аспект
ПРОБЛЕМА ГЕНЕЗИСА УГЛЕВОДОРОДОВ: ПОИСК ПРОДОЛЖАЕТСЯ
.. I* Уя - -г. ¿л ■
Р. ИСМАГИЛОВ, И. ФАРХУТДИНОВ
Согласно теории Д. И. Менделеева углеводороды могут образовываться в недрах Земли при воздействии воды на карбиды тяжелых металлов (Ре, Т1, Сг, и и другие). Наиболее благоприятными моментами для образования нефти ученый считал эпохи «подъемов горных кряжей», когда создавались пути как для проникновения воды в недра Земли, так и для проникновения паров нефти и газов из недр к поверхности.
Вместе с тем даже самая глубокая в мире Кольская скважина (12 262 м) залежи карбидов металлов не встретила, не обнаружены они и в древнейших толщах протерозойского и архейского возраста, обнажающихся в ороген-ных зонах. Поэтому интерес геологов к гипотезе Менделеева пропал.
Спор о генезисе нефти идет уже более 200 лет. Одни ученые утверждают, что нефть произошла из остатков растений и животных, при их захоронении в осадках морского дна (И. М. Губкин, А. А. Бакиров, Н. Б. Вассоевич, В. В. Вебер, А. А. Трофимук и др.), другие объясняют ее происхождение как результат химических реакций, проходящих в глубинах земных недр, подобных тем, которые осуществляются в лабораторных условиях абиогенным путем (В. Б. Порфирьев, Н. А. Кудрявцев, П. Н. Кропоткин и др.).
Американские исследователи в 1997 г. запустили летательный аппарат «Кассини», на борту которого находился зонд «Гюйгенс» для изучения спутника Сатурна — Титана. Преодолев расстояние в 1250 млн километров, в конце 2004 г. аппарат достиг цели и стал искусственным спутником Титана. В январе 2005 г. с него стартовал зонд, который опустился на поверхность Титана и предоставил ученым чрезвычайно важную информацию. Было установлено, что температура на поверхности Титана около -180° С, атмосфера содержит 3% метана. Поскольку температура кипения метана составляет -164° С, на поверхности спутника
Сатурна он находится в жидком состоянии, образуя метановые моря. При столь низких температурах присутствие на планете жизни, способной обеспечить образование миллиардов тонн углеводородов с помощью органического синтеза маловероятно. Поэтому логично предположить, что метан на Титане образовывался неорганическим путем. Примечательно, что планета Титан в современном состоянии отвечает эволюционному состоянию Земли 4,5 млрд лет назад, т. е. в самом начале ее геологического развития. Поэтому вполне возможно, что на Земле в ту эпоху были углеводородные моря, как и на Титане.
На вопрос, откуда мог взяться метан на Земле, можно ответить по-разному. Вселенная состоит в основном из водорода (около 70%), гелия, кислорода и углерода. Следовательно, элементы, образующие метан и другие углеводороды являются одними из наиболее распространенных во Вселенной. Это позволяет предположить, что углеводороды появились в эпоху формирования Земли как космического тела и поступали на планету в составе метановых комет и космической пыли. С другой стороны, метан мог образовываться в результате активной геологической деятельности планеты, при ее формировании, в том числе по химической реакции углеводородообразования, о которой писал Д. И. Менделеев.
Американские исследователи подсчитали, что среднегодовой поток метана во всех рифтовых зонах срединно-океанических хребтов (т. е. в глубинных разломах литосферы) составляет 1,6108 м3. За всю геологическую историю Земли такой поток обеспечил бы с избытком образование не только достоверных, но и прогнозируемых запасов нефти.
Экспедиция, организованная в 1999 г. на научно-исследовательском судне «Академик Мстислав Келдыш», установила аномально высокое содержание метана в районе
аспект
поля Рейнбоу Срединно-Атлантического хребта (36° с. ш.). По гипотезе российских ученых А. М. Сагалевича и А. Ю. Леина, метан образуется в ходе двухступенчатой реакции серпентинизации гипербазитов и последующего взаимодействия водорода с углекислым газом:
6[(Мд)15Ре058Ю4] + 7Н20 = 3[Мд3Б1205(0Н4] + Ре203 + Н2 оливин серпентин
С02 + 4Н2 = СН4 + 2Н20
2
4
20
Ученые ссылаются на аномально высокое содержание метана (в 5—20 раз превышающее фоновое) в водной толще океана над серпентинизированными ультраосновными породами [4].
Анализ большого фактического материала по Волго-Уральской области позволил Б. М. Юсупову, М. А. Кама-летдинову, Т. Т. Казанцевой и Ю. В. Казанцеву высказать идею смешанного абиогенно-органического генезиса углеводородов. Действительно, проблема происхождения нефти является не столько химической, сколько геологической, поскольку метан и другие углеводороды в лаборатории можно получить с помощью многих реакций, как из органических образований, так и из природных минералов. При этом большое значение имеют механохимические реакции, возникающие при процессах тектонических дислокаций надвигообразования в земной коре [3].
Экспериментальным путем при трении горных пород, в течение которого проходят электрохимические реакции, нефть удалось получить О. Л. Кузнецову и В. П. Цареву. Для доказательства возможности ее получения механическим путем образец горной породы (со дна Байкала) с рассеянным органическим веществом подвергли слабым упругим деформациям, которые имитировали воздействие тектонических дислокаций. При этом к исходному веществу — илу и глине, содержащим рассеянное органическое вещество, добавлялись кварцевый песок, сидерит, пирит и морская вода. Перечисленные вещества выступали в качестве доноров свободных электронов. При температурах 20—70° С осуществлялся процесс нефтеобразования. Дело в том, что механическое воздействие формирует активные центры, в которых рвутся химические связи, появляются в изобилии свободные электроны, обуславливающие протекание электрохимических реакций. Подобным же образом были получены углеводороды из углеродсодержа-щих неорганических соединений при температуре 20—90° С. Химическая реакция имеет вид: С03-2 + 7^0 + 8е- = СН4 + 100Н-. Причем под символом СН4 подразумевается широкая гамма углеводородов. За три-четыре месяца в породах были синтезированы жидкие и газообразные углеводороды. На один килограмм исходного материала получено до 200 см3 газов и до 20 г жидких углеводородов [1].
Ученые пришли к выводу, что нефть образуется как органическим (преобразование органического вещества в углеводороды), так и неорганическим путем. В обоих случаях необходимо наличие разломов и энергии тектонических движений.
Закономерность в изменении свойств нефтей заключается в снижении их удельного веса по приближению к орогену-источнику дислокационных напряжений. Для месторождений Башкирии, Татарии характерна тенденция облегчения нефтей девона, карбона и перми с запада на восток от платформы к Уральской складчатой области [2].
Метановые моря, которые, вероятно, существовали на Земле 4,5 млрд лет назад, скорее всего были окислены кислородом в ходе реакции: СН4 + 202 ^ С02 + Н20.
Окисление метана объясняет и появление части воды на планете. Оставшаяся же часть метана была погребена в недрах Земли. Сказанное находит подтверждение
в составе первичной атмосферы Земли, где преобладал углекислый газ (60%).
В наши дни теория Д. И. Менделеева, высказанная им более 125 лет назад, и другие неорганические гипотезы вновь приобретают большой научный интерес.
Решение вопроса нефтегазообразования будет важным прорывом науки и поможет искать нефть с большей эффективностью. Открытие новых нефтяных и газовых месторождений зависит во многом от технических возможностей буровых станков, их способности бурить на большие глубины. Вполне вероятно, что у нас под ногами, в земных недрах, имеются бесчисленные залежи «черного золота», о которых мы даже не подозреваем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гаврилов В. П. Происхождение нефти. — М.: Наука, 1986. — С. 175.
2. Казанцева Т. Т., Камалетдинов М. А., Казанцев Ю. В., Зуфарова Н. А. Происхождение нефти. — Уфа: БФАН СССР, 1982. — С. 30.
3. Камалетдинов М. А., Казанцев Ю. В., Казанцева Т. Т., Постников Д. В. Шарьяжные и надвиговые структуры фундаментов платформ. — М.: Наука, 1987. — С. 183.
4. Леин А. Ю., Сагалевич А. М. Курильщики поля Рейн-боу — район масштабного абиогенного синтеза метана // Природа. — 2000. — № 8. — С. 44—53.
5. Менделеев Д. И. Доклад о происхождении нефти // Журнал русского химического общества. Т. IX. Отд. 1. Вып. 2. — 1877.
6. Царев В. П. Генерация углеводородов из неорганических веществ в деформируемых горных породах. — М.: Наука, 1983. — С. 90—96.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.