет) и представляет собой важнейшую преграду для цивилизации, основанной на потреблении углеводородных ресурсов и на постоянном росте количества потребляемых ресурсов. [1]

Некоторые сторонники абиогенных гипотез заявляли, что исчерпание запасов нефти и углеводорода не грозит человечеству благодаря продолжающемуся образованию новых формаций нефти и газа. Однако, было показано, что вне зависимости от пути образования нефти, её добыча ведется слишком большими темпами, и пик нефти неизбежно будет достигнут[1][4].

По отношению к исчерпаемости нефти абиогенные гипотезы можно разделить на слабые и сильные. В слабых абиогенных гипотезах утверждается, что скорость создания и накопления углеводородов соответствует скоростям накопления в биогенных теориях образования нефти. Таким образом, даже в случае корректности таких гипотез пик нефти будет достигнут, так как человечество добывает и потребляет нефть в значительно большем темпе (сотни лет), чем она создается в природе (сотни миллионов лет)[1].

Сильные абиогенные гипотезы предсказывают, что нефть формируется со значительно большими скоростями (в десятки тысяч раз быстрее, чем в биогенных теориях), достаточными для того, чтобы заместить всю нефть, добываемую людьми из резервуаров. Например, может утверждаться, что эксплуатируемый резервуар соединен с неким сверхглубоким запасом нефти, медленно пополняющим резервуар. Однако в какой-то момент темп добычи сравняется с темпом возобновления нефти, а потом превысит его, и пик нефти все равно будет достигнут. Сторонники абиогенных гипотез не предоставляли свидетельств в пользу сильных вариантов в работах, опубликованных в научных журналах, но подобные заявления могут встречаться в массовых СМИ без приведения количественных оценок в соответствии с научной методологией[1].

Примечания

Литература

  • Geoffrey P. GLASBY, Abiogenic Origin of Hydrocarbons: An Historical Overview // Resource Geology, vol. 56, no. 1, pages 83-96, 2006. doi:10.1111/j.1751-3928.2006.tb00271.x (авторская версия) (англ.)
  • Mikael Höök, Development of oil formation theories and their importance for peak oil // Marine and Petroleum Geology Volume 27, Issue 9, October 2010, Pages 1995—2004 doi:10.1016/j.marpetgeo.2010.06.005 (англ.)
  • Sephton, Mark A., and Robert M. Hazen. «On the origins of deep hydrocarbons.» // Reviews in Mineralogy and Geochemistry Vol 75 (2013): 449—465. doi: 10.2138/rmg.2013.75.14
  • Андрусов Н. И. К вопросу о происхождении нефти // Тр. СПб. об-ва естествоисп. 1895. Т. 23. № 6. Отд. геол. и минерал. С. 20-22.
  • Андрусов Н. И. К вопросу о происхождении и залегании нефти: Ст. 1-2: Ст. 1 // Тр. Бакинск. отд. РТО. 1906. № 5. С. 1-18; Ст. 2 // Там же. 1908. № 1/2. С. 1-26.

Ссылки

wiki2.red

Наука будущего Newsland – комментарии, дискуссии и обсуждения новости.

Версии и гипотезы о происхождении нефти начали появляться еще с древнейших времен и в самом разном варианте. Были среди них и весьма курьезные.

Так, например, в XVIII веке один варшавский каноник утверждал, что Земля в райский период была настолько плодородна, что была пропитана жиром на большую глубину. После грехопадения Адама и Евы этот жир частично испарился, а частично погрузился в землю, смешиваясь с различными веществами. Произошедший впоследствии Всемирный Потоп способствовал превращению этого жира в нефть.

А авторитетный в свое время немецкий геолог-нефтяник Г.Гефер рассказывал об одном американском нефтепромышленнике конца XIX века, который полагал, что нефть возникла из мочи китов, скапливавшейся на дне полярных морей, откуда по подземным каналам она проникла в другие регионы…

В целом уже даже саму историю представлений о происхождении нефти ныне делят аж на пять этапов.

Но мы не будем забивать голову читателю излишними данными об этой, хоть и увлекательной, но совершенно излишней для нас истории, и остановимся только на ключевых моментах противостояния двух глобальных подходов – версии органического (хотя точнее и правильнее будет употреблять термин «биологического») происхождения нефти и версии ее абиогенного (то есть небиологического) происхождения.

* * *

Чаще всего истоки версии биологического происхождения нефти связывают с именем М.Ломоносова, который в середине XVIII века в своем трактате «О слоях земных» писал:

«Выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей бурая и черная масляная материя... и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменного масла, жидковская смола, нефть. Которые хотя чистотой разнятся. Однако из одного начала происходят».

Однако Ломоносов был далеко не первым на этом пути. Еще в начале того же XVIII века немецкий ученый П.Генкель высказывал мнение, что нефть образуется из остатков животных и растений. А немецкий химик К.Райхенбах в 1834 году осуществил перегонку каменного угля с водой и получил 0,0003% масла, очень похожего  на скипидар и на нефть Италии. На основании этого он предположил, что нефть

«…представляет собой скипидар доисторических пиний (итальянских сосен), находилась в углях в готовом виде и выделялась из них под действием теплоты Земли».

В следующем XIX веке среди ученых были распространены в основном идеи, близкие к представлениям Ломоносова. Споры велись главным образом вокруг исходного материала – животные или растения послужили «началом» для образования нефти…

Но тогда же появились и сторонники совсем иного – абиогенного подхода.

Впервые идея о минеральном происхождении нефти была высказана в 1805 году известным ученым и путешественником Александром Гумбольдтом.

В 1866 году французский химик М.Бертло выдвинул предположение, что нефть образуется в недрах Земли при воздействии углекислоты на щелочные металлы. А французский химик Г.Биассон в 1871 году высказал идею о происхождении нефти путем взаимодействия воды, CO<sup>2</sup> и H<sup>2</sup>S с раскаленным железом. Эксперименты по неорганическому синтезу углеводородов, проведенные этими исследователями, в значительной степени способствовали развитию гипотезы минерального происхождения нефти.

В 1877 году ранее придерживавшийся представлений о биологическом происхождении нефти известный русский химик Дмитрий Менделеев (тот самый, которому мы обязаны современной таблицей элементов) в своей работе «Нефтяная промышленность в Северо-Американском штате Пенсильвания и на Кавказе» сформулировал гипотезу, согласно которой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов. Еще более подробно эти взгляды были развиты им в статье «Нефть», опубликованной двадцать лет спустя в XX томе энциклопедического словаря Брокгауза–Ефрона.

Рис.106

Михайло Ломоносов

Рис.107

Александр Гумбольдт

Рис.108

Менделеев в рабочем кабинете

Лабораторные исследования, проведенные Менделеевым и некоторыми другими учеными, показывали, что под воздействием водяных паров на карбиды тяжелых металлов выделяются углеводороды, сходные с углеводородами, содержащимися в нефти. Это привело Менделеева к мысли, что в процессе горообразования вода проникает по трещинам земной коры в глубину недр, где взаимодействует с карбидами тяжелых металлов. В результате такого взаимодействия выделяются газообразные углеводороды.

Поднимаясь в силу своей подвижности и давления пластов земной коры в вышележащие пористые слои осадочных пород, часть смеси конденсировалась, давая скопления нефти, а другая часть пропитывала породы и образовывала горючие сланцы, жирные угли и другие битуминозные породы. Некоторая доля смеси окислялась и давала продукты, подобные асфальтам, и, наконец, основная ее часть так или иначе сгорала, образуя углекислоту и воду.

Наиболее благоприятными моментами в истории Земли для образования нефти ученый считал эпохи «подъемов горных кряжей». В такие эпохи, по его мнению, как раз и создавались удобные пути как для проникновения воды в недра планеты, так и для проникновения паров нефти и газов из недр Земли к ее поверхности.

Менделеев, как он сам пишет, был поражен видимой связью выходов нефти и газа с горными хребтами. В то время не было еще известно, что поверхностные нефтепроявления сопровождают лишь очень небольшую часть залежей нефти. И Менделеев принял эту связь за всеобщую закономерность. Он рассматривал разломы, рассекающие земную кору по окраинам горных хребтов, как пути для перемещения океанических и морских вод в недра земли, а нефтяных паров – в обратном направлении, вверх.

Также абиогенную, но иную – космическую теорию происхождения нефти – выдвинул в 1892 году русский геолог Н.Соколов. Он считал, что углеводороды изначально существовали в первозданном веществе Земли или образовались на ранних высокотемпературных стадиях ее формирования. С охлаждением Земли нефть поглощалась и растворялась в жидкой расплавленной магме. Впоследствии, когда возникла земная кора, из магмы выделялись углеводороды, которые по трещинам в земной коре поднимались в верхние части, сгущались и там образовали скопления. В доказательство своей теории Соколов приводил факты обнаружения углеводородов в метеоритах…

Но и биологическая версия не стояла на месте.

В 1888 году немецкие ученые Гефер и Энглер поставили опыты, показавшие принципиальную возможность получения нефти из продуктов животного происхождения. При перегонке рыбьего жира при температуре 4000<sup>о</sup>С и давлении около 1 МПа они выделили из него предельные углеводороды, парафин и смазочные масла. Но, видимо, находясь под влиянием ветхозаветного сюжета о Всемирном Потопе, они выдвинули гипотезу образования нефти из жиров морских животных, рыб и низших организмов, погибших в результате массовой катастрофы.

В конце XIX – начале XX века русские ученые Н.Андрусов и Г.Михайловский высказали версию, что органические осадки растительного и животного происхождения, накапливаясь в морских илах, постепенно проходят стадию гнилостного разложения, а затем – под влиянием погребения на дне морских водоемов, увеличения давления вышележащих слоев и повышения температуры – переходят в стадию битуминизации (то есть образования тяжелых углеводородов, характерных для нефти).

Позже, в 1919 году, академик Зелинский из органического ила со дна озера Балхаш, преимущественно растительного происхождения, получил при перегонке сырую смолу, кокс и газы – метан СН<sup>4</sup>, окись углерода CO, водород Н<sup>2</sup> и сероводород Н<sup>2</sup>S. Затем из смолы он извлек бензин, керосин и тяжелые масла, опытным путем доказав, что составляющие нефти могут быть получены и из органики растительного происхождения.

Как считают сторонники биологического происхождения нефти, «конец разброду и шатанию» положил выход в 1932 году книги И.Губкина «Учение о нефти», в которой развивалась идея смешанного растительно-животного происхождения нефти. Губкин считал, что нефтеобразование происходило и происходит во все геологические периоды жизни Земли от кембрия до четвертичного периода.

Образуется нефть, по его мнению, из остатков растительных и животных микроорганизмов, обитавших в древних мелководных морях (зоо- и фитопланктона, а также бентоса – мелких обитателей морского дна), остатков более высокоорганизованных видов водной растительности и животных, а также различных органических остатков, приносимых в морские водоемы с суши. В настоящее же время считается, что главная роль в нефтеобразовании из этого списка принадлежит все-таки фитопланктону.

«…мелкие застойные бассейны являются типичными районами отложения органического вещества углеводородного состава. В огромных количествах здесь развиваются сине-зеленые водоросли, мелкие членистоногие и другой планктон. Умирая, последние вместе с остатками других растений падают на дно бассейна, образуя мягкий, иногда мощный слой органического ила, который называется «сапропель» (гнилой ил)»

(И.Губкин, «Учение о нефти»).

В дальнейшем под воздействием кислорода и бактерий в этом слое сапропеля происходит разложение органического вещества. По мере его погружения увеличиваются давление вышележащих слоев и температура, которые способствуют преобразованию исходного органического материала в нефть.

Согласно представленной Губкиным и позднее дополненной разными авторами теории, процесс образования нефти проходит несколько стадий:

  • Стадия осадконакопления – остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов;
  • Биохимическая стадия – происходят процессы уплотнения, обезвоживания и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода, в результате чего образуется «кероген» – нерастворимое органическое вещество.
  • Протокатагенез – опускание пласта органических остатков на глубину до 1,5-2 километров, при медленном подъеме температуры и давления (катагенез – это изменение осадочных пород в условиях повышенных температур и давлений).
  • Мезокатагенез или главная фаза нефтеобразования – пласт органических остатков опускается на глубину до 3-4 километров, при подъеме температуры до 150°C. Под воздействием температуры и давления «кероген» преобразуется в жидкие углеводороды, составляющие основу нефти. Далее происходит отгонка нефти за счет перепада давления и вынос в песчаные пласты-коллекторы, а по ним в ловушки.
  • Апокатагенез керогена или главная фаза газообразования – пласт органических остатков опускается на глубину более 4,5 километров, при подъеме температуры до 180-250°C. При этом происходит преобразование органического вещества уже не в нефть (т.е. жидкие углеводороды), а в метан (газ).

Примерно в таком виде эта теория, получившая название теории осадочно-миграционного происхождения нефти и углеводородных газов, и получила широкое распространение.

«По мере накопления данных, характеризующих условия образования осадочных пород и связанных с ними следов органической жизни на земле, представление об органическом происхождении горючих ископаемых стало господствующим. Была доказана общность происхождения из органических остатков не только каменного и бурого углей, торфа и различных горючих сланцев, но и подвижных углеводородных соединений – нефти и природного газа. Все горючие ископаемые стали рассматриваться в качестве единой группы веществ, заключенных в земной коре, и получившей наименование каустобиолитов. Термин каустобиолит возник из соединения трех греческих слов: каусто – горючий, биос – жизнь, литос – камень».

К этой «общности происхождения из органических останков» и ее «доказанности» мы еще вернемся, а пока обратим внимание, что в самом введенном термине «каустробилит» уже фактически «намертво зафиксирована» одна-единственная версия – версия биологического происхождения углеводородов, которая в ХХ веке заняла господствующее положение. И как утверждают ее сторонники, ныне она «разделяется в своей основе почти всеми учеными мира»…

* * *

Но оказывается – почти всеми, да не всеми…

В 50-60-е годы XX века в СССР (Н.А.Кудрявцев, В.Б.Порфирьев, Г.Н.Доленко и др.) и за рубежом (английский ученый Ф.Хойл и др.) возрождаются различные гипотезы абиогенного (космического, вулканического и магматогенного) происхождения нефти.

Например, Кудрявцев считал, что из углерода и водорода, имеющихся в магме, образуются радикалы СН, СН<sup>2</sup>, СН<sup>3</sup>, которые выделяются из магмы и служат исходным материалом для образования нефти в более холодных зонах земной коры. По мнению Кудрявцева, нефть и газы из мантии Земли по глубинным разломам поднимаются вверх в осадочную оболочку Земли.

Порфирьев полагал, что нефть поступала с глубинных зон Земли не в форме углеводородных радикалов, а со всеми свойствами, присущими естественной нефти. Флюиды поднимались в сильно нагретом состоянии и под огромным давлением прорывались в пористые породы. Таким путем образовались все нефтяные месторождения. Правда, где и на каких глубинах находилась нефть до ее миграции по разломам, было не ясно, но Порфирьев полагал несомненным одно – что где-то в подкоровых зонах.

И хотя на 6-м (1963 г.), 7-м (1967 г.) и 8-м (1971 г.) Международных нефтяных конгрессах абиогенные гипотезы не получили поддержки, «неорганики» продолжали упорствовать…

Так кто же прав?..

Чисто субъективно, меня, например, смущает некий «фитопланктон», который умудряется довольно хитрым образом собраться в «недогнивший осадок», затем опуститься на километры (!) вглубь, переработаться в небольшие капли нефти, которые, просочившись сквозь песок или другую пористую породу, зачем-то в конечном итоге собираются в ловушки. И происходило это все в таких колоссальных масштабах, что образовались громаднейшие запасы нефти и газа, на которых ныне держится практически вся наша цивилизация.

Есть в этом что-то запредельно нереальное и даже несуразное…

Но субъективные ощущения к делу не пришьешь. Надо разбираться с объективными данными. Должны же они быть. Ведь логика логикой, но не может только на ней держаться господствующая теория. Необходимы реальные факты, которые (хотя бы на первый взгляд) ее подкрепляют.

В ходе штудирования различной литературы по этой тематике я нашел на самом деле всего четыре серьезных аргумента, которые (на тот самый первый взгляд) свидетельствуют в пользу версии биологического происхождения нефти. В том или ином виде именно эти четыре аргумента переходят из книги в книгу и из статьи в статью. Первые три из них сформулированы в следующем отрывке интернетного текста, написанном одним из сторонников господствующей теории:

«1. Органическая теория происхождения нефти считает первым доказательством нефтеобразования за счет органического вещества приуроченность месторождений нефти и газа к осадочным бассейнам…

2. Второе доказательство связи нефти с живым веществом – присутствие в нефти реликтовых углеводородов, или хемофоссилий, которые являются биологическими маркерами между нефтью и исходным органическим веществом.

3. Оптическая активность или способность нефти вращать плоскость поляризованного света связана с присутствием в молекуле асимметричного атома углерода, все валентности которого насыщены различными атомами или радикалами, что свойственно только биологическим системам».

Четвертый аргумент ссылается на исследования 1950 года. И из текста с ним я пока уберу одно предложение, заменив многоточием:

«Американские исследователи под руководством П.В.Смита открыли углеводороды в современных осадках Мексиканского залива, прикалифорнийской части Тихого океана, а также некоторых пресноводных бассейнов. […] Они показали, что углеводороды образуются в осадках из остатков растительных и животных организмов. Тем самым был положен конец продолжавшейся в течение более двух столетий дискуссии о том, какое органическое вещество может быть исходным для образования нефти».

На первый взгляд действительно аргументы кажутся очень весомыми. Ведь все это – вроде как факты. А с фактами не поспоришь…

Ну, с фактами мы спорить и не будем. Но посмотрим: что тут является действительно фактом, а что – ошибочной трактовкой фактов, которые реально могут говорить и совсем о другом. Только сделаем это в  обратном порядке, постепенно поднимаясь вверх по их перечню и начиная с последнего аргумента.

Впрочем, с ним особо долго возиться не придется. Я лишь приведу то самое предложение, которое чуть ранее изъял из текста:

«И хотя дальнейшие исследования показали, что углеводороды, содержащиеся в современных осадках, существенно отличаются от нефти, значение указанных открытий  трудно переоценить».

Сложно сказать, на чем базируется такой оптимизм, который демонстрирует автор данного текста, утверждая «трудность переоценки значения» этих открытий. На мой взгляд, выделенная в дополняющем предложении оговорка перечеркивает не только основу для этого оптимизма, но и вообще возможность использовать результаты исследований Смита и Ко в поддержку теории биологического происхождения нефти.

Получены какие-то углеводороды, которые существенно отличаются от нефти… Ну и что?..

Как говорится в русской поговорке, Федот – да не тот!..

Баскетбольный мяч, конечно, похож на Солнце – он тоже круглый. И тоже оранжевый, как Солнце на закате. Только на этом все и заканчивается…

Так что можно переходить к третьему аргументу.

Но тут потребуется небольшое пояснение для тех, кто далек от физики.

Нефть, как выясняется в некоторых экспериментах, является так называемым оптически активным веществом. Оптически активные вещества обладают следующим свойством: если через них пропустить специальный – поляризованный – свет, то плоскость поляризации света поворачивается, что довольно легко фиксируется соответствующим оборудованием. В зависимости от того, в какую сторону происходит поворот плоскости поляризация, оптически активные вещества делят на «правовращающие» и «левовращающие». При этом направление поворота определяется прежде всего молекулярной структурой вещества.

Так вот. Экспериментально установлено, что оптически активные вещества, входящие в состав живых существ (животных и растений), всегда только «левовращающие». Почему?.. Никто пока толком объяснить не может. Но факт остается фактом – вот так асимметрично устроен мир вокруг нас (впрочем, также асимметрично он устроен и в неживой природе – никто антиматерии не видел, вокруг только материя).

В то же время вроде бы те же вещества, но полученные синтетическим путем, являются так называемыми рацематами. То есть такими, в которых образуется равное количество «левовращающих» и «правовращающих» молекул. В итоге никакого вращения плоскости поляризации на синтетических веществах не происходит.

Отсюда вполне понятен первый же напрашивающийся вывод, который и делают сторонники господствующей теории – раз нефть проявляется свойство, которое присуще живым организмам, значит она имеет биологическое происхождение. Вроде бы все правильно.

Но…

Прежде всего, как выясняется, далеко не вся нефть обладает подобным свойством. Есть масса месторождений нефти, для которой никакого вращения плоскости поляризации не наблюдается!..

Тут сразу же («бумерангом») возникает вопрос – а какое происхождение тогда имеет эта «невращающая» нефть?!.

Если вся нефть имеет биологическое происхождение, то почему она не вся является оптически активным веществом? Такого быть не должно по теории, но это есть в реальности!.. Значит, уже по крайней мере часть нефти имеет вовсе не биологическое происхождение!.. А тогда где гарантии, что оставшаяся часть нефти имеет именно биологическую природу?..

Видимо, понимая всю опасность этого «бумеранга» для своей позиции, сторонники теории биологического происхождения нефти последнее время все чаще делают оговорку – дескать, аргумент с поляризацией «не главный». Это – типа «мелочи», а «главный» аргумент второй – «биомаркеры»…

Но мы, вместо того, чтобы так легкомысленно быстро отбросить поляризацию, и прежде чем перейти ко аргументу под номером «2» в вышеприведенном списке, попробуем все же разобраться с оставшейся нефтью – той, которая проявляет-таки оптически активные свойства и поворачивает плоскость поляризации света в «биологическую», левую сторону.

Далеко уходить не придется. Достаточно заглянуть в курс лекций по органической химии для одного из профильных институтов, готовящих химиков-органиков (тут главное – не «свихнуть» себе голову той специфической терминологией, которой буквально пропитан этот предмет).

В этом курсе лекций есть раздел, в котором рассматриваются различные способы разделения рацематов (веществ с равным количество «правовращающих» и «левовращающих» молекул – см. ранее) на разные «составляющие», которые являются уже оптически активными веществами!.. И таких способов указывается несколько штук!..

Значит – в природе имеют место некоторые процессы, в ходе которых рацематы можно расщепить (в курсе используется именно этот термин вместо «разделить») на оптически активные вещества! А раз так, то почему бы этим процессам не произойти и в нефти?!.

Другое дело, что знание в этой области еще далеко от совершенства. Недаром в упомянутом курсе лекций записано, что:

«Расщепление рацематов до сих пор остается эмпирической областью, где успех в значительной мере определяется удачным выбором асимметрического реагента и растворителя».

Но нам важно, что возможность такая принципиально имеется. Следовательно, абсолютно ничего не запрещает рассматривать версию нефти абиогенного происхождения, но в силу обстоятельств подвергшуюся некому воздействию со стороны окружающего вещества или каких-то факторов, которые привели к появлению у этой нефти свойств оптически активного вещества – причем даже именно в той форме, которая обеспечила ей сходство с объектами живой природы!..

Посмотрим этот курс лекций чуть дальше. И находим там вообще замечательный отрывок:

«Л.Пастер еще в 1857 году наблюдал разрушение некоторыми микроорганизмами (например, плесневым грибком Penicillum glaucum) правовращающей формы винной кислоты. Если же действию грибка подвергался рацемат, то не затрагиваемый левовращающий антипод можно было накопить и получить в чистом виде. На основе этого наблюдения возник биохимический метод расщепления рацематов – третий способ Пастера».

Вот оно оказывается как! Уже полторы сотни лет назад открыт вполне конкретный способ объяснения, как конкретно из абиогенной нефти может получиться оптически активное вещество!.. И заметьте – в приведенном в цитате примере микроорганизмы подавляют именно правовращающую форму, оставляя как раз левовращающую, характерную для живых организмов!..

И наконец, еще одна выдержка из текста вовсе не противника, а (снова ирония судьбы) сторонника теории биологического происхождения нефти:

«Новым этапом в разработке проблемы происхождения нефти было открытие советским ученым Т.Л.Гинзбург-Карагичевой в водах Биби-Эйбата и Сураханов (Баку) на глубине 2000 метров живых бактерий, способствующих восстановлению сульфатов. Это натолкнуло на мысль о большой роли микроорганизмов в судьбах погребенного органического вещества и образованной из него нефти. Позднее подобные микроорганизмы были обнаружены и в нефтяных месторождениях США».

Вот вам и бактерии в нефти! И почему бы среди таких бактерий не быть тем самым, которые могут обеспечить упомянутый чуть выше «третий способ Пастера»!..

Теперь можно заменить в последней цитате слова «погребенного органического вещества и образованной из него» на слово «абиогенной», и мы получим полное согласование ее с вышесказанным. Живые организмы действительно играют очень важную роль – но не в происхождении, а в изменении свойств нефти, имеющей как раз не биологическое, а абиогенное происхождение!..

В итоге третий аргумент сторонников версии биологического происхождения нефти уже не частично, а целиком и полностью оборачивается против них. И теперь можно переходить ко второму аргументу, который ныне считается решающим.

«Противники «неоргаников» приводили в качестве доводов в пользу органического происхождения присутствие в нефтях спор и пыльцы растений и специфических органических соединений – порфиринов. Однако «неорганики» объясняли все это заимствованием из вмещающих залежи осадочных пород. Решающее доказательство органического происхождения нефти принесли данные органической геохимии, установившие тождество нефтяных и биогенных углеводородов на молекулярном уровне. Молекулы таких органических соединений получили название «биомаркеров», то есть меток, указывающих на биогенное происхождение данной нефти»

(В.Хаин, «Нефть: условия залегания в природе и происхождение»).

Оставим пока в стороне упоминание о «спорах и пыльце растений» – к ним еще мы вернемся, когда будем рассматривать вопрос происхождения каменного угля. Сосредоточимся на «биомаркерах».

Само понятие «биомаркеров» довольно широкое.

«Биомаркеры – это вещества образующиеся в нефти при ее формировании в толще земной коры. Их состав и соотношения находятся в прямой связи с условиями формирования нефти. То есть от того из какого сырья (растительности) произошла нефть, в каких условиях (температура, давление, микроорганизмы и пр.). Понятно что эти признаки весьма уникальны для нефтей и вполне могут использоваться для сравнения их на предмет возможности принадлежности нефтей к единому целому».

Прежде всего необходимо сделать поправку на традиции и скрытый смысл терминологии.

Ранее упоминалось, например, что в само понятие «каустробилит» автоматически заложена приверженность к версии биологического происхождения нефти («биос» – жизнь). Так и термин «биомаркеры» вроде бы как подразумевает по умолчанию именно биологическое происхождение веществ, выступающих в роли «маркеров». Но насколько это обосновано?..

На самом деле в подавляющем большинстве практических задач, где используется термин «биомаркеры», никто вопрос биологического или абиогенного происхождения не рассматривает – нефть анализируется по своим составляющим и примесям на предмет принадлежности к конкретному месторождению. Поэтому под название «биомаркеры» в реальности попали просто сложные органические соединения, которые помогают провести подобную идентификацию нефти. Но никто еще не доказал, что образование этих соединений возможно только лишь биологическим и никаким иным путем!..

Раньше вообще считалось, что все органические вещества относятся к живым существам – отсюда и само название «органические». Но ведь научились позже искусственно синтезировать очень многое из того, что относится к «органике», без какого-либо биологического вмешательства!..

Так и с «биомаркерами». Чаще всего встречаются аргументы типа «все считают», «всем известно», «никто не оспаривает» и т.п., что «биомаркеры» якобы имеют исключительно биологическое происхождение. Но такие аргументы просто несерьезны. Мало ли кто чего считает и по каким причинам не оспаривает… Нужны объективные данные и доказательства!..

Посмотрим на «биомаркеры» чуть более внимательно.

«Важными «биогенными метками» являются свойственные живому веществу многие изопреноидные углеводороды, возникновение которых связывают с фитолом – периферическим структурным элементом молекулы хлорофилла. Благодаря большому сходству в молекулярной структуре между стероидами и стеранами, тритерпеноидами и тритерпанами живого вещества и нефти, их присутствие является надежным показателем органического генезиса нефти. По стереохимическим особенностям нефтяные стераны и тритерпаны все-таки несколько отличаются от исходных биологических соединений, что связано с изменениями при термическом превращении пространственного строения одного или нескольких хиральных центров биомолекул».

Оказывается между стероидами и стеранами, тритерпеноидами и тритерпанами вовсе нет тождества, а есть лишь «большое сходство»!.. При этом, они «все-таки несколько отличаются от исходных биологических соединений»!.. Более того, термин «стереохимические особенности» означает, что молекулы двух веществ с одинаковым химическим составом (одним и тем же набором атомов и связей между ними) отличаются друг от друга в пространственно-структурном отношении – схожие атомы соединяются друг с другом по разным валентным связям. В результате и свойства чуть-чуть, но отличаются (в частности, они могут отличаться как раз по «левовращательной» способности – если являются оптически активными веществами).

И вот тут возникает вопрос – насколько правомерно в таком случае вообще использование термин «исходных биологических соединений»?.. Если тождества нет, а есть лишь «сходство» с «пространственно-структурными отличиями», то генетическую связь составляющих нефти с их биологическими аналогами надо еще отдельно доказать!

В противном же случае мы снова получаем лишь сходство баскетбольного мяча с Солнцем…

Так что из всего перечисленного в цитате внимания заслуживает лишь единственный «маркер» – фитол, который связывают непосредственно с хлорофиллом. Вот тут биология несомненная. Но несомненная у хлорофилла!.. А у фитола?..

Заглянем в Большую Советскую Энциклопедию:

«Фитол (от греч. phytón – растение), C<sup>20</sup>H<sup>40</sup>O, ациклический одноненасыщенный дитерпеновый спирт. Бесцветная жидкость; оптически активен, т.к. содержит три асимметричных атома углерода. Широко распространен в природе, входя в состав молекул хлорофиллов зеленых растений, красных водорослей, а также в состав витамина Е (a-токоферола) и других токоферолов и витамина K1 (филлохинона). Фитол может быть получен при кислотном гидролизе хлорофиллов (Р. Вильштеттер, 1907) или при действии на них фермента хлорофиллазы. Стереоспецифический синтез Фитола осуществлен в 1959 английскими химиками. В клетках растений Фитол синтезируется из мевалоновой кислоты».

Вот так вот – фитол уже полсотни лет назад как синтезирован английскими химиками!..

Так где же тогда «несомненное биологическое происхождение»?!.

Для подобных утверждений требуется доказать, что фитол никак не может получиться в естественных процессах вне живых организмов. А это как раз не доказано. И более того: раз вещество синтезируется в лаборатории, значит наоборот – есть вполне реальная вероятность того, что и вне живых организмов в природе могут сложиться условия для синтеза фитола.

Конечно, многие читатели усомнятся в возможности образования столь сложных веществ без задействования живых организмов. Но, во-первых, напомню о том, что еще совсем недавно также думали вообще обо всех органических веществах. И во-вторых, те из читателей, кто (как и автор данной книги) допускает возникновение жизни без внешнего «божественного вмешательства», допускают ведь автоматически и возникновение биологических форм из неживой природы. А это невозможно без промежуточного естественного синтеза именно сложных органических соединений еще тогда, когда живых организмов не было и в помине!.. Значит, синтез сложных органических веществ вне биологии не просто возможен, а и должен быть!..

Но это – теория. А можем ли мы это проверить на практике уже сейчас?..

Оказывается, вполне.

newsland.com

Абиогенное нефтяное происхождение • ru.knowledgr.com

Абиогенное нефтяное происхождение - термин, использованный, чтобы описать много различных теорий, которые предлагают, чтобы ископаемое топливо было сформировано неорганическими средствами, а не разложением организмов. Две основных абиогенных нефтяных теории, теория газа, добываемого с большой глубины Томаса Голда и глубокая неживая нефтяная теория, были с научной точки зрения дискредитированы и устаревшие. Научное мнение о происхождении ископаемого топлива - то, что почти все ископаемое топливо на земле не абиогено в происхождении. Есть несколько абиогенных нефтяных теорий, которые все еще подвергаются продолжающемуся исследованию и которые, как правило, стремятся объяснить существование меньших количеств ископаемого топлива.

Некоторые абиогенные теории предложили, чтобы ископаемое топливо произошло из глубокого нагара, существующего начиная с формирования Земли. Другие гипотезы предположили, что углеводороды, возможно, прибыли в Землю от твердых тел, таких как кометы и астероиды от последнего формирования солнечной системы, неся углеводороды с ними.

Некоторые абиогенные гипотезы получили ограниченную популярность среди геологов за прошлые несколько веков. Ученые в прежнем Советском Союзе широко считали, что значительные нефтяные залежи могли быть приписаны абиогенному происхождению, хотя это представление впало в немилость к концу 20-го века, потому что они не делали полезные предсказания для открытия нефтяных залежей. Общепринятое, что у абиогенного формирования нефти есть недостаточная научная поддержка и что ископаемое топливо сформировано почти исключительно из органического материала.

История

Самые ранние абиогенные теории в 16-м веке, со значительным дополнительным предположением относительно происхождения нефти, датирующейся к 18-му и началу 19-го века. В то время, химическая природа нефти не была известна.

Абиогенная гипотеза была сначала предложена Жоржию Агриколой в 16-м веке, и различные дополнительные абиогенные гипотезы были предложены в 19-м веке, прежде всего прусским географом Александром фон Гумбольдтом, российским химиком Дмитрием Менделеевым и французским химиком Марселлином Берзэлотом. Абиогенные гипотезы были восстановлены в последней половине 20-го века советскими учеными, которые имели мало влияния за пределами Советского Союза, потому что большая часть их исследования была издана на русском языке. Гипотеза была пересмотрена и сделана популярная на Западе Томасом Голдом, который издал все его исследование на английском языке.

Абрахам Готтлоб Вернер и сторонники neptunism в 18-м веке расценили базальтовые подоконники как укрепленные масла или битум. В то время как эти понятия оказались необоснованными, основная идея ассоциации между нефтью и magmatism сохранилась. Александр фон Гумбольдт предложил неорганическую абиогенную гипотезу для нефтяного формирования после того, как он наблюдал нефтяные весны в заливе Cumaux (Cumaná) на северо-восточном побережье Венесуэлы.

Он процитирован в 1804, «нефть - продукт дистилляции от большой глубины и проблем от примитивных скал, ниже которых лежат силы всего вулканического действия». Среди других знаменитых сторонников того, что стало бы абиогенной гипотезой, был Менделеев (1877) и Berthelot (1827-1907).

В 1951 советский геолог Николай Александрович Кудрявцев предложил современную неживую гипотезу нефти. На основе его анализа Нефтяных песков Атабаски в Альберте, Канада, он пришел к заключению, что никакие «материнские породы» не могли сформировать огромный объем углеводородов, и поэтому предложили неживую глубокую нефть как самое вероятное объяснение. (Гуминовые угли были с тех пор предложены для материнских пород.) Среди других, которые продолжали работу Кудрявцева, были Петр Н. Кропоткин, Владимир Б. Порфирьев, Эммэнуил Б. Чекэлиук, Владилен А. Краюшкин, Георгий Е. Бойко, Георгий И. Войтов, Григори Н. Доленко, Айона В. Гринберг, Николай С. Бескровни и Виктор Ф. Линецкий.

Астроном Томас Голд был самым знаменитым сторонником абиогенной гипотезы на Западе до его смерти в 2004. Позже, Джек Кенни из Gas Resources Corporation приехал в выдающееся положение.

Государство текущего исследования

Вес доказательств в настоящее время показывает, что нефть получена из древней биомассы. Однако это все еще должно быть установлено окончательно, что означает, что абиогенные альтернативные теории нефтяного формирования не могут быть отклонены. Начальные доказательства были основаны на изоляции молекул от нефти, которые близко напоминают известные биомолекулы.

Нефтяные геологи соглашаются, что нефть происходит из огромного количества мертвого морского планктона или материала завода, который снизился в грязь мелких морей. При получающихся анаэробных условиях органические соединения остались в уменьшенном государстве, где анаэробные бактерии преобразовали липиды (жиры, масла и воски) в восковое вещество, названное керогеном.

Поскольку материнская порода была похоронена глубже, перегрузите поднятые температуры давления в нефтяное окно между 80 и 180 °C. Большинство органических соединений ухудшилось в углеводороды прямой цепи, которые включают большую часть нефти. Этот процесс называют кухней поколения. Как только сырая нефть сформировалась, это стало очень жидким и мигрировало вверх через пласты породы. Этот процесс называют нефтяным изгнанием. В конечном счете это было или поймано в ловушку в нефтехранилище или нефти, убежал на поверхность и был разложен бактериями почвы.

Нефть похоронила, глубже вошел в «газовое окно» больше чем 160 °C и был преобразован в природный газ тепловым взламыванием. Это дает предсказание, что только несвязанный газ и не нефть будет найден ниже определенной глубины. На больших глубинах даже природный газ был бы pyrolyzed.

Статья обзора 2006 года Glasby представила аргументы против абиогенного происхождения нефти в ряде количества.

Фонды абиогенных теорий

В пределах мантии углерод может существовать как углеводороды — в основном метан — и как элементный углерод, углекислый газ и карбонаты. Неживая гипотеза - то, что полный набор углеводородов, найденных в нефти, может или быть произведен в мантии абиогенными процессами, или биологической обработкой тех абиогенных углеводородов, и что исходные углеводороды абиогенного происхождения могут мигрировать из мантии в корку, пока они не убегают на поверхность или пойманы в ловушку непроницаемыми стратами, формируя нефтяные водохранилища.

Абиогенные гипотезы обычно отклоняют гипотезу, что определенные молекулы, найденные в пределах нефти, известной как биомаркеры, показательны из биологического происхождения нефти. Они утверждают, что эти молекулы главным образом прибывают из микробов, питающихся нефтью в ее восходящей миграции через корку, что некоторые из них найдены в метеоритах, которые по-видимому никогда не связывались с живущим материалом, и что некоторые могут быть произведены abiogenically вероятными реакциями в нефти.

Некоторые доказательства, используемые, чтобы поддержать абиогенные теории, включают:

Недавнее расследование абиогенных теорий

, мало исследования направлено на установление абиогенной нефти или метана, хотя Институт Карнеги для Науки сообщил, что этан и более тяжелые углеводороды могут быть синтезированы при условиях верхней мантии. Исследование, главным образом связанное с астробиологией и глубокой микробной биосферой и serpentinite реакциями, однако, продолжает обеспечивать понимание вклада абиогенных углеводородов в нефтяные накопления.

  • горная пористость и пути миграции для абиогенной нефти
  • термальные источники дна океана как в Потерянном Городе гидротермальная область;
  • Вулканы грязи и изменчивое содержание глубоких морских илов и глубоких морских вод формирования
  • перидотит мантии serpentinization реакции и другие естественные аналоги Фишера-Тропша
  • Исконные углеводороды в метеоритах, кометах, астероидах и твердых телах солнечной системы
  • Исконные или древние источники углеводородов или углерода в Земле
  • Исконные углеводороды сформировались из гидролиза металлических карбидов железного пика космического элементного изобилия (хром, железо, никель, ванадий, марганец, кобальт)
  • изотопические исследования водохранилищ грунтовой воды, осадочных, цементирует, газы формирования и состав благородных газов и азота во многих нефтяных месторождениях
  • геохимия нефти и присутствие металлов следа имели отношение к мантии Земли (никель, ванадий, кадмий, мышьяк, свинец, цинк, ртуть и другие)

Точно так же исследование глубокой микробной гипотезы производства углеводорода продвигается как часть попытки исследовать понятие panspermia и астробиологии, определенно используя глубоко микробную жизнь в качестве аналога для жизни на Марсе. Исследование, применимое к глубоким микробным нефтяным теориям, включает

  • Исследование того, как пробовать глубокие водохранилища и скалы без загрязнения
  • Выборка глубоко качается и имеющая размеры химия и биологическая активность
  • Возможные источники энергии и метаболические пути, которые могут использоваться в глубокой биосфере
  • Расследования переделывающих исконных углеводородов бактериями и их эффектами на углеродное фракционирование изотопа

Предложенные механизмы абиогенной нефти

Исконные депозиты

Работа Томаса Голда была сосредоточена на залежах углеводорода исконного происхождения. Метеориты, как полагают, представляют главный состав материала, из которого была сформирована Земля. Некоторые метеориты, такие как каменноугольные хондриты, содержат каменноугольный материал. Если большая сумма этого материала все еще в Земле, это, возможно, протекало вверх в течение миллиардов лет. Термодинамические условия в пределах мантии позволили бы многим молекулам углеводорода быть в равновесии под высоким давлением и высокой температурой. Хотя молекулы в этих условиях могут разъединить, получающиеся фрагменты были бы преобразованы из-за давления. Среднее равновесие различных молекул существовало бы в зависимости от условий и водородного углеродом отношения материала.

Создание в пределах мантии

Российские исследователи пришли к заключению, что смеси углеводорода будут созданы в пределах мантии. Эксперименты под высокими температурами и давления произвели много углеводородов — включая n-алканы через CH — от окиси железа, карбоната кальция и воды. Поскольку такие материалы находятся в мантии и в корке subducted, нет никакого требования что все углеводороды быть произведенным из исконных депозитов.

Водородное производство

Водородный газ и вода были сочтены больше, чем глубоко в верхней корке в Кольцевых буровых скважинах Siljan и Kola Суперглубокая Буровая скважина. Данные из западных Соединенных Штатов предполагают, что водоносные слои от близости поверхность могут распространиться на глубины к. Водородный газ может быть создан водой, реагирующей с силикатами, кварцем и полевым шпатом при температурах в диапазоне к. Эти полезные ископаемые распространены в корковых скалах, таких как гранит. Водород может реагировать с расторгнутыми углеродными составами в воде, чтобы сформировать метан и более высокие углеродные составы.

Одна реакция, не включающая силикаты, которые могут создать водород:

Окись:Ferrous + вода → магнетит + водород

:3FeO + HO → FeO + H

Вышеупомянутая реакция работает лучше всего при низких давлениях. При давлениях, больше, чем почти никакой водород, создан.

Томас Голд сообщил, что углеводороды были найдены в Кольцевой буровой скважине Siljan и в целом увеличены с глубиной, хотя предприятие не было коммерческим успехом.

Однако несколько геологов проанализировали результаты и сказали, что никакой углеводород не был найден.

Механизм Serpentinite

В 1967 украинский ученый Эммэнуил Б. Чекэлиук предложил, чтобы нефть могла быть сформирована при высоких температурах и давлениях неорганического углерода в форме углекислого газа, водорода и/или метана.

Этот механизм поддержан несколькими линиями доказательств, которые приняты современной научной литературой. Это включает синтез нефти в пределах корки через катализ химически возвращающими скалами. Предложенный механизм для формирования неорганических углеводородов через естественные аналоги процесса Фишера-Тропша, известного как serpentinite механизм или процесс serpentinite.

:

:

Serpentinites - идеальные скалы, чтобы принять этот процесс, поскольку они сформированы из перидотитов и dunites, скалы, которые содержат больше, чем 80% olivine и обычно процент полезных ископаемых шпинели Fe-Ti. Большинство olivines также содержит высокие концентрации никеля (до нескольких процентов) и может также содержать хромит или хром как загрязнитель в olivine, обеспечивая необходимые металлы перехода.

Однако синтез serpentinite и реакции взламывания шпинели требуют гидротермального изменения нетронутого перидотита-dunite, который является конечным процессом, свойственно связанным с метаморфизмом, и далее, требует значительного добавления воды. Serpentinite нестабилен при температурах мантии и с готовностью обезвожен к гранулиту, амфиболиту, кристаллическому сланцу талька и даже eclogite. Это предполагает, что methanogenesis в присутствии serpentinites ограничен в пространстве и времени серединой океанских горных хребтов и верхних уровней зон субдукции. Однако вода была сочтена настолько же глубокой как, таким образом, основанные на воде реакции зависят от местных условий. Нефть, создаваемая этим процессом в intracratonic регионах, ограничена материалами и температурой.

Синтез Serpentinite

Химическое основание для неживого нефтяного процесса - serpentinization перидотита, начинаясь methanogenesis через гидролиз olivine в змеиный в присутствии углекислого газа. Olivine, составленный из метаморфоз Forsterite и Fayalite в змеиный, магнетит и кварц следующими реакциями, с кварцем от fayalite разложения (реакция 1a) питающийся в forsterite реакцию (1b).

Реакция 1a:

Fayalite + вода → магнетит + водный кварц + водород

:

Реакция 1b:

Forsterite + водный кварц → serpentinite

:

Когда эта реакция происходит в присутствии расторгнутого углекислого газа (углеродистая кислота) при температурах выше Реакции 2a имеет место.

Реакция 2a:

Olivine + вода + углеродистая кислота → змеиный + магнетит + метан

:

или, в уравновешенной форме: →

Однако реакция 2 (b) так же вероятна, и поддержанная присутствием богатых кристаллических сланцев карбоната талька и магнезита stringer вены во многих serpentinised перидотитах;

Реакция 2b:

Olivine + вода + углеродистая кислота → змеиный + магнетит + магнезит + кварц

:

Модернизация метана к более высоким углеводородам n-алкана через дегидрирование метана в присутствии металлов перехода катализатора (например, Fe, Ni). Это можно назвать гидролизом шпинели.

Механизм полимеризации шпинели

Магнетит, хромит и ильменит - полезные ископаемые группы Fe-шпинели, найденные во многих скалах, но редко как главный компонент в неультрамафических скалах. В этих скалах высокие концентрации магматического магнетита, хромита и ильменита обеспечивают уменьшенную матрицу, которая может позволить неживое взламывание метана к более высоким углеводородам во время гидротермальных событий.

Химически уменьшенные скалы обязаны стимулировать эту реакцию, и высокие температуры требуются, чтобы позволять метану полимеризироваться к этану. Обратите внимание на то, что реакция 1a, выше, также создает магнетит.

Реакция 3:

Метан + магнетит → этан + hematite

:

Реакция 3 результата в углеводородах n-алкана, включая линейные влажные углеводороды, alcohols, альдегиды, кетоны, ароматические нефтепродукты и циклические составы.

Разложение карбоната

Карбонат кальция может разложиться в пределах посредством следующей реакции:

Реакция 5:

Водород + карбонат кальция → метан + негашеная известь + вода

:

Обратите внимание на то, что CaO (известь) не является минеральной разновидностью, найденной в естественных скалах. Пока эта реакция возможна, это не вероятно.

Доказательства абиогенных механизмов

  • Теоретические вычисления Дж.Ф. Кенни, использующим чешуйчатую теорию частицы (статистическая механическая модель) для упрощенной встревоженной твердой цепи, предсказывают, что метан, сжатый к или kbar в (условия в мантии), относительно нестабилен относительно более высоких углеводородов. Однако эти вычисления не включают пиролиз метана, приводящий к аморфному углероду и водороду, который признан распространенной реакцией при высоких температурах.
  • Эксперименты в алмазных клетках высокого давления наковальни привели к частичному преобразованию метана и неорганических карбонатов в легкие углеводороды.,

Биотические (микробные) углеводороды

«Глубокая биотическая нефтяная гипотеза», подобный абиогенной нефтяной гипотезе происхождения, считает, что не все нефтяные залежи в скалах Земли могут быть объяснены просто согласно православному представлению о нефтегазовой геологии. Томас Голд использовал термин глубокая горячая биосфера, чтобы описать микробы, которые живут метрополитен.

Эта гипотеза отличается от биогенной нефти в этом, роль глубоко живущих микробов - биологический источник для нефти, которая не имеет осадочного происхождения и не поставлена от поверхностного углерода. Глубоко микробная жизнь - только загрязнитель исконных углеводородов. Части микробов приводят к молекулам как к биомаркерам.

Глубоко биотическая нефть, как полагают, сформирована как побочный продукт жизненного цикла глубоких микробов.

Мелкая биотическая нефть, как полагают, сформирована как побочный продукт жизненных циклов мелких микробов.

Микробные биомаркеры

Томас Голд, в книге 1999 года, процитировал открытие thermophile бактерий в земной коре как новая поддержка постулата, что эти бактерии могли объяснить существование определенных биомаркеров в извлеченной нефти. Опровержение биогенного происхождения, основанного на биомаркерах, было предложено Kenney, и др. (2001).

Изотопические доказательства

Метан повсеместен в корковой жидкости и газе. Исследование продолжает пытаться характеризовать корковые источники метана как биогенное или абиогенное углеродное фракционирование изотопа использования наблюдаемых газов (Lollar & Sherwood 2006). Есть немного ясных примеров абиогенного бутана этана метана, поскольку те же самые процессы одобряют обогащение легких изотопов во всех химических реакциях, или органический или неорганический. δC наложений метана тот из неорганического карбоната и графита в корке, которые в большой степени исчерпаны в C и достигают этого изотопической разбивкой во время метаморфических реакций.

Один аргумент в пользу абиогенной нефти цитирует высокоуглеродистое истощение метана как происхождение от наблюдаемого углеродного истощения изотопа с глубиной в корке. Однако алмазы, которые имеют окончательно происхождение мантии, столь не исчерпаны как метан, который подразумевает, что углеродным фракционированием изотопа метана не управляют ценности мантии.

Коммерчески извлекаемые концентрации гелия (больше, чем 0,3%) присутствуют в природном газе от областей Ручки-кастрюли-Hugoton в США, а также от некоторых алжирских и российских месторождений газа.

Гелий, пойманный в ловушку в рамках большинства нефтяных случаев, таких как возникновение в Техасе, имеет отчетливо корковый характер с отношением Ра меньше чем 0,0001 той из атмосферы.

Газ химеры просачивается, под Антальей (КОРОТКОВОЛНОВАЯ Турция), новые и полные молекулярные и изотопические исследования включая метан (~87% v/v; D13C1 от-7.9 до-12.3 ‰; D13D1 от-119 до-124 ‰), легкие алканы (C2+C3+C4+C5 = 0,5%; C6 +: 0,07%; D13C2 от-24.2 до-26.5 ‰; D13C3 от-25.5 до-27 ‰), водород (7.5 к 11%), углекислый газ (0.01-0.07%; D13CCO2:-15 ‰), гелий (~80 ppmv; R/Ra: 0.41) и азот (2-4.9%; D15N от-2 до-2.8 ‰), сходятся, чтобы указать что просачиваться выпуски смесь органического thermogenic газа, связанного со зрелым керогеном Типа III, происходящим в палеозое и мезозое органические богатые осадочные породы и абиогенный газ, произведенный низкой температурой serpentinization в Текирове ophiolitic единица.

Химикаты биомаркера

Определенные химикаты, найденные в естественной нефти, содержат химические и структурные общие черты составам, найденным в пределах многих живых организмов. Они включают terpenoids, терпены, pristane, phytane, cholestane, хлоры и порфирины, которые являются большими, chelating молекулы в той же самой семье как heme и хлорофилл. Материалы, которые предлагают определенные биологические процессы, включают

Присутствие этих химикатов в сырой нефти - результат включения биологического материала в нефти; эти химикаты выпущены керогеном во время производства масел углеводорода, поскольку это химикаты, очень стойкие к деградации, и были изучены вероятные химические пути. Неживые защитники заявляют, что биомаркеры входят в нефть во время ее пути, поскольку она входит в контакт с древними окаменелостями. Однако, более вероятное объяснение состоит в том, что биомаркеры - следы биологических молекул от бактерий (archaea), которые питаются исконными углеводородами и умирают в той окружающей среде. Например, hopanoids - просто части бактериальной клеточной стенки, существующей в нефти как загрязнитель.

Металлы следа

Никель (Ni), ванадий (V), свинец (Свинец), мышьяк (Как), кадмий (CD), ртуть (Hg) и металлы других часто происходят в маслах. У небольшого количества тяжелой сырой нефти, такой как венесуэльское тяжелое сырье есть 45%-й ванадий pentoxide содержание в их пепле, достаточно высоко, что это - коммерческий источник для ванадия. Неживые сторонники утверждают, что эти металлы распространены в мантии Земли, но относительно высокое содержание никеля, ванадия, свинца и мышьяка может обычно находиться в почти всех морских отложениях.

Анализ 22 микроэлементов в маслах коррелирует значительно лучше с хондритом, serpentinized плодородный перидотит мантии и примитивная мантия, чем с океанской или континентальной коркой, и не показывает корреляции с морской водой.

Уменьшенный углерод

Сэр Роберт Робинсон изучил химический состав натуральных нефтяных масел в мельчайших подробностях и пришел к заключению, что они были главным образом слишком богаты водородом, чтобы быть вероятным продуктом распада обломков завода, приняв двойное происхождение для Земных углеводородов. Однако несколько процессов, которые производят водород, могли поставлять гидрирование керогена, которое совместимо с обычным объяснением.

Олефины, ненасыщенные углеводороды, как ожидали бы, будут преобладать безусловно в любом материале, который был получен таким образом. Он также написал: «Нефть... [кажется,] исконная смесь углеводорода, в которую были добавлены биопродукты».

Это было, однако, продемонстрировано позже, чтобы быть недоразумением Робинсоном, связанным с фактом, что только эксперименты короткой продолжительности были доступны ему. Олефины тепло очень нестабильны (именно поэтому, натуральная нефть обычно не содержит такие составы), и в лабораторных экспериментах, которые длятся больше, чем несколько часов, олефины больше не присутствуют.

Присутствие низкого кислорода и бедных гидроксилом углеводородов в естественных живущих СМИ поддержано присутствием натуральных восков (n=30 +), масла (n=20 +) и липиды и в вопросе завода и в вопросе животных, например жиры в фитопланктоне, зоопланктон и так далее. Эти масла и воски, однако, происходят в количествах, слишком маленьких, чтобы значительно затронуть полный водород/углеродный коэффициент биологических материалов.

Однако после того, как открытие очень алифатических биополимеров в морских водорослях, и что кероген создания нефти по существу представляет концентраты таких материалов, никакая теоретическая проблема, существует больше. Кроме того, миллионы образцов материнской породы, которые были проанализированы для нефтяного урожая нефтяной промышленностью, подтвердили большие количества нефти, найденной в осадочных бассейнах.

Эмпирическое доказательство

Случаи неживой нефти в коммерческих суммах в нефтяных скважинах в оффшорном Вьетнаме иногда цитируются, а также в нефтяном месторождении блока 330 Юджина Ислэнда и Днепре-Донецком-угольном-бассейне. Однако происхождение всех этих скважин может также быть объяснено с биотической теорией. Современные геологи думают, что коммерчески прибыльные залежи неживой нефти могли быть найдены, но ни у какого текущего депозита нет убедительного доказательства, что она произошла из неживых источников.

Советская школа видела доказательства их гипотезы в факте, что некоторые нефтехранилища существуют в неосадочных породах, таких как гранит, метаморфические или пористые вулканические породы. Однако противники отметили, что неосадочные породы служили водохранилищами для биологически порожденной нефти, удаленной от соседней осадочной материнской породы до общей миграции или механизмов обратной миграции.

Следующие наблюдения обычно использовались, чтобы привести доводы в пользу абиогенной гипотезы, однако каждый, который наблюдения за фактической нефтью могут также быть полностью объяснены биотическим происхождением:

Потерянная Городская область термального источника

Потерянный Город гидротермальная область был полон решимости иметь абиогенную добычу углеводородов. Проскуровский и др. написал, «Доказательства радиоуглерода исключают бикарбонат морской воды как углеродный источник для реакций FTT, предполагая, что полученный из мантии неорганический углеродный источник выщелочен из вмещающих пород. Наши результаты иллюстрируют, что неживой синтез углеводородов в природе может произойти в присутствии ультрамафических скал, воды, и смягчать количество тепла».

Кратер Siljan Ring

Кольцевой кратер метеорита Siljan, Швеция, был предложен Томасом Голдом как наиболее вероятное место, чтобы проверить гипотезу, потому что это было одно из нескольких мест в мире, где гранитный подвал был сломан достаточно (воздействием метеорита), чтобы позволить нефти просачиваться от мантии; кроме того, это - infilled с относительно тонкой фанерой осадка, который был достаточен заманить любую абиогенную нефть в ловушку, но был смоделирован как не подвергнутый высокой температуре и условиям давления (известный как «нефтяное окно») обычно требуемый создать биогенную нефть. Однако некоторый geochemists, завершенный геохимическим анализом, что нефть в просачивании прибыла из органическо-богатого ордовика сланец Tretaspis, где это было нагрето воздействием метеорита.

В 1986–1990 буровую скважину Gravberg-1 сверлили через самую глубокую скалу в Siljan, Позвонили, какие сторонники надеялись найти водохранилища углеводорода. Это остановилось на глубине должных к бурению проблем, после того, как частные инвесторы потратили $40 миллионов. Приблизительно восемьдесят баррелей пасты магнетита и имеющего углеводород отстоя были восстановлены от хорошо; Золото утверждало, что углеводороды химически отличались от, и не произошли из, добавленные к буровой скважине, но исследованиям показали, что углеводороды были получены из основанной на дизельном топливе жидкости бурения, используемой в бурении. Это хорошо также пробовало имеющих метан включений.

В 1991–1992, вторую буровую скважину, Stenberg-1, сверлили на расстоянии в несколько миль к глубине, находя подобные результаты. Снова, никакие неживые углеводороды не были найдены.

Бактериальные циновки

Непосредственное наблюдение бактериальных циновок и перелома - заполняет карбонат и жужжание бактериального происхождения в глубоких буровых скважинах в Иране, Австралии,

Пример предложил абиогенные депозиты метана

Область ручки-кастрюли-Hugoton (Бассейн Анадарко) в южно-центральных Соединенных Штатах является самым важным месторождением газа с коммерческим содержанием гелия. Некоторые абиогенные сторонники интерпретируют это как доказательства, что и гелий и природный газ прибыли из мантии.

Bạch H ổ нефтяное месторождение во Вьетнаме был предложен как пример абиогенной нефти, потому что это - 4 000 м сломанного подвального гранита на глубине 5 000 м. Однако другие утверждают, что это содержит биогенную нефть, которая просочилась в подвальный горст от обычных материнских пород в пределах бассейна Куу Лонга.

Главный компонент полученного из мантии углерода обозначен в коммерческих газохранилищах в бассейнах Pannonian и Вены Венгрии и Австрии.

Лужицы природного газа, интерпретируемые как получаемый из мантии, являются Областью Shengli и Сунляо Басинем, северо-восточный Китай.

Газ химеры просачивается, около Çıralı, Анталья (юго-западная Турция), было непрерывно активно в течение многих тысячелетий, и это, как известно, источник первого Олимпийского огня в Эллинистический период. На основе химического состава и изотопического анализа, газ химеры, как говорят, приблизительно наполовину биогенный и половина абиогенного газа, самой большой эмиссии биогенного обнаруженного метана; глубоко и газовые накопления, на которые герметизируют, необходимые, чтобы выдержать поток газа в течение многих тысячелетий, устанавливаемых, чтобы быть из неорганического источника, могут присутствовать. Местная геология огня химеры, в точном положении огня, показывает контакт между serpentinized ophiolite и скалами карбоната.

Процесс Фишера-Тропша может быть подходящей реакцией сформировать газы углеводорода.

Геологические аргументы

Непредвиденные аргументы в пользу абиогенной нефти

Учитывая известное возникновение метана и вероятный катализ метана в более высокие атомные молекулы углеводорода веса, различные абиогенные теории полагают, что следующий ключевые наблюдения в поддержку абиогенных гипотез:

  • serpentinite синтез, синтез графита и шпинель catalysation модели доказывают, что процесс - жизнеспособный
  • вероятность, что абиогенная нефть, просачивающаяся от мантии, поймана в ловушку ниже отложений, которые эффективно запечатывают выявляющие мантию ошибки
  • устаревшие вычисления массового баланса для супергигантских месторождений нефти, которые утверждали, что расчетная материнская порода, возможно, не поставляла водохранилище известным накоплением нефти, подразумевая глубоко, перезаряжают.
  • присутствие углеводородов, заключенных в капсулу в алмазах

Сторонники абиогенной нефти также используют несколько аргументов, которые привлекают множество природных явлений, чтобы поддержать гипотезу:

  • моделирование некоторых исследователей показывает, что Земля аккумулировалась при относительно низкой температуре, таким образом возможно, сохраняя исконный нагар в пределах мантии, чтобы стимулировать абиогенную добычу углеводородов
  • присутствие метана в пределах газов и жидкостей середины океанского распространения горного хребта сосредотачивает гидротермальные области

Непредвиденные аргументы против абиогенной нефти

Аргументы против химических реакций, таких как serpentinite механизм, будучи основным источником залежей углеводорода в пределах корки включают:

  • отсутствие доступного порового пространства в скалах как глубина увеличивает
  • этому противоречат многочисленные исследования, которые зарегистрировали существование гидрологических систем, работающих по диапазону весов и на всех глубинах в континентальной корке.
  • отсутствие любого углеводорода в прозрачных областях щита главных кратонов, особенно вокруг ключа глубоко усаженные структуры, которые предсказаны, чтобы принять нефть абиогенной гипотезой. Посмотрите озеро Силджэн.
  • ограниченные доказательства, что главные serpentinite пояса лежат в основе континентальных осадочных бассейнов, которые принимают нефть
  • отсутствие окончательного доказательства, что углеродное фракционирование изотопа, наблюдаемое в корковых источниках метана, имеет полностью абиогенное происхождение (Lollar и др. 2006)
  • массовые проблемы баланса поставки достаточного количества углекислого газа к serpentinite в пределах метаморфического события перед перидотитом полностью реагируются на serpentinite
  • бурение Кольца Siljan не нашло коммерческие количества нефти, таким образом обеспечение встречного примера к Правлению Кудрявцева и отказу определить местонахождение предсказанной абиогенной нефти.
  • гелий в Siljan Gravberg-1 хорошо был исчерпан в Нем и не совместимый с происхождением мантии
  • Gravberg-1 хорошо только произвел нефти, которая позже, как показали, произошла из органических добавок, смазок и грязи, используемой в процессе бурения.
  • распределение осадочных бассейнов вызвано тектоникой плит с осадочными бассейнами, формирующимися по обе стороны от вулканической дуги, которая объясняет распределение нефти в пределах этих осадочных бассейнов
  • Правление Кудрявцева было объяснено для нефти и газа (не уголь) — газовые залежи, которые являются ниже нефтяных залежей, может быть создан из той нефти или ее материнских пород. Поскольку природный газ менее плотный, чем нефть, поскольку кероген и углеводороды производят газ, газ заполняет вершину свободного места. Нефть захлопнута и может достигнуть точки пролития, куда утечки нефти вокруг лезвия (й) формирования и текут вверх. Если оригинальное формирование становится полностью заполненным газом тогда, вся нефть просочится выше оригинального местоположения.
  • повсеместные diamondoids в натуральных углеводородах, таких как нефть, газ и конденсаты составлены из углерода из биологических источников, в отличие от углерода, найденного в нормальных алмазах.
  • Газовые разрывы во время землетрясений, более вероятно, будут поставлены от биогенного метана, произведенного в неуплотненном осадке от существующего органического вещества, выпущенного сжижением землетрясения водохранилища во время дрожи
  • Присутствие гидрата метана возможно произведено жизнедеятельностью бактерий на органические осколки, падающие от прибрежной зоны, и поймано в ловушку в глубине из-за давления и температуры
  • Вероятность обширных концентраций метана в мантии очень тонкая, у данных ксенолитов мантии есть незначительный метан в их жидких включениях; обычная тектоника плит объясняет глубокие землетрясения центра лучше, и чрезвычайные давления ограничения лишают законной силы гипотезу газовых карманов, вызывающих землетрясения
  • Новые доказательства - присутствие алмаза в пределах кимберлитов и lamproites, которые пробуют глубины мантии, предложенные как являющийся исходной областью метана мантии (Золотом и др.).

Внеземной аргумент

Присутствие метана на лунном Титане Сатурна и в атмосферах Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна процитировано в качестве доказательств формирования углеводородов без биологии, например Томасом Голдом. (Земной природный газ составлен прежде всего метана). Некоторые кометы содержат «крупные суммы органического материала, почти идентичного битуминозному сланцу высокого качества (кероген)», эквивалент кубических километров такого смешанного с другим материалом; например, соответствующие углеводороды были обнаружены во время демонстрационного полета исследования через хвост Кометы Халли в 1986.

См. также

  • Нефтяное месторождение блока 330 Юджина Ислэнда
  • Процесс Фишера-Тропша
  • Ископаемое топливо
  • Николай Александрович Кудрявцев
  • Золото Томаса

Библиография

  • Кудрявцев Н.А., 1959. Геологическое доказательство глубокого происхождения Нефти. Труди Всесойуз. Neftyan. Nauch. Issledovatel Geologoraz Vedoch. Inst. № 132, стр 242-262

Внешние ссылки

  • Глубокая углеродная обсерватория
  • «Джокемист Говорит Нефть FieldsMay быть Снова наполненным Естественно», статья New York Times Малкольма В. Брауна, 26 сентября 1995
  • «Никакой бесплатный ланч, часть 1: критический анализ требований золота Томаса к неживой нефти», Джин Лээррер, в от дикой местности
  • «Никакой бесплатный ланч, часть 2: если неживая нефть существует, где это?», Дэйлом Алленом Пфайффером, в от дикой местности
  • Происхождение метана (и нефть) в корке земли, золото Томаса
  • резюме от Происхождения AAPG Нефтяной Конференции 06/18/05 Калгари Альберта, Канада
  • Газовые Теории Происхождения, которые будут Изучены, Абиогенные Газовые Дебаты 11:2002 (Исследователь AAPG)
  • Gas Resources Corporation - Коллекция Дж. Ф. Кенни документов

ru.knowledgr.com