crustgroup (crustgroup) wrote,
crustgroup
crustgroup

Category:

Вонючая чёрная жижа (OIL9)

В любой уважающей себя отрасли человеческого знания есть свой холивар. Ну или, если вы любите классику — война тупоконечников с остроконечниками, как у Свифта.
Причём обычно холивар или вражда, касающаяся способа разбивания куриного яйца обрастают сотней подтверждающих и опровергающих фактов, каждый из которых, при рассмотрении его по отдельности, обязан убедить нас в существовании только тупого или только острого конца яйца.
На деле же яйцо оказывается единым, а желание утолить им голод — столь же сильным, как и было до начала вечного спора о способах его разбиения.
Есть такой тупой и острый конец и у теории происхождения нефти. И называется он абиогенная и биогенная теории происхождения нефти.

Хотя говорят эти теории, в общем-то, об одном и том же. О ней. О чёрной вонючей жиже, которая двигает наш мир вот уже на протяжении целого века.

holywar

Ну что? Начнём?
Соревнования Специальной Олимпиады по установлению Правды™ объявляются открытыми.

Краткий экскурс в теорию биогенного происхождения нефти можно почитать вот в этой статье.
Для целей нашего рассказа можно резюмировать данный рассказ в виде достаточно условной максимы: нефть являет собой продукт разложения керогена, который образовался на поверхности.
Обычно поверхностное образование керогена и его последующее захоронение ассоциируют с биологическими объектами — мельчайшими фотосинтезирующими водорослями древних морей. Именно эти твари образуют сейчас малоприятную плёнку на поверхности наших водохранилищ в тёплые летние дни:

501

Похожее сообщество, согласно биогенной теории образования нефти, и послужило основой для массовых захоронений керогена, из которых впоследствии, на глубине так называемого "нефтяного окна" якобы образовалась биогенная нефть.
Само "нефтяное окно" достаточно уверенно и чисто эмпирически находится на глубинах в 2100-5400 метров и соответствует температурам породы в 65-150 °C.



Запомним эту цифру — именно она будет важна нам для дальнейшего сравнения двух теорий между собой.

В чём же отличие от абиогенной теории от биогенной?
Абиогенная теория или теория минерального происхождения нефти говорит о том, что нефть образовалась из глубинных, чисто минеральных запасов углерода.

На чём основано представление о минеральном углероде, насколько глубоко могут располагаться его гипотетические запасы  и какими механизмами их "вытаскивает" наружу, на свет божий, в представлении адептов абиогенной теории?

Во-первых, по-поводу цикла углерода на глубинах более 10 000 метров нам вообще ничего неизвестно. А там, по всяким-разным оценкам запрятана минимум половина всего углерода Земли — поскольку углерод достаточно лёгкий элемент, и его за время существования Земли почти весь повыносило в кору и в верхний слой мантии.
Вообще, ситуация с гравитационной дифференциацией или, попросту, разделением вещества в пределах Земли проста, как семейные трусы в "рупь-двадцать". Гавно не тонет.
Лёгкое всплывает, а тяжёлое — погружается в глубины нашей планеты. Именно за счёт данного механизма и образовалось тяжёлое железно-иридиевое ядро Земли, промежуточная по плотности мантия нашей планеты и составленная в основном из лёгких элементов кора.

Во-вторых — по всем оценкам процент содержания углерода в углистых хондритах где-то в два раза больше, чем в верхних слоях земной коры. Углистые хондриты — это свой, особый тип метеоритов и представляют собой недифференцированное, первоначальное вещество нашего протопланетного облака.

502

Содержание углерода в углистых хондритах составляет около 3% против 1,5% в исследованных нами слоях земной коры. Но это лишь означает, что оставшийся углерод плавает где-то ниже — в коре ему уже просто негде спрятаться, бурили уже все геологические структуры и искали где только можно. Скажу лишь, что за ХХ век только в одних США пробурено около 1 000 000 скважин различной глубины. И почти все они, к сожалению, нашли газ и нефть исключительно в структурах, объясняемых в рамках биогенной теории.

Конечно, нам надо опять-таки подчеркнуть, что максимальная глубина, на которой находили нефть — это 5 240 метров. Случилось это на месторождении Булла-Море, в Азербайджане. Ниже этого "окна" температура пород оказывается уже слишком высока для образования нефти, и там сразу происходит расщепление керогена на газ и угольный остаток. Эти факты были много раз установлены в результате нагревания керогена в пробирках в лаборатории — проклятый кероген совершенно не хочет давать нам нефть при температурах, характерных для глубин в 10 000 метров.
Поэтому, ниже глубины в 5 500 метров можно ещё найти природный газ, но никак — не нефть.

И вот тут мы, наконец-то, подходим ко второму концу нашего яйца (ну или — к клавишам WASD вместо старого, доброго курсора).
Всего на Земле есть около 600 бассейнов с захоронениями органики. Почти все они исследованы — пожалуй, кроме совсем уж негостеприимных территорий Арктики и Антарктики.
40% этих бассейнов нефте- и газоносны. В 30 осадочных бассейнах сосредоточено 90% открытой нами нефти и природного газа. Остальные 60% бассейнов непродуктивны.
С этими тридцатью осадочными бассейнами и ассоциировано около 95% открытых месторождений нефти и газа.
Кроме чисто геологических фактов, связанных с спецификой образования этих бассейнов, биогенную теорию неслабо поддерживает наличие в большинстве месторождений нефти биогенных маркеровпорфиринов.

503

Эти штуки достаточно устойчивы при термолизе керогена, который как раз и стоит во главе угла биогенной теории, и, самое главное — изначально они характерны только для биологических организмов. Это остатки хлорофилла, гемоглобина и ещё десятка ферментов живой материи. Образовать их неорганическим синтезом очень сложно, это почти как собрать работающий радиоприёмник из деталей, просто тряся ящик, куда они случайным образом ссыпаны.

Сторонники же абиогенной теории ведут речь об оставшихся 5% месторождений, которые слабо и плохо могут быть объяснены в рамках органической или биогенной теории.
И вот тут мы должны чётко ещё раз проговорить различие этих двух теорий. Ну и заодно понять, что нам может предложить абиогенная теория. Ведь нам, в общем-то надо "ехать", а не "шашечки".
Человечеству необходимо понимать, где и как найти альтернативную осадочной нефть, а теория её происхождения скорее должна лишь указать нам дорогу к ней.

Итак, абиогенная теория говорит, что:
1) глубинный углерод оказывает влияние на образование нефти
2) существует механизм образования нефти на глубинах, превышающих значение глубины органического "нефтяного окна"
3) существует механизм выноса глубинного углерода в виде нефти на горизонты, доступные нам в рамках существующих технологий добычи нефти

А вот с точки зрения "ехать" нам ещё надо добавить к этим "шашечкам" абиогенной теории ещё и следующие моменты:
4) количества нефти, образующиеся в рамках абиогенного механизма достаточно существенны для баланса углерода в виде нефти в верхних, доступных нам слоях земной коры
5) абиогенная теория может предсказать специфические места выноса нефти, образовавшейся из глубинного углерода в данные, доступные нам верхние слои земной коры.

Ведь и в самом деле: что нам от того факта, что на глубине в 100-150 километров может существовать механизм образования нефти, альтернативный термическому разложению керогена?
Практическая польза от такого факта сродни практической пользе от проекта шахты по добыче иридия из земного ядра.

Поэтому, пробежимся по пунктам утверждений абиогенной теории и о возможных ответах, которые она даёт на каждый из перечисленных вопросов.

Глубинный углерод оказывает влияние на образование нефти.
Безусловно. Как я сказал, ниже 10 000 метров запрятано, как минимум, половина всего углерода земли. В результате гравитационной дифференциации этот углерод неизбежно будет всплывать наверх, к поверхности. Процесс качественный, о количествах выноса пока не говорим.

Механизм образования нефти на больших глубинах.
Группа ученых во главе с Александром Гончаровым использовала внешний источник тепла (лазерный луч) и подложку из прочного алмаза. Это позволило поместить молекулы природного газа (метана) в крайне непростые условия: давление, превышающее атмосферное в 20 тысяч раз, и температуру от 700 до 1500 °C. Напомню, что биогенная теория оперирует гораздо более скромными температурами (от 65 до 150 °C) и давлениями в несколько десятков атмосфер.
Цифры же в 20 000 атмосфер и температура в 700-1500 °C соответствуют условиям, существующим в недрах Земли, на глубинах от 65 до 150 км.
То есть да, сделать нефть из органики можно. Но лишь на глубине в 60 километров, до которой нам пока, как до Марса на попутных электричках.

Ведь 15 000 метров Кольской сверхглубокой так и остались лишь недостижимой мечтой
504
Теперь уже — и совсем недостижимой мечтой:
505

Хочется верить, что это лишь пока. Ведь бурение мантии — это отнюдь не прихоть, а громадный задел на будущее.

Группа Гончарова показала, что при таких условиях молекулы метана реагировали друг с другом, образуя целый спектр насыщенных углеводородов, включая этан, пропан, бутан, а также чистый молекулярный водород и углерод в форме графита. Было показано также, что если подвергнуть этан такому же воздействию, то он способен снова превратиться в метан. Конечно, в лаборатории для стимулирования реакции был использован катализатор, но и в глубине земной мантии вполне может действовать тот или иной каталитический механизм.
Все эти трансформации показывают, что углеводороды действительно способны формироваться в глубинах земных недр. А обратимость реакции говорит о том, что ход реакции синтеза определяется термодинамическим равновесием и не требует соединений органического происхождения.

Однако тут мы сразу же подходим к третьему вопросу, а именно:

Механизм выноса глубинного углерода.
С самого начала "нефтяного века" многие месторождения нефти и газа обнаруживаются над зонами глубинных разломов земной коры. Сама по себе такая мысль не была новой: на это обстоятельство обратил еще Дмитрий Иванович Менделеев.
Безусловно, сам по себе глубинный (или рифтовый) разлом — это уникальное место. Земную кору в месте рифтового разлома ломает не только "снизу" (откуда у нас и ожидается экспресс с "сотнями нефти"), но и "сверху".
Самый известный рифтовый разлом России — это озеро Байкал:

506

Поэтому, большая часть данных "глубинных разломов" — это, кроме паровозика с "сотнями нефти" откуда-то снизу — ещё и и вариант накопления осадков сверху.
Эти так называемые авлакогеновые прогибы (Центральный грабен, желоб Бенуэ) вполне могут осаждать органику "сверху", хотя, конечно, в них вполне может натечь и "снизу".
Рифтовые разломы — это не единственные варианты транспорта нефти из глубин мантии наружу. Следы нефти были найдены 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.

Но самое интересное в нашей истории то, что сама по себе история нефти началась с месторождения, генезис которого вполне может оказаться чисто абиогенным. Первым громадным нефтяным "слоном", открытым человечеством, было сверхгигантское нефтяное месторождение Биби-Эйбат на территории современного Азербайджана.
Вот его геологический разрез:

507
Это поперечный разрез месторождения Биби-Эйбат через грязевой вулкан. Легендой тут показаны залежи: 1 - нефтяные, 2 - газовые, 3 - сопочная брекчия, 4 - песчаные свиты, 5 - взбросы.
По количеству грязевых вулканов Азербайджан занимает первое место в мире — около 350 из 800 грязевых вулканов. Наряду с географическим термином — «грязевые вулканы», в народе их называют и как «янардаг» (горящая гора), «пильпиля» (терраса), «гайнача» (кипяток), «боздаг» (серая гора). Грязевой вулкан в чём-то подобен кимберлитовой трубке — это точечный прокол через земную кору вплоть до верхней мантии.
Извержение грязевых вулканов сопровождается сильным взрывами и подземным гулом. Из глубоких пластов земли наружу выходят газы и сразу же воспламеняются. Высота пламени над вулканом доходит до 1000 метров (вулкан Гарасу). Вулкан Туорогай с 1841 по 1950 год извергался 6 раз.
Такова реальность глубинного разлома земной коры.
Поэтому, никто не спорит, в общем-то, с тем, что нефть может образовываться в глубинах земной мантии и существуют механизмы её выноса на поверхность.
Однако, история Биби-Эйбат может помочь нам ответить на два главных практических вопроса абиогенной теории, а именно:

Достаточность количеств нефти абиогенной природы для поддержания баланса углерода.
Биби-Эйбат в начале ХХ века — это лес скважин:
508
509

Биби-Эйбат сегодня. Это — музей под открытым небом.

510

"В Азербайджане с целью создания на территории месторождения Биби-Эйбат музея нефти на его территории было ликвидировано 365 скважин. Также продолжаются работы в рамках плана комплексных мер по улучшению экологического состояния месторождения Биби-Эйбат на 2006-2010 годы В 2008 году были осуществлены меры, которые позволили предотвратить выливание пластовых вод, выделяемых в процессе эксплуатации скважин, было рекультивировано около 174 гектаров площади, на которых было посажено около 35 тысяч деревьев. Музей нефти будет располагаться в Сабаильском районе Баку на очищенной от нефти и рекультивированной площади в 45 га. Проект предполагает строительство открытой и закрытой зон музейного комплекса. В открытой зоне будут расположены выставочные галереи, кинозал, детский музей и интернет-клуб, несколько кафе, сувенирные магазины, залы заседаний, научно-исследовательский центр, библиотека, централизованный архив SOCAR, гостевой дом. К закрытой зоне относится здание музея, в открытой же зоне запланировано строительство комплекса парков и автомобильной стоянки."

Большая нефть ушла из месторождения Биби-Эйбат.
Глубинный разлом очень старается, но просил зайти лет через... ну в общем — очень нескоро. Два-три миллиона лет вполне должно хватить.

Поэтому, конечно, я не против заявлений, касательно того, что за год с одного квадратного километра месторождения выходит наружу одна тонна нефти. И что, согласно расчётам, за время, прошедшее с образования нефтяных залежей, они должны были «испариться». Но этого не произошло, что подтверждает факт постоянного притока углеводородов из глубинных горизонтов и, как следствие, абиогенную теорию образования нефти.
Но это и подтверждает лишь то, что за миллионы лет приток нефти из глубины был больше, чем одна тонна нефти в год с квадратного километра месторождения.
Площадь Биби-Эйбат — около 15 квадратных километров.
Если бы разлом доставлял хотя бы по полторы тонны нефти в год на каждый квадратный километр месторождения, то за 50 миллионов лет мы вполне могли бы накопить в Биби-Эйбат, даже с учётом «испарения» нефти через поверхность, что-то около 375 миллионов тонн нефти.
Что, в общем-то, и соответствует оценке запасов реального Биби-Эйбат.

Ну а совсем уж пытливые читатели могут просчитать, сколько нефти "напузырит" такими темпами на 15 квадратных километров Биби-Эйбата за модельные 100 лет. Формула тут простая: (1,5-1)*15*100.
Результат немного предсказуем.
Музей нефти под открытым небом.

Ну и наконец, последний вопрос.

Предсказание специфических мест выноса нефти в рамках абиогенной теории.

В общем-то, я по своей природе — оптимист. Но и реалист — тоже.
Поход за дудочкой крысолова, даже если он и спрятался под личиной абиогенной теории, должен привести нас к новым месторождениям нефти.
Не на глубине в 100 километров, не в рамках уже найденного и выработанного под ноль Беби-Эйбата или другого слона абиогенного происхождения, а в рамках предсказаний, которые возможны именно в рамках абиогенной теории.
В тех самых глубинных разломах, из которых составы с "сотнями нефти" отправлялись по расписанию последние 50 миллионов лет. Пусть и по полторы тонны нефти в год.
Вот карта таких "рыбных мест":

511

Это существующие и перспективные зоны нефтегазонакопления: 1 – установленные и освоенные, 2 – выявленные, но в полной мере не освоенные, 3 – прогнозируемые; 4 – контуры поясов нефтегазонакопления.

Следите за синенькими областями карты современной России. Если там что-то найдут вне осадочных бассейнов, но возле глубинных разломов — можно праздновать победу. Ну и вешать, конечно, ордена на грудь.
Теория, если интересно, скучно и подробно изложена тут. Ну или ещё в куче мест, которые легко ищутся по словосочетанию "абиогенная нефть".

Это такое же яйцо, только разбиваемое с другого конца.
Пока это 5% наших открытий нефти, но, может быть, это будет и 10, и 20 процентов.
Я — оптимист.
Но пока никто ещё не сказал: «Бурить здесь!».
И не нашёл вот так, на кончике пера, абиогенное месторождение нефти размером с оказавшийся уж слишком рядом с поверхностью Биби-Эйбат, где первую нефть вообще нашли в неглубоких колодцах и добывали, вымачивая в нефти войлочные одеяла.

А пока находки абиогенных месторождений выглядят вот так:
"Самым серьезным аргументом в пользу абиогенной теории стало открытие в 1988 году месторождения «Белый Тигр». Это месторождение на морском шельфе Вьетнама располагается на глубине свыше 3 км не в толще осадочных пород, а в гранитном «фундаменте». Месторождение «Белый Тигр» было открыто совершенно случайно, когда буровое задание продлили на несколько десятков метров ниже осадочной толщи, вглубь гранитного фундамента. Пробуренная скважина сразу же зафонтанировала, и до сих пор нефть поступает из нее с хорошим напором. Присутствие живых организмов или планктона, из которых могла бы образоваться нефть, в такой среде не представляется возможным. Раз нефть может накапливаться в твердых кристаллических породах, в которых нет органических остатков, абиогенная теория представляется вполне логичной."

И, надо сказать, в этом направлении копают.
Но я бы, конечно, искал потерянный нами железный рубль не под Ромашкинским месторождением (там где светло), а где-то, где нефти не было и в помине (там где потеряли).
Например, на тех же самых перспективных "синеньких" площадях.

Но наука, как и политика — это всегда искусство возможного.
Пожелаем успехов "Татнефти" и Владимиру Кучерову.
Может быть, найдя нефть под Ромашкинским месторождением, он сможет подсказать нам, как открыть "рифтовый экспресс" с "сотнями нефти" и где-то возле моря Лаптевых.
Subscribe
promo crustgroup september 5, 2012 16:48 88
Buy for 100 tokens
Начиная цикл статей о ядерной энергии я постараюсь описать несколько моментов, которые часто проговариваются вскольз, либо вообще не упоминаются при разговоре о "ядерной альтернативе" ископаемым минеральным топливам. Стартанём собычных цифр и картинок, которые иногда гораздо более…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 106 comments