Гипотезы неорганического происхождения нефти

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Иркутский государственный университет

Геологический факультет

Кафедра нефти и газа

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

"Гипотезы неорганического происхождения нефти"

 

 

Выполнили студенты

группы 05352-ДС

Нечаев М. А.

Пасичниченко П. Ю.

Научный руководитель: Нургатин Р.И.

 

 

 

 

 

Иркутск 2011

 

Анотация

 

Существует классическая точка зрения происхождения нефти, что углеводороды образуются из гниющих органических остатков. В данной работе рассмотрены несколько различных теорий неорганического происхождения нефти. А так же самые последние данные, полученные американскими геофизиками, в результате экспериментов по созданию условий образованию углеводородов.

 

 

Содержание

 

Введение

История развития теорий

Основы современной теории

Гипотезы неорганического происхождения нефти

Современные эксперименты

Эксперимент

Геосолитоны

Заключение

Список используемой литературы

 

 

Введение

 

Происхождение нефти долгое время было предметом жарких споров, которые полностью не затихли и в наши дни. Существуют две противоположные версии происхождения нефти: неорганическая и органическая. Выбор между этими версиями осложняется тем, что нефть и газ – весьма подвижные вещества-флюиды, они способны к перемещению – миграции внутри земной коры и ее осадочной оболочки на большие расстояния, и их скопления нередко находятся достаточно далеко от предполагаемого места образования.

За основу принято считать органическую, биогенную теории нефтеобразования.

В них представлено о происхождении нефти из биогенного органического вещества осадочных отложений. Этот процесс, по мнению сторонников органической теории, носит стадийный характер. Нефть представляет собой продукт превращения органического вещества. Большинство осадочных отложений морского происхождения содержит определенное количество рассеянных органических веществ: остатки растительного и животного мира. Считается, что основным исходным веществом нефти обычно является планктон.

Но так же существует теория неорганического происхождения нефти, когда нефть образовывалась в результате термодинамических, химических, внутренних процессов земли.

 

 

История развития теорий

 

В познании генетической природы нефти и условий её образования можно выделить несколько периодов.

Первый из них (донаучный) продолжался до средних веков. Так, в 1546 Георгий Агрикола писал, что нефть и каменные угли имеют неорганическое происхождение; последние образуются путём сгущения и затвердевания нефти.

Второй период — научных догадок — связывается с датой опубликования труда М. В. Ломоносова "О слоях земных" (1763), где была высказана идея о дистилляционном происхождении нефти из того же органического вещества, которое даёт начало каменным углям.

Третий период в эволюции знаний о происхождении нефти связан с возникновением и развитием нефтяной промышленности. В этот период были предложены разнообразные гипотезы неорганического (минерального) и органического происхождения нефти, а также космического.

 

Основы современной теории

 

В 50—60-е гг. XX в. в СССР (Н. А. Кудрявцев, В. Б. Порфирьев, Г. Н. Доленко и др.) и за рубежом (английский учёный Ф. Хойл и др.) возрождаются различные гипотезы неорганического (космического, вулканического, магматогенного) происхождения нефти. Однако на 6-м (1963), 7-м (1967) и 8-м (1971) Международных нефтяных конгрессах неорганические гипотезы не получили поддержки.

Важным для познания генезиса нефти являлось установление в конце XIX — начале XX вв. оптической активности нефти, а также тесной связи нефти с сапропелевым органическим веществом в осадочных породах. Сапропелевую гипотезу, высказанную впервые немецким ботаником Г. Потонье в 1904—05, в дальнейшем развивали русские и советские учёные — Н. И. Андрусов, В. И. Вернадский, И. М. Губкин, Н. Д. Зелинский и другие. Сапропелевая гипотеза ассимилирована современной теорией осадочно-миграционного происхождения нефти. Развитию представлений о природе нефти и условиях формирования её залежей способствовали также труды немецкого учёного К. Энглера, американских геологов Дж. Ньюберри, Э. Ортона, Д. Уайта, русских и советских учёных — Г. П. Михайловского, Д. В. Голубятникова, М. В. Абрамовича, К. И. Богдановича и других.

Этот период изучения нефти характеризуется организацией широких геолого-геохимических исследований, направленных на решение проблемы нефтеобразования и органически связанной с ней проблемы нефтематеринских отложений. В СССР такие работы осуществлены А. Д. Архангельским в 1925—26. В США аналогичные исследования начаты в 1926 П. Траском. В 1932 была опубликована классическая работа И. М. Губкина "Учение о нефти", сыгравшая огромную роль в развитии представлений о генезисе нефти и формировании её залежей. В 1934 в нефти, асфальтах и ископаемых углях были найдены порфирины, входящие в молекулу хлорофилла и других природных пигментов.

 

Гипотезы неорганического происхождения нефти

 

Основные вехи в длительном процессе научного разрешения вопроса о происхождении нефти были намечены русскими учёными. Впервые в 1763 М. В. Ломоносов высказал предположение о происхождении нефти из растительных остатков, подвергшихся обугливанию и давлению в земных слоях. Эти идеи Ломоносова далеко опередили научную мысль того времени, искавшую источники нефти среди неживой природы.

В 1805 г. знаменитый немецкий естествоиспытатель Александр фон Гумбольдт высказал предположение, что нефть образуется на больших глубинах в магматических породах. Он наблюдал, как нефть сочилась из таких пород в Южной Америке, Венесуэле. В 1866 г. французский химик Пьер Бертло обнаружил, что газ ацетилен (ненасыщенный углеводород) при низких температурах может переходить в тяжёлые углеводороды. На этом основании он сделал вывод о том, что так образовались углеводородные соединения метеоритов и что, по-видимому, подобное происхождение имеют углеводороды на других планетах.

В 1866 французский химик М. Бертло высказал предположение, что нефть образуется в недрах Земли при воздействии углекислоты на щелочные металлы. В 1871 французский химик Г. Биассон выступил с идеей о происхождении нефти путём взаимодействия воды, CO2, H2S с раскалённым железом.

В 1889 В. Д. Соколов изложил гипотезу космического происхождения нефти. По этой гипотезе исходным материалом для возникновения нефти служили углеводороды, содержавшиеся в газовой оболочке Земли ещё во время её звёздного состояния. По мере остывания Земли углеводороды поглотились расплавленной магмой. Затем, с формированием земной коры, углеводороды проникли в осадочные породы в газообразном состоянии, конденсировались и образовали нефти.

Д. И. Менделеев, разделявший вначале представление об органическом происхождении, склонялся к мысли о происхождении её в результате реакций, идущих на больших глубинах, при высоких температурах и давлениях, между карбидом (углеродистым железом) и водой, просачивающейся с поверхности земли. Гипотеза Менделеева о происхождении нефти из неорганического вещества теперь имеет лишь исторический интерес. Теории происхождения нефти более чем достаточно, и все они имеют место существовать. Проблема происхождения нефти перекликается с нерешенными вопросами происхождения нашей планеты, жизни на Земле, которая имеет те же фактические и философские корни. Так же есть одна теория которая связывает органическое и неорганическое происхождение нефти.

 

Современные эксперименты

 

Углеводороды могут формироваться глубоко под землей и, вероятно, без участия органической материи. Такой вывод сделала группа исследователей из Геофизической лаборатории института Карнеги

В начале августа стало известно, что ученым удалось доказать возможность неорганического синтеза тяжелых углеводородов на глубинах 65–150 км.

Классическая точка зрения, что углеводороды образуются из гниющих органических остатков, не раз подвергалась сомнению.

Геофизики поставили эксперимент, смоделировав физические условия верхних слоев мантии. Во время опыта ученым удалось добиться того, что метан в данных условиях превращался в этан, пропан, бутан, молекулярный водород и графит. Затем исследователи поместили в похожие условия этан. Одним из продуктов реакции стал исходный метан. Подобная обратимость указывает на то, что формирование углеводородов в верхних слоях мантии проходит без участия органики и определяется только термодинамическими условиями. О происхождении ископаемых углеводородов ученые спорят давно. Согласно традиционной теории органического происхождения, нефти и газа осталось на несколько десятков лет. Согласно теориям неорганического происхождения, запасы углеводородов практически неистощимы, поскольку их можно получить и неорганическим путем. Считаю что об остатках нефти, которая еще не добыта говорят для того чтобы поддерживать её рыночную стоимость, и всё это выгодно фирмам занимающимся экспортом нефте-продуктов и государствам имеющие крупные нефтяные запасы. Ведь теперь экономическую развитость страны считают не по количеству того что производят на душу населения, а тонны нефти и газа которые она добывает за год.

 

 

Эксперимент

 

Ученые поместили "искусственный" метан (простейший компонент природного газа) между двумя алмазами и нагрели его при помощи лазера. Тем самым, физики воссоздали условия, которые имеют место в земной мантии (давление около 20 тысяч атмосфер, температура 705 – 1300°С). Времени для осуществления синтеза ученым потребовалось, конечно же, куда меньше чем природе.

В результате метан превратился в смесь углеводородов, по составу очень похожую на природный газ. На выходе ученые зарегистрировали этан, пропан, бутан, молекулярный водород и графит (все эти вещества относятся к ископаемым видам органического топлива, да только органического, как и ископаемого, в них ничего не было).

Этан, помещенный в те же начальные условия, снова дал метан. Обратимость реакции означает, что получение насыщенных углеводородов может контролироваться в коре термодинамически.

Результаты эксперимента вашингтонских геофизиков стали еще одним аргументом в пользу теории неорганического происхождения нефти и газа.

 

Геосолитоны

 

Спор о происхождении нефти относится к числу "великих геологических споров", который остается все еще не завершенным. Существуют две традиционные гипотезы. Одна утверждает, что нефть образована органическим путем из остатков растений и животных, живших миллионы лет назад. Вторая доказывает неорганическое происхождение нефти. Сторонники той и другой гипотез говорят о невозможности восстановления извлекаемых запасов углеводородов.

Профессор Роберт Бембель, не противопоставляет, а взаимно объединяет и дополняет все современные теории: для образования нефти необходимо и органическое вещество, и неорганическое. Основными элементами являются водород и неистощимая, движущаяся из ядра к поверхности энергия Земли. Вследствие этого, все месторождения полезных ископаемых, в том числе и нефтегазовые, могут восстанавливать свои природные запасы.

Геосолитоны — это частице подобные волны квантовой природы (излучения), непрерывно рождающиеся в ядре планеты, объединяющиеся в потоки и стремящиеся к выходу в космическое пространство, как лучи Солнца. Геосолитоны — это жизненная сила и энергия планеты. На всем пути из земных глубин эта энергия взаимодействует с другими физическими полями и участвует во всех геологических процессах. Кроме того, импульсные выходы мощных потоков энергии создают и природные катастрофы: извержения вулканов, ураганы, тайфуны.

Порождаясь в ядре Земли, геосолитоны начинают свое движение вихревыми спиралеобразными потоками, не имеющими четкого направления, но стремящимися выйти в атмосферу. Приближаясь к выходу из геосферы, они ориентируются строго вертикально к поверхности, образуя "столбы" движущихся потоков энергии.

Формирование вертикальных геосолитонных "трубок" может начинаться с глубин в 30 км от поверхности и выше, что показывают результаты геофизических исследований. В пределах диаметра мощных "трубок" (100-200 м) в миллион раз увеличиваются скорости всех физических и химических процессов, по сравнению с остальным геологическим пространством. Возникающие физико-химические процессы органических и неорганических соединений в районе таких вертикальных потоков глубинной энергии способствуют ускорению образования различных полезных ископаемых. Начиная свое формирование в зоне вертикальной "трубки", масса рожденного вещества (в частности, нефти, газа и воды) под высоким давлением непрерывно двигающейся энергии геосолитонов "растекается" горизонтально по трещинам и порам.

Тонкая система микротрещин в геологических породах обеспечивает прохождение по "трубкам" наиболее летучих газов из глубоких геосфер, в частности, протонного газа. Высокая температура и повышенное содержание водорода на пути геосолитонов создает благоприятные условия для образования углеводородов. Иногда образуются целые "гирлянды" нефтегазовых месторождений, нанизанных на "трубки", как шашлык. Кроме того, залежи на такой "трубке" могут отличаться по типу химического вещества. Глубоко внизу — алмазы, золото, платина, а над ними, в осадочных породах — месторождения нефти и газа. Еще в 80-х годах тюменский геолог Игорь Лошнев на основе исследования керна обнаружил, что в Нижневартовском районе под нефтегазовыми залежами есть алмазосодержащие породы. Такие малоразмерные и многоэтажные залежи широко распространены во многих нефтегазоносных провинциях мира, но происхождение их часто представляется разработчикам загадочным.