Откуда берется нефть в земле. Откуда на земле появилась нефть
Эндрю A. Снеллинг, доктор наук.
На протяжении вот уже более ста лет нефть называют «черным золотом». Нефть является топливом для средств передвижения и поддерживает мировой экономический рост и процветание. Так как же образуется нефть, и каково её происхождение?
Основы геологии нефти
Залежи нефти, как правило, обнаруживаются в осадочных породах. Такие породы, образованные из песка, наносов ила и частиц глины, эродировались с земной поверхности и перенеслись потоком воды, чтобы отложиться слои осадочной породы. По мере того, как эти слои высыхали, химические продукты, содержащиеся в воде, образовывали природные цементные вещества, которые связывали зерна осадочной породы и превращали их в твердую породу.
Месторождения нефти залегают в подземных трапах, где вмещающие их осадочные породы образовали складки и/или изгибы. Вмещающая осадочная или коллекторная порода достаточно пористая, чтобы в ней могла скапливаться нефть в промежутках между зернами осадочной породы. Нефть, как правило, формируется не в коллекторной породе, а образуется в нефтематеринской породе, и впоследствии перемещается через слои осадочной породы, пока она не попадается в трапы.
Происхождение и химический состав нефти
Большинство ученых согласны с тем, что углеводороды (нефть и природный газ) имеют органическое происхождение. Однако некоторые ученые придерживаются мнения, что природный газ мог образоваться глубоко под землей, где тепло, которое плавит породы, могло образовать его и неорганическим путем. Тем не менее, львиная доля данных свидетельствует в пользу органического происхождения нефти, согласно которого нефть является продуктом растений, а возможно и животных, которые залегли и окаменели в нефтематеринской осадочной породе. После этого нефть химическим путем изменилась в неочищенную нефть и газ.
Химический состав нефти помогает понять её происхождение. Нефть представляет собой сложную смесь из органических составляющих соединений. Одним из таких химических соединений в сырой нефти является порфирин:
«Порфирины нефти … были обнаружены в огромном количестве осадочных пород и в неочищенной нефти, что показывает широкое распространение геохимических ископаемых»
).Порфирины
Порфирины представляют собой органические молекулы, которые по своей структуре очень похожи на хлорофилл растений и на гемоглобин, содержащийся в крови животных. Они относятся в группе тетрапиррольных соединений и часто содержат металлы, такие как никель и ванадий. Порфирины легко разрушаются в условиях окисления (кислородом) и под действием тепла . Таким образом геологи считают, что порфирины в неочищенной нефти являются свидетельством того, что нефтематеринские породы отложились в восстандивающих условиях:
«Образование нефти происходит в анаэробных и восстановительных условиях. Присутствие порфиринов в некоторых нефтепродуктах говорит о том, что анаэробные условия создались в самом начале существования таких нефтепродуктов, поскольку производные хлорофилла, такие как порфирины, легко и быстро окисляются и разлагаются в аэробных условиях»
Ссылки:
Значимость химии нефти
Тот факт, что молекулы порфирина быстро и без труда распадаются в присутствии кислорода и под действием тепла, является очень важным. Поэтому, то, что порфирины до сих пор обнаруживаются сегодня в неочищенной нефти означает, что нефтематеринские породы и растительные (и животные) ископаемые, содержащиеся в них, должны были удерживаться от воздействия на них кислорода, когда они откладывались и погребались. Этого можно достичь двумя путями:
Однако, даже в тех местах, где по сегодняшним стандартам происходит относительно быстрое образование осадочных пород, как например, в дельтах рек прибрежных зон, условия все равно окислительные . Таким образом, для сохранения органического вещества, содержащего порфирины, требуется его медленный распад при отсутствии кислорода, как это происходит сегодня в Черном море. Но подобные условия встречаются довольно редко, чтобы с их помощью можно было объяснить присутствие порфиринов почти во всех отложениях нефти, которые обнаруживаются сегодня во всем мире.
Единственное последовательное объяснение – это катастрофическое образование осадочных пород, которое происходило во время всемирного Потопа, описываемого в Бытие. Тонны растительности и животных были жестоко вырваны с корнем и убиты соответственно, и таким образом огромное количество органического вещества погреблось настолько быстро, что содержащиеся в нем порфирины быстро были удалены от окисляющих веществ, которые могли их разрушить.
Количество порфиринов, обнаруживаемых в неочищенной нефти, колеблется от очень малых количество до 0.04% (или 400 частиц на миллион). В ходе проведенных экспериментов всего за один день из растительного материала была образована концентрация порфирина в 0.5% (такого же типа порфирина, обнаруженного в неочищенной нефти), так что для образования такого малого количества порфиринов, которое обнаруживается сегодня в нефти, вовсе не требуются миллионы лет .
Фактически, порфирин, содержащийся в неочищенной нефти, можно образовать из хлорофилла растений менее чем за 12 часов . Однако другие эксперименты показали, что когда на протяжении всего 12 часов растительный порфирин поддавали воздействию температуры всего 410°F (210°C), он распадался в течение трех дней. Следовательно, нефтематеринские породы и образованная из них неочищенная нефть не могли находиться погребенными на протяжении миллионов лет под действием таких высоких температур.
Происхождение и скорость образования нефти
Для образования самой неочищенной нефти из соответствующего органического вещества не требуется много времени. Многие геологи, исследующие нефть, считают, что неочищенная нефть образуется в основном из растительного материала, такого как диатомовые водоросли (одноклеточные морские и пресноводные фотосинтетические организмы), и пластов угля (огромные ископаемые накопления растительного мусора). Считается, что последние являются источником большей части австралийской неочищенной нефти так как имеют ту же последовательность слоев осадочных пород, что и нефтяные коллекторные пласты.
Таким образом, например, в лабораторных условиях было показано, что умеренное нагревание бурого угля из Бассейна Джиппсленд, расположенного в штате Виктория, Австралия, с целью его быстрого и более глубокого погребения, всего за 2-5 дней приводит к образованию неочищенной нефти и природного газа, которые схожи с теми, что обнаруживаются в прибрежных коллекторных породах.
Однако так как порфирины также обнаруживаются и в крови животных, возможно, что некоторые продукты неочищенной нефти могли быть образованы из животных, которые также погреблись и окаменели во многих слоях осадочных пород. В действительности, в современных промышленных технологических установках для термической конверсии отходы животноводства, поступающие со скотобойни, всего за два часа превращаются в высококачественное масло и богатые кальцием порошковидные и эффективные жидкие удобрения, (смотрите ниже: Отходы животноводства превращаются в масло ).
Заключение
Все имеющиеся данные указывают на недавнее катастрофическое образование мировых залежей нефти из растительного и другого органического материала, что согласуется с Библейским описанием истории земли. В допотопном мире суша и водная поверхность были покрыты огромными лесами , а океаны были наполнены диатомовыми водорослями и населены другими крошечными фотосинтетическими организмами. Во время всемирного Потопа деревья были вырваны с корнем и смыты с того места, где они росли. Огромные скопления растительного материала быстро отложились в то, что со временем стало угольными пластами, а органическое вещество в целом распределилось во многих катастрофически отложенных слоях осадочной породы.
Угольные пласты и содержащие окаменелости слои осадочной породы глубоко погребались по мере протекания Потопа. В результате, температура внутри них увеличивалась достаточно быстро для того, чтобы из содержащегося в этих слоях органического вещества образовывалась нефть и природный газ. Впоследствии природный газ и нефть перемещались, пока не попали в коллекторные породы и структуры. Таким образом, они накапливались для того, чтобы образовать отложения природного газа и нефти, которые мы сегодня обнаруживаем.
Доктор Эндрю Снеллинг – доктор геологических наук из Сиднейского университета. Он является экспертом в области геологических исследований, работающий в организациях Австралии и Америки. Доктор Снеллинг является профессором института креационных исследований в городе Сантии, штат Калифорния, он также является автором многих научных статей.
Отходы животноводства превращаются в нефть
Отходы со скотобойни индюков и свиней ежедневно перевозятся на первый в мире биоочистительный завод по переработке материалов на основе термической конверсии в Карфагене, штат Миссури. В дни максимальной производительности из 270 тонн индюшачьих внутренностей и 20 тонн свиного масла изготавливается 500 бочек высококачественного горючего масла (по качеству лучше чем неочищенная нефть).
Из загрузочного ковша, находящаяся под давление трубка вдавливает отходы животноводства в большую дробилку, где они измельчаются и приобретают форму маленьких (размером с горошек) кусочков. Первичный реактор разбивает кусочки отходов под давлением и при воздействии температуры, затем давление быстро падает для того, чтобы избыток воды и минералов испарился. Эти компоненты дальше высушиваются, и из них получается богатое кальцием порошковидное удобрение.
Оставшийся концентрированный органический суп выливается во второй растворный бак, где он нагревается до температуры 500°F (260°C) и прессуется до размера 600 фунтов на квадратный дюйм (42 килограмма на квадратный сантиметр). В течение 20 минут процесс повторяет то, что происходит с мертвыми растениями и животными, которые погребены глубоко в земле в слоях осадочных пород, при этом происходит раскалывание длинных, сложных молекулярных цепей водорода и углерода в короткие молекулярные цепи масла. Далее, температура и давление падают, и жидкость проводится через центрифугу, которая отделяет оставшуюся воду от масла. Поскольку отходы животноводства содержат огромное количество азота и аминокислот, эта вода хранится для того, чтобы далее продаваться как эффективное жидкое удобрение.
Образованное масло можно смешать с более тяжелыми ископаемыми сортами нефти для повышения качества или просто для того, чтобы использовать их для питания генераторов электростанций. Хорошая новость заключается в том, что эта технология термической конверсии может также использоваться для переработки сточных вод, старых шин и смешанных пластиковых отходов. А также эта технология не требует большого потребления энергии. Всего лишь 15 процентов потенциальной энергии в исходном сырье используется для проведения всего технологического процесса, тогда как 85 процентов остается в конечных нефтепродуктах продуктах и продуктах удобрений.
Ссылки:
Существуют две теории образования нефти, которые сегодня находят своих сторонников и противников среди ученых. Первая теория называется биогенной. Согласно ей, нефть образовывается из органических остатков растений и животных в течение миллионов лет. Впервые ее выдвинул выдающийся русский ученый М.В. Ломоносов.
Темп развития человеческой цивилизации сильно опережает темп образования нефти, поэтому ее можно отнести к природным ресурсам. Биогенная теория подразумевает, что нефть в скором будущем закончится. По прогнозам некоторых ученых, добывать «черное золото» человечество сможет еще не более 30 лет.
Другая теория более оптимистична и дает надежду крупным нефтяным компаниям. Она называется абиогенной. Ее основоположником стал Д.И. Менделеев. Во время одного из своих визитов в Баку он встретил знаменитого геолога Германа Абиха, который поделился c великим химиком своими мыслями насчет образования нефти.
Абиха заметил, что все крупные месторождения нефти находятся в непосредственной близости к трещинам и разломам в земной коре. Менделеев принял к сведению эту интересную информацию и создал свою теорию образования нефти. Согласно ей, поверхностные воды, проникающие через трещины вглубь земной коры, вступают в реакцию с металлами и их карбидами. В результате такой реакции образуются углеводороды, которые постепенно поднимаются по тем же трещинам в земной коре. Постепенно в толще земной коры появляется месторождение нефти. Этот процесс занимает менее 10 лет. Эта теория позволяет ученым утверждать, что запасов нефти хватит еще на долгие столетия.
Запасы нефти в месторождениях будут пополняться, если человек будет время от времени прекращать добычу. Сделать это в условиях постоянно растущего населения практически невозможно. Единственная надежда остается на неизведанные месторождения.
Сегодня ученые приводят все новые доказательства истинности абиогенной теории. Знаменитый ученый из Москвы показал, что при нагреве до 400 градусов любого углеводорода, в котором есть полинафтеновая составляющая, выделяется чистая нефть.
Искусственная нефть
В лабораторных условиях может быть получена искусственная нефть. Об этом было известно еще в прошлом веке. Почему же люди ищут нефть глубоко под землей, а не синтезируют ее? Все дело в огромной рыночной стоимости искусственной нефти. Производить ее очень невыгодно.
Тот факт, что нефть можно получить в лаборатории, подтверждает абиогенную теорию образования нефти, у которой в последнее время появилось много сторонников в разных странах.
С теорией возникновения угля вы наверняка знакомы. Точка зрения на этот счет устоявшаяся: он образовался (и продолжает образовываться) из остатков буйной вечнозеленой растительности, покрывавшей некогда всю планету, включая даже нынешние районы вечной мерзлоты, и занесенной сверху обычными горными породами, под воздействием давления недр и при недостатке кислорода.
Логично предположить, что и нефть была изготовлена по аналогичному рецепту на той же кухне природы. К 19 веку споры, в основном, сводилось к вопросу, что послужило исходным материалом, сырьем для образования нефти: остатки растений или животных?
Немецкие ученые Г.Гефер и К.Энглер в 1888 году поставили опыты по перегонке рыбьего жира при температуре 400 С и давлении порядка 1 МПа. Им удалось получить и предельные углеводороды, и парафин, и смазочные масла, в состав которых входили алкены, нафтены и арены.
Позднее, в 1919 году, академик Н.Д.Зелинский провел похожий опыт, но исходным материалом послужил органический ил растительного происхождения – сапропель – из озера Балшах. При его переработке удалось получить бензин, керосин, тяжелые масла, а также метан…
Так опытным путем была доказана теория органического происхождения нефти. Какие же тут могут быть еще сложности?...
Но с другой стороны, в 1866 году французский химик М.Бертло высказал предположение, что нефть образовалась в недрах Земли из минеральных веществ. В подтверждение своей теории он провел несколько экспериментов, искусственно синтезировав углеводороды из неорганических веществ.
Десять лет спустя, 15 октября 1876 года, на заседании Русского химического общества выступил с обстоятельным докладом Д.И.Менделеев. Он изложил свою гипотезу образования нефти. Ученый считал, что во время горообразовательных процессов по трещинам-разломам, рассекающим земную кору, вглубь поступает вода. Просачиваясь в недра, она в конце концов встречается с карбидами железа, под воздействием окружающих температур и давления вступает с ними в реакцию, в результате которой образуются оксиды железа и углеводороды, например этан. Полученные вещества по тем же разломам поднимаются в верхние слои земной коры и насыщают пористые породы. Так образуются газовые и нефтяные месторождения.
В своих рассуждениях Менделеев ссылается на опыты по получению водорода и ненасыщенных углеводородов путем воздействия серной кислоты на чугун, содержащий достаточное количество углерода.
Правда, идеи «чистого химика» Менделеева поначалу не имели успеха у геологов, которые считали, что опыты, проведенные в лаборатории, значительно отличаются от процессов, происходящих в природе.
Однако неожиданно карбидная или, как ее еще называют, абиогенная теория о происхождении нефти получила новые доказательства – от астрофизиков. Исследования спектров небесных тел показали, что в атмосфере Юпитера и других больших планет, а также в газовых оболочках комет встречаются соединения углерода с водородом. Ну, а раз углеводороды широко распространены в космосе, значит в природе все же идут и процессы синтеза органических веществ из неорганики. Но ведь именно на этом и построена теория Менделеева.
Итак, на сегодняшний день налицо две точки зрения на природу происхождения нефти. Одна – биогенная. Согласно ей, нефть образовалась из остатков животных или растений. Вторая теория – абиогенная. Подробно разработал ее Д.И.Менделеев, предположивший, что нефть в природе может синтезироваться из неорганических соединений.
И хотя большинство геологов придерживается все-таки биогенной теории, отзвуки этих споров не затихли и по сей день. Уж слишком велика цена истины в данном случае. Если правы сторонники биогенной теории, то верно и опасение, что запасы нефти, возникшие давным-давно, вскоре могут подойти к концу. Если же правда на стороне их оппонентов, то вероятно, эти опасения напрасны. Ведь землетрясения и сейчас приводят к образованию разломов земной коры, воды на планете достаточно, ядро ее, по некоторым данным, состоит из чистого железа… Словом, все это позволяет надеяться, что нефть образуется в недрах и сегодня, а значит, нечего опасаться, что завтра она может кончиться.
Давайте посмотрим, какие доводы приводят в защиту своих точек зрения сторонники одной и другой гипотез.
Но прежде несколько слов о строении Земли. Это поможет нам быстрее разобраться в логических построениях ученых. Упрощенно говоря, Земля представляет собой три сферы, расположенные внутри друг друга. Верхняя оболочка – это твердая земная кора. Глубже расположена мантия. И наконец, в самом центре – ядро. Такое разделение вещества, начавшееся 4,5 миллиарда лет тому назад, продолжается и по сей день. Между корой, мантией ядром осуществляется интенсивный тепло- и массообмен, со всеми вытекающими отсюда геологическими последствиями – землетрясениями, извержениями вулканов, перемещениями материков...
ПАРАД НЕОРГАНИКОВ
Первые попытки объяснить происхождение нефти относится еще ко временам античности. Сохранилось, например, высказывание древнегреческого ученого Страбона, жившего около 2000 лет тому назад: «В области аполлонийцев есть место под названием Нимфей, - писал он, - это скала, извергающая огонь, а под ней текут источники теплой воды и асфальта, вероятно, от сгорания асфальтовых глыб под землей...».
Страбон объединил в целое два факта: извержение вулканов и образование асфальтов (так он называл нефть). И... ошибся! В упомянутых им местах нет действующих вулканов. Не было их и двадцать столетий назад. То, что Страбон принял за извержения, на самом деле – выбросы, прорывы подземных вод (так называемые грязевые вулканы), сопровождающие выходы нефти и газа на поверхность. И в наши дни подобные явления можно наблюдать на Апшероне и Таманском полуострове.
Впрочем, несмотря на ошибку, в рассуждениях Страбона было здравое зерно - его толкование происхождения нефти имело под собой материалистическую почву. Эта линия прервалась надолго. Лишь в 1805 году, основываясь на собственных наблюдениях, сделанных в Венесуэле, на описаниях извержения Везувия, известный немецкий естествоиспытатель А.Гумбольд снова возвращается к материалистической точке зрения. «...Мы не можем сомневаться в том, - пишет он, - что нефть представляет продукт перегонки на громадных глубинах и происходит из примитивных горных пород, под которыми покоится энергия всех вулканических явлений.»
Неорганическая теория происхождения нефти выкристаллизовывалась постепенно, и к тому моменту, когда Менделеев выдвинул свою теорию карбидного происхождения нефти, неорганики накопили достаточное количество фактов и рассуждений. И последующие годы добавляли в их копилку новые сведения.
В 1877-1878 годах французские ученые, воздействуя соляной кислотой на зеркальный чугун и водяными парами на железо при белом калении, получили водород и значительное количество углеводородов, которые даже по запаху напоминали нефть.
Кроме вулканической гипотезы у сторонников абиогенного происхождения нефти есть еще и космическая. Геолог В.Д.Соколов в 1889 году высказал предположение, что в тот далекий период, когда вся наша планета еще представляла собой газовый сгусток, в составе этого газа присутствовали и углеводороды. По мере охлаждения раскаленного газа и перехода его в жидкую фазу, углеводороды постепенно растворялись в жидкой магме. Когда же из жидкой магмы стала образовываться твердая земная кора, она, согласно законам физики, уже не могла удержать в себе углеводороды. Они стали выделяться по трещинам в земной коре, поднимались в верхние ее слои, сгущаясь и образуя здесь скопления нефти и газа.
Уже в наше время обе гипотезы – вулканическая и космическая – были объединены в единое целое новосибирским исследователем В.Сальниковым. Он использовал предположение, что планетка, имевшая в своем составе большое количество углеводородов, находясь на чересчур низкой орбите, постепенно тормозилась о верхние слои атмосферы и в конце концов упала на Землю, как это происходит с искусственными спутниками. Резкий толчок активизировал вулканическую и горообразовательную деятельность. Миллиарды тонн вулканического пепла, мощнейшие грязевые потоки завалили принесенные из космоса углеводороды, похоронили их в глубоких недрах, где под действием высоких температур и давлений они превратились в нефть и газ.
В качестве обоснования своих выводов Сальников указывает на необычное расположение месторождений нефти и газа. Соединив между собой крупные зоны обнаруженных месторождений, он получил систему параллельных синусоидальных линий, которая, по его мнению, весьма напоминает проекции траекторий искусственных спутников Земли.
Рассказ о неорганических гипотезах нельзя будет считать полным, если не упомянуть известного геолога-нефтника Н.А.Кудрявцева. В 50-е годы он собрал и обобщил огромный геологический материал по нефтяным и газовым месторождениям мира.
Прежде всего Кудрявцев обратил внимание на то, что многие месторождения нефти и газа обнаруживаются под зонами глубинных разломов земной коры. Сама по себе такая мысль не была новой: на это обстоятельство обратил еще Д.И.Менделеев. Но Кудрявцев намного расширил географию применения таких выводов, глубже обосновал их.
Например, на севере Сибири, в районе так называемого Мархининского вала, очень часто встречаются выходы нефти на поверхность. На глубину до двух километров все горные породы буквально пропитаны нефтью. В то же время, как показал анализ, количество углерода, образовавшегося одновременно с породой чрезвычайно невелико – 0,02-0,4%. Но по мере удаления от вала количество пород, богатых органическими соединениями, возрастает, а вот количество нефти резко уменьшается.
На основании этих и других данных Кудрявцев утверждает, что нефтегазоносность Мархининского вала скорее всего связан не с органическим веществом, а с глубинным разломом, который и поставляет нефть из недр планеты.
Подобные же образования имеются в других регионах мира. Скажем, в штате Вайоминг (США) жители издавна отапливают дома кусками асфальта, который они берут в трещинах горных город соседних Медных гор. Но сами по себе граниты, из которых состоят те горы, не могут накапливать нефть и газ. Эти полезные ископаемые могут поступить только из земных глубин по образовавшимся трещинам.
Более того, найдены следы нефти в кимберлитовых трубках – тех самых, в которых природа осуществила синтез алмазов. Такие каналы взрывного разлома земной коры, образовавшиеся в результате прорыва глубинных газов и магмы, могут оказаться вполне подходящим местом и для образования нефти и газа.
Обобщив эти и множество других фактов, Кудрявцев создал свою магматическую гипотезу происхождения нефти. В мантии Земли под давлением и при высокой температуре из углерода и водорода сначала образуются сначала углеводородные радикалы СН, СН2 и СН3. Они движутся в веществе мантии от области высокого к области низкого давления. А так как в зоне разломов перепад давлений особенно ощутим, углероды и направляются в первую очередь именно сюда. Поднимаясь в слои земной коры, углеводороды в менее нагретых зонах реагируют друг с другом и с водородом, образуя нефть. Затем образовавшаяся жидкость может перемещаться как вертикально, так и горизонтально по имеющимся в породе трещинам, скапливаясь в ловушках.
Исходя из теоретических представлений, Кудрявцев советовал искать нефть не только в верхних слоях, но и глубже. Этот прогноз блестяще подтверждается, и глубина бурения с каждым годов возрастает.
В середине 60-х годов удалось ответить на такой важный вопрос: «Почему столь «нежные» углеводородные соединения, из которых состоит нефть, не распадаются в недрах Земли на химические элементы при высокой температуре?» Действительно, такое разложение вполне можно наблюдать даже в школьной лаборатории. На подобных реакциях зиждется деструктивная переработка нефти. Оказалось, что в природе дело обстоит как раз наоборот – из простых соединений образуются сложные... Математическим моделированием химических реакций доказано, что подобный синтез вполне допустим, если к высоким температурам мы добавим еще и высокие давления. То и другое, как известно, в избытке имеется в земных недрах.
Нефть в переводе с турецкого языка − маслянистая жидкость. Обычно она черного цвета и имеет специфический запах. Это одно из важнейших полезных ископаемых. Находят ее на различной глубине, начиная с нескольких метров и заканчивая шестью километрами. Образование нефти - длительный процесс. В нем присутствуют останки живых рыб и растений, которые опускались на дно после гибели. Этот процесс занимал много миллионов лет, пока не получилась черная маслянистая жидкость. В состав нефти также входит азот, углеводород, кислород, вода и газы. В ней имеется множество парафиновых соединений, в связи с чем, материалы из парафина сделаны по большей степени из нефти. Значительная часть нашего материального окружения состоит из двух природных источников: нефти и газа.
Нефть также называют черным золотом, так как она активно скупается и продается на брокерских рынках. постоянно скачет, но стабильно растет вверх в последние годы, так как нефть считается самым продаваемым сырьем в мире. Контракты на ее поставку заключают только самые крупные биржи. Торговля ими ведется во всех уголках страны. Цена устанавливается в зависимости от количества примесей и добавок в составе нефти.
К сожалению, ее запасы исчерпываются, и примерно через сто лет она иссякнет. Если не найти способа ее замены, то мир останется без бензина, топлива, света, гудрона, асфальта и множества других материалов.
Во многих странах есть запасы черного золота еще на какое-то время после истончения, но когда и они закончатся, встанут многие самолеты и корабли, работающие на нефти. Также перестанут доставляться нужные товары по миру, тысячи заводов закроются, увеличивая безработицу по всему миру. Прекратится производство стали, а без нее не будет новых домов, автомобилей и всего, что связано с железом. Даже зубная паста и помада делаются на основе нефти. Здравоохранение, питание и энергоснабжение получат огромный ущерб при ее недостаточности. 40 % электричества в мире производится на теплоэлектростанциях, где сжигают уголь, а уголь делают из нефтепродуктов. Пережить зиму будет крайне затруднительно без отопления. Вместо нефти будет производиться .
Появится новый мир, который значительно чище прежнего. При отсутствии самолетов, автомобилей, заводов, сжигавших нефть, не будет происходить выброса углекислого газа в атмосферу. Количество загрязняющих веществ уменьшится на миллиарды тонн. Промышленные державы будут превращаться в аграрные страны, а повсюду начнут цвести растения. Земля снова будет насыщена кислородом, а это значит, что и человечество сможет избавиться от многих болезней и патологий.
Цена на нефть зависит не только от ее запасов и политики, но и от популярности той или иной теории ее происхождения. Новые открытия позволяют предположить, что слухи об истощении нефтяных резервов сильно преувеличены.
Прогнозы изменения цен на нефть колеблются в очень широких пределах. Одни предсказывают их стабильный рост, другие – не менее устойчивое падение. Причина такого разнобоя во многом связана с тем, что до сих пор нет общепринятого понимания, как нефть образуется, а значит, мы не знаем, есть ли вообще дно у нефтяной бочки. Последние открытия позволяют предположить, что нефть будет с человеком всегда.
Сделать такой оптимистический вывод позволяют открытия канадских и российских ученых: вполне возможно, нефть обязана своим возникновением подземному океану. Речь идет не о привычных нам залежах минеральных вод, а о всепланетной грандиозной оболочке, в которой циркулирует перегретая вода и пар. Именно существование такой оболочки объясняет и движение тектонических плит, извержение вулканов и... появление нефти.
Вода в алмазе
Недавно стало известно о результатах исследования одного бразильского алмаза, который был найден еще в 2008 году близ города Жуина в Бразилии. Внутри этого невзрачного камня были найдены включения минералов. Ученые, в отличие от торговцев бриллиантами, очень любят такие камни – включения содержат уникальную информацию о процессе формирования алмазов. И вот в бразильском камне нашли следы рингвудита, крайне редкого минерала, который встречается в метеоритах (его также удалось синтезировать в лабораторных условиях). Рингвудит – родственник широко распространенного на земле оливина, но для создания рингвудита нужна вода. И не просто вода – а вода при высокой температуре и давлении.
Современная наука может только по косвенным признакам судить о том, что происходит на больших глубинах. Самая глубокая в мире скважина, пробуренная на Кольском полуострове России, лишь немного глубже отметки 12 км от поверхности земли. Находки вроде алмаза из Жуина позволяют заглянуть гораздо глубже. Алмазы образовались во время гигантских вулканических взрывов, в эпоху молодости нашей планеты, и кимберлитовые трубки, в которых алмазы залегают, – это следы тех катаклизмов. Пузырьки в алмазах – это контейнеры из прошлого, из больших глубин.
Обнаружение рингвудита подтвердило гипотезу, что на больших глубинах, под земной корой, есть вода, и ее больше, чем во всех океанах Земли. Но в алмазах находили не только рингвудит: российские ученые из Института геологии и минералогии Сибирского отделения РАН обнаружили в них следы нефти. Эти две столь разные находки возвращают нас к одному бесконечному геологическому спору.
Из чего получается нефть?
Этот вопрос возник еще в XIX веке, когда появились две конкурирующие теории: биогенного и абиогенного генезиса нефти. Согласно биогенной теории, нефть – это продукт останков древних биологических организмов, животных и растений. Абиогенная теория предполагает, что это результат химических реакций в недрах Земли.
С точки зрения биогенной теории процесс превращения биомассы в нефть продолжался миллионы лет. Микроскопические капельки нефти попадали в особые высокопроницаемые пласты и образовывали в них скопления. Этим объясняется, что подавляющее большинство месторождений нефти сосредоточено в осадочных горных породах, что нефть распространена очень широко, ну и химический состав нефти имеет много общего с химией живых организмов. Согласно этой теории происхождения нефти, ее поиски следует производить в осадочных породах и ее залежи конечны.
Абиогенная теория утверждает, что природа нефти – в химических процессах, связанных с постоянным выделением из недр планеты различных газов. Это пары воды, углекислый газ, сероводород, азот, водород и ряд других. Активным сторонником этой теории был Дмитрий Менделеев, который считал, что процесс происходит непрерывно, по всей планете, но только в отдельных местах возникали условия для накопления паров нефти и их консервации. В их пользу играют находки нефти в кристаллах и магматических породах и высокое содержание металлов в нефти. Эти наблюдения крайне трудно объяснить с биогенной точки зрения.
Включения нефти в кристаллы кварца – один из доводов сторонников абиогенного происхождения нефти
Практический вывод из абиогенной теории: перспективными для поиска нефти могут быть любые трещиноватые породы – даже кристаллические. Кроме этого, можно быть уверенными, что нефть не иссякнет совсем: она постоянно генерируется в недрах планеты, хотя и в количестве, много меньшем, чем мы потребляем.
Есть ли компромисс?
Даже между западниками и евразийцами в России больше общего, чем между сторонниками биогенной и абиогенной теории происхождения нефти. Научный спор превратился в религиозный диспут. При этом до самого последнего времени все практические действия по разработке нефтяных месторождений базировались только на постулатах одной из теорий, биогенной. Но сегодня растет запрос на более универсальную концепцию, которая могла бы полнее объяснить, что происходит в земной коре. И вот здесь самое время вспомнить одну теорию, которая сейчас переживает второе рождение, – о подземных океанах, точнее, о дренажной оболочке внутри Земли.
В свое время не одного геолога поставил в тупик простой арифметический подсчет. Мы знаем объем суши, возвышающейся над уровнем моря, – это примерно 130 млн куб. км. Мы также знаем примерное количество твердых частиц, смываемых в океаны всеми реками мира за год, – около 22 млрд тонн, что-то около 10 куб. км. Поскольку эрозия земной поверхности идет постоянно, примерно за 13 млн лет планета должна была бы стать плоской, едва возвышающейся над уровнем океана. Но Земля не смылась в море даже там, где уже миллиарды лет нет активного горообразования. Из этого был сделан вывод, что материки постоянно растут (что, кстати, подтверждается геодезическими наблюдениями). Что-то их заставляет всплывать из мантии.
В конце 60-х годов ХХ века Степан Григорьев выступил с теорией о том, что в глубинах планеты идет постоянная циркуляция перегретой воды. Чистая вода при 374°С при любом давлении переходит в пар. А вот для рассолов эта критическая точка значительно выше – например, для пятипроцентного раствора солей она равна уже 410°С. По мнению Григорьева, водные растворы под действием силы тяжести уходят в глубь планеты, где, испаряясь, движутся вновь вверх. Этот круговорот воды захватывает различные химические соединения. Вверх пары воды несут кремниевую кислоту, вниз – соединения магния, железа и кальция. Так кора становится легче, материки всплывают над мантией, затем новые породы мантии оказываются в зоне действия «дренажного слоя», и процесс продолжается.
Теория Григорьева долгое время вызывала иронию, главным образом потому, что никакая водопроницаемость в больших глубинах Земли не считалась возможной – слишком уж большие давления на глубине. Однако открытия Кольской сверхглубокой скважины заставили по-иному взглянуть на наши представления о природе недр. В частности, на глубине ниже 9 км скважина вскрыла высокопористые горные породы, насыщенные горячими рассолами. Температура там подбиралась уже к 200°С.
Новая теория
Таковы возможные кирпичики новой универсальной теории образования и накопления нефти: она может образовываться и из органического, и из неорганического исходного материала. А может вообще происходить сложный, многоступенчатый процесс. Например, сибирские ученые смогли синтезировать тяжелые углеводороды из смеси мрамора, воды и металлов при температуре 1500 градусов и давлении 50 тысяч атмосфер. Хотя не стоит забывать, что мрамор – это метаморфизованная осадочная порода, сформированная из останков скелетиков древних организмов.
Органические осадки, которые откладываются на дне океана, вместе с водой уходят в зонах субдукции под материки, где включается процесс постоянной водной циркуляции, о чем писал Григорьев. Как замечает канадец Грэм Пирсон, работающий в Альбертском университете Эдмонтона, это не те океаны, по которым можно плавать; но именно там в результате высокотемпературных реакций под большим давлением из оливина в присутствии воды сформировался рингвудит, который потом в результате извержения вулкана оказался в алмазной оболочке.
Дренажная оболочка, движение плит, новые открытия в области синтеза позволяют предположить, что нефть производится в недрах планеты постоянно и затем выносится в верхние слои земной коры, где и накапливается в течение сотен тысяч лет. Это напоминает ванну, в которую течет струя воды. Мы можем достаточно быстро вычерпать ванну, но вода потом опять набежит. Это, кстати, часто наблюдается на заброшенных месторождениях. Вопрос – в сроках. Однако, если внять точке зрения Менделеева, что топить печки нефтью – все равно что топить их ассигнациями и что лучше оставить нефть лишь для нужд нефтехимии, то может статься, что ее нам хватит на многие и многие тысячелетия. А новые подходы к поиску нефти могут обогатить нас новыми месторождениями даже в тех регионах Земли, где ранее мы и не ожидали их встретить.
