Абиогенное происхождение нефти

редактировать

Абиогенное происхождение нефти- это совокупность гипотез, которые предполагают, что нефть и природный газовые отложения в основном образуются неорганическими путями, а не в результате разложения организмов. Гипотеза глубинного газа Томаса Голда утверждает, что некоторые залежи природного газа образовались из углеводородов глубоко в мантии Земли. Однако теории, объясняющие происхождение нефти как абиотическое, обычно не принимаются научным сообществом и отвергаются большинством исследователей и научных теорий по этому вопросу.

Более ранние исследования мантийных пород из многих мест показывают, что углеводороды из мантии широко распространены по всему миру. Однако содержание углеводородов невелико. Хотя могут быть большие залежи абиотических углеводородов, глобально большие количества абиотических углеводородов маловероятны.

Содержание
  • 1 Обзорные гипотезы
  • 2 История
  • 3 Основы абиогенных гипотез
  • 4 Недавнее исследование абиогенных гипотез
  • 5 Предлагаемые механизмы абиогенной нефти
    • 5.1 Первобытные месторождения
    • 5.2 Создание в мантии
    • 5.3 Производство водорода
    • 5.4 Серпентинитовый механизм
      • 5.4.1 Синтез серпентинита
    • 5.5 Шпинель механизм полимеризации
    • 5.6 Карбонатное разложение
    • 5.7 Доказательства абиогенных механизмов
  • 6 Биотические (микробные) углеводороды
    • 6.1 Микробные биомаркеры
      • 6.1.1 Изотопные доказательства
    • 6.2 Биомаркерные химические вещества
    • 6.3 Следы металлы
    • 6.4 Восстановленный углерод
  • 7 Эмпирические данные
    • 7.1 Гидротермальное жерловое поле Лост-Сити
    • 7.2 Кратер Сильянского кольца
    • 7.3 Бактериальные маты
    • 7.4 Примеры предполагаемых месторождений абиогенного метана
  • 8 Геологические аргументы
    • 8.1 Случайные аргументы для abio генное масло
    • 8.2 Случайные аргументы против абиогенно го масла
    • 8.3 Свидетельства полевых испытаний
  • 9 Внеземной аргумент
  • 10 См. также
  • 11 Ссылки
  • 12 Библиография
  • 13 Внешние ссылки
Обзор гипотезы

Некоторые абиогенные гипотезы предполагают, что нефть и газ произошли не из ископаемых отложений, а вместо этого произошли из глубоких углеродных отложений, присутствующих со времен образования Земли. Кроме того, было высказано предположение, что углеводороды могли прибыть на Землю из твердых тел, таких как кометы и астероиды из позднего образования Солнечной системы., несущие с собой углеводороды.

Абиогенная гипотеза получила некоторую поддержку в 2009 году, когда исследователи из Королевского технологического института (KTH ) в Стокгольме сообщили, что, по их мнению, они доказали, что окаменелости из животных и растений не являются необходимыми для производства сырой нефти и природного газа.

История

Абиогенная гипотеза была впервые предложена Георгием Агриколой в 16 веке и различные дополнительные абиогенные гипотезы были предложены в 19 веке, в первую очередь прусским географом Александром фон Гумбольдтом, русским химиком Дмитрием Менделеевым (1877) и французским химиком Марселленом Бертло. Абиогенные гипотезы были возрождены во второй половине 20 века советскими учеными, которые не имели влияния за пределами Советского Союза, поскольку большая часть их исследований была опубликована на русском языке. Гипотеза была пересмотрена и сделана популярной на Западе Томасом Голдом, который развивал свои теории с 1979 по 1998 год и опубликовал свое исследование на английском языке.

Авраам Готтлоб Вернер и сторонники нептунизма в XVIII веке считали базальтовые силлы затвердевшими маслами или битумом. Хотя эти представления оказались необоснованными, основная идея связи между нефтью и магматизмом сохранилась. Александр фон Гумбольдт применил неорганическую абиогенную гипотезу образования нефти после того, как он наблюдал нефтяные источники в заливе Кумо (Кумана ) на северо-восточном побережье Венесуэлы. Его цитируют в 1804 году: «Нефть является продуктом перегонки с большим исходным результатом из примитивных горных пород, под действием лежат силы всех вулканических действий». Среди других выдающихся сторонников того, что обобщенной абиогезой, были Дмитрий Менделеев и Бертело.

В 1951 г. советский геолог Николай Александрович Кудрявцев забавную абиотическую гипотезу нефти. На основании своего анализа Нефтяных песков Атабаски в Альберте, Канада, он пришел к выводу, что никакие «материнские породы» могут образовывать огромный объем углеводородов, и поэтому использует абиотическую глубокую нефть как наиболее правдоподобное объяснение. (С тех пор в качестве нефтематеринских пород были предложены гуминовые угли). Среди других, кто продолжил работу Кудрявцева, были Петр Н. Кропоткин, Владимир Б. Порфирьев, Эммануил Б. Чекалюк., Владилен А. Краюшкин, Георгий Э. Бойко, Григорий Н. Доленко, Иона В. Гринберг, Николай С. Бескровный, Виктор Федорович Линецкий.

Астроном Томас Голд был выдающимся сторонником абиогенной гипотезы на Западе вплоть до своей смерти в 2004 году. Совсем недавно Джек Кенни из Gas Resources Corporation стал известен благодаря исследованиям исследователей Королевского Королевства. Технологический институт в Стокгольме.

Основы абиогенных гипотез

Внутри мантии углерода может существовать в виде углеводородов - главным образом метана - и элементарных углерод, диоксид углерода и карбонаты. Абиотическая гипотеза состоит в том, что полный набор углеводородов, содержащихся в нефти, может быть образован либо в мантии в результате абиогенных процессов, либо в результате биологической обработки этих абиогенных углеводородов, и что углеводороды-источники абиогенного происхождения могут мигрировать из мантии в океан. корка до тех пор, пока они не вырвутся на поверхность или не будут захвачены непроницаемыми пластами, образуя нефтяные резервуары.

Абиогенные гипотезы обычно отвергают предположение о том, что обнаружены обнаруженные в нефти известные как биомаркеры, указывают на биологическое происхождение нефти. Они утверждают, что эти молекулы в основном происходят от микробов, что некоторые из них находятся в метеоритах, которые предположительно никогда не контактировали с живым материалом, и что некоторые из них могут образовываться абиогенно в результате использования системы. в нефти.

Некоторые доказательства, используемые в поддержке абиогенных теорий, включают:

СторонникиПредмет
ЗолотоПрисутствие метана на других планетах, метеорах, лунах и кометы
Золото, КенниПредлагаемые механизмы абиотического химического синтеза углеводородов в мантии
Кудрявцев, ЗолотоОбласти, богатые углеводородами , как правило, богаты углеводородами на разных уровнях
Кудрявцев, ЗолотоОтложения нефти и метана проявляются в виде связанных с глубинными крупномасштабными структурными особенностями земной коры, а не с лоскутным одеялом осадочных отложений отложений
ЗолотоИнтерпретация химического химического и изотопного состава природной нефти
Кудрявцев, ЗолотоНаличие нефти и метана в не- осадочных породах на Земле
ЗолотоСуществование гидрат метана месторождение
ЗолотоВоспринимаемая двусмысленность в некоторых предположениях и доказательства, используемые в традиционном понимании происхождения нефти.
ЗолотоБитуминозный уголь основан на глубоких углеводородах просачиваний
ЗолотоПоверхностный баланс углерода и уровни стабильного кислорода в геологических примерах масштабах
Кудрявцев, ЗолотоБиогенное объяснение не объясняет некоторые характеристики месторождения
СатмариРаспределение металлов в сырой нефти лучше согласуется с верхней серпентинизированной мантией, мантией и хондритами , чем с океанической и континентальной корой, и не показывает корреляции с морской водой
ЗолотоСвязь углеводородов с гелием, благородным газом
Недавнее исследование абиогенных гипотез

По состоянию на 2009 г. мало направлено на установление аби исследований нефти или метана, хотя Институт науки Карнеги сообщил, что этан и более тяжелые углеводороды могут быть синтезированы в условиях верхней мантии. Однако исследования, в основном связанные с астробиологией и глубинной микробной биосферой и реакциями серпентинита, продолжают представление о вкладе абиогенных углеводородов в скопления нефти.

Наиболее серьезные исследователи считают, ч то Теорию так же легко опровергнуть с помощью базовых научных знаний, часто помещая ее в сферу псевдонауки или теорий заговора. Некоторые распространенные критические замечания включают в себя:

  • Если нефть образовалась в мантии, можно было бы ожидать, что нефть чаще всего будет обнаруживаться в разломов, поскольку это предоставит наибольшую возможность нефти для перемещения в кору из мантии. Кроме того, мантия вблизи зон субдукции имеет тенденцию быть более окислительной, чем остальная часть. Однако обнаружено, что расположение нефтяных залежей не коррелирует с зонами разломов.
  • истощенные запасы нефти со временем восполнятся сами собой. Сторонники абиогенной теории часто заявляют, что запасы нефти с Земли практически безграничны. Однако возможно (и относительно легко) истощить залежи нефти, и после истощения они, кажется, не пополняются.
Предлагаемые механизмы абиогенной нефти

Первобытные месторождения

Томас Работа Голда была определена на месторождениях углеводородов первозданного происхождения. Считается, что метеориты представляют собой основной состав материала, из которого была сформирована Земля. Некоторые метеориты, такие как углеродистые хондриты, углеродистый материал. Если большое количество этого материала все еще находится внутри Земли, он мог просачиваться вверх в течение миллиардов лет. Термодческие условия в мантии могли допускать давление в равновесии при высоком давлении и высокой температуре. Хотя молекулы в этих условиях могут быть диссоциированы, данные фрагменты будут преобразованы из-за давления. Среднее равновесие различных молекул будет существовать в зависимости от условий и соотношения углерода и водорода в материале.

Создание в мантии

Российские исследователи пришли к выводу, что углеводородные смеси могут образовываться в мантии. В ходе экспериментов при высоких температурах и давлениих было получено много углеводородов, в том числе от n- алканов до C 10H22, из оксида железа, карбоната кальция и воды. Такие материалы находятся в мантии и в субдуцированной коре, нет требований, чтобы все углеводороды добывались из первичных отложений.

Производство водорода

Газообразный водород и вода были обнаружены на глубине более 6000 метров (20 000 футов) в верхней коре в Сильянском кольце скважинах и Кольская сверхглубокая скважина. Данные из западной части США показывают, что водоносные горизонты вблизи поверхности могут достигать глубины от 10 000 метров (33 000 футов) до 20 000 метров (66 000 футов). Газообразный водород может образовываться в результате реакции воды с силикатами, кварцем и полевым шпатом при температуре в диапазоне от 25 ° C (77 ° F) до 270 °. С (518 ° F). Эти минералы распространены в породах земной коры, таких как гранит. Водород может реагировать с помощью соединений в воде с образованием метана и соединений с более высоким уровнем углерода.

Одна из факторов, не связанных с силикатами, которые могут образовывать водороды:

Закись железа + вода → магнетит + водород
3FeO + H 2 O → Fe 3O4+ H 2

Вышеупомянутая реакция лучше всего протекает при низких давлениях. При давлении выше 5 гигапаскалей (49000 атм) водород почти не образуется.

Томас Голд сообщил, что углеводороды были обнаружены в скважине Сильян-Кольцо и в целом увеличились с глубиной, хотя предприятие не имело коммерческого успеха.

Однако несколько геологов проанализировали результаты и заявили, что углеводородов обнаружено не было.

Механизм серпентинита

В 1967 году украинский ученый Эммануил Б. Чекалюк предположил, что нефть может образовываться при высоких температурах и давлении из неорганического углерода в форме диоксида углерода, водорода и / или метана.

Этот механизм защищен современной системой доказательства, принятыми в научной литературе. Это включает синтез нефти в земной коре посредством катализа химически восстановительными породами. Предлагаемый механизм образования неорганических углеводородов основан на природных аналогах процесса Фишера-Тропша, известный как серпентинитовый механизм или серпентинитовый процесс.

CH 4 + 1 2 O 2 → 2 H 2 + CO {\ displaystyle \ mathrm {CH_ {4} + {\ begin {matrix} {\ frac {1} {2}} \ end {matrix}} O_ {2} \ rightarrow 2H_ {2} + CO}}\ mathrm {CH_ {4} + {\ begin {matrix} {\ frac {1} {2}} \ end {matrix}} O_ {2} \ rightarrow 2H_ {2} + CO}
(2 N + 1) ЧАС 2 + N CO → С N ЧАС 2 N + 2 + NH 2 O {\ Displaystyle \ mathrm {(2n + 1) H_ {2} + nCO \ rightarrow C_ {n} H_ {2n + 2} + nH_ {2} O}}\ mathrm {(2n + 1) H_ {2} + nCO \ стрелка вправо C_ {n} H_ {2n + 2} + nH_ {2} O}

Серпентиниты являются идеальными породами для проведения этого процесса, так как они образованы из перидотитов и дунитов, предназначены, более 80% оливина и обычно процентное содержание минералов шпинели Fe-Ti. Используемые в оливинах также содержат высококачественные никеля (до нескольких процентов) и содержат хромит или хром в примеси в оливине, необходимые переходные металлы.

Скорость синтеза серпентинита и крекинга шпинели гидротермальных изменений первичного перидотит-дунита, что является конечным результатом, внутренне способным с метаморфизмом, и, кроме того, требует значительного добавления воды. Серпентинит нестабилен при мантийных температурах и легко дегидратируется до гранулита, амфиболита, талька - сланца и даже эклогита <12.>. Это говорит о том, что метаногенез в присутствии серпентинитов ограничен в пространстве и времени срединно-океаническими хребтами и верхними уровнями зон субдукции. Однако вода была обнаружена на глубине до 12 000 метров (39 000 футов), поэтому реакции на водной основе зависят от местных условий. Нефть, создаваемая этим процессом во внутрикратонных областях, ограничены материалы и температурой.

Синтез серпентинита

Химической службой абиотического нефтяного процесса серпентинизация перидотита, начиная с метаногенеза путем гидролиза оливина в серпентин в углекислого газа. Оливин, состоящий из форстерита и фаялита, превращается в серпентин, магнетит и кремнезем в результате использования других вариантов, при этом кремнезем от разложения фаялита (реакция 1) подается в реакцию форстерита (1b).

Реакция 1a:. Фаялит + вода → магнетит + водный кремнезем + водород

3 F e 2 S i O 4 + 2 H 2 O → 2 F e 3 O 4 + 3 S i O 2 + 2 H 2 {\ displaystyle \ mathrm {3Fe_ {2} SiO_ {4} + 2H_ {2} O \ rightarrow 2Fe_ {3} O_ {4} + 3SiO_ {2} + 2H_ {2}}}\ mathrm {3Fe_ {2} SiO_ {4} + 2H_ {2} O \ rightarrow 2Fe_ {3} O_ {4} + 3SiO_ {2} + 2H_ {2}}

Реакция 1b:. Форстерит + водный кремнезем → серпентинит

3 M g 2 S i O 4 + S i O 2 + 4 H 2 O → 2 M g 3 S i 2 O 5 (OH) 4 {\ displaystyle \ mathrm {3Mg_ {2} SiO_ {4} + SiO_ {2} + 4H_ {2} O \ rightarrow 2Mg_ {3} Si_ {2} O_ {5} (OH) _ {4}}}\ mathrm {3Mg_ {2} SiO_ {4} + SiO_ {2} + 4H_ {2} O \ rightarrow 2Mg_ {3} Si_ {2} O_ {5} (OH) _ {4}}

Когда эта реакция происходит в растворенном диоксида углерода (угольной кислоты) при температуре выше 500 ° C (932 ° F), имеет место реакция 2a.

Реакция 2a:. Оливин + вода + угольная кислота → серпентин + магнетит + метан

(F e, M g) 2 S i O 4 + n H 2 O + CO 2 → M g 3 S я 2 O 5 (OH) 4 + F e 3 O 4 + CH 4 {\ Displaystyle \ mathrm {(Fe, Mg) _ {2} SiO_ {4} + nH_ {2} O + CO_ {2} \ стрелка вправо Mg_ {3} Si_ {2} O_ {5} (OH) _ {4} + Fe_ {3} O_ {4} + CH_ {4}}}\ mathrm {(Fe, Mg) _ {2} SiO_ {4} + nH_ {2} O + CO_ {2} \ rightarrow Mg_ {3} Si_ { 2} O_ {5} (OH) _ {4} + Fe_ {3} O_ {4} + CH_ {4}}

или, в сбалансированной форме: 18 M g 2 S i O 4 + 6 F e 2 S i O 4 + 26 H 2 O + CO 2 {\ displaystyle \ mathrm {18Mg_ {2} SiO_ {4} + 6Fe_ {2} SiO_ {4} + 26H_ { 2} O + CO_ {2}}}\ mathrm {18Mg_ {2} SiO_ {4} + 6Fe_ {2} SiO_ {4} + 26H_ {2} O + CO_ {2}} 12 M g 3 S i 2 O 5 (OH) 4 + 4 F e 3 O 4 + CH 4 {\ displaystyle \ mathrm {12Mg_ {3} Si_ {2} O_ {5} (OH) _ {4} + 4Fe_ {3} O_ {4} + CH_ {4}}}\ mathrm {12Mg_ {3} Si_ {2} O_ {5} (OH) _ {4} + 4Fe_ {3} O_ {4} + CH_ { 4}}

реакция 2 (b) столь же вероятна и подтверждена наличием большого количества талька-карбонатные сланцы и прожилки магнезитовых прожилок во многих серпентинизированных перидотитах;

Реакция 2b:. Оливин + вода + угольная кислота → серпентин + магнетит + магнезит + кремнезем

(F e, M g) 2 S i O 4 + n H 2 O + CO 2 → M g 3 S я 2 O 5 (OH) 4 + F e 3 O 4 + M g CO 3 + S i O 2 {\ displaystyle \ mathrm {(Fe, Mg) _ {2} SiO_ {4} + nH_ { 2} O + CO_ {2} \ rightarrow Mg_ {3} Si_ {2} O_ {5} (OH) _ {4} + Fe_ {3} O_ {4} + MgCO_ {3} + SiO_ {2}}}\ mathrm {(Fe, Mg) _ {2} SiO_ {4} + nH_ {2} O + CO_ {2} \ rightarrow Mg_ {3} Si_ {2} O_ {5} (OH) _ {4} + Fe_ {3} O_ {4} + MgCO_ {3} + SiO_ {2}}

Повышение качества метана до высших углеводородов н-алканов осуществляется посредством дегидрирования метана в присутствии переходных металлов катализатора (например, Fe, Ni). Это можно назвать гидролизом шпинели.

Механизм полимеризации шпинели

Магнетит, хромит и ильменит - минералы группы Fe-шпинели, обнаруживаемые во многих породах, но редко в качестве основного компонента в не - ультраосновные породы. В этих породах высокие концентрации магматического магнетита, хромита и ильменита обеспечивают восстановленную матрицу, которая может позволить абиотический крекинг метана до высших углеводородов во время гидротермальных событий.

Для запуска этой реакции требуются химически восстановленные породы, а для полимеризации метана в этан требуются высокие температуры. Обратите внимание, что реакция 1a, приведенная выше, также создает магнетит.

Реакция 3:. Метан + магнетит → этан + гематит.

n CH 4 + n F e 3 O 4 + n H 2 O → C 2 H 6 + F e 2 O 3 + HCO 3 + H + {\ displaystyle \ mathrm {nCH_ {4} + nFe_ {3} O_ {4} + nH_ {2} O \ rightarrow C_ {2} H_ {6} + Fe_ {2} O_ {3} + HCO_ {3} + H ^ {+}}}\ mathrm {nCH_ {4} + nFe_ {3} O_ {4} + nH_ {2} O \ rightarrow C_ {2} H_ {6} + Fe_ {2} O_ {3} + HCO_ {3} + H ^ {+}}

Реакция 3 приводит к н-алкановым углеводородам, включая линейные насыщенные углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны, ароматические углеводороды и циклические соединения.

Разложение карбоната

Карбонат кальция может разлагаться при температуре около 500 ° C (932 ° F) в результате следующей реакции:

Реакция 5:. Водород + карбонат кальция → метан + оксид кальция + вода.

4 H 2 + C a CO 3 → CH 4 + C a O + 2 H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {4H_ {2} + CaCO_ {3} \ rightarrow CH_ {4} + CaO + 2H_ {2} O}}\ mathrm {4H_ {2} + CaCO_ {3} \ rightarrow CH_ {4} + CaO + 2H_ {2} O}

Обратите внимание, что CaO (известь) не является минеральным видом, обнаруженным в природных породах. Хотя такая реакциявозможна, она маловероятна.

Доказательства абиогенных механизмов

  • Теоретические расчеты Дж. Ф. Кенни с использованием теории масштабных частиц предсказывает движение метана до 30 000 бар (3,0 ГПа) или 40 000 бар (4,0 ГПа) кбар при 1000 ° C (1830 ° F) ( условия в мантии) относительно нестабилен по отношению к высшим углеводородам. Однако эти расчеты не включают пиролиз метана с образованием аморфного углерода и водорода, который считается преобладающей реакцией при высоких температурах.
  • Эксперименты в ячейках давления с алмазной наковальней высокого давления к частичному превращению метана и неорганических карбонатов в легкие углеводороды.,
Биотические (микробные) углеводороды

«Гипотическая глубинной биотической нефти», аналогичная гипотезееза абиогенного происхождения нефти, утверждает, что не все нефтяные месторождения в породах Земли можно объяснить чисто в соответствии с ортодоксальным взглядом нефтяной геологии. Томас Голд использовал термин «глубокая горячая биосфера» для описания микробов, которые живут под землей.

Эта гипотеза отличается от биогенной темноты, которая играет роль биологического материала для нефти не осадочного происхождения и не из поверхностного углерода. Глубокая микробная жизнь - это всего лишь примесь первичных углеводородов. Части микробов выделяют молекулы в качестве биомаркеров.

Считается, что масло глубинных биотиков образует побочный продукт жизненного цикла глубинных микробов. Считается, что мелкое биотическое масло образует как побочный продукт жизненного цикла мелких микробов.

Микробные биомаркеры

Томас Голд в книге 1999 г. назвал открытие термофильных бактерий в земной коре как новое подтверждение постулата о том, что эти бактерии объяснять наличие определенных биомаркеров в добытой нефти. Опровержение биогенного происхождения на основе биомаркеров было предложено Kenney et al. (2001).

Изотопные данные

Метан повсеместно присутствует в земных флюидах и газах. Исследования продолжают охарактеризовать коровые источники энергии, как биогенные или абиогенные, используя фракционирование изотопов углерода в наблюдаемых газах (Lollar & Sherwood, 2006). Существует несколько явных примеров абиогенного метан-этан-бутана, поскольку одни и те же процессы способствуют обогащению легкими изотопами во всех химических реакциях, будь то безопасность или неорганических. δC метана перекрывает δC неорганического карбоната и графита в коре, которые достигаются за счет изотопного фракционирования во время метаморфических факторов.

Один из аргументов в пользу абиогенной нефти цитирует высокое обеднение метана углеродом как следствие наблюдаемого истощения изотопов углерода с глубиной в земной коре. Алмазы, которые определенно имеют мантийное происхождение, не так обеднены, как метан, что означает, что фракционирование изотопов углерода метана не контролируется мантийными ценностями.

Коммерчески извлекаемые концентрации гелия (более 0,3%) присутствуют в природном газе с месторождений Панхандл- Хьюготон в США, а также с некоторых газовых месторождений Алжира и России.

Гелий, задержанный в месторождениях нефти, например, месторождение в Техасе, имеет отчетливо корковый характер с коэффициентом Ra менее 0,0001, чем в атмосфере.

Химические биомаркеры

Некоторые химические вещества, обнаруженные в нефти природного происхождения, содержат химические и структурные сходства с соединениями, обнаруженными во многих живых организмах. К ним относятся терпеноиды, терпены, пристан, фитан, холестан, хлорины и порфирины, которые предоставляют собой большие, хелатирующие молекулы из того же семейства, что и гем и хлорофилл. Материалы, которые усиливают биологические процессы, включая тетрациклический дитерпан и олеанан.

Присутствие этих химикатов в сырой нефти является результатом включения биологического материала в масло; эти химические вещества выделяются керогеном во время производства углеводородных масел, так как эти химические вещества обладают высокой устойчивостью к разложению, и были изучены возможные химические пути. Защитники абиотов утверждают, что биомаркеры попадают в нефть по мере ее продвижения вверх, когда она соприкасается с древними окаменелостями. Более правдоподобное объяснение состоит в том, что биомаркеры - это следы биологических молекул бактерий (архей), которые питаются первичными углеводородами и погибают в этой среде. Например, гопаноиды - это просто части клеточной стенки бактерий, присутствующие в масле в качестве загрязнителя.

Следы металлов

Никель (Ni), ванадий (V), свинец (Pb), мышьяк (As ), кадмий (Cd), ртуть (Hg) и другие металлы часто встречаются в маслах. Некоторые тяжелые виды сырой нефти, такие как венесуэльская тяжелая нефть, содержат до 45% пентоксида ванадия в золе, что достаточно высоко, чтобы служить коммерческим источником ванадия. Сторонники абиотики утверждают, что эти металлы распространены в мантии Земли, но относительно высокое содержание никеля, ванадия, свинца и мышьяка обычно можно найти почти во всех морских отложениях.

Анализ 22 микроэлементов в нефтях значительно лучше коррелирует с хондритом, серпентинизированным плодородным мантийным перидотитом и примитивной мантией, чем с океанической или континентальной корой, и не показывает корреляции с морской водой.

Восстановленный углерод

Сэр Роберт Робинсон детально изучил химический состав природных нефтяных масел и пришел к выводу, что они в основном слишком богаты водородом, чтобы быть вероятным продуктом распад растительных остатков , предполагающий двойное происхождение углеводородов Земли. Однако несколько процессов, которые производят водород, могут обеспечить гидрирование керогена, которое совместимо с традиционным объяснением.

олефины, ненасыщенные углеводороды, как ожидается, будут преобладать в любом материале, который был получен таким образом. Он написал: «Нефть... [кажется] исконной углеводородной смесью, которую были добавлены биопродукты».

Эта гипотеза была применена как недоразумение Робинсона, связанное с тем фактом, что ему были доступны только краткосрочные эксперименты. Олефины термически очень нестабильны (поэтому природная нефть обычно не содержит таких соединений), и в лабораторных экспериментах, которые длятся более нескольких часов, олефины больше не присутствуют.

Присутствие низко-кислородных и Низкие гидроксильные группы углеводородов в естественных живых средах подтверждаются наличием природных восков (n = 30 +), масел (n = 20 +) и липидов как в растительном, так и в животном веществе, например жирах в фитопланктоне, зоопланктоне и т. д.. Однако эти масла в слишком малых количествах были включены в состав биологических материалов. Однако после открытия высокоалифатических биополимеров в водорослях и того, что кероген, генерирующий масло, по существу представляет собой концентраты таких материалов, теоретических проблем больше не существует. Кроме того, миллионы образцов нефтематеринской породы, которые были проанализированы на предмет нефтеотдачи в нефтяной промышленности, подтвердили наличие большого количества нефти в осадочных бассейнах.

Эмпирические данные

Иногда включается наличие абиотической нефти в промышленных количествах в нефтяных скважинах на шельфе Вьетнама, а также в на нефтяном месторождении блока 330 острова Юджин и Днепровско-Донецкий бассейн. Однако происхождение всех этих колодцев также можно объяснить с помощью биотической теории. Современные геологи думают, что они произошли из абиотических источников нефти, которые произошли из абиотических источников. резервуары существуют в неосадочных породах, таких как граниты, метаморфические или пористые вулканические породы. Однако оппоненты отметили, что неосадочные породы служат резервуарами для нефти биологического происхождения, вытесняемой из близлежащих осадочных нефтематеринских пород, вызываемых обычными механизмами передачи или повторной миграции.

Следующие наблюдения обычно использовались для аргументации абиогенной гипотезы. , однако наблюдение фактической нефти также может быть биологическим происхождением:

Гидротермальное жерловое поле Лост-Сити

Гидротермальное месторождение Лост-Сити было определено как содержащее абиогенные углеводородные производства. Proskurowski et al. писал: «Радиоуглеродные данные исключают использование бикарбоната морской воды в качестве источника углерода FTT, предполагая, что мантийный источник неорганического углерода выщелачивается из вмещающих пород. Наши результаты показывают, что абиотический синтетический углеводород в природе может в ультразвуковой среде, воды и умеренного количества тепла. "

кратер Сильян-Ринг

Метеоритный кратер Сильян-Ринг, Швеция, был предложен Томас Голд как наиболее вероятное место для проверки гипотезы, потому что это было одно из немногих мест в мире, где гранитный фундамент был достаточно треснут (от удара метеорита), чтобы была нефть просочиться из мантии; кроме того, который был заполнен относительно тонким слоем осадка, был достаточен для улавливания любой абиогенной нефти, но смоделирован как не подвергается воздействию тепла и давления (известное как «масляное окно»), обычно требуемых для создания биогенной нефти, однако некоторые геохимики пришли к выводу на основе геохимического анализа, что нефть в выходах поступала из богатых органических веществми ордовикских сланцев Tretaspis, где они нагрелись в результате удара метеорита.

В 1986–1990 гг. Скважина Gravberg-1 была пробурена через самый глубокий породу Сильянского кольца, в которых сторонники надеялись найти залежи угле водородов. Он остановился на глубине 6800 метров (22 300 футов) из-за проблем с бурением после того, как частные инвесторы потратили 40 миллионов долларов. Из скважины извлечено около восьмидесяти баррелей магнетитовой пасты и углеводородсодержащего шлама; Голд утвержден, что углеводороды по химическому составу имеют состав от углеводородов, добавляемых в скважину, а получены не из них, но анализы показаны, что углеводороды получены из бурового раствора на основе дизельного топлива, используемого в бурении. В этой скважине также были отобраны пробы метаносодержащих включений более 13 000 футов (4 000 м).

В 1991–1992 гг. В нескольких милях от него была пробурена вторая скважина, Стенберг-1, на глубину 6500 метров (21 300 м). ft), найдя аналогичные результаты.

Бактериальные маты

Прямое наблюдение бактериальных матов и карбоната, заполняющего трещины, и гумина бактериального происхождения в глубоких скважинах, в частности, в качестве доказательства абиогенного происхождения

Примеры предложенных месторождений абиогенного метана

Панхандл- месторождение Хьюготон (Бассейн Анадарко ) в южно-центральной части США является наиболее важным газовым месторождение с коммерческим применением гелия. Некоторые сторонники абиогенности интерпретируют это как свидетельство того, что и гелий, и природный газ пришли из мантии.

Нефтяное месторождение Бух-Хо в Вьетнаме было предложено в качестве примера абиогенной нефти, потому что это 4000 м трещиноватого гранита фундамента на глубине 5000 м. Однако другие утверждают, что в нем содержится биогенная нефть, которая просочилась в горст фундамента из обычных нефтематеринских пород в бассейне Cuu Long.

Основной компонент углерода мантийного происхождения указан в промышленном газе резервуары в Паннонских и Венских бассейнах Венгрии и Австрии.

Бассейны природного газа, интерпретируемые как мантийные, - это месторождение Шенли и Бассейн Сунляо, северо-восток Китая.

Газовый выход Химеры, около Чирали, Анталия (юго-запад Турции), был постоянно активен на протяжении тысячелетий, и, как известно, источник первого олимпийского огня в эллинистический период. На основании химического состава и изотопного анализа газ химеры считается наполовину биогенным, наполовину абиогенным газом, что является крупнейшим обнаруженным выбросом биогенного метана; Могут присутствовать глубокие скопления газа под давлением, необходимые для поддержания потока газа в течение тысячелетий, предположительно из неорганического источника. Местная геология пламени Химеры, в точном месте расположения пламени, показывает контакт между серпентинизированным офиолитом и карбонатными породами. Процесс Фишера-Тропша может быть подходящей реакцией для образования углеводородных газов.

Геологические аргументы

Случайные аргументы в пользу абиогенной нефти

Учитывая известное присутствие метана и вероятный катализ метана в молекулы углеводородов с более высоким атомным весом, различные абиогенные теории рассматривают следующее быть ключевыми наблюдениями в поддержку абиогенных гипотез:

  • модели синтеза серпентинита, синтеза графита и катализации шпинели доказывают, что этот процесс жизнеспособен
  • вероятность того, что абиогенная нефть, просачивающаяся из мантии, задерживается под осадками, которые эффективно герметичные разломы, выходящие за пределы мантии
  • устаревшие расчеты баланса массы для сверхгигантских нефтяных месторождений, в которых утверждалось, что рассчитанная материнская порода не могла обеспечить резервуар известным скоплением нефти, предполагающим глубокую подпитку.
  • наличие углеводородов, заключенных в алмазы

Сторонники абиогенной нефти также используют несколько аргументов, которые опираются на различные природные явления, чтобы поддержать гипотезу:

  • моделирование некоторых исследователей показывает, что Земля образовалась при относительно низкой температуре, тем самым, возможно, сохранились первичные углеродные отложения в мантии, что привело к абиогенной добыче углеводородов
  • присутствие метана в газах и флюидах срединно-океанического пространства. хребта спредингового центра гидротермальные месторождения.
  • присутствие алмаза в кимберлитах и лампроитах, которые пробуют глубину мантии предложена в качестве источника мантийного метана (Голд и др.).

Случайные аргументы против абиогенной нефти

Нефтяные месторождения напрямую не связаны с тектоническими структурами.

Параметры увеличения химических веществ, таких как серпентинит Механизм, предоставляющий залежей углеводородов в земной коре, включает:

  • отсутствие доступного порового пространства в породах по мере увеличения.
    • это противоречит многочисленным исследованиям, которые документально подтвердили существование гидрологических систем, работающих на диапазоне масштабов и на всех глубинах в континентальной коре.
  • отсутствие каких-либо углеводородов в областях кристаллического щита основных кратонов, особенно вокруг ключевых глубинных структур, которые, по прогнозам, могут содержать нефть по абиогенной гипотезе. См. озеро Сильян.
  • отсутствие убедительных доказательств того, что фракционирование изотопов углерода, наблюдаемое в земных источниках метана, имеет полностью абиогенное происхождение (Lollar et al. 2006).
  • бурение Сильянского кольца не выявило коммерческих количеств нефти, тем самым являясь контрпримером Правилу Кудрявцева и не обнаруживалось прогнозируемой абиогенной нефти.
  • гелий в скважине Сильян Гравберг-1 был обеднен Не и не согласуется с мантийным происхождением
    • Скважина Гравберг-1 добыла только 84 баррелей (13,4 м) нефти, которая, как позже было показано, получена из дополнительных материалов, смазочных материалов и бурового раствора, используемых в процессе бурения.
  • Правило Кудрявцева было объяснено для нефти и газа (не угля) - залежи газа, расположенные ниже залежей нефти, могут быть созданы из этой нефти или ее материнских пород. Природный газ менее плотен, чем газ, поскольку кероген и углеводороды производят газ, заполняющий верхнюю часть доступного пространства. Нефть вытесняется вниз и может достигнуть точки разлива, где нефть протекает по краю (краям) пласта и течет вверх. Если исходная формация полностью заполнится газом, то вся нефть вытечет выше местоположения.
  • повсеместно алмазоиды в природно-природные ресурсы, загрязненные природными газами, состоят из углерода из биологических биологических источников, в отличие от углерода, обнаруженных в обычных алмазах.

Свидетельства полевых испытаний

Прогностическая карта Анд в Южной Америке, опубликованной в 1986 году. Красные и зеленые кружки - участки, предсказанные как будущие открытия гигантских месторождений нефти / газа. Красные круги - там, где действительно были обнаружены гиганты. «Зеленые» все еще развиты.

Что объединяет обе теории источников нефти, низкий уровень прогнозирования определения гигантских нефтегазовых месторождений: согласно обнаружению гиганта требует 500+ разведочных скважин. Группа американо-российских ученых (математиков, геологов, геофизиков и специалистов по информатике) разработала программное обеспечение искусственного интеллекта и специальных геологических приложений и использовала их для прогнозирования мест гигантских залежей / газа. В 1986 году группа опубликовала прогностическую карту для открытия гигантских нефтяных и газовых месторождений Южной Америки, основанной на теории абиогенного происхождения нефти. Модель, предложенная профессором Юрием Пиковским (МГУ ), предполагает, что нефть перемещается из мантии на поверхность по проницаемым каналам, образованным на пересечении глубоких разломов. Технология использует 1) карты морфоструктурного зонирования, которые очерчивают морфоструктурные узлы (пересечения разломов), и 2) программу распознавания образов, которая идентифицирует узлы, гигантские месторождения нефти / газа. Прогнозировалось, что одиннадцать узлов, которые в то время не разрабатываются, разрабатываются месторождения нефти или газа. Эти 11 участков покрывали только 8% общей площади всех бассейнов Анд. Спустя 30 лет (в 2018 году) был опубликован результат сравнения прогноза и реальности. С момента публикации прогностической карты в 1986 году в регионе открыто только шесть гигантских нефтегазовых месторождений: Кано-Лимон, Кузиана, Капиагуа и Вулканера (бассейн Льянос, Колумбия), Камисеа (бассейн Укали, Перу) и Инкауаси (Бассейн Чако, Боливия). Все открытия были сделаны в местах обозначенных на прогностической карте 1986 года как перспективные. Результат убедительно положительный, и это значительный вклад в поддержку абиогенной теории нефти.

Внеземный аргумент

Присутствие метана на спутнике Сатурна Титане и в атмосфере Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна как свидетельство образования углеводородов без биологических промежуточных форм, например Томас Голд. (Наземный природный газ состоит в основном из метана). Некоторые кометы содержат огромное количество соединений, эквивалентных кубическим километрам их, смешанных с другим веществом; например, соответствующие углеводороды были обнаружены во время пролета зонда через хвост кометы Галлея в 1986 году. Пробуренные пробы с поверхности Марса, взятые в 2015 году марсоходом Curiosity Mars Научная лаборатория обнаружила органические молекулы бензола и пропана в образцах горных пород возрастом 3 миллиарда лет в кратере Гейла.

См. Также
Список литературы
Библиография
  • Кудрявцев Н.А. , 1959. Геологический доказательство глубокого происхождения нефти. Труды Всесоюза. Нефтяна. Науч. Исследователь Геологораз Ведоч. Inst. № 132, стр. 242–262 (на русском языке)

.

Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-06-08 19:09:08
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте