| Oljebildning | |
|---|---|
| Oljans ursprung | |
| Abiogent ursprung av olja | |
| Biogent ursprung av olja |
Abiogent ursprung av olja (oorganiskt eller mineral, ursprung av olja) - teorier om ursprunget för olja , enligt vilka den bildades från olika element av oorganiskt ursprung, under kemiska reaktioner som inträffar på stora djup vid höga temperaturer och tryck.
Teorier om företräde för oljefyndigheter är alternativ till teorierna om organisk oljebildning .
Hypoteser som tyder på ett abiogent ursprung uttrycktes upprepade gånger av olika vetenskapsmän innan utvecklingen av avancerade metoder för analytisk kemi i början av mitten av 1900-talet och tillkomsten av masspektrometri [1] .
Hypotesen om oljans oorganiska ursprung bygger på det faktum att kolväten bildas i mantelkammare som ett resultat av oorganisk syntes på ultrastora djup under förhållanden med kolossala tryck och höga temperaturer från oorganiskt kol och väte [4] .
De abiogena hypoteserna återupplivades på 1950-talet, men publicerades huvudsakligen endast på ryska. Den abiogena hypotesen blev mer populär i västerlandet tack vare astronomen Thomas Gold , som publicerade sin forskning på engelska [1] [5] .
Även om den abiogena hypotesen accepterades av många geologer i Sovjetunionen, förlorade den sin trovärdighet i slutet av 1900-talet eftersom den inte tillät att göra effektiva prognoser för upptäckten av nya oljefält [1] [5] . En överväldigande mängd bevis vittnar till förmån för ursprunget till olja som producerats av mänskligheten enligt den biogena teorin [1] .
I utländska vetenskapliga översikter finns det två vanligaste abiogena hypoteser om oljans ursprung: [1] [5] [6]
Sovjetisk hypotes om djupt abiogent ursprung av olja från primära mineraler på planeten. Grunderna för hypotesen presenterades av N. A. Kudryavtsev i hans tal vid oljekonferenser inom hela unionen och i en artikel 1951 [7] . Sedan utvecklades det i verk av S. Ivanov och K. Ivanov , Yu. N. Fedorov, L. A. Petrov, V. B. Porfiriev (USSR), AM Cruse, JS Seewald (USA) och andra [4] .
Trots deras popularitet inom rysktalande vetenskap upptäcktes de största oljefyndigheterna i Volga- och Uralregionerna innan hypotesen populariserades; förutsägelserna av teorierna om Kudryavtsev och Porfiriev var för abstrakta och vaga för att hjälpa till med upptäckten av fyndigheter [5] .
Thomas Golds hypotes om ursprunget till olja från djupt sittande metan som kommer från jordens mantel publicerades 1979-1998. Gold medgav att denna metan delvis kunde återvinnas med deltagande av mikroorganismer ( djupt het biosfär ), vilket enligt hans åsikt borde förklara förekomsten av biomarkörer i olja. Förekomsten av bakterier kräver dock en temperatur som inte är högre än 110-150 grader Celsius på djup av högst 5-10 km, men omvandlingen av metan till mer komplexa kolväten sker endast vid tryck på mer än 30 kilobar, motsvarande djup i storleksordningen hundratals kilometer [5] .
De fakta som erhållits i ultradjupa oljefält vittnar till förmån för idéer om oljans djupa ursprung. Det oljebildande väte-kol-systemet är metastabilt. Vid låga tryck är alla tunga kolväten instabila med avseende på metan och en stökiometrisk mängd väte. Metan polymeriserar inte till tunga kolväten vid låga tryck och alla temperaturer. En ökning av temperaturen vid låga tryck skulle emellertid öka nedbrytningshastigheten för tunga kolvätemolekyler. Eftersom den kemiska potentialen för alla biotiska molekyler är sämre än den kemiska potentialen för metan, kan sådana kolväten inte bilda sig själva från några biotiska molekyler. Syntesen av kolvätesystem som till sin sammansättning liknar naturliga system kräver en temperatur på 700–1800 K och ett tryck på 15–80 kbar, såsom de som finns i jordens övre mantel på 50–240 km djup. Genom djupa förkastningar tränger kolväten som bildas i manteln in i jordskorpan, där de bildar olje- och gasfält. Detta inträffar främst på de marginella och interna sprickorna av oceaniska och kontinentala litosfäriska plattor och i andra zoner av djupa förkastningar i källaren av sedimentära bassänger [4] .
Experimenten från sovjetiska, ryska, amerikanska, västeuropeiska och kinesiska forskare [8] visade att från oorganiska komponenter vid höga tryck och temperaturer som liknar förhållandena i jordens övre mantel, syntetiseras en blandning av tunga kolväten, liknande sammansättning som naturliga olja, vars mängd ökar med ökande tryck. Således indikerar närvaron av tunga kolväten i olja höga genereringstryck. Och förekomsten av biomarkörer i naturliga oljor kan inte vara associerad med deras organiska ursprung, utan med ackumulering under filtrering genom sedimentära skikt som innehåller organiska ämnen [4] .
Teorier om bildning av oorganisk olja har fördelen av att kunna förklara förekomsten av en viss mängd väte i råolja. Vanligtvis innehåller marint organiskt material cirka 7-10% väte, medan råolja innehåller 11-15% väte. En av uppgifterna för teorin om organiskt ursprung är att visa vilken vätekälla som behövs för att fylla denna lucka. Fritt väte finns vanligtvis inte i sedimentära bergarter, kanske för att väte är den lättaste av alla gaser och dessutom den mest rörliga. Den kan penetrera stenar som är ogenomträngliga för andra gaser och på så sätt fly. Dessutom är det ett av de mest aktiva elementen. Emellertid frigörs fritt väte i stora volymer och finns i fumaroler . Bildandet av vulkaniskt väte kan förklaras av den möjliga reduktionen av vatten med hjälp av magnetit (som oxideras till hematit ) från överhettad ånga enligt följande reaktion:
2Fe 3 O 4 + H 2 O → 3Fe 2 O 3 + H 2
Man antar att vätet som produceras på detta sätt passerar genom jordskorpans bergarter och kommer i kontakt med organiska ämnen i skiffers subkapillära porer och i kapillärporer i sandsten. Väte kan kombineras med dessa ämnen och bilda kolväten. Det är möjligt att hydreringen av organiska petroleumämnen sker i naturen med hjälp av väte separerat från oorganiska ämnen. Men med all sannolikhet är detta väte en produkt av bakteriell aktivitet.
Oljereservernas ändlighet i jordskorpan gör det möjligt för oss att dra slutsatsen att volymen av global oljeproduktion kommer att nå en topp, varefter den oundvikligen kommer att börja minska ( peak oil ) och kommer inte att kunna tillfredsställa efterfrågan fullt ut, medan processen Oljeutvinningen kommer att bli mer komplicerad, vilket kräver mer och mer ekonomiska kostnader och energikostnader. Begreppet peak oil ses ibland som kontroversiellt, men det är en direkt följd av oljereservernas ändlighet (det är omöjligt att utvinna mer olja än vad som skapades av naturen på hundratals miljoner år) och representerar den viktigaste barriären för en civilisation som bygger på förbrukningen av kolväteresurser och på den ständiga ökningen av mängden olja som förbrukas. [ett]
Vissa anhängare av de abiogena hypoteserna uppgav att utarmningen av olje- och kolvätereserver inte hotar mänskligheten på grund av den pågående bildandet av nya formationer av olja och gas. Det har dock visat sig att oberoende av oljebildningens väg sker dess produktion i för hög hastighet, och oljetoppen kommer oundvikligen att nås. [1] [9]
I förhållande till oljans uttömlighet kan abiogena hypoteser delas in i svaga och starka . I svaga abiogena hypoteser anges att hastigheten för skapandet och ackumuleringen av kolväten motsvarar ackumuleringshastigheten i biogena teorier om oljebildning. Således, även om sådana hypoteser är korrekta, kommer oljetoppen att nås, eftersom mänskligheten producerar och konsumerar olja i mycket snabbare takt (hundratals år) än vad den skapas i naturen (hundratals miljoner år). [ett]
Starka abiogena hypoteser förutspår att olja bildas i betydligt snabbare takt (tiotusentals gånger snabbare än biogena teorier) tillräckligt för att ersätta all olja som människor utvinner från reservoarer. Det skulle till exempel kunna hävdas att en driftreservoar är ansluten till någon ultradjup oljereservoar som långsamt fyller på behållaren. Men vid någon tidpunkt kommer produktionstakten att komma ikapp takten för förnyelse av olja och sedan överskrida den, och oljetoppen kommer fortfarande att nås. Förespråkare av de abiogena hypoteserna har inte gett bevis för starka varianter i artiklar publicerade i vetenskapliga tidskrifter, men sådana påståenden kan hittas i mainstream media utan att kvantifiera dem enligt vetenskaplig metodik. [ett]
Litteratur efter år:
Konferensmaterial: