Лекція №3. Гіпотези походження нафти і газу.
Нафта відома людству з найдавніших часів. Розкопками на березі Єфрата установлено існування нафтового промислу за 6000–4000 років до н.е. У той час її застосовували як паливо, а нафтові бітуми – у будівельній і дорожній справі. Нафта відома була й Стародавньому Єгипту, де вона використовувалася для бальзамування померлих. Плутарх і Діоскорид згадують про нафту, як про паливо, що застосовувалося в Древній Греції. Близько 2000 років тому було відомо про її поклади в Сураханах біля Баку (Азербайджан).
Перша теорія про походження нафти була сформульована в 950 роки арабським вченим Їх - Ван - эс-Сафа. «Вода й повітря - писав він - дозрівають дією вогню й утворять вогненну сірку й водяну ртуть. Ці два вторинних елементи змішуються з різною кількістю землі й залежно від температури утворять мінерали, що перебувають у землі, включаючи бітумінозну субстанцію, такі, як нафта. Тому вони мають "високий" повітря й нафта, стискується й вогненебезпечні».
У кінці XVII сторіччя (1697) італійський учений П. С. Бекконе, посилаючись на думку англ. ученого В. Чарметону, уважаючи, що янтар і бітуми мають однакове походження й нафта утвориться «вулканічними силами із землі й сірчаного початку», як доказ він наводив приклад землетрусу 1683 року, що вплинуло на інтенсивність нафтопрояв у Сицилії. Судячи з роботи французького вченого Н. Лемері, у кінці XVII сторіччя існувало гіпотеза про утворення нафти в результаті перегонки янтарю; кам’яне вугілля є залишком цієї перегонки. Однак сам Лемері вважав, що нафта утвориться в результаті перегонки бітуму. Мабуть, саме це цікаве припущення висловив на початку XVIII сторіччя німецький учений П. Ф. Генкель. На його думку, нафта утвориться із залишків тварин і рослин. Існування до 1739 року гіпотези про походження нафти були узагальнені російським академіком И. Вейбрехтом, що, поділяючи думку про нафту як про суміш «вогненної», «водної» та «земляної» субстанції, у той же час вважав, що нафта або утворилася під впливом тепла Землі, або перебувала в її надрах споконвічно. На підставі знаходження нафти в теплих країнах поблизу морів із солоною водою й тривалості її припливів знизу. Вейбрехт вважав, що нафта – «це перетворена, вогненна сутність солей, що залишається морською водою. При надмірному нагромадженні горючих речовин в одному місці при їхньому запаленні відбуваються землетруси й осідання ґрунту».
Цікавий вивід цього дослідження про те, що «оливні частини рослин близькі по своїх властивостях до нафтових олив». На цій підставі робилося припущення: «бути може, вогненні й оливні частини всіх рослин походять від нафти, що рослини витягають із землі. «Ці гіпотези завойовували все більше й більше визнання. В 1750 році німецький учений Шпільман писав, що нафта утвориться з рослин, переважно з ялини. Член французької академії наук, хімік за фахом П.Ж. Макер в 1758 році висловив думку про те, що бітуми утворяться в результаті взаємодії «рослинних олив» і «кислот».
У середині XVIII сторіччі М.В.Ломоносов у своєму трактаті «Про шари земні» писав: «Виганяється підземним жаром з кам’яного вугілля, що приготовляється, бура й чорна масляна матерія... і це є народження рідких різного сорти горючих і сухих затверділих матерій, як суть кам’яного масла, рідинна смола, нафта. Які хоча чистотою відрізняються. Однак з одного початку походять»
Таким чином, більше 200 років тому була висловлена думка про органічне походження нафти з кам’яного вугілля. Вихідна речовина була одна: органічний матеріал, перетворений спочатку у вугілля, а потім у нафту й газ. Так, народилася органічна гіпотеза.
М.В.Ломоносов був не єдиний, хто висловився по питанню, що цікавить нас з XVIII сторіччя. Правда, інші гіпотези того часу носили курйозний характер. Так, один варшавський канонік затверджував, що Земля в райський період була настільки плідна, що на більшу глибину містила жирові домішки. Після гріхопадіння цей жир частково випарувався, а частково поринув у землю, змішуючись із різними речовинами. Всесвітній потоп сприяв перетворенню його в нафту.
Також відома ще одна гіпотеза. Авторитетний німецький геолог-нафтовик Г.Гефер розповідає про один американського нафтопромисловця кінця минулого сторіччя, який вважав, що нафта виникла із сили китів на дні полярних морів. По підземних каналах вона проникнула в Пенсільванію. Німецький хімік К. Райхенбах в 1834 році провів перегонку кам’яного вугілля з водою й одержав 0,0003% оливи, дуже схожу на скипидар і на нафту Італії. На підставі цього він припустив, що нафта «являє собою скипидар доісторичних піній (італійських сосон), перебувала у вугіллях у готовому виді й виділялася з них під дією теплоти Землі»
У XIX сторіччі серед учених були поширені ідеї, близькі до гіпотези Ломоносова. Суперечки велися головним чином навколо вихідного матеріалу: тварини або рослини?
Німецькі вчені Г. Гефер і К. Энглер в 1888 році провели дослідження, що довели можливість одержання нафти із тваринних організмів. Пізніше, в 1919 році академіком Н.Д.Зелінським був здійснений опит, вихідним матеріалом якого був органогенний мул переважно рослинного походження з озера Балхаш. При його перегонці були отримані: сира смола -63,2%, кокс-16% , гази (метан, окис вуглецю, водень, сірководень.)-20,8%.
При наступній переробці смоли з її витягли бензин, гас і важкі оливи. Отже, досвідченим шляхом було доведено, що нафта - похідні при розкладанні органіки або тварини, або рослинного походження, або їхньої суміші. Такою була органічна гіпотеза.
Але також існувала й неорганічна гіпотеза, висунута Д. И. Менделєєвим, і отримавши назву карбідної. Вчений вважав, що під час горо будівних процесів по тріщинах, що розсікає земну кору, поверхнева вода просочувалася вглиб Землі до металевих мас. Взаємодія її з карбідами заліза приводило до утворення окислів металу й вуглеводню. Вуглеводні по тим ж тріщинам піднімалися у верхні шари земної кори й насичували пористі породи, утворює родовища. Один раз, побувавши в м. Баку, Менделєєв від російського вченого Г. В. Абіха довідався, що часто родовища нафти територіально знаходяться біля скидань - особливого типу тріщинам земної кори. У цьому Менделєєв бачив незаперечні докази своїх поглядів. Таким чином, до кінця XIX сторіччя чітко відокремилися два полярних погляди на проблему походження нафти: органічна й неорганічна.
Вихід у світло в 1932 книги академіка И. М. Губкіна «Вчення про нафту» поклав кінець коливанням між зазначеними групами гіпотез, і в подальшому панувала гіпотеза утворення нафти з органічної речовини, що накопичувалась у значних кількостях в опадах морських басейнів.
Гіпотезу органічного походження нафти Н.Б. Вассоєвич, назвав «теорією осадочно-міграційного походження нафти й вуглеводневих газів». У 1950 році майже одночасно з радянськими й американськими вченими були виявлені вуглеводні у сучасних відвалах.
Американські дослідники під керівництвом П.В.Сміта відкрили вуглеводні в сучасних відвалах Мексиканської затоки, каліфорнійській частини Тихого океану, а також деяких прісноводних басейнів. І хоча подальші дослідження показали, що вуглеводні, що знаходяться в сучасних відвалах, істотно відрізняються від нафти, значення зазначених відкриттів важко переоцінити.
Вони показали, по-перше, що вуглеводні утворяться у відвалах із залишків рослинних і тваринних організмів. Тим самим був покладений кінець дискусії, що тривала протягом більше ніж два сторіччя про те, яке органічна речовина може бути вихідним для утворення нафти.