Студопедия


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

Сейсмо-текто-магматические (вулканические) гипотезы




Вулканическая гипотеза относительно происхождения нефти была сравнительно широко распространена на ранней стадии дискуссии между «орга­никами» и «неорганиками». Считается, что впервые наиболее полно ее сформулировал американский геолог Ю. Коста в 1905 г. Однако еще А. Гумбольдт и другие ученые наблюдали нефть, твердые углеводороды, битумы и нефтяные газы при извержениях вулканов, в том числе в свежеизлившихся лавах Везувия и Этны. К сожалению, это вскоре было забыто, и среди геологов надолго утвердилось мнение, что нефти и углеводородного газа в вулканических выделениях нет и быть не может.

Хотя сама идея о связи нефти с извержениями вулканов находила от­ражение еще в трудах Страбона почти 2 тыс. лет назад, автором вулканической гипотезы обычно считают Ю. Косту. Именно он указал на приуроченность месторождений нефти и газа к тре­щиноватым зонам земной коры. Анализируя материа­лы по Примексиканской впадине, Ю. Коста связывал образование нефти, газа, каменной соли и сероводоро­да этого региона с выделением их из горячих вод, поднимающихся из глубин под влиянием «вулканиче­ского давления» вдоль линий «структурного ослабле­ния».

После Косты «неорганики» неоднократно возвращались к вулканической гипотезе. Наиболее обоснованно это получилось у Э. Штебера, длительное время изучав­шего грязевые вулканы Керченского, Таманского и Апшеронского полуостровов.

Еще в 1924 году профессор Эдуард Альбертович Штебер опубликовал работу «О происхождении нефти из продуктов эманации Земли», в которой сформулировал гипотезу минерального происхождения нефти («эманационную») из мантийного газа. Но, поскольку гипотеза Штебера противоречила гипотезе органического происхождения («сапропелевой»), за которой стояли такие имена, как академики И.М. Губкин, В.Н. Вернадский, А.Е. Ферсман, она была категорически отвергнута.

В чем суть его идей, научных открытий, предсказаний?

По Штеберу, в верхней мантии Земли (астеносфере) происходят химические процессы образования оксидов. Соединения кислорода с железом, никелем, магнием, алюминием, кремнием идут на строительство базальтово-гранитного слоя земной коры, а оксиды углерода и серы (СО, СО2, SО2) вместе с водородом, азотом, гелием образуют газ (по Штеберу – «элементарный»). Этот газ имеет температуру 1200–1500 градусов и давление порядка 1000 атмосфер. Через раковины, трещины, разломы в базальтово-гранитный оболочке он вырывается из мантии, образуя вулканоиды. В отличие от вулканов, выносящих из мантии магму, вулканоиды выносят газ.

if(docid!=213035){toggleElement('anons213035');} Скважины вулканоидов, как кровеносные сосуды, пронизывают всю земную кору, формируя ее осадочный слой с песками, глинами... Но самое главное – в скважинах идут химические процессы преобразования элементарного газа в разнообразные продукты. Условия для такого естественного химического синтеза – уникальные: большие градиенты температур и давлений, присутствие катализаторов. Эти химические процессы в скважинах и составляют основу эманационной теории Штебера.




В 1914 г. Штебер пришел к выводу, что нефть образуется в жерлах вулканов на глубине около 10 км благодаря реакциям меж­ду окисью и двуокисью углерода, с одной стороны, и водорода — с другой, при температурах 300—400 °С:

2СО2 + 7Н2 ® 4Н2 + С2Н6;

Этан

ЗСО2 + 10Н2 ® 6Н2О + С3Н8;

Пропан

4СО2 + 13Н2 ® 8Н20 + С4Н10

бутан и т. д.

При температуре примерно 800° С и давлении 1,96 МПа Э. Штебер экспериментально из двуокиси углерода и водорода получил смесь газообразных угле­водородов, а при более высоких температурах (800-900° С) - графит.

В диапазоне температур 900–200 оС (на глубине от 20 км до 5 км от поверхности Земли) из водорода и углекислоты в скважинах образуются вода и метан. При температуре около 200 оС по аналогичной схеме начинают образовываться уже более сложные углеводороды: этан, бутан, пропан (предельные и непредельные). При температуре 500 оС – аммиак. А далее, при снижении температуры до 200 оС и ниже, – амины, аминокислоты и, наконец, гумус (первое белковое вещество на планете).

Это открытие, которое также оказалось незамеченным, Штебер сделал в 1938 году при исследовании вулканоидов на территории тогдашней Чечено-Ингушетии.

В итоге, вопреки мнению, что крупные месторождения нефти следует искать в местах, где когда-то могли скапливаться мощные пласты биомассы, по Штеберу, такие места должны находиться возле разломов и других дефектов земной коры, где имеются условия для выхода газа из мантии Земли. Например, на шельфах, где континентальная структура коры переходит в океаническую.



А вот и практическое подтверждение сказанного: за вторую половину ХХ века добыча нефти на шельфах поднялась с нуля до 20% от всей добываемой в мире нефти.

Другой пример. Штебер утверждал, что самые крупные месторождения нефти могут быть в районах с вечной мерзлотой, которая как бы – естественная «затычка» скважин, по которым газ выходит из мантии. Только в этих условиях возможно накапливать огромные количества нефти и газа в осадочном слое земной коры. Подтверждают это предсказание Штебера работы по открытию новых месторождений газа и нефти в высоких широтах как в нашей стране, так и на Аляске и Канаде.

Уже после смерти Штебера исследователи стали постоянно находить следы битумов (нефти) в слоях земной коры, которые появились задолго до возникновения жизни на нашей планете, в том числе в самой глубокой скважине на Кольском полуострове.

Как же возникает нефть, по Штеберу?

Если вулканоидная скважина открыта, то через нее на дневную поверхность выносится газ (в основном метан) в атмосферу, где, окисляясь, распадается на воду и углекислый газ. Образования сложных углеводородов в этом случае почти не происходит из-за высокой скорости движения газа и малой протяженности участка скважины, на котором могут образоваться такие углеводороды.

Но, как только скважина закупоривается, вынос газа в атмосферу прекращается, снижается температура и перераспределяется образование углеводородных фракций в сторону уменьшения количества метана и увеличения этана, бутана, пропана. При этом с возрастанием давления газ из скважины заполняет рыхлые слои земной коры (песчаники, известняки). Одновременно происходит разделение по плотности: легкие газы – водород, гелий, метан – занимают верхние горизонты, тяжелые – нижние, где при остывании газ конденсируется, образуя нефть.

В обоснование своих взглядов ученый приводил такие доказательства: присутствие нефти в бедных органическим веществом отложениях; разные качества нефти в пределах одного месторождения; встречающие­ся порой сверхнормальные давления в нефтяных залежах; химический состав вулканических газов, содер­жащих метан, окись и двуокись углерода, водород; расположение залежей углеводородов в относительной близости от вулканов. При этом исследователь остав­лял без внимания тот факт, что грязевой вулканизм и извержение вулканов с излиянием лавы — это совер­шенно разные природные явления.

Многочисленные исследования вулканических выде­лений, обобщенные М. К. Калинко [1968], свидетель­ствуют о несколько преувеличенных представлениях о содержании в них углеводородных фракций. А те фак­ты спорадического присутствия их в газообразных эманациях вулканов связаны с тем, что вулканические каналы зачастую прорывают осадочные породы с ор­ганическими остатками, которые и продуцировали углеводороды, захваченные вулканическими потоками. Так, исследователи вулкана Безымянного наКамчатке Г. С. Горшков и Г. Е. Богоявленский допускают, что в знаменитой Долине Десяти Тысяч Дымов под тол­щей лав погребен растительный покров, который и мог продуцировать метан при своем обугливании

Вместе с тем, известно, что в пепле, выпавшем из палящей газопепловой тучи курильского вулкана Тятя в специально устроенные стерильные емкости, найдены абиогенные аминокислоты (аланин, аспарагиновая и глютаминовая кислоты, треонин, серин, валин и цистин), а в раскаленных до 400 °С газовых струях, выходящих из трещин около кратеров Тяти, - водород, метан, азот и водяные пары. В 1973 г. вулкан Тятя выбросил около 2×108 м3 пепла и 5×108 м3 ювенильного вулканического газа. Из свежего стерильного вулканического пепла выделено 0,04 % абиогенных органических соединений, а все "огнедышащие горы" планеты в среднем ежегодно выбрасывают около 3,3×1011 т вулканического пепла и 1010 т абиогенных органических соединений, в том числе 3,3×106 т углеводородов. К этому можно добавить, что в погребенных вулканических породах разного возраста на территории Австралии, Азии, Африки, Европы, Северной и Южной Америки выявлено около 600 промышленных месторождений, извлекаемые запасы которых составляют более 3 млрд. т нефти и 1,5 трлн. м3 газа. В их числе 15 зарубежных гигантов, таящих в своих недрах от 70 до 700 млн. т. углеводородного сырья.

Есть и еще более интересные факты. Например, на Сицилии уже около 20 лет разрабатываются газонефтяное месторождение Гальяно и газовые месторождения Бронте, Катания, Чизина и Сан-Николо, тесным кольцом опоясывающие лавовые склоны знаменитой Этны.

Сейчас уже можно указать около 300 месторождений нефти и газа, в которых часть разведанных запасов находится в кристаллических породах фундамента осадочных бассейнов. Они известны на всех континентах, кроме Антарктиды, и их шельфах. Этими породами являются габбро, граниты, грано-диориты, гранофиры, гранитогнейсы, амфиболиты, кристаллические сланцы и др. Наличие этих месторождений - важный аргумент в пользу неорганической природы нефти и газа. Как показывает детальный геологический анализ ряда месторождений, нефть и газ могли проникнуть в кристаллические породы только снизу по разломам. Возраст пород фундамента не играет здесь принципиальной роли. Он может быть докембрийским (Пис-Ривер и Оринокский пояс), палеозойским (Мало-Ичское в Западной Сибири и Оймаша на Мангышлаке), мезозойским (Уилмингтон, Лонг-Бич, Ля-Веля) и даже олигоценовым (Джатибаранг). Гораздо важнее другое. За исключением месторождений Ла-Пас и Мара, все остальные были найдены в кристаллических породах фундамента случайно. В скважинах суточные дебиты нефти из пород фундамента достигают 4600 т (Ренкю, КНР), а газа - до 5-7 млн. м3. Нефтегазоносность установлена на глубинах на несколько сот метров ниже поверхности складчатого фундамента (месторождения Ауджила - Нафора - Амаль, Тотумо, Еллей-Игайское, Мало-Ичское и др.). Конечно, наличие промышленной нефтегазоносности в породах кристаллического фундамента осадочных бассейнов не исчерпывает полностью проблему происхождения нефти и газа.

Одним из серьезнейших доказательств абиогенной, мантийной природы углеводородов являются нефтегазопроявления различного вида и масштаба, приуроченные к кристаллическим образованиям докембрийского возраста на древнейших щитах при отсутствии на их поверхности осадочных пород. Такие нефтегазопроявления локального и регионального характера имеются на Австралийском, Алданском, Африканском, Балтийском, Бразильском, Гвианском, Канадском и Украинском щитах.

В Хибинском, Салмагорском и Ловозерском массивах на Кольском полуострове зарегистрированы интенсивные газопроявления в виде выбросов промывочной жидкости и фонтанирования из первичных микротрещин и межминеральных поровых каналов в изверженных породах, вскрытых скважинами. В этом газе содержится (в л/т) метан (1,74-49,2); этан (0,07-1,40); пропан (0,01-0,85); бутан (0,001-0,021); установлено также присутствие пентана и гексана. Из газожидкостных включений в нефелине, эвдиалите, сфене, эгерине, альбите и апатите также выделен газ, содержащий (в л/т) метан (0,99-54,02); этан (0,02-1,44); пропан (0,01- 0,24) и бутан (до 0,5). Кроме того, во всех изверженных породах Хибин присутствует черный вазелиноподобный битум. В Кольской сверхглубокой скважине выявлены на глубине 6500-10 500 м природный рассол, гелий, водород, азот и углеводороды, что свидетельствует об их поступлении из подкоровой области в сверхглубинные недра Балтийского щита.

На Украинском кристаллическом щите газожидкостные включения, содержащие метан, обнаружены в кристаллических породах Коростенского и Корсунь-Новомиргородского плутонов, а также Завальевского графитового месторождения, но еще интереснее данные по Криворожскому железорудному бассейну, где во время проходки горных выработок на шахтах многократно наблюдались притоки горючего газа, приводившие иногда к его аварийным вспышкам. Анализы газа показали, что в нем содержится до 80 % метана и до 4 % тяжелых углеводородов.

Теоретические воззрения на абиогенное формирование месторождений углеводородов, как уже отмечалось, в деталях заметно отличаются.

Часть ученых считает, что нефть и газ образуются только тогда, когда идет дегазация водорода из глубинных зон планеты. И если в настоящее время происходит дегазация водорода, то нефть и газ должны генерироваться прямо сейчас, и будут генерироваться завтра (здесь имеется в виду шкала времени человеческой цивилизации). Таким образом, запасы углеводородного сырья, которые мы пользуем, скорее всего, продолжают пополняться и сегодня. Примечательно, что бакинские нефтепромыслы, заложенные еще братьями Нобель, до сих пор продолжают давать нефть. А бывает и так, месторождение открыто, разбурено, подсчитанные извлекаемые запасы полностью выбраны, а нефть продолжает поступать. В данной связи, следовало бы не проводить ликвидацию скважин на отработанных месторождениях в надежде на их восстановление в недалеком будущем. И эти надежды уже оправдываются. Старогрозненские месторождения нефти на Северном Кавказе были выбраны полностью. Скважины были ликвидированы в начале 90-х, но уже в 2006 году был обнаружен переток нефти на поверхность через затрубное пространство. Исследования показали, что месторождения полностью восполнились. И подобные явления уже не экзотика, а закономерность. Еще один пример – крупнейшее в России Ромашкинское месторождение в Татарстане: недавно отпразднована 3-х-миллиардная (!) тонна добытой нефти, хотя на момент открытия месторождения извлекаемые запасы были оценены в 700 млн. т.

Таким образом, представления экспертов о полном исчерпании запасов нефти и газа (якобы невозобновляемых) к 30-м годам нынешнего столетия представляются «детской страшилкой». В свете водородной дегазации Земли эти ресурсы, во-первых, возобновляются, а во-вторых, их должно быть гораздо больше, чем предполагалось, и в ближайшем будущем нам не грозит энергетический голод.

Некоторые страны, напуганные прогнозами о скором исчерпании углеводородного сырья, берегут про запас свои месторождения нефти и полагают, что поступают мудро. Однако обнаруженная дегазация водорода в тектонически-спокойных районах и факты восполнения отработанных месторождений позволяют пересмотреть эту политику. По всей вероятности, рачительнее было бы пустить эти запасы хотя бы в «мягкую» эксплуатацию, с тем, чтобы посмотреть, что будет.

Обычно не ищут то, чего, по нынешнему здравому смыслу, не должно быть в природе. «Главная догма», определяющая так называемый «Здравый смысл» подавляющего большинства специалистов от геологии, однозначно говорила: глубинных потоков водорода не может быть в тектонически-спокойных районах. Однако с помощью современных приборов найдены выходы водородных струй. И это явление имеет грандиозные масштабы.

В 1950-х годах снова начал возрастать интерес к минеральной гипотезе, причиной чего была, по-видимому, недостаточная ясность в ряде вопросов органической концепции, что и вызвало ее критику. В 1950 г. профессор Н. А. Кудрявцев выдвинул магматическую гипотезу образования нефти. По его мнению, на больших глубинах - в мантии Земли - в условиях очень высокой температуры углерод и водород образуют углеводородные радикалы - СН, СН2 и СН3. Вследствие перепада давления они перемещаются по веществу мантии в зоны глубинных разломов и вдоль этих разломов поднимаются вверх, ближе к земной поверхности. По мере понижения температуры в верхних слоях эти радикалы соединяются друг с другом и с водородом. В результате образуются более сложные нефтяные углеводороды. Дальнейшее движение углеводородных газов и нефти приводит их или на поверхность Земли, или в ловушки, возникающие в проницаемых осадочных породах, а иногда и в кристаллических на границе с первыми. Передвижение углеводородов происходит по заполненным водой трещинам и вызывается огромным перепадом давления на пути миграции и в местах образования нефти в осадочной толще, а также разностью плотности воды и нефти.

Неутомимый ис­следователь, долгие годы практически в одиночку Н. А. Кудрявцева собирал и обобщал огромный геологический материал по нефтяным и газовым месторождениям мира. Выво­ды, к которым пришел Н. А. Кудрявцев, взбудоражи­ли специалистов и способствовали возобновлению за­тихшей, было, дискуссии.

Прежде всего Н. А. Кудрявцев обратил внимание на пространственную приуроченность месторождений нефти и газа к зонам глубинных разломов земной коры. Сама по себе эта мысль была ненова. На это уже указывали Г. В. Абих и Д. И. Менделеев на при­мере Апшеронских месторождений. Но у Н. А. Кудрявцева эта связь приобрела закономерный и всеобщий характер. Вот один из примеров, который приводил исследователь. На севере Сибирской платформы в районе Мархинского вала необычайно широко разви­ты на поверхности нефтепроявления. Скважина, пробу­ренная здесь, показала, что весь разрез мощностью 2 км пропитан нефтью. В то же время количество сингенетичного углерода (т. е. образовавшегося в породе в момент ее формирования) очень низко — 0,02— 0,4%. С удалением от вала появляются породы, обога­щенные органикой, а нефтепроявления исчезают. Н. А. Кудрявцев доказывал, что нефтегазоносность Мархинского вала связана не с органическим вещест­вом, а с разломом, который прослеживался вдоль всего вала геофизическими исследованиями.

Далее Н. А. Кудрявцев акцентировал внимание спе­циалистов на имеющиеся факты приуроченности скоп­лений углеводородов к магматическим породам. Так, в штате Вайоминг (США) местные жители для отап­ливания своих домов использовали асфальт из гранит­ных пород соседних Медных гор. Нефть заполняет здесь трещины и пустоты в магматических образова­ниях до глубины 600 м. Для добычи нефти и асфаль­та пробивались даже с поверхности шахты и штольни. В ряде месторождений марганца Швеции и Норвегии асфальты были обнаружены в пегматитовых жилах. Жидкая нефть была выявлена и в пегматитовых жилах Канады. (Пегматит — магматическая глубинная (интрузивная) поро­да, обогащенная окисью кварца, заполняющая трещины в земной коре поблизости от материнского магматического очага).

Н. А. Кудрявцеву и его последо­вателям удалось зафиксировать более 200 случаев включений углеводородов в магматических породах. Кроме того, известны десятки промышленных залежей нефти, связанных с изверженными магматическими или метаморфическими породами, некоторые из них успеш­но эксплуатировались. Во многих рудниках на Скандинавском, Канадском и Украинском кристаллических щитах горным работам мешают выделяющиеся по трещинам взрывоопасные углеводородные газы.

Важным доводом Н. А. Кудрявцева являлось обна­ружение следов нефти в кимберлитовых трубках. По­следователь и ученик Н. А. Кудрявцева ленинградский геолог Н. С. Бескровный тщательно изучил такие факты. Кимберлитовые трубки — это каналы взрывообразного прорыва земной коры глубинными газами и магмой. В них в условиях огромных давлений и высо­ких температур рождаются алмазы. Подобные образо­вания называют еще трубками взрыва, алмазоносны­ми трубками. Для формирования кристаллов необходи­мо, чтобы в магме содержался углерод. Н. А. Кудрявцев и другие «неорганики» предполагали, что одновремен­но с алмазами в трубках взрыва возникали и углево­дороды, которые из мантии Земли двигались к ее по­верхности. Исследования зарубежных ученых X. Мелтона и А. Джиардини масс-спектрографическим методом выявили в образцах алмазов Южной Африки и Бразилии следующий состав летучих компонентов: вода, водород, углекислота, метан, этан, пропан и др. «Органики» пытались объяснить эти и другие подобные данные «захватом» нефтяных веществ трубками взрыва из прорываемых осадочных пород. В Сибири, на при­мере которой изучались эти факты, такими породами являлись известняки, имеющие в своем составе углерод (формула известняков — СаСО3). Однако Н. С. Бескров­ный на основании изотопного анализа углерода карбо­натных пород трубок взрыва, алмазов и битумов, со­держащихся в этих трубках, а также в окружающих их известняках, пришел к выводу о различии содержа­щегося в них углерода. Вмещающие известняки имеют тяжелый углерод по сравнению с алмазами и битумами трубок взрыва.

Ещё один довод Н. А. Кудрявцева: в мире известны удивительные случаи аномально высокой концентрации нефти. В зоне Персидского залива сосредоточено почти 70% всех зарубежных запасов «черного золота». Еще более грандиозные залежи тяжелой нефти и битумов известны в Канаде и Вепесуэле. В районе озера Атаба­ска (Канада) в песчаниках мелового возраста содер­жится около 100 млрд т тяжелой нефти (уд. вес 1,0—1,07 г/см8), что равно всем мировым ее запасам. Только высокая вяэкость этой нефти не позволяет эксплуатировать месторождение обычным способом. Н. А. Кудрявцев полагает, что для образования такого количества тяжелой нефти потребовалось бы обычной нефти в 3-4 раза больше. С позиций органической концепции для сбора такого количества нефти необхо­дима площадь не менее 2 млн. км2. Однако в этом районе Канады нет столь огромной нефтесборной пло­щади.

В Венесуэле по нижнему течению реки Ориноко вытянулся знаменитый асфальтовый пояс Офисина-Трембладор. Общие запасы тяжелых углеводородов в его пределах оцениваются почти в 500 млрд т. По расчетам Н. С. Бескровного для образования этого количества тяжелой нефти, асфальтов и битумов по­требовалось бы почти 1,5 трлн т обычной нефти, что в 15 раз больше всех установленных на сегодня нефтя­ных богатств мира. С позиций органической гипотезы проис­хождения нефти подобные факты трудно объяснялись.

Н. А. Кудрявцев обратил внимание исследователей еще на один весьма интересный факт: на содержание в вулканических газах (фумаролах) газообразных углеводородов. Новые подтверждения этого получены в последние годы. Так, в результате извержений вулка­нов Тятя на острове Кунашир в июле 1973 г. и Толбачик на Камчатке в июле 1975 г. в пеплах было об­наружено значительное количество органических со­единений. В частности, в пепле вулкана Тятя содержалось 140 тыс. т неочищенного от элементарной серы органического вещества, состоящего из углеводо­родов и их производных, там же обнаружено 26 т аминокислот. При извержении Толбачика в извержен­ных материалах находилось около 2 млн т органиче­ского вещества и более 100 т аминокислот, а общая масса углеводородных соединений, вынесенных в со­ставе вулканических продуктов, по оценке Е. К. Мархинина, достигала 2,5×106 т. Интересно, что органика представляла собой многокомпонентную смесь, в которой присутствовали все гомологи нормальных парафи­нов с С26 до C31 и небольшое количество изопарафинов. Соотношения углеводородов в этом ряду харак­терны для соединений нефтяного характера. И эти факты не единичны. По данным Е. К. Мархинина, за всю геологическую историю Земли посредством извер­жения вулканов могло выделиться (1015—1016) т углеводородов, что сопоставимо с массой всего органи­ческого вещества, содержащегося в осадочных породах земной

В 1969 г. П. С. Бескровный, изучая вулканы Кам­чатки, обнаружил в кратере вулкана Узон небольшое озерцо жидкой нефти. Узонская нефть ничем не отли­чалась от обычной. Она даже была оптически активна и вращала плоскость поляризации света вправо на 21°, что, казалось, полностью опровергало представле­ние «органиков», будто оптическая активность создает­ся лишь живым веществом.

В 1970 г. были опубликованы интересные данные о выделении нефти в многочисленных горячих источни­ках (до 100 °С) Йеллоустонского парка. Источники были ювенильны, т. е. связаны с глубинными магма­тическими очагами.

Н. А. Кудрявцев не только приводил факты в поль­зу неорганической концепции, но и подвергал критике устои «органиков». В частности, он ставил под сом­нение возможность перемещения нефти вдоль слабона-клоненных пластов-коллекторов на большие расстояния под влиянием только силы тяжести; отрицалась воз­можность выделения углеводородов из нефтепроизводящих свит и концентрации их в залежи. Казалось бы, все это неоспоримо свидетельствует о глубинном синте­зе углеводородов.

Обобщая изложенные факты, Н. А. Кудрявцев соз­дал свою магматическую гипотезу происхождения пефти. Согласно его взглядам, в условиях высоких температур и давлений в мантии Земли из углерода и водорода вначале формируются углеводородные ради­калы СН, СН2 и СН3. Они движутся в веществе ман­тии, подчиняясь перепаду давления: из области высо­ких в область низких давлений. В зонах глубинных разломов снижение давления особенно ощутимо, имен­но сюда должны устремляться, по Н. А. Кудрявцеву, мантийные углеводороды. Поднимаясь в земную кору, в менее нагретых зонах они соединяются друг с другом и с водородом, образуя различные углеводороды. В недрах Земли могут происходить и сопутствующие реакции, приводящие к образованию дополнительных углеводородов из окиси углерода и водорода, из карби­дов различных металлов и воды. По мнению Н. А. Кудрявцева, разнообразие реакций обеспечивает разнообразие нефтей в природе.

Движение углеводородов к земной поверхности про­исходит по системам трещин, оперяющих глубинные разломы. В результате в пористых породах осадочного чехла скапливается несколько залежей, образующих не одно месторождение, а целые зоны нефтегазонакопления. Так, Н. А. Кудрявцев увязал воедино разрознен­ные до того представления «неоргаников». Исходя из своих теоретических воззрений, он делал и практиче­ские выводы, в частности предлагал искать залежи нефти в зонах глубинных разломов, включая в объект поиска и магматические породы фундамента. Н. А. Куд­рявцев считал, что если залежь выявлена в верхних горизонтах осадочного чехла, то внизу обязательно должны быть новые залежи, может быть даже более богатые «черным золотом». В результате и глубоко залегающие горизонты земной коры (до глубины 6— 7 км и более) стали рассматриваться как перспектив­ные объекты, что имело большое практическое значе­ние и было в ряде мест земного шара подтверждено сверхглубоким бурением.

Представления Н. А. Кудрявцева заметно изменялись во времени, но сущность их, заключающаяся в том, что нефть и газ образуются в глубинных зонах Земли из смеси H2,CO, CO2 и CH4 в результате реакций прямого синтеза углеводорода из CO и Н2: CO + 3H2 = CH4 + H2О, а также полимеризации радикалов CH, CH2, CH3, не менялась. Предполагалось, что образование углеводородов происходит из реакционной смеси в раздробленных глубинными разломами участках литосферы. Прорыв находящихся под высоким давлением углеводородов вверх, в осадочную толщу, приводит к образованию залежей нефти и газа.

Академик АН УССР В. Б. Порфирьев многие годы возглавлял украинскую школу «неоргаников». Основ­ной упор в своих исследованиях он делал на изучение и обобщение фактов приуроченности скоплений нефти и газа к породам фундамента на Украине, Волго-Урале и в Западной Сибири. В частности, по последнему региону было проанализировано почти 150 площадей, где установлена нефтегазоносность в трещиноватых и выветренных породах фундамента. На основании этого В. Б. Порфирьев и его коллеги пришли к заключению, что кристаллические, метаморфические и вулканиче­ские породы фундамента Западной Сибири представ­ляют самостоятельный объект на нефть и газ. В целях поиска глубинных залежей нефти они рекомендовали разбуривать фундамент на глубину 1—2 км, располагая скважины в зонах глубинных разломов и особенно в местах их пересечения.

Другой вывод В. Б. Порфирьева заключался в еди­новременном акте творения нефти. Ученый считал, что образование всех залежей углеводородов в мире про­изошло в миоцен-четвертичное время (последние 13— 10 млн лет). По каким-то причинам именно в тот период геологической истории Земли произошло раскрытие зон глубинных разломов, по ним устреми­лись в осадочные пласты верхних сфер литосферы жидкие и газообразные углеводороды, источник кото­рых находился в области мантии.

В середине 60-х годов проводились серьезные тер­модинамические исследования, задачей которых было научное обоснование возможности образования и су­ществования в глубоких недрах Земли «нежных» углеводородных соединений. Дело в том, что углеводо­роды — это термически неустойчивые образования. При высоких температурах они распадаются на ради­калы и даже на химические элементы — углерод и во­дород; деструкция углеводородов происходит также и в условиях сверхвысоких давлений. Требовалось объяс­нить, как же могут образовываться и существовать углеводородные цепи в столь неподходящих для себя глубинных условиях.

Термодинамическому обоснованию глубинного про­исхождения нефти были посвящены работы львовского ученого Э. Б. Чекалюка. По его мнению, термической деструкции углеводородов препятствуют огромные давления (десятки тысяч атмосфер) мантии Земли. Его исследования базировались на математическом фи­зико-химическом моделировании состояния термодина­мического равновесия углеводородных систем в геотер-мобарических условиях. Главные выводы ученого сводились к тому, что с увеличением глубины геоста­тическое давление тормозит процесс термической де­струкции нефти.

Теоретические исследования группо­вого состава глубинной нефти, проведенные львовскими учеными, показали, что с глубиной молекулы углево­дородных соединений могут укрупняться. В верхней части астеносферы (глубина до 100 км) в равновесной системе содержится в основном метан. По мере воз­растания глубины в составе углеводородов должны появляться гомологи метана, затем непредельные со­единения, нафтены и ароматика, на больших глуби­нах – кислородные, сернистые и азотистые соединения. Термодинамическими расчетами доказывается так­же, что содержание определенной группы соединений в глубинных нефтях вначале будет увеличиваться с глубиной до некоторого максимального значения, а за­тем падать. Максимум содержания метана в астено­сфере должен располагаться на глубине 100-120 км; алканов – 120–170, нафтенов – 150-230, ароматиче­ских соединений – до 260 км. Таким образом, увели­чение давления стимулирует полимеризацию и конден­сацию углеводородов в крупные углеводородные молекулы. По представлению Э. Б. Чекалюка, оптимальные геотермобарные условия для синтеза нефти имеются в пределах астеносферы. На больших глуби­нах залегания астеносферы могла бы образовываться тяжелая нефть, на меньших — легкая или газоконден­сат. Автор этой гипотезы доказывает, что в осадочном покрове углеводородные системы оказываются терми­чески нестойкими и должны претерпевать деструктив­ные изменения.

Идея о связи месторождений нефти и газа с глу­биной залегания астеносферы нашла свое развитие в трудах геофизиков В. Б. Сологуба и А. Д. Чекунова. На примере геологии Украины они установили, что крупные прогибы и впадины, которые, как правило, нефтегазоносны, располагаются в областях с прибли­женным к земной поверхности залеганием астеносферы и, следовательно, с относительно утоненной корой. На­против, там, где мощность коры увеличивается и по­верхность астеносферы погружена, месторождения нефти и газа исчезают. Этим в какой-то степени тер­модинамическая концепция Э. Б. Чекалюка подкрепля­лась геологическими данными.

С иных позиций рассматривал термобарические ус­ловия образования углеводородов другой исследова­тель, И. В. Гринберг, выступивший в середине 60-х го­дов с баровакуумной гипотезой. По его данным, любой природный нефтяной углеводород базируется на срав­нительно ограниченном комплексе исходных «структурных» элементов: С, СH, СН2 и СН3. Их возникновение, сохранение и превращение в углеводороды мо­гут происходить, по И. В. Гринбергу, только при нали­чии в мантии Земли вакуумно-реакционных объемов в форме полостей глубинных разломов. В этом отноше­нии И. В. Гринберг явился новатором в стане «неорга­ников». Последние, как мы видели, традиционно связы­вали образование углеводородов с огромными давления­ми и высокими температурами в мантии Земли. По мнению же И. В. Гринберга, основанного на современ­ных достижениях в области синтеза графитовых и ал­мазных систем, формирование углеводородов из «структурных» элементов происходит в относительном вакууме. Этим исследователь отводил критические за­мечания идейных противников о том, что в условиях сверхвысоких давлений углеводородные цепи сущест­вовать не могут. Глубинные разломы представляют собой своеобраз­ную, сравнительно узкую зону повышенной трещиноватости земной коры. Поскольку сплошность литосфе­ры нарушена, то возникает некоторая связь между земной поверхностью и недрами, она приводит к отно­сительному выравниванию давления в зоне разлома. В результате в его корневой области, лежащей в осно­вании коры или даже в мантии, глубинное давление снижается. Происходят резкий сброс напряжений и формирование локальных вакуумных зон, столь необ­ходимых, по мнению И. В. Гринберга, для возникно­вения углеводородных соединений из «структурных» элементов.

В качестве донора атомов углерода и водорода И. В. Гринберг опять-таки рассматривал углекислоту и воду. По его мнению, недра нашей планеты– прак­тически неисчерпаемый источник этих веществ. Именно углекислота и вода являются главным компо­нентом газовой фазы вещества верхней мантии. Свои выводы он подкреплял данными по изучению газовых эманаций Гавайских вулканов, которые содержат до 73% воды и около 20% углекислоты. В зависимости от соотношения этих исходных «материнских» веществ зарождаются и формируются основные четыре генети­ческие карбоцепные формы: метано-газоконденсатные, типично нефтяные, смолисто-асфальтовые и немигра­ционные графито-алмазные системы. Нефтегазовые флюиды по трещиноватым зонам глубинных разломов мигрируют вверх, претерпевая по пути различные гео­химические превращения.

Представление И. В. Гринберга и Э. Б. Чекалюка об углекислоте и водороде как источников углеводоро­дов основывалось на открытии еще начала ХХ века. В 1908 г. русский химик Е. И. Орлов доказал возможность синтеза нефтяных углеводородов из этих продуктов (смесь окиси углерода и водорода получила название водяного газа). Практическое при­менение открытие русского химика нашло в Германии в годы первой мировой войны. Оказавшись отрезанной от природных источников нефти, Германия с помощью своих ученых-химиков Фишера и Тропша создала це­лую технологию получения синтетической нефти. При­чем водяной газ получали из бурого угля, а синтез нефти осуществлялся путем контакта этого газа при температуре 180—200° С и атмосферном давлении с окисными железоцинковымй катализаторами. После окончания войны надобность в дорогом искусственном горючем отпала, так как в Германию стала поступать более дешевая природная нефть.

Еще один подход был предложен Д.Салиповым, который считает, что все месторождения нефти и газа образовались в результатеизверженияуглеводородовиз-под фундамента земной коры, с последующим заполнением ими различных подземных резервуаров.

Эта концепция доказывается согласованным поднятием земной коры в многопластовых нефтяных месторождениях, вдоль нормали к земной поверхности, что является результатом фонтанного, направленного вертикально вверх, вулканического извержения углеводородов, с последующим выталкиванием ими воды из коллекторов и распределением углеводородов по плотностям;

Эти поднятия начинаются с фундамента, а в некоторых месторождениях выходят на поверхность, отражая структурные особенности залегания нефтенасыщенных пластов (Суторминское, Аганское, Черногорское поднятие Самотлорского месторождения и так далее). В результате согласованного поднятия в выше перечисленных месторождениях на поверхности образуются холмы.

Почему говорится о "вулканическом" извержении? Потому, что вулканы – это извержения углеводородов и следующей за ними магматической лавы такой силы, что они могут достигать поверхности Земли. То, что при извержении вулканов выделяется большое количество газа известно.

Газ, вступая в контакт с воздухом, взрывается, что обычно и происходит при вулканической активности. Нефть же сгорает при извержении, выделяя чёрный, или серый, смешанный с паром попавшей в жерло вулкана воды, дым.

Вулканы, не достигшие поверхности Земли, создают месторождения нефти и газа. Эта подземная вулканическая активность, возможно, является и причиной землетрясений.

Вертикально вверх направленное извержение создаёт эпицентр землетрясения. Современные сейсмически активные районы и действующие вулканы – это места сбрасывания избыточного давления, создаваемого постоянно образующими под фундаментом Земной коры углеводородами.

Еще И. Кант заметил "Страна может избавиться от сильных землетрясений, когда по соседству начинает действовать вулкан. Таким образом, нередко то, что приводит нас в ужас, служит нам во благо".

Аномально низкое или высокое давление в месторождении возникает в зависимости от того, произошёл прорыв части углеводородов в верхние горизонты и на поверхность, или нет.

Аномально низкое давление возникает в результате миграции части углеводородов по оставшимся или заново возникшим каналам.

Аномально высокое давление возникает после заполнения литологически замкнутых резервуаров — либо естественных, либо образованных в результате разлома. Разлом (разрыв) возникает под давлением извергаемых углеводородов из-за несогласованности поднятий — как следствие "нетягучести" верхних слоёв.

Хорошо известный дроссельный эффект (эффект Джоуля-Томсона), адиабатическое расширение газа и возникающеё при этом понижение температуры, могло быть причиной "мгновенного " замерзания мамонтов. Но и соответственно, расширение большого количества газа, прорвавшегося на поверхность, явилось первопричиной наступления ледникового периода.

Вытянутость любого нефтегазового месторождения, имеющего ВНК (водонефтяной контакт) в определённую сторону (в Западной Сибири — с юга на север, в Казахстане — с востока на запад, и так далее), — это результат растекания углеводородов и вытеснения пластовой воды по пути меньшего сопротивления — в близлежащие моря и океаны (в Северный ледовитый океан и в Каспийское море).

Вьетнамские месторождения "Белый тигр", "Дракон" и другие, залегающие в породах фундамента — результат углеводородных извержений и заполнение углеводородами пустот породы, из которой состоит фундамент.

Для объяснения факта существования нефти в породах фундамента, сторонниками органического происхождения нефти и газа была выдвинута гипотеза, что при большом пластовом давлении миграция нефти может происходить вниз.

Думается, что заполнение пустот породы углеводородами из-под фундамента, более логично и не требует привлечения никакой математики.

Шельфовые месторождения морей и океанов тоже образованы в результате углеводородных извержений. Месторождения шельфов слабо объясняются гипотезой органического происхождения нефти и газа. Вышеизложенная теория допускает возможность существования месторождений практически под любой площадью земной и морской поверхности.

Каменный уголь, считает Д.Салипов, образован вследствие окаменения битума, оставшегося после выделения лёгких фракций углеводородов из нефти изверженной на поверхность.

Достаточно взглянуть в справочник и убедиться в практически сходном составе нефти и каменного угля, а также отломить кусок угля и битума и посмотреть на сходный цвет и блеск среза обоих кусков. Так что и уголь образовался не из органических останков флоры и фауны, отмерших миллионы лет назад, а, скорее всего, из нефти, которая изверглась на поверхность и не сгорела.

Повышенная температура в нефтяных и газовых месторождениях по сравнению с региональным фоном объясняется тем, что приток углеводородов в пласты происходил практически мгновенно. Более горячие, поступающие снизу углеводороды, не успевали охлаждаться.

Тёмный цвет базальта, современного строительного материала для нижних слоёв Земной коры, обусловлен смешиванием мантийного вещества с чёрными углеводородами (нефтью), которые в свою очередь накапливаются в верхних слоях астеносферы (в верхнем слое мантии).

Доказательством существования углеводородов под фундаментом может служить слой Гутенберга, верхний слой астеносферы, отличающийся пониженной скоростью распространения сейсмических волн. Если допустить, что этот слой в основном состоит из накапливающегося под фундаментом земной коры газа, то закономерно понижение скорости распространения сейсмических волн в этом слое.

Оригинальный взгляд на происхождение нефти был изложен сотрудниками Геологического института АН СССР – членом-корреспондентом АН СССР П. Н. Кропоткиным и его коллегой Б. М. Валяевым. Критикуя основы учения о пефтегазоматеринских свитах и отрицая генетическую связь нефтегазоносности с осадочными толщами, они объясняют образование нефти и газа дегазацией ман­тии Земли. Идея о том, что наша планета как бы ды­шит, выделяя глубинные газы в окружающее космиче­ское пространство, была высказана еще в 20-е годы текущего столетия академиком В. И. Вернадским. Позднее, уже в наше время, это представление было развито в трудах академика А. В. Сидоренко.

По мнению П. Н. Кропоткина и Б. М. Валяева, значительная доля в газовом дыхании Земли принад­лежит углеводородам. Авторы этой концепции исходят из того, что первичное земное вещество состояло из смеси углистых хондритов (40%), обыкновенных хондритов (45%) и железных метеоритов (15%).

В своем докладе на 27-м Международном геологиче­ском конгрессе они доказывали, что «кон­денсаты, формировавшие мантию Земли, были по со­ставу аналогичны углистым хондритам, резко обо­гащенным летучими, в том числе углеводородами типа парафинов нефтей». В условиях температуры и давления, харак­терных для верхней мантии, флюидно-газовая фаза имеет резко восстановительный характер и при давле­нии (1—20) × 103 МПа состоит преимущественно из метана, аммиака, воды, сероводорода и водорода с под­чиненным количеством этана, пропана, азота и угле­кислоты. Далее, по мнению ученых, протекают реакции по схеме Э. Б. Чекалюка, что приводит к полимериза­ции и усложнению углеводородных молекул. Легкие углеводородные газы вместе с другими глубинными эманациями стремятся вырваться на поверхность Зем­ли. Если они на пути своего движения вверх встреча­ются с высокотемпературными магматическими очага­ми, то может произойти разложение углеводородов с образованием углекислоты и воды. По мнению П. Н. Кропоткина и Б. М. Валяева, только «холодный» вариант дегазации мантии, когда на пути движения га­зов нет ни магматических очагов, ни сильно прогре­тых слоев, может обеспечить сохранность углеводоро­дов и их накопление в осадочном слое земной коры.

В качестве доказательства своей правоты ученые приводят ряд доводов. Во-первых, истечение метана вместе с тяжелыми углеводородами из магматических пород Хибинского и Ловозерского массивов Кольского полуострова; во-вторых, обнаружение в Кольской сверхглубокой скважине на глубине около 12 км в по­родах кристаллического фундамента включения биту­мов и притоков соленых вод, содержащими водоро­д, углеводороды, азот и гелий; в-третьих, установ­ление в последние годы выходов углеводородных газов и водородов из гигантских трещин (рифтов), рассекаю­щих дно Мирового океана. Последний довод наиболее интересен и важен. Дело в том, что в зонах подобных океанических рифтов очень близко к подошве коры подходит мантия, до нее 5—8 км, а на поверхности дна осадочный слой практически отсутствует. Такие факты выявлены в рифте Восточно-Тихоокеанского поднятия, где, помимо гидротерм с температурой 400 °С, установлено и истечение водорода, метана и гелия; в рифте Калифорнийского залива, где в молодых базальтах обнаружено повышенное содержание уг­леводородных соединений (до С4 и выше) и водород­ных газов; в разломе Карибского моря, отделяющего подводный хребет Джамайка от желоба Кайман, где в истекающих газах повышенное содержание метана, этана и пропана. В последнем случае скорость истече­ния газов оценивается в 1 млн м3 за каждые 10 дней (т. е. 36 млрд м3 за 1 тыс. лет). В этом районе в 5 тыс. раз выше нормы увеличивается концентрация метана в придонном слое воды на глубине 6300 м. Кроме этого, водород и тяжелые углеводороды отмече­ны в аномальном количестве в придонных водах над разломом впадины Лау Тихого океана, битуминозное вещество — в магматических ультраосновных породах Индоокеанского хребта и в других районах. По оцен­кам Н. С. Бескровного, за последние 700 млн лет из мантии могло поступать до 2,1×1011 т «предшествен­ников нефти» за каждый миллион лет. Отнесенный на площадь возможных каналов проникновения осредненный поток «предшественников нефти» оценивают в 0,8×108 т/км2-млн лет [Дегазация Земли и геотекто­ника, 1985].

Поскольку процесс дегазации мантии легче всего происходит в зонах разломов, то истечение углеводо­родных газов, как рассуждают П. Н. Кропоткин и Б. М. Валяев, должно осуществляться наиболее ин­тенсивно вдоль крупных разломов. Авторы этой ги­потезы вновь в качестве доказательства своей право­ты берут на вооружение наблюдаемую в ряде случаев пространственную связь месторождений нефти и газа с разломами земной коры.

Наряду с ведущей ролью дегазации мантии при об­разовании нефти и газа ученые допускают возмож­ность возникновения углеводородов из рассеянного ор­ганического вещества, но в более скромных количе­ствах по сравнению с глубинными источниками.

Схожие взгляды на образование углеводородов раз­вивает американский ученый Т. Голд. Он исходит из необходимости объяснения избыточного уг­лерода на нашей планете. Фотосинтез как источник углерода, по его мнению, недостаточен. Т. Голд пред­полагает, что углерод попал на Землю при ее форми­ровании из протопланетного облака. Первоначально он концентрировался вместе с другими низкотемператур­ными конденсатами, главным образом в форме неокисленных компонентов, включая углеводороды. Попав за­тем в недра Земли, углеродистое вещество при соот­ветствующих давлениях и температурах должно было высвобождать углерод преимущественно в форме ме­тана. В потоке этого газа, двигавшегося из недр на по­верхность, по представлению Т. Голда, могли образо­вываться более сложные молекулы углеводородов.

Другие ученые, сторонники идеи газового дыхания Земли, наряду с вертикальной миграцией углеводоро­дов допускают и существенное их горизонтальное пе­редвижение.

Так, геолог Л. М. Зорькин рассматривает под­земные воды осадочного слоя коры как своеобразный улавливатель глубинного газового потока, где присут­ствуют и углеводородные газы. По его данным, в каж­дом кубометре пластовой воды (до глубины 4 км) со­держится от 0,01-1,3 до 9-10 м3 газа, на больших глубинах газонасыщенность увеличивается до 90 м33. Гидросфера не только аккумулирует в себе глу­бинный газы, но и переносит их по пористым пластам. На определенных этапах своего развития гидросфера достигает предельного газонасыщения, тогда происхо­дят выделение газов в свободную фазу и формирова­ние их залежей. Согласно представлениям этого иссле­дователя, самые крупные по запасам газовые месторождения обязательно приурочены к мощным водонапорным системам.

По существу взгляды П. Н. Кропоткина, Б. М. Валяева, Т. Голда, В. И. Созанского и др. мало чем от­личаются от воззрений других «неоргаников». Заслу­гой П. Н. Кропоткина и Б. М. Валяева является по­пытка увязать глобальный процесс дегазации мантии Земли, приведший к возникновению атмосферы и гид­росферы на нашей планете, с рождением нефти и газа.

Параллельно с изложенными воззрениями, ещё в 70-х годах прошлого столетия, советская геологическая наука предложила в рамках проявления более широкого природного процесса – дегазации Земли – гипотезу о гидридном железоникелевом составе ядра нашей планеты. Сверхсжатый водород, оставшийся от протопланетной стадии формирования нашей планеты и пропитывающий в результате окклюзии её жидкое ядро, по мнению российских учёных постоянно перемещается на периферию ядра к границе с мантией, где с мощным выделением тепла преобразуется в молекулярный. Разогревая нижнюю мантию до пластичного состояния, газовый водородный пузырь по дороге своего движения к верхним слоям карбиднокремниевой мантии присоединяет находящийся в ней углерод, также образуя метан.

В виде огромных лёгких пузырей эта потенциально горючая и взрывчатая смесь молекулярного водорода и метана, устойчивая в глубинной бескислородной среде, поднимается вверх и формирует путь для нагретых столбов пластичного вещества мантии диаметром в десятки и сотни километров, уходящих вглубь к границе жидкого ядра. Хотя верхняя мантия, как уже давно установили геофизики, твёрдая и нагрета всего до 600 0C, можно предположить с учётом сказанного выше, что смесь молекулярного водорода и метана, следуя вместе с абиогенно синтезированными газом и нефтью, поднимается до подкорковых слоёв. А далее по разлому земной коры и его оперяющим трещинам эта смесь впрыскивается под колоссальным давлением мантийного очага в любую пористую и проницаемую среду, распространяясь в ней из разлома подобно грибообразному облаку.

Если эта смесь не проникает в земную атмосферу через земную кору, то образуются месторождения природного газа и нефти. При попадании в пористую и проницаемую среду морского или океанического дна не происходит всплывания нефти и газа, так как сила поверхностного натяжения на разделе нефть-вода или газ-вода в 12 -16 тысяч раз больше силы всплывания нефти. Нефть и газ остаются сравнительно неподвижными пока новые порции нефти и газа не продвинут их залежи.

Таким образом, «вечная» (для геологов) проблема происхождения нефти и газа сводится к проблеме источника водорода. Но если водород истекает струями из глубоких недр планеты, то там, где эти струи попадают в обогащенные углеродом толщи, должны идти реакции гидрогенизации, т.е. должны формироваться нефтеносные провинции и месторождения природного газа. В данной связи, углерод может быть любой – и в виде растительных остатков в осадочных породах, и в виде графита в метаморфических сланцах кристаллического цоколя платформ. По этой причине не следует удивляться, если в районах, где отсутствуют «нефтематеринские бассейны», вдруг обнаруживаются месторождения с хорошим дебитом. Был бы приток водорода с глубины – основного химического элемента нефти и газа, остальное (углерод по пути следования, ловушка на выходе) приложится, не здесь, так где-нибудь рядом.

Однако в случае выхода только газов они соединяются с водой, образуя залежи газовых гидратов. Полагают, что газовые гидраты имеются почти в 9/10 объема Мирового океана, и концентрация метана в осадках морского дна вполне сопоставима с содержанием метана в обычных месторождениях, а иногда превышает его в несколько раз. Запасы газогидратов в сотни раз превосходят запасы нефти, газа и угля во всех разведанных месторождениях.

Надо добавить, что тектоническая активность подводных недр периодически разрушает газогидратные залежи. Так, например, дно Мексиканского залива в районе Бермудского треугольника в результате тектонического разрушения газогидратных залежей периодически фонтанирует мощнейшими газовыми потоками, образующими на поверхности моря громадные купола воды и газа. Эти купола на экранах судовых радаров фиксируются как «острова». При приближении к ним корабль теряет, естественно, свою архимедову подъёмную силу со всеми следующими отсюда последствиями, а «острова» исчезают. При разрушении гидратов происходит резкое понижение температуры в пласте, и в результате создаются условия для образования нового гидратного льда и запечатывания газоносных отложений.

Однако если смесь водорода и органических соединений прорывается в земную атмосферу, то огромная тепловая энергия реакций соединения атмосферного кислорода с водородом, метаном и другими углеводородами в жерлах вулканов плавит горные породы до 1500 0C, превращая их в потоки раскалённой лавы. В атмосферу при этом выбрасываются тысячи кубических километров газов, в том числе продуктов сгорания водорода и метана – водяного пара и углекислого газа. А миллионами лет нарабатываемый при разложении углекислого газа растительным миром атмосферный кислород при соединении с водородом и образовании воды теряется безвозвратно.

Питер Вард из Университета Вашингтона нашёл причину «Великого вымирания», случившегося 250 миллионов лет назад. Изучив химические и биологические «следы преступления» в осадочных породах Вард пришёл к выводу, что они были вызваны высокой вулканической активностью в течение нескольких миллионов лет в той области, которая теперь называется Сибирью. Вулканы не только нагревали атмосферу Земли, но и выбрасывали в неё газы. Кроме того, в этот же период в результате испарения воды произошло значительное понижение уровня Мирового океана, и на воздух были выставлены огромные площади морского дна с залежами газогидратов, «экспортировавших» в атмосферу гигантские количества разных газов. Основную их часть составлял метан – самый эффективный парниковый газ. Всё это привело как к дальнейшему быстрому потеплению, так и к снижению доли кислорода в атмосфере до 16% и ниже. А поскольку концентрация кислорода падает с высотой вдвое, то сократилась пригодная для существования животного мира площадь на планете.

Легко проследить дальше судьбу вулканических водяного пара и углекислого газа. Водяной пар «секвестирировался» конденсацией, а углекислый газ опять миллионами лет «секвестировался» в биомассе растительного мира планеты в результате реакции фотосинтеза с образованием молекулярного атмосферного кислорода.

С некоторой долей условности к неорганическим гипо­тезам можно отнести концепцию происхождения неф­ти, выдвигаемую томским ученым членом-корреспон­дентом АПН СССР А. А. Воробьевым. Автор исходит из представления о важной роли, которую играют в развитии нашей планеты электрические процессы. По его мнению, в литосфере Земли имеются тела с очень высокими диэлектрическими свойствами, гораздо с большими, чем в атмосфере. А если это так, то элект­рические разряды в литосфере должны возникать весь­ма часто, с большой интенсивностью и иметь серьез­ные последствия для жизни Земли. Развивая свою мысль о роли электрических разрядов, ученый допу­скает, что под их воздействием в литосфере вещество может перейти в плазменное состояние. Этому будут способствовать проникновение в недра космических частиц высокой энергии, а также различные механохимические явления.

Плазменные частицы обладают высокой химиче­ской активностью, что создаст возможность протека­ния таких реакций, которые не происходят в обычных условиях. Именно эти реакции, не известные пока нау­ке, пытается использовать А. А. Воробьев для решения проблемы происхождения нефти. За исходное вещест­во берутся органические соединения, находящиеся в осадочных породах. При их метаморфизме выделяется метан. В плазме разряда, рассуждает далее исследо­ватель, метан должен подвергнуться частичному дегид­рированию, т. е. потере некоторой доли водорода. В ре­зультате образуются свободные углеводородные ради­калы (СН, СН2, CHS). Соединяясь между собой, радикалы формируют ацетилен, этилен и другие уг­леводороды, входящие в состав нефти. Высокая актив­ность плазмы может привести к возникновению угле­водородов, включенных в кристаллические породы, и прежде всего в метаморфические (сланцы, мрамор и др.). По мнению А. А. Воробьева, для синтеза угле­водородов наиболее благоприятны условия, возникаю­щие в тлеющем электрическом разряде при высоких давлениях на поверхности контакта двух тел. Соглас­но экспериментальным данным, тлеющие разряды вы­зывают преимущественно полимеризацию углеводоро­дов, в то время как искровые разряды обычно сопро­вождаются разложением химических соединений.

Изложенные воззрения о плазменной нефти как бы соединяют в себе два диаметрально противоположных и несовместимых взгляда на ее происхождение. Вна­чале автор использует органическое вещество для по­лучения метана, который он в дальнейшем искусствен­но расчленяет на радикалы и, «жонглируя» ими, по­лучает нефть. Как с геологической, так и с геохимической точки зрения трудно принять концепцию плазменной нефти. В лабораторных условиях можно получить угле­водороды самым невероятным путем, даже из атмо­сферного воздуха, но это не означает, что и в природе нефть атмосферного происхождения.

В то же время некоторые мысли, высказанные ав­тором гипотезы плазменной нефти, заслуживают при­стального внимания и изучения. Бесспорно, что в нед­рах Земли существуют электрические поля высокого напряжения. Причинами этого, как доказывает иссле­дователь, могут быть электрические явления, связан­ные с ударами молний в грунт, с индукцией при про­хождении заряженного пылевого облака, с индукцией в естественном магнитном поле Земли. Важный меха­низм электризации горных пород А. А. Воробьев видит в трении в месте контакта при взаимном перемещении тел.

Отсюда делается интересный вывод о трещинообразовании в земной коре как о способе превращения механической энергии в энергию электрического поля. Это находит неожиданное подтверждение и в геологи­ческих данных. Еще в 1933 г. французский исследова­тель Шлюмберже указывал на связь формы облаков с крупными трещиноватыми зонами земной коры (раз­ломами). Современные геофизические приборы устано­вили увеличение электропроводности в зонах разломов и приземном слое воздуха над ними. Была отмечена избирательная поражаемость трещиноватых зон ударами молний. Все это доказывает возбужденное, ано­мальное электрическое поле в приразломных зонах. Можно допустить и то, что электрическое поле ли­тосферы и сравнительно кратковременные электриче­ские заряды могут способствовать каким-то образом трансформации органического вещества в углеводоро­ды. Но что это за влияние, в чем оно выражается и каковы масштабы его, пока не ясно. Это требует изу­чения не только в лабораторных, но и, прежде всего, в естественных природных условиях. Поэтому концепцию плазменной нефти следует рассматривать в порядке постановки вопроса и включать ее в круг исследований, выполняемых по проблеме происхождения нефти.

В какой-то степени с идеей плазменной нефти перекли­каются представления группы московских ученых (О. Л. Кузнецов, В. П. Царев и др.) из Всесоюзного научно-исследовательского института ядерной геоло­гии и геофизики (ВНИИЯГГ). В основе выдвигаемой ими концепции лежит предположение о нефтегазосозидающей роли трущихся поверхностей горных пород. Ученые рас­сматривают горные породы как твердый остов, состоя­щий из контактирующих между собой зерен и пластин минералов. Тектоносейсмические процессы оказывают деформирующее воздействие на составные части поро­ды, вызывая их смещение и развитие трещин на кон­такте. При этом, доказывают исследователи, возникают электрохимические реакции, приводящие к генерации углеводородов. Если А. А. Воробьев отводил трещинообразованию роль генератора электрического поля, ко­торое действует на органику и преобразует ее в нефть и газ, то в данном случае получать углеводороды мож­но еще проще – простым трением минеральных частиц горных пород.

Для доказательства возможности механического по­лучения нефти были поставлены лабораторные экспе­рименты. Образец горной породы с рассеянным органическим веществом подвергли слабым упругим деформациям, которые имитировали воздействие тектоносейсмических усилий. При температурах 20-70° осуществлялся процесс нефтеобразования, а исходное органическое вещество подверглось метаморфизму.

В лабораторных же условиях при температурах 20-90 °С получены углеводороды и из неорганических соединений. Процесс шел по схеме

СОз-2 + 7Н2О + 8е- ® СН4 + 10 ОН-

Причем под символом СН4 понимается широкая гамма углеводородов, донорами которых являются уг­лекислота и вода.

Имитация тектоносейсмичеекого фактора (механи­ческая активизация) достигалась путем пересыпания исходных образцов во вращающихся ампулах или при их слабом упругом деформировании. Изучались четы­ре основные системы:

FeC03 + FeS2 + Si02; SiOa + GaC03;

FeO + Fes04 + Si02; Si02.

Каждая из этих систем подвергалась механическо­му активированию, контакту с морской водой (содер­жащей СО3-2 ) и углекислотой. Интенсивность подво­да механической энергии составляла 1,5-10-4 кал/г-с, что ориентировочно соответствует природным усло­виям.

Результаты превзошли ожидания. В первой систе­ме была синтезирована широкая гамма углеводородов газообразных (до C8), а также некоторое количество жидких. Выход последних в течение 10 суток составлял доли грамма на 1 кг образца. Во второй системе полу­чено до 200 см3 газообразных углеводородов (до С3) на 1 кг породы за несколько суток. В третьей и чет­вертой системах происходило образование углеводород­ных газов до Сз.

На основе проведенных опытов ученые пришли к выводу о том, что тектоносейсмическая активация гор­ных пород стимулирует специфические физико-хими­ческие процессы, результатом которых является полу­чение углеводородов в земной коре из неорганических веществ. В связи с этим предлагается рассматривать субвертикальные и субгоризонтальные зоны дробления коры (другими словами, разломы) как потенциальные области генерации нефти и газа. Это предположение, нашло поддержку в Институте химической физики АН СССР. Исследуя химиче­ские реакции, протекающие на поверхности трущихся твердых тел, ученые института обнаружили ускорение химических процессов в миллионы и миллиарды раз. Впервые подобный эффект был выявлен американцем Бриджменом в 30-х годах нашего столетия. Анализируя прочность стали для орудийных стволов, он ус­тановил, что при высоких давлениях в твердом веще­стве могут протекать мгновенные химические реакции, меняющие его свойства. В 1946 г. за свое открытие II. Бриджмен был удостоен Нобелевской премии.

Советские ученые пошли дальше. Они добавили к высоким давлениям еще и деформацию сдвига. Вот тут-то и оказалось, что при сочетании давления и сдви­га в твердом теле скорость химических реакций уве­личивается в 1010 раз по сравнению с такими же ре­акциями в жидких растворах. Более того, реакции ча­сто идут совсем не в том направлении, которое предсказывается известными химическими законами, а получаемые вещества обладают совершенно неожи­данными свойствами. В этой связи предположение о возникновении углеводородных соединений из твердых земных веществ, содержащих углерод и водород, в условиях огромных давлений недр и сдвиговых де­формаций вдоль разломов не кажется уж таким фан­тастическим.





Дата добавления: 2015-05-13; просмотров: 948; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9433 - | 7477 - или читать все...

Читайте также:

 

52.204.98.217 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.


Генерация страницы за: 0.025 сек.