Медведев Д.В.

Иркутский государственный технический университет,

Иркутск, Россия

Теории происхождения нефти

Вопрос о происхождение нефти с давних пор и по настоящее время является предметом исследования ученых. Был выдвинут ряд гипотез, объяснявших происхождение нефти, однако многие из предложенных гипотез не были подтверждены расчетами и экспериментами. Между тем, правильное решение вопроса о происхождении нефти могло бы облегчить поиски месторождений, объяснить некоторые особенности нефтей, показало бы пути синтеза нефти из природного сырья[1].

Первые теории о происхождении нефти, так или иначе, были связаны с различными представлениями о «флогистоне», происхождение Земли и др. Первая теория была сформулирована в 950 годы арабским ученым Их-Ван-эс-Сафа. «Вода и воздух – писал он – созревают действием огня и образуют огненную серу и водяную ртуть. Эти два вторичных элемента смешиваются с разным количеством земли и в зависимости от температуры образуют минералы, находящиеся в земле, включая битуминозную субстанцию, такие, как нефть. Поэтому они имеют «высокий» воздух и нефть, сжимаются и огнеопасны». В конце 17 века итальянский учёный П. С. Бекконе считал, что янтарь и битумы имеют одинаковое происхождение и нефть образуется «вулканическими силами из земли и серного начала». В качестве доказательства он приводил пример землетрясения 1683 года, которое повлияло на интенсивность нефтепроявлений в Сицилии. Судя по работе французского учёного Н. Лемери, в конце 17 века существовало представление об образовании нефти в результате перегонки янтаря; каменный уголь является остатком этой перегонки. Однако сам Лемери считал, что нефть образуется в результате перегонки битума. В 1739 году представления о нефти были обобщены русским академиком И. Вейбрехтом, который, разделяя мнение о нефти как о смеси «огненной», водной и земляной субстанций, в то же время считал, что нефть либо образовалась под влиянием тепла Земли, либо находилась в её недрах изначально. На основании нахождения нефти в теплых странах вблизи морей с соленой водой и длительности ее притоков снизу. Вейбрехт считал, что нефть - «это преобразованная, огненная сущность солей, оставляемая морской водой. При чрезмерном накоплении горючих веществ в одном месте при их воспламенении происходят землетрясения и оседания почвы».

Любопытен вывод этого исследования о том, что "масляные части растений близки по своим свойствам к нефтяным маслам". На этом основании делалось предположение: «быть может, огненные и масляные части всех растений происходят от нефти, которую растения вытягивают из земли». Эти представления завоевывали все большее и большее признание. В 1750 немецкий ученый Шпильман писал, что нефть образуется из растений, преимущественно из ели. Член французской академии наук, химик по специальности П.Ж. Макер в 1758 высказал мнение о том, что битумы образуются в результате взаимодействия «растительных масел» и «кислот».

В середине 18 века М.В. Ломоносов в своем трактате «О слоях земных» писал: «Выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей бурая и черная масляная материя... и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменного масла, жидковская смола, нефть. Которые хотя чистотой разнятся. Однако из одного начала происходят». Таким образом, более 200 лет назад была высказана мысль об органическом происхождении нефти из каменного угля. Исходное вещество было одно: органический материал, преобразованный сначала в уголь, а потом в нефть и газ. Родилась органическая гипотеза.

Один варшавский каноник утверждал, что Земля в райский период была настолько плодотворна, что на большую глубину содержала жировые примеси. После грехопадения этот жир частично испарился, а частично погрузился в землю, смешиваясь с различными веществами. Всемирный потоп содействовал превращению его в нефть. Также известна ещё одна гипотеза.

Авторитетный немецкий геолог-нефтяник Г.Гефер рассказывает об одном американском нефтепромышленнике конца прошлого века, считавшим, что нефть возникла из мочи китов на дне полярных морей. По подземным каналам она проникла в Пенсильванию.

Немецкий химик К. Райхенбах в 1834 привел перегонку каменного угля с водой и получил 0,0003% масла, очень похожего на скипидар и на нефть Италии. На основании этого он предположил, что нефть «представляет собой скипидар доисторических пиний (итальянских сосен), находилась в углях в готовом виде и выделялась из них под действием теплоты Земли».

Идея о минеральном происхождении нефти впервые была высказана А. Гумбольдтом в 1805 году.

Эксперименты по неорганическому синтезу углеводородов, проведенные М. Бертло (1866 год), Г. Биассоном (1871), послужили отправной точкой для развития гипотезы минерального происхождения. Бертло синтезировал огромное число органических соединений, относящихся к различным классам. Взаимодействием глицерина и жирных кислот получил (1853-1854) аналог природных жиров, доказал возможности их синтеза.

Г. Гефер и К. Энглер осуществили перегонку рыбьего жира при температуре 400 С и давлении около 1 МПа. При этом им удалось получить предельные углеводороды, парафин, смазочные масла, с высоким содержанием алкенов, нафтенов и аренов. Позже академик Н.Д. Зелинский проводил похожий опыт, но исходным материалом был выбран органический ил образованный из водорослей. Ему удалось получить бензин, керосин, тяжелые масла, а также метан[2]…

15 октября 1876 года Д. И. Менделеев изложил гипотезу о происхождении нефти. Выходы нефти на поверхность показывают стремление ее к поднятию по пластам земли, что зависит, конечно, от того, что нефть легче воды, всюду находящейся. Следовательно, место образования нефти должно лежать ниже тех мест, где она содержится. На Кавказе она находится в пластах третичных, в Пенсильвании в девонских, даже силурийских, а потому образование надо приписать еще более глубоким слоям. В песчаниках, где содержится много нефти, известны угольные остатки организмов, и потому не здесь место образования нефти. Вообще трудно допустить образование нефти из организмов. Поэтому Менделеев склоняется к тому, что нефть не есть продукт того или другого изменения органических остатков. Исходя из гипотезы Лапласа о происхождении земли, руководствуясь приложением закона Дальтона к начальному парообразованию состояния составных начал земного шара и рассматривая плотность земли и плотность паров простых тел, Менделеев видит необхадимость допустить внутри земли скопление металлов. Из металлов скорее всего допустить преобладание железа, потому что его много на солнце, в метеорных камнях и в базальтах. Предполагая притом существование углеродистых металлов, можно объяснить не только образование нефти, но и все особенности ее распределения в тех местах, где пласты земли при подъеме кряжа гор должны были надломиться с внутренней стороны. Через такой надлом должна была проникать к углеродистым металлам вода. Она при высокой температуре и давлении с углеродистым металлом должна была дать оксилы и предельные углеводороды, которые в парах восходили до таких слоев, где сгущались и пропитывали рыхлые пески, способные удержать много маслообразных веществ. С таким объяснением происхождения нефти мирятся и многие другие явления: преобладание на поверхности земли элементов с малым атомным весом, распределение нефти по прямым линиям или дугам больших кругов, связь ее с вулканизмом, магнитные явления земли и многие другие явления. Исследованию подлежат затем дальнейшие превращения нефти, образование из нее болотного газа и непредельных углеводородов, дальнейшее подробное изучение химического состава нефти из разных мест, а также исследование той соленой воды, которая всегда сопровождает нефть[3].

В 1892 году В.Д. Соколов выдвинул космическую гипотезу происхождения нефти, согласно которой нефть является продуктом превращения углеводородов, попавших на землю из космоса[1].

Работами советского учёного В. И. Вернадского были доказаны исключительная способность организмов, населяющих нашу планету, концентрировать в литосфере огромные запасы углерода и колоссальная роль последнего в геологических процессах. Советский учёный Н. Д. Зелинский показал, что некоторые соединения углерода, входящие в состав животных и растений, при невысокой температуре и соответствующих условиях могут образовывать продукты, вполне сходные с нефтью по химическому составу и физическим свойствам. Новым этапом в разработке проблемы происхождения нефти было открытие советским учёным Т. Л. Гинзбург-Карагичевой в водах Биби-Эйбата и Сураханов (Баку) на глубине 2000 м живых бактерий, способствующих восстановлению сульфатов. Это натолкнуло на мысль о большой роли микроорганизмов в судьбах погребённого органического вещества и образованной из него нефти. Позднее подобные микроорганизмы были обнаружены и в нефтяных месторождениях США[3].

Лабораторные исследования показали, что при действии на органические вещества гамма-излучения образуются углеводороды с выделением свободного водорода. Таким образом, наличие радиоактивного распада в породах может вести к образованию свободного водорода для процессов гидрогенизации в природных условиях. Однако роль ионизирующего излучения в происхождении нефти еще недостаточно выяснена. Советский геолог И. М. Губкин, обобщив результаты исследований природы нефти, пришёл к заключению, что процесс её образования непрерывен и неотделим от процессов формирования в недрах земли залежей этого полезного ископаемого независимо от масштаба скоплений. Наиболее благоприятными для образования нефти являются неустойчивые в прошлом участки земной коры на границах областей опускания и поднятия. Сильный размыв суши в этих областях содействовал быстрому накоплению осадков, а значит и погребению органического материала и опусканию его во всё более глубокие зоны земной коры. Это опускание сопровождалось подъёмом температуры и ростом давления, содействовавшим процессам нефте- и газообразования, чему способствовала и деятельность погребённых анаэробных бактерий. В таких областях погружения земной коры при известных условиях могли отлагаться слои, содержащие большие количества органического материала, которые затем вошли в состав нефтепроизводящих или нефтематеринских свит. В передовых прогибах горных хребтов и в геосинклиналях во все геологические эпохи создавались благоприятные условия для образования нефти в бассейнах, где растительные и животные остатки, преимущественно планктон, смешиваясь с неорганическими веществами, послужили началом образования пород, давших впоследствии нефть. Повышенным содержанием органического материала характеризуются глинистые и илистые осадки, заполняющие впадины морского дна, где вода не перемешивается ни волнами, ни морскими течениями и где, следовательно, создаются условия восстановительной среды, благоприятной для сохранения органического материала и его дальнейшего изменения и постепенного превращения в нефть[4].

Список литературы

1. Химия нефти и газа/В.Д. Рябов — М.: Издательство «Техника», ТУМА ГРУПП, 2004. - 288 с.

2. Глаголева О. Ф., Капустин В М. Технология переработки нефти. В 2-х частях. Часть первая Первичная переработка нефти/Под ред. О. Ф. Глаголевой и В М. Капустина. - М.: Химия, КолосС, 2007. - 400 с.

3. Собрание сочинений Д. И. Менделеева, том X / М.-Л.: Издательство Академии наук СССР, 1949.

4. Зайлапова В.Р. «Учебное пособие по курсу «Химия нефти и газа»»/ В.Р. Зайлапова– Уфа: УГНТУ, 2006. – 145 с.