Az olaj a modern civilizáció üzemanyagalapja. Az újrahasznosítással előállított termékeket fűtésre, járművek meghajtására, útburkolatokra, polimergyártásra és számos egyéb folyamatra használják, amelyek mindegyike az emberi élet szerves részét képezi.

Az olajtartalékok kimeríthetőségének problémája számos tudományos vitához vezetett annak eredetéről és a keletkezésében részt vevő anyagokról. Az olaj keletkezésének folyamatának magyarázata a tudományos közösséget két kibékíthetetlen táborra osztotta:

• a biogén elmélet támogatói;
• az abiogén nevelési út hívei.

Az abiogén elméletet optimistábbnak tartják az emberiség számára. Támogatói azzal érvelnek, hogy bolygónkon a leggyakoribb szénhidrogén két szervetlen komponensének, a hidrogénnek és a szénnek a geológiai szintézisével jön létre. Kapcsolatukat a földalatti rétegekben nagy nyomás indítja el, és több tízezer éves periódusokban fordul elő.

De még ha ez a forgatókönyv valaha is bebizonyosodik, az nem teszi egyszerűbbé az emberi faj sorsát: a kerék alapjául szolgáló találmány pillanatát és az első hordozható számítógép megalkotását kevesebb mint 5 ezer év választja el egymástól. . A jelentős olajtározók kialakulásához pedig nem kevesebb, mint több tíz, sőt több százezer évre van szükség.

Az egyik kiemelkedő tudós, aki osztotta ezt az elméletet, Mihail Lomonoszov. Kortársainkkal együtt úgy vélte, hogy a felszínhez viszonylag közel fekvő ismert olajtartalékok csak egy mikroszkopikus részét képezik a bolygókészleteknek.

A modern követők úgy vélik, hogy a természetben képződött olaj nemcsak megújuló erőforrás, hanem szinte kimeríthetetlen erőforrás bármilyen mennyiségű fogyasztáshoz.

A természetben az olajszintézis lehetőségének egyik bizonyítéka a szénhidrogének jelenléte a gázóriás bolygók (különösen a Jupiter) légkörében. Ez a körülmény megerősíti a természetes szervetlen anyagokból a legegyszerűbb szerves anyagok képződésének lehetőségét.

Abiogén elmélet: hogyan keletkezik az olaj?

A hívek a „fekete arany” eredetét a biomassza feldolgozásának eredményeként magyarázzák - a bolygón évmilliókkal ezelőtt létező ősi növények és állatok maradványai. Sokkal több bizonyíték van, mint az ellenkezője.

Az egyik első bizonyíték egy német természettudósok által a 19. század végén végzett kísérlet volt. Engler és Gefer állati eredetű lipideket (a tőkehalmájból izolált olajat) vettek a kísérlet anyagi alapjául, és magas hőmérsékletnek és a légköri nyomásnál sokszoros nyomásnak kitéve könnyű szerves frakciókat izoláltak belőle.

Számos kísérlet és laboratóriumi tanulmány is alátámasztja a természetben előforduló olajképződés elméletét. A geológiai felmérések és az olajtározók előfordulásának előrejelzése is kizárólag ezen elmélet előírásain alapul.

Megmagyarázhatatlan események

Számos lelőhely létezik, létezésük ténye cáfolja az olaj természeti eredetére vonatkozó abiogén elmélet főbb rendelkezéseit. Ezek tartalmazzák:

• Tersko-Sunzhenskoe;
• Romashkinskoe;
• Nyugat-szibériai olaj- és gáztartomány.

Különböző időpontokban az olaj megmagyarázhatatlan „utánpótlását” figyelték meg ezeken a területeken. Az elképesztő események lényege az volt, hogy a képződmények elemzésére rendelkezésre álló módszerek kimerültnek mutatkoztak, a kutak szinte teljes olajtermelési leállást mutattak, azonban néhány év elteltével mindegyik ismét kimutatta a termelésre alkalmas olaj jelenlétét. .

A geológusok valamivel több mint 700 millió tonna feketearany kitermelését jósolták a Romashkinskoye mezőben, de csak a szovjet olajtermelés időszakában egyszerű módszerrel legalább 3 milliárd tonnát sikerült kitermelni.

A Tersko-Sunzhenskoye mező a második világháború kezdetére kimerült, amikor már több mint 10 éve nem folyt belőle „zuhanó” olajtermelés. A háború vége után azonban a feltárt kutak állítólag új készletekhez jutottak: a termelés nemcsak újraindult, hanem nagyságrendekkel kezdte meghaladni a háború előtti mennyiséget.

Hasonló helyzet volt megfigyelhető a Szovjetunió számos területén. Az olaj természetben történő szervetlen képződésének hívei könnyen megmagyarázták ezeket az eseteket, rámutatva, hogy ezeken a területeken a szénhidrogének szervetlen eredetűek. Ezenkívül képződésüket jelentősen katalizálja a nehéz grafitok jelenléte a föld mélyén és az üledékes vizek áramlása, amely kolosszális nyomás hatására felgyorsítja az olajképződést.

A tudósok szerint a nyugat-szibériai síkság területének jelentős részét az ősi tenger vize borította. Az olaj természetes eredetét ezen a területen bírálják és akadályozzák, de a metán ásványi képződése, amelyet nem a szerves anyagok bomlási folyamatai okoznak, számos támogatóra talál. A hidratációnak nevezett folyamat során a vassók reakcióba lépnek a tengervízzel, és metán szabadul fel. Természetes tározókban halmozódott fel, a tenger kiszáradása után is ott maradt, és eredeti, a természetben kialakult formájában jutott el napjainkig.

Következtetések és előrejelzések

Bármelyik természetes olajképződés útja is kap cáfolhatatlan bizonyítékokat, az meglehetősen keveset fog segíteni az emberi civilizációnak. Az emberi emlékezet, a megfigyelések archív rögzítése és a tudományos kutatás alig fedi le több száz vagy több ezer éves periódusokat, nem is beszélve milliókról.

Az üzemanyagválság esetleges kitöréséről legalábbis indokolatlan beszélni: az emberiség rohamosan fejleszti az alternatív energiaforrásokat, az elavult technológiákat újakra cseréli, és korszerűsíti a már ismert erőforrások feltárásának és előállításának folyamatait. Egyik modern előrejelzésnek sincs szilárdabb alapja, mint a természet megfigyelése és a tények összehasonlítása, a megfigyelések és a történeti archívumok elemzése. Egy tanulmányban lefedni mindenféle esetet, amely az egyik elmélet keretein kívül esik, összehasonlítani és közös nevezőre hozni, inkább ambiciózus, mint reálisan megvalósítható ötlet. Ezért a kérdés a következő: "Hogyan keletkezik az olaj a természetben?" hosszú ideig nyitva maradhat.

Addig is az olaj, bolygónk kulcsfontosságú üzemanyaga továbbra is tudományos viták tárgya és számos rejtély forrása marad.

Amerikai kutatók felfedezték a mikroalgákat, amelyek minden jelenlegi olaj- és széntartalékot teremtettek. Az amerikai szakértők meg vannak győződve arról, hogy az általuk felfedezett mikroalgák okozták ezeknek az erőforrásoknak a felhalmozódását.

Egy szakértői csoport Joe Chapel professzor vezetésével a Kentucky Egyetemről (USA) talált egy mikroorganizmust, amely a Föld összes szén- és olajtartalékának alapja lett. A kutatók most egy újonnan felfedezett mikroorganizmus genetikai módosításán dolgoznak, amely valódi üzemanyagforrássá válhat, és megoldhatja az emberiség jövőbeli energiaproblémáját.

Korábban a tudósok azt találták, hogy a szén és az olaj a Földön több mint 500 millió évvel ezelőtt élt mikroorganizmusok létfontosságú tevékenységének eredményeként jött létre. És a közelmúltban egy amerikai kutatócsoport megállapította, hogy egyetlen szervezet volt a legközvetlenebb oka e fontos természeti erőforrások megjelenésének és felhalmozódásának. A szakértők megállapították, hogy ez egy Botryococcus braunii nevű mikroalgáról van szó, amelynek kémiai „lenyomatai” vannak minden típusú olajban. Mivel az olaj idővel szénné válik, a B. braunii alga is ennek a szilárd tüzelőanyagnak a forrása.

"De ami még érdekesebb, hogy ez a csodálatos alga a mai napig létezik, és a nagy vegyipari és petrolkémiai ipar fő kutatási célpontjává válhat" - mondja Joe Chapel.

A jelenlegi olaj- és széntartalék kialakítására irányuló nyilvánvaló kolosszális „munka” ellenére a B. braunii sajnos meglehetősen lassan növekszik, ezért természetes formájában nem nagyon alkalmas közvetlen forrásként bioüzemanyag-készletek létrehozására. A szakértők azonban felhasználhatják a B. braunii géneket olyan alternatív mikroorganizmusok létrehozására, amelyek képesek lehetnek a szénhidrogének hatékony és gyors bioszintézisére.

Ma már vannak nagyon sikeres példák a szükséges, magas biokémiai aktivitással jellemezhető gének izolálására, és az élesztő genomjába történő erőszakos bejuttatására. Ennek eredményeként általában igénytelen élő bioüzemanyagforrások jelennek meg, amelyek a jövőben a klasszikus olajtermelési mód megújuló alternatívájává válhatnak.

A tudósok szerint a B. braunii gének felhasználása óriási előnyökkel jár, mivel ez a mikroorganizmus egyedülálló molekuláris mechanizmussal rendelkezik a szénhidrogének előállítására. És el kell mondanunk, hogy egyetlen ismert baktérium sem rendelkezik hasonló tulajdonságokkal, amit általában megerősítenek azok a hatalmas szén- és olajkészletek, amelyeket a B. braunii sok millió évvel ezelőtt kezdett létrehozni. Szakértők szerint a Botryococcus braunii algából származó egyedi géneknek egy gyorsan növekvő és nem túl igényes szervezetbe történő átvitele lehetővé teszi olcsó és rendkívül hatékony üzemanyagot termelő bioreaktorok létrehozását.

Előrejelzések

A vélekedések szerint a világgazdasági növekedés, valamint az északi féltekén beköszöntött fagyos tél az idén megnöveli az olajigényt, ami sok szakértő és üzleti képviselő várakozásait felülmúlja. Erről a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) számolt be.

Az ügynökség előrejelzései szerint az olajkeresletnek el kell érnie a napi 89,1 millió hordót, szemben a tavalyi napi 87,7 millió hordóval.

Az IEA arra figyelmeztet, hogy a mai megemelkedett olajárak lassíthatják a világgazdaság fellendülését. Ezenkívül az IEA azt tanácsolja, hogy az olajtermelők, a befektetők és a fogyasztók jelentősen megszenvedhetik, ha az olaj hordónkénti ára 100 dollár körül marad.

Soha nem fogy ki az olaj?

Több évtizeddel ezelőtt a geológusok úgy gondolták, hogy a földi gáz- és olajtartalékoknak többször is ki kellett volna fogyniuk. A legfrissebb adatok arra késztetik a tudósokat, hogy tisztázzák: szülőbolygónk szénhidrogéntartalékai minden valószínűség szerint még fél évszázadig kitartanak majd. Természetesen szerves eredetű szénhidrogénekről beszélünk.

Eközben az Orosz Tudományos Akadémia Nagynyomású Fizikai Intézetében, Troick városában, a közelmúltban végzett kísérletek bebizonyították, hogy Földünk folyamatosan képes olajat és gázt termelni. A felső köpenyben sok szén található, mondják orosz szakértők, és gyakran a felszínre kerül - mondjuk gyémánt formájában kimberlit csöveken keresztül.

Amint a hazai tudósok kifejtik, a föld belsejében folyamatos a tömeg- és hőátadás. Ez azt jelenti, hogy a bolygónk köpenyében jelen lévő kőzetek és különféle anyagok képesek a szénhidrogének, köztük az olaj kimeríthetetlen szaporodására.

Valószínűleg ismeri a szén eredetének elméletét. A nézőpont ebben a kérdésben jól megalapozott: a buja örökzöld növényzet maradványaiból alakult ki (és alakul ki), amely egykor az egész bolygót beborította, beleértve a jelenlegi permafrost területeket is, és felülről közönséges sziklák hoztak létre. altalajnyomás hatására és oxigénhiányban.

Logikus feltételezés, hogy az olajat hasonló recept alapján, a természet ugyanabban a konyhájában készítették. A 19. századra a vita nagyrészt arra a kérdésre összpontosult, hogy mi szolgált kiindulási anyagul az olajképződéshez: növényi vagy állati maradványok?

G. Gefer és K. Engler német tudósok 1888-ban kísérleteket végeztek halolaj desztillálásával 400 C-os hőmérsékleten és körülbelül 1 MPa nyomáson. Sikerült telített szénhidrogéneket, paraffint és kenőolajokat nyerniük, amelyek között alkének, naftének és arének is voltak.

Később, 1919-ben N. D. Zelinsky akadémikus is végzett hasonló kísérletet, de a kiindulási anyag a Balsakh-tóból származó növényi eredetű szerves iszap - szapropel - volt. Feldolgozásakor benzint, kerozint, nehézolajokat, valamint metánt lehetett nyerni...

Így kísérletileg bebizonyosodott az olaj szerves eredetének elmélete. Milyen nehézségek adódhatnak még?...

Másrészt 1866-ban M. Berthelot francia kémikus azt javasolta, hogy ásványi anyagokból képződjön az olaj a Föld beleiben. Elméletének alátámasztására számos kísérletet végzett úgy, hogy szervetlen anyagokból mesterségesen szintetizált szénhidrogéneket.

Tíz évvel később, 1876. október 15-én D. I. Mengyelejev részletes jelentést készített az Orosz Kémiai Társaság ülésén. Felvázolta hipotézisét az olaj keletkezésére vonatkozóan. A tudós úgy vélte, hogy a hegyépítési folyamatok során a víz repedéseken és vetődéseken keresztül mélyen a földkéregbe áramlik. A mélybe szivárogva végül vaskarbidokkal találkozik, és a környezeti hőmérséklet és nyomás hatására reakcióba lép velük, melynek eredményeként vas-oxidok és szénhidrogének, például etán képződik. A keletkező anyagok ugyanazon vetők mentén emelkednek fel a földkéreg felső rétegeibe, és telítik a porózus kőzeteket. Így keletkeznek a gáz- és olajmezők.

Indoklásában Mengyelejev olyan kísérletekre hivatkozik, amelyek során hidrogént és telítetlen szénhidrogéneket állítanak elő elegendő mennyiségű szenet tartalmazó öntöttvas kénsav hatásának kitéve.

Igaz, a „tiszta vegyész” Mengyelejev ötletei kezdetben nem jártak sikerrel a geológusok körében, akik úgy vélték, hogy a laboratóriumban végzett kísérletek jelentősen eltérnek a természetben lezajló folyamatoktól.

Azonban váratlanul a karbid vagy, ahogy más néven, abiogén elmélet az olaj eredetéről új bizonyítékokat kapott - az asztrofizikusoktól. Az égitestek spektrumának vizsgálata kimutatta, hogy a Jupiter és más nagy bolygók légkörében, valamint az üstökösök gáznemű héjában szén- és hidrogénvegyületek találhatók. Nos, mivel a szénhidrogének széles körben elterjedtek az űrben, ez azt jelenti, hogy a természetben még mindig vannak szerves anyagok szervetlen anyagokból történő szintézisének folyamatai. De Mengyelejev elmélete pontosan ezen alapul.

Tehát ma két nézőpont létezik az olaj eredetének természetéről. Az egyik biogén. Eszerint az olaj állatok vagy növények maradványaiból keletkezett. A második elmélet abiogén. Ezt D. I. Mengyelejev dolgozta ki részletesen, aki azt javasolta, hogy a természetben az olaj szintetizálható szervetlen vegyületekből.

És bár a geológusok többsége még mindig ragaszkodik a biogén elmélethez, ezeknek a vitáknak a visszhangja a mai napig nem csillapodott. Az igazság ára ebben az esetben túl magas. Ha igazuk van a biogén elmélet híveinek, akkor az a félelem is igaz, hogy a régen keletkezett olajtartalékok hamarosan véget érhetnek. Ha az igazság az ellenfeleik oldalán van, akkor ezek a félelmek valószínűleg hiábavalóak. Hiszen a földrengések még most is a földkéregben törések kialakulásához vezetnek, van elég víz a bolygón, magja egyes adatok szerint tiszta vasból áll... Egyszóval mindez reményt ad hogy ma képződik az olaj a mélyben, ami azt jelenti, hogy nem kell félni attól, hogy holnap véget érhet.

Nézzük meg, milyen érveket adnak az egyik és a másik hipotézis képviselői álláspontjuk védelmében.

De először néhány szót a Föld szerkezetéről. Ez segít nekünk gyorsan megérteni a tudósok logikai konstrukcióit. Egyszerűen fogalmazva, a Föld három gömb, amelyek egymásban helyezkednek el. A felső héj a szilárd földkéreg. A köpeny mélyebben helyezkedik el. És végül a középpontban van a mag. Az anyagnak ez a megoszlása, amely 4,5 milliárd éve kezdődött, a mai napig tart. Intenzív hő- és tömegcsere zajlik a kéreg, a köpeny és a mag között, ennek minden geológiai következményével - földrengések, vulkánkitörések, kontinensmozgások...

SZERVETLEN PARÁD

Az első próbálkozások az olaj eredetének magyarázatára az ókorból származnak. Megőrződött például a körülbelül 2000 évvel ezelőtt élt ókori görög tudós, Sztrabón kijelentése: „Az apollóniak vidékén van egy Nymphaeum nevű hely – írta –, ez egy tüzet okádó szikla, és alatta meleg víz és aszfalt források áramlanak, valószínűleg a föld alatti aszfalttömbök égéséből...".

Strabo két tényt egyesített egésszé: a vulkánkitöréseket és az aszfaltok (ahogy ő nevezte olajat) képződését. És... tévedtem! Az általa említett helyeken nincsenek aktív vulkánok. Még húsz évszázaddal ezelőtt sem léteztek. Amit Strabo a kitöréseknek tartott, az valójában a felszín alatti víz kitörései (az úgynevezett iszapvulkánok), amelyek az olaj és a gáz felszínre kerülését kísérik. Ma pedig hasonló jelenségek figyelhetők meg Absheronban és a Taman-félszigeten.

Azonban a hiba ellenére Strabo érvelésében volt egy józan ész – az olaj eredetéről alkotott értelmezése materialista alapokon nyugodott. Ez a vonal hosszú időre megszakadt. A híres német természettudós, A. Humboldt csak 1805-ben tért vissza a materialista nézőponthoz, saját venezuelai megfigyelései és a Vezúv kitörésének leírásai alapján. „...Nem kételkedhetünk abban – írja –, hogy az olaj hatalmas mélységben végzett desztilláció terméke, és primitív kőzetekből származik, amelyek alatt minden vulkáni jelenség energiája nyugszik.”

Az olaj eredetének szervetlen elmélete fokozatosan kikristályosodott, és mire Mengyelejev előterjesztette az olaj karbidos eredetére vonatkozó elméletét, a szervetlen anyagok elegendő számú tényt és érvelést halmoztak fel. A következő években pedig új információkkal bővült a gyűjteményük.

1877-1878-ban francia tudósok tüköröntvényen sósavval, vason pedig vízgőzzel fehér hő hatására hidrogént és jelentős mennyiségű szénhidrogént nyertek, amelyek még olajszagúak is.

A vulkáni hipotézis mellett az olaj abiogén eredetét támogatóknak van egy kozmikus hipotézise is. V. D. Sokolov geológus 1889-ben azt javasolta, hogy abban a távoli időszakban, amikor az egész bolygónk még gázrög volt, szénhidrogének is jelen voltak a gáz összetételében. Ahogy a forró gáz lehűlt és a folyékony fázisba jutott, a szénhidrogének fokozatosan feloldódtak a folyékony magmában. Amikor a szilárd földkéreg folyékony magmából kezdett kialakulni, a fizika törvényei szerint már nem tartalmazhatott szénhidrogéneket. A földkéreg repedései mentén kezdtek kiszabadulni, felemelkedtek a felső rétegeibe, kondenzálva és itt olaj- és gázfelhalmozódást képezve.

Már korunkban mindkét hipotézist - vulkáni és kozmikus - egyetlen egésszé egyesítette V. Salnikov novoszibirszki kutató. Abból a feltételezésből élt, hogy a túl alacsony pályán lévő bolygót, amelynek összetételében nagy mennyiségű szénhidrogén található, a légkör felső rétegei fokozatosan lelassították, és végül a Földre esett, ahogyan az a mesterséges műholdak esetében történik. Az éles sokk felerősítette a vulkáni és hegyépítő tevékenységet. A több milliárd tonnányi vulkáni hamu és erős iszapáramok elárasztották az űrből hozott szénhidrogéneket, eltemették őket a mélyben, ahol a magas hőmérséklet és nyomás hatására olajzá és gázzá változtak.

Következtetéseinek alátámasztására Szalnyikov az olaj- és gázmezők szokatlan elhelyezkedésére mutat rá. A felfedezett lerakódások nagy zónáinak összekapcsolásával párhuzamos szinuszos vonalrendszert kapott, amely véleménye szerint nagyon emlékeztet a mesterséges földi műholdak pályáinak vetületeire.

A szervetlen hipotézisekről szóló történet nem tekinthető teljesnek a híres olajgeológus, N. A. Kudrjavcev említése nélkül. Az 50-es években hatalmas geológiai anyagot gyűjtött össze és foglalt össze a világ olaj- és gázmezőiről.

Mindenekelőtt Kudrjavcev felhívta a figyelmet arra a tényre, hogy sok olaj- és gázlelőhely található a földkéreg mély vetődési zónái alatt. Önmagában egy ilyen ötlet nem volt új: D. I. Mengyelejev felhívta a figyelmet erre a körülményre. De Kudrjavcev nagymértékben kiterjesztette az ilyen következtetések alkalmazási területét, és mélyebben alátámasztotta őket.

Például Szibéria északi részén, az úgynevezett Markhininsky-akna területén az olaj nagyon gyakori a felszínre szivárgás. Két kilométeres mélységig minden kőzet szó szerint olajjal telített. Ugyanakkor, amint az elemzés kimutatta, a kőzettel egyidejűleg képződött szén mennyisége rendkívül kicsi - 0,02-0,4%. De ahogy távolodsz az aknától, a szerves vegyületekben gazdag kőzetek mennyisége nő, de az olaj mennyisége meredeken csökken.

Ezekre és más adatokra alapozva Kudrjavcev azt állítja, hogy a Markhininsky-duzzadás olaj- és gázpotenciálja nagy valószínűséggel nem szerves anyaggal, hanem egy mély hibával van összefüggésben, amely a bolygó beléből szállítja az olajat.

Hasonló formációk léteznek a világ más régióiban is. Wyoming államban (USA) például a lakók régóta aszfaltdarabokkal fűtik házaikat, amelyeket a szomszédos Réz-hegység hegyeinek repedéseiből szednek ki. De maguk a gránitok, amelyek ezeket a hegyeket alkotják, nem tudnak olajat és gázt felhalmozni. Ezek az ásványok csak a keletkezett repedéseken keresztül származhatnak a föld mélyéről.

Ezen túlmenően olajnyomokat találtak a kimberlit csövekben – azokban, amelyekben a természet gyémántokat szintetizált. A földkéreg ilyen robbanásveszélyes repedési csatornái, amelyek mélygázok és magma áttörése következtében alakultak ki, meglehetősen alkalmas helynek bizonyulhatnak az olaj és a gáz képződésére.

Ezeket és sok más tényt összefoglalva Kudrjavcev felállította magmatikus hipotézisét az olaj eredetéről. A Föld köpenyében nyomás alatt és magas hőmérsékleten szénből és hidrogénből először a CH, CH2 és CH3 szénhidrogén gyökök keletkeznek. A köpenyben a magas nyomású területekről az alacsony nyomású területekre mozognak. És mivel a nyomáskülönbség különösen a hibazónában érezhető, a szén elsősorban ide irányul. A földkéreg rétegeibe felemelkedő szénhidrogének a kevésbé fűtött zónákban reagálnak egymással és a hidrogénnel, olajat képezve. Ezután a keletkező folyadék függőlegesen és vízszintesen is mozoghat a kőzet repedései mentén, és csapdákban halmozódhat fel.

Az elméleti elképzelések alapján Kudrjavcev azt tanácsolta, hogy ne csak a felső rétegekben, hanem mélyebben is keressenek olajat. Ez az előrejelzés ragyogóan beigazolódik, és a fúrási mélység évről évre nő.

A 60-as évek közepén meg lehetett válaszolni egy ilyen fontos kérdést: „Miért nem bomlanak szét az olajat alkotó ilyen „kényes” szénhidrogén-vegyületek a Föld beleiben kémiai elemekké magas hőmérsékleten? Valójában az ilyen bomlás könnyen megfigyelhető még egy iskolai laboratóriumban is. A destruktív olajfinomítás ilyen reakciókon alapul. Kiderült, hogy a természetben éppen fordított a helyzet - egyszerű vegyületekből összetett vegyületek keletkeznek... A kémiai reakciók matematikai modellezése bebizonyította, hogy egy ilyen szintézis egészen elfogadható, ha a magas hőmérséklethez nagy nyomást adunk. Mint ismeretes, mindkettő bőségesen megtalálható a föld belsejében.

A kőolajtartalékok közelgő (30-50 éven belüli) kimerülésére vonatkozó széles körben elterjedt előrejelzést a szakemberek eltérően érzékelik. Legtöbben tisztelettel („így van”), mások szkepticizmussal („az olajtartalékok határtalanok!”), megint mások sajnálattal („ez évszázadokig tarthat…”). A „Popular Mechanics” úgy döntött, hogy megvizsgálja ezt a kérdést.

Olajképződés a biogén elmélet szerint

A vietnami polcon található White Tigris mező olajtermelésének volumene meghaladta a geológusok legoptimistább előrejelzéseit, és sok olajmunkást reményt keltett, hogy hatalmas „fekete arany” készleteket tárolnak nagy mélységben.

1494−1555: Georgius Agricola orvos és kohász. A 18. századig az olaj eredetének számos érdekes változata létezett („földzsírból az özönvíz hatására”, borostyánból, bálnavizeletből stb.). George Agricola 1546-ban azt írta, hogy az olaj szervetlen eredetű, és a szén megvastagodásával és megszilárdulásával keletkezik.

1711-1765: Mihajlo Vasziljevics Lomonoszov, enciklopédista tudós - vegyész, fizikus, csillagász stb. Az egyik első, aki tudományosan megalapozott elképzelést fogalmazott meg az olaj eredetéről a föld rétegeiben elszenesedésnek és nyomásnak kitett növényi maradványokból (“ A föld rétegein”, 1763) : „A barna és fekete olajos anyag a föld alatti hő hatására kilökődik a készülő szénből...”

1834-1907: Dmitrij Ivanovics Mengyelejev, kémikus, fizikus, geológus, meteorológus stb. Kezdetben az olaj szerves eredetének gondolatát osztotta (nagy mélységben, magas hőmérsékleten, ill. nyomás a széntartalmú vas és a felszínről szivárgó víz között). Később ragaszkodtak a „szervetlen” változathoz

1861-1953: Nyikolaj Dmitrijevics Zelinszkij, szerves kémikus. Jelentősen hozzájárult az olaj eredete problémájának megoldásához. Kimutatták, hogy egyes szénvegyületek, amelyek állatok és növények részei, alacsony hőmérsékleten és megfelelő körülmények között az olajhoz hasonló termékeket képezhetnek kémiai összetételükben és fizikai tulajdonságaiban.

1871−1939: Ivan Mihajlovics Gubkin, kőolajgeológus. A szovjet kőolajgeológia megalapítója, a biogén elmélet támogatója. Összefoglalta az olaj természetére vonatkozó vizsgálatok eredményeit, és arra a következtetésre jutott: képződésének folyamata folyamatos; a földkéreg azon területei, amelyek a múltban instabilok voltak a süllyedési és kiemelkedési területek határán, a legkedvezőbbek az olajképződésnek

Nagyjából senki sem tudja, hány évre lesz elegendő az olajtartalék. Ami még meglepőbb, hogy a mai napig senki sem tudja pontosan megmondani, hogyan keletkezik az olaj, bár erről már a 19. század óta vita folyik. A tudósok meggyőződésüktől függően két táborra oszlottak.

Napjainkban a biogén elmélet uralkodik a szakemberek körében a világon. Azt állítja, hogy az olaj és a földgáz növényi és állati szervezetek maradványaiból több millió évig tartó folyamat során keletkezett. Ezen elmélet szerint, amelynek egyik alapítója Mihajlo Lomonoszov volt, az olajtartalékok pótolhatatlanok, és minden lelőhelye egy napon elfogy. Az emberi civilizációk múlandóságára tekintettel persze nem megújuló: az első ábécét és az atomenergiát legfeljebb négyezer év választja el egymástól, míg a jelenlegi szerves maradványokból új olaj keletkezése milliókat igényel. Ez azt jelenti, hogy a nem túl távoli utódainknak először olaj, majd gáz nélkül kell megbirkózniuk...

Az abiogén elmélet hívei optimistán tekintenek a jövőbe. Úgy gondolják, hogy az olaj- és gáztartalékok hosszú évszázadokra elegendőek. Dmitrij Ivanovics Mengyelejev Bakuban egyszer megtudta Herman Abikh geológustól, hogy az olajmezők földrajzilag nagyon gyakran csak hibákra korlátozódnak – ez a földkéreg speciális repedései. A híres orosz kémikus ugyanakkor meggyőződött arról, hogy a szénhidrogének (olaj és gáz) szervetlen vegyületekből keletkeznek mélyen a föld alatt. Mengyelejev úgy vélte, hogy a hegyépítési folyamatok során a földkérget átmetsző repedéseken keresztül a felszíni víz mélyen a Földbe szivárog fémtömegekké, és vaskarbidokkal reagálva fémoxidokat és szénhidrogéneket képez. A szénhidrogének a repedéseken keresztül a földkéreg felső rétegeibe emelkednek, és olaj- és gázlerakódásokat képeznek. Az abiogén elmélet szerint az új olaj keletkezésére nem kell évmilliókat várni, ez egy teljesen megújuló erőforrás. Az abiogén elmélet hívei abban bíznak, hogy új lelőhelyek nagy mélységben várnak felfedezésre, és a jelenleg feltárt olajkészletek jelentéktelennek bizonyulhatnak a még ismeretlenekhez képest.

Bizonyítékokat keres

A geológusok azonban inkább pesszimisták, mint optimisták. Legalább több okuk van bízni a biogén elméletben. 1888-ban Gefer és Engler német tudósok kísérleteket végeztek, amelyek bebizonyították, hogy állati eredetű termékekből lehet olajat nyerni. A halolaj 4000 C-os hőmérsékleten és körülbelül 1 MPa nyomáson történő desztillálásakor telített szénhidrogéneket, paraffint és kenőolajokat izoláltak belőle. Később, 1919-ben Zelinsky akadémikus a Balkhash-tó fenekéről származó, főleg növényi eredetű szerves iszapból nyers kátrányt, kokszot és gázokat - metánt, CO-t, hidrogént és hidrogén-szulfidot - nyert a desztilláció során. Majd benzint, kerozint és nehézolajokat vont ki a gyantából, kísérletileg bizonyítva, hogy szerves növényi anyagokból is nyerhető olaj.

Az olaj szervetlen eredetét támogatóknak módosítaniuk kellett nézeteiket: most már nem tagadták a szénhidrogének szerves anyagokból való eredetét, hanem úgy vélték, hogy alternatív, szervetlen módon is beszerezhetők. Hamarosan megvoltak a saját bizonyítékaik. Spektroszkópiai vizsgálatok kimutatták, hogy egyszerű szénhidrogének jelen vannak a Jupiter és más óriásbolygók, valamint ezek műholdai légkörében és az üstökösök gázburkában. Ez azt jelenti, hogy ha a természetben zajlanak a szerves anyagok szervetlen anyagokból történő szintézisének folyamatai, semmi sem akadályozza meg a szénhidrogének karbidokból történő képződését a Földön. Hamarosan más tényeket fedeztek fel, amelyek nem voltak összhangban a klasszikus biogén elmélettel. Számos olajkútnál az olajtartalékok váratlanul megindultak.

Olaj varázslat

Az egyik első ilyen paradoxont ​​egy olajmezőn fedezték fel a Tersko-Sunzha régióban, nem messze Groznijtól. Az első kutakat 1893-ban fúrták itt, természetes olajbemutató helyein.

1895-ben az egyik 140 m mélységből származó kút hatalmas olajfoltot termelt. 12 napos zuhogás után az olajpajta falai összeomlottak, és az olajáramlás elárasztotta a közeli kutak tornyait. Csak három évvel később sikerült megszelídíteni a szökőkutat, majd kiszáradt, és áttértek a szökőkútos olajtermelésről a szivattyúzásra.

A Nagy Honvédő Háború kezdetére minden kút erősen vizezett volt, és néhányuk molylepke volt. A béke beálltát követően a termelés helyreállt, és mindenki meglepetésére szinte minden magasvizű kútból vízmentes olajat kezdtek termelni! Megmagyarázhatatlan módon a kutak „második szelet” kaptak. Újabb fél évszázad után a helyzet megismétlődött. A csecsen háborúk kezdetére a kutak ismét erősen öntözöttek voltak, vízhozamuk jelentősen lecsökkent, a háborúk alatt pedig nem aknázták ki őket. A termelés újraindításakor a termelési ráta jelentősen megnőtt. Ráadásul az első kis kutak ismét olajat kezdtek pumpálni a gyűrűn keresztül a föld felszínére. A biogén elmélet támogatói tanácstalanok voltak, míg a „szervetlenek” könnyen megmagyarázták ezt a paradoxont ​​azzal, hogy ezen a helyen az olaj szervetlen eredetű.

Valami hasonló történt a világ egyik legnagyobb olajmezőjén, a Romashkinskoye-nál, amelyet több mint 60 éve fejlesztettek ki. A tatár geológusok szerint 710 millió tonna olajat lehetne kitermelni a mező kútjain. A mai napig azonban már közel 3 milliárd tonna olajat termeltek itt! Az olaj- és gázgeológia klasszikus törvényei nem tudják megmagyarázni a megfigyelt tényeket. Néhány kút lüktetni látszott: a termelési ráta csökkenését hirtelen felváltotta a hosszú távú növekedés. A volt Szovjetunió területén számos más kútban is lüktető ritmust figyeltek meg.

Lehetetlen megemlíteni a „Fehér Tigris” mezőt a vietnami polcon. Az olajtermelés kezdetétől fogva kizárólag üledékes rétegekből vonták ki a „fekete aranyat”, itt fúrták át az üledékes rétegeket (kb. 3 km), bejutottak a földkéreg alapjába, és kifolytak a kút. Sőt, a geológusok szerint mintegy 120 millió tonnát sikerült kitermelni a kútból, de ennek a mennyiségnek a kitermelése után is jó nyomással folyt tovább az olaj a mélyből. A terep új kérdést vetett fel a geológusok számára: vajon csak üledékes kőzetekben halmozódik fel az olaj, vagy az aljzati kőzetek is tartalmazhatják? Ha olaj is van az alapítványban, akkor a világ olaj- és gázkészletei sokkal nagyobbak lehetnek, mint gondolnánk.

Gyors és szervetlen

Mi okozza sok kút „második szelét”, ami a klasszikus olaj- és gázgeológia szempontjából megmagyarázhatatlan? „A Tersko-Sunzhenskoye mezőn és néhány más területen olaj képződhet szerves anyagokból, de nem évmilliók alatt, ahogy a klasszikus geológia biztosítja, hanem néhány év alatt” – mondja az orosz geológiai osztály vezetője. Állami Olaj- és Gázipari Egyetem. ŐKET. Gubkin Viktor Petrovics Gavrilov. „Képződésének folyamata a szerves anyagok mesterséges desztillációjához hasonlítható, hasonlóan Gefer és Zelinsky kísérleteihez, de ezt maga a természet végzi. Ez az olajképződés sebessége a terület geológiai adottságai miatt vált lehetővé, ahol a litoszféra alsó részével együtt az üledék egy része a Föld felső köpenyébe húzódik. Ott, magas hőmérséklet és nyomás mellett a szerves anyagok gyors lebomlásának és új szénhidrogén molekulák szintézisének folyamatai mennek végbe.”

A Romashkinskoye mezőn Gavrilov professzor szerint más mechanizmus működik. Itt, a földkéreg kristályos kőzeteinek vastagságában, az alagsorban vastag, több mint 3 milliárd éves, nagy alumínium-oxid tartalmú gneiszréteg fekszik. Ezek az ősi kőzetek sok (akár 15%) grafitot tartalmaznak, amelyből magas hőmérsékleten, hidrogén jelenlétében szénhidrogének keletkeznek. A törések és repedések mentén a kéreg porózus üledékes rétegébe emelkednek.

Van egy másik mechanizmus a szénhidrogén-készletek gyors feltöltésére, amelyet a nyugat-szibériai olaj- és gáztartományban fedeztek fel, ahol Oroszország összes szénhidrogénkészletének fele koncentrálódik. A tudós szerint itt, az ősi óceán eltemetett hasadékvölgyében a szervetlen anyagokból metánképződési folyamatok zajlottak és zajlanak, mint a „fekete dohányosoknál” (lásd az oldalsávot). A helyi hasadékvölgyet azonban elzárja az üledék, ami megakadályozza a metán szétszóródását, és a kőzettározókban koncentrálódik. Ez a gáz az egész nyugat-szibériai síkságot táplálta és táplálja szénhidrogénekkel. Itt szerves vegyületekből gyorsan képződik olaj. Szóval, mindig lesznek itt szénhidrogének?

„Ha új elvekre építjük a terepfejlesztési megközelítésünket – válaszolja a professzor –, összehangoljuk a kitermelés ütemét az ezeken a területeken található termelőközpontokból származó szénhidrogének beérkezésének ütemével, akkor a kutak több száz évig működnek.”

De ez túl optimista forgatókönyv. A valóság kegyetlenebb: a tartalékok feltöltéséhez az emberiségnek fel kell hagynia az „erőszakos” kitermelési technológiákkal. Ezenkívül speciális rehabilitációs időszakokat kell bevezetni, ideiglenesen felhagyva a lelőhelyek kiaknázásával. Megtehetjük ezt a növekvő globális népességgel és a növekvő igényekkel szemben? Alig. Hiszen az atomenergián kívül az olajnak még nincs méltó alternatívája.

Dmitrij Ivanovics Mengyelejev a múlt században kritikusan kijelentette, hogy az olajat égetni olyan, mint bankjegyekkel égetni a kemencét. Ha a nagy vegyész ma élne, valószínűleg a civilizáció történetének legőrültebb generációjának nevezne minket. És talán tévednék – a gyerekeink még mindig felülmúlhatnak minket. De az unokáknak nagy valószínűséggel soha nem lesz ilyen esélyük...

Az olaj és gáz eredetére alapvetően két elmélet létezik: szerves (üledékvándorlás) és szervetlen (biogén). Azonnal meg kell jegyezni, hogy a kőolaj és gáz kutatását gyakorlatilag végző tudósok és kőolajgeológusok túlnyomó többsége az olaj szerves eredetének elmélete mellett áll. Hazánkban azonban egyes tudósok védik az olaj abiogén genezisét.

Az olaj és a gáz szervetlen eredetére vonatkozó elmélet alapját 1877-ben a nagy orosz tudós, D. I. Mengyelejev fektette le.

D.I. Mengyelejev úgy vélte, hogy a szénhidrogének a Föld bélrendszerében a nehézfém-karbidok és a felszínről érkező víz kölcsönhatása révén keletkeznek. Ezután a túlhevített gőz nyomása alatt ezeknek a szénhidrogéneknek a keveréke ugyanazon vetők mentén felemelkedik a földkéreg felső részébe. Itt alacsony nyomás és lényegesen alacsonyabb hőmérséklet uralkodik, így a gáznemű szénhidrogének lecsapódnak és felhalmozódnak.

D. I. Mengyelejev karbidelmélete ellen a legnyomósabb kifogásokat I. M. Gubkin fogalmazta meg. Először is, a földkéregben nincsenek olyan hibák, amelyek 2900 km mélységig behatolnak a köpenybe, sőt a magba; másodszor, nem bizonyított, hogy a mély kőzetek fémkarbidokat tartalmaznak.

A biológiai és kémiai tényezők is a szénhidrogének szervetlen eredete ellen szólnak. Sok ilyen indokolt kifogás van.

N. B. Vassoevich nyomós érvet hoz fel az ősi kőzetekben található szénvegyületek biológiai eredete mellett. Kiemeli, hogy a természetben a szénnek két izotópja van - 12 C és 13 C, és az élő szervezetekben kevesebb a 13 C izotóp, mint az ásványokban. A 13 C izotóp hiánya az olajban egyértelműen megoldja az élő természettel való kapcsolatának kérdését.

A. I. Kravcov úgy véli, hogy az olaj keletkezhetett a metánból, de maga a metán nem az állati eredetű szerves anyagok bomlásának eredményeként keletkezett, hanem a hidrogén és a szén-monoxid vagy -dioxid szintézisének eredményeként, amely a földkéreg mélységéből származik. A föld a köpenyig visszavezethető mély vetők mentén. Továbbá A. I. Kravtsov adatokat közöl arról, hogy a Föld története során a vulkáni tevékenység átlagosan megegyezett a modern tevékenységgel, és a következő példát hozza fel. 83 millió év alatt csak a Kuril-szigeteken 9,0 * 10 19 t H 2, 2,7 * 10 11 t CO, 2,7 * 10 11 t CH 4, 9,0 * 10 14 t CO került a felszínre 2. Majd kijelenti, hogy a metánmolekulák szilikátok, valamint a kőzetekben található vas- és nikkel-oxidok katalitikus hatására képesek nehéz szénhidrogénekké polimerizálódni. Ugyanezen tudós szerint a szénhidrogének kezdeti felhalmozódásának nagy részét elsősorban a metán és könnyű homológjai - „száraz gáz” képviselik, amely fokozatosan „folyékony gázból” álló kondenzátummá alakul; ez utóbbiak ezután könnyű benzinolajokká alakulnak, amelyek ezt követően megfelelő termodinamikai körülmények között egyre nehezebbek lesznek, amíg bitumenné nem válnak. Ebből az a következtetés vonható le, hogy a gáz- és olajrégiókat nem üledékes medencékkel kell társítani, hanem a köpenybe behatoló és a gázok kibocsátását elősegítő mély törésvonalakkal.

Ezek az olaj és gáz szervetlen (biogén) eredetének egyik hívének modern elképzelései.

Az olaj szerves eredetének elméletét I. M. Gubkin sikeresen kidolgozta. Véleménye szerint az olaj képződésének kiindulási anyaga zsírok, viasz és egyéb vegyületek, valamint a szén - lignin, rost stb. Oxidáló környezetben (oxigénhez jutva) a szerves anyagok szénné alakulnak, ill. redukáló környezetben - kőolaj szénhidrogénekké.

Az elmúlt években sok tudós sikeresen tanulmányozta az olaj eredetének problémáját. Különösen érdekes N. B. Vassoevich elmélete az üledékvándorlásról. Ezen elmélet szerzője szerint az olaj üledékes kőzetekben egyenletesen eloszlatott bitumenes anyag formájában, amit ő mikroolajnak nevez, zsíros anyagokat tartalmazó planktonból képződik. A sztratiszféra kontinentális szektorában a diszpergált szénhidrogének össztartalma megközelítőleg (70÷80) 10 12 m. Ezt követően az anyaüledékes rétegek mélységének növekedésével a mikroolaj „érése” következik be. A folyamatot stimuláló fő tényezők a hőmérséklet, az expozíciós idő és a nyomás. Az olajképződés fő fázisát 60-150°C hőmérséklet-tartomány és 15-45 MPa nyomás jellemzi. Ilyen körülmények általában 1500-5000 m mélységben figyelhetők meg.

I. O. Brod és N. B. Vassoevich szerint az olaj- és gáztartalmú területek a földkéreg mélyedései, amelyeket általában üledékes kőzetmedencéknek neveznek. Ezek a medencék évmilliók és tízmilliók alatt alakultak ki. N. B. Vassoevich és más tudósok azt mutatják, hogy az ilyen mélyedések területe sok ezer, sőt több százezer négyzetkilométert is elér, és az őket kitöltő kőzetek térfogata n10 3 és n10 6 km 3 között van. Ezek a medencék az olaj szülőhelye.

Az olajképződéssel párhuzamosan szénhidrogéngázok keletkeznek.

A kontinensek üledékes medencéiben évente végzett kutatási munka biztosítja az olaj- és gázkészletek növekedését. Az olaj és a gáz a tengerek fenekén, a kontinensek körüli talapzati (és kontinentális lejtős) zónában szinte mindenütt üledékes medencékben lapul.

Összefoglalva az olaj és gáz eredetének tárgyalását, hangsúlyozni kell, hogy képződésük fő forrása az üledékes kőzetekbe temetett széntartalmú anyagok. Jelenleg nagy, meggyőző és alaposan ellenőrzött tény- és kísérleti anyag gyűlt össze erről a kérdésről.

Így a legelfogadhatóbb az olaj és gáz szerves, vagyis üledékes migrációs eredetének elmélete. A geológusok az altalaj olaj- és gáztartalmának előrejelzésekor, illetve az olaj és gáz keresése során általában a fentebb vázolt elméletre támaszkodnak.