Аннотация

     Исследовалась проблема происхождения нефти.

     Еще в начальных классах при изучении окружающего мира мы узнали, что нефть имеет органическое происхождение. Но в 6 классе на вечере – юбилее Д.И. Менделеева  узнал, что ученый работал над теорией происхождения нефти. Он был сторонником неорганического происхождения. Это заинтересовало меня.

            Наука прошла сложный и большой путь – от алхимии древнего мира до компьютеров и атомных реакторов сегодняшнего дня, но на происхождение нефти до сих пор нет единого взгляда. Сегодня актуальность решения данной проблемы еще более велика, чем раньше, так как это не только удовлетворение жажды познания окружающего нас мира, но и ключ к поиску одного из ценнейших видов полезных ископаемых. 

        Проблема происхождения нефти перекликается с нерешенными вопросами  происхождения нашей планеты, жизни на Земле, которая имеет те же фактические и философские корни. Она привлекала интерес многих представителей различных наук, волновала ведущих химиков, микробиологов, геологов, астрономов, физиков и т.д. Попытки понять ее предпринимались и предпринимаются большими научными коллективами. Но происхождение нефти по-прежнему остается, как это принято говорить, одной из сокровенных тайн природы, тайной за семью печатями. Сегодня теоретические воззрения на эту проблему поляризовались в двух принципиально разных точках зрения – неорганической и органической теориях происхождения нефти.

       История формирования и становления обеих теорий связана с именами русских ученых. У истоков создания органической теории стояли М.В.Ломоносов и Н.Д.Зелинский, основные положения неорганической теории были сформулированы Д.И.Менделеевым.     

        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 неорганических. Но ведь именно на этом и построена теория Менделеева.

       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.

      Рассказ о неорганических гипотезах нельзя будет считать полным, если не упомянуть известного геолога-нефтяника Н.А.Кудрявцева. В 50-е годы 19-ого века он собрал и обобщил огромный геологический материал по нефтяным и газовым месторождениям мира. 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.

       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.

        М.В.Ломоносов в своих исследованиях значительное место отводил изучению полезных ископаемых, в частности нефти. Он проделал огромную работу по сбору фактического материала, изучению геологических условий залегания нефти, экспериментальному исследованию «каменного масла» и других «жирных материалов» в своей лаборатории, создал и впервые четко сформулировал теорию органического происхождения нефти и горючих сланцев, разработал основные положения о генезисе нефти и нефтяных месторождений.

       С М.В.Ломоносовым был лично знаком П.И.Рычков, русский ученый, географ, первый описавший природу и ископаемые богатства Приуралья.  Он находился с ним в регулярной переписке и ему первому послал в 1775г. (с просьбой «исправить погрешности») рукопись своей знаменитой «Топографии Оренбургской», в которой были описаны месторождения нефти на реке Сок.                                                                                                        М.В.Ломоносову был также хорошо известен гидрограф и   картограф Ф.И.Соймонов и его журнал «Журнал описания Каспийского моря», в котором были подробно описаны (1728) нефтяные промыслы Апшерона, расположенные вблизи Баку.

        Михаил Васильевич был знаком с трудом академика И.В.Вейтбрехта «О нефти», опубликованным в1739 г., в котором были собраны многочисленные и разнообразные данные о бакинских и зарубежных нефтяных, битумных и газовых месторождениях. Ему, по-видимому, было известно обстоятельное описание «нефтяных колодцев» Баку, сделанное путешественником Е.Кемпфером в 1712 г. в его книге о путешествии в Персию и другие страны.

      М.В.Ломоносов  тщательно изучал, проверял, обобщал и систематизировал многочисленные, но разрозненные и часто недостоверные сведения о нефти.

По мере углубления и расширения своих знаний о горючих ископаемых он изменял и свои суждения об их природе.

       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 давления  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 Балхаш. При его переработке удалось получить бензин, керосин, тяжелые масла, а также метан.
Так опытным путем была доказана теория органического происхождения нефти.

        Биогенной теории придерживались многие серьезные отечественные и зарубежные ученые. Академик В.И.Вернадский, основоположник современной геохимии нефти, еще в начале века писал: «Организмы, несомненно, являются исходным веществом нефти».

       Академик И.М.Губкин в своей книге «Учение о нефти», впервые увидевшей свет в 1932 году, наиболее обстоятельно и полно подвел научный итог тогдашней истории нефтяного и газового дела. 

       Взгляды Губкина на образование нефти лежат в основе современной гипотезы ее органического происхождения. В наше время многие ее положения расширены и дополнены. Так, скажем, долгое время считалось, что первоначальное накопление органического вещества обязательно должно идти в океане. Но, видимо, нефть может формироваться и в континентальной обстановке, ведь в болотах, озерах, реках достаточно органических веществ. 
Детально рассмотрен и сам процесс формирования нефтяных месторождений. Выделяют пять основных стадий осадконакопления и преобразования органических остатков в нефть.

       Первая стадия: в осадок, образованного в море или в пресном водоеме, вносятся органические вещества с небольшим количеством углеводородного нефтяного ряда, синтезированные живыми организмами. 
       Вторая стадия: накопленный на дне осадок преобразуется, уплотняется, частично обезвоживается. При этом часть вещества разлагается с выделением диоксида углерода, сероводорода, аммиака и метана. Словом, получается картина, частенько наблюдаемая на болотах. 
        Третья стадия: биохимические процессы постепенно затухают. Сравнительно небольшая температура земных недр на данной глубине (порядка 50 С) определяет низкую скорость реакций. Концентрация битумов и нефтяных углеводородов возрастает слабо, в составе газовых компонентов                                                                                                                                                                                                                                                                                           преобладает  диоксид углерода.

       Четвертая стадия: осадок погружается на глубину трех-четырех километров, окружающая температура возрастает до 150С.  Происходит отгонка нефтяных углеводородов из рассеянного органического вещества в пласт. Попав в проницаемые породы-коллекторы, нефть начинает новую жизнь, образует промышленные  залежи.

       И наконец, пятая стадия: на глубине четырех-пяти километров и более при температуре свыше 180С  органическое вещество прекращает выделение нефти и продолжает генерировать лишь газ. 

       Итак, на сегодняшний день налицо две точки зрения на природу происхождения нефти. Одна – биогенная. Согласно ей, нефть образовалась из останков 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  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.      

         А ведь зная причины образования, можно вести направленный поиск. За постановкой вопроса – откуда же пошла нефть – стоят конкретные практические дела – где искать нефть. Поэтому-то продолжают спорить ученые о прошлом нефти, скрытом толщей земной коры и завесой миллионов лет. Итак, как видим, обе точки зрения достаточно продуктивны, обе опираются не только на логические заключения, но и на реальные факты.

       В литературе часто встречаются слова «теория происхождения нефти». Приведенные данные дают нам право говорить о гипотезе, а не о завершенной теории. Спор ведь еще не окончен, и как знать, сможем ли мы стать свидетелями его завершения. Трудно поставить точку и быть категоричным в оценке позиций спорящих, ведь предмет спора отдален от нас на миллионы лет и  на сотни километров  земных  глубин.