| Oliedannelse | |
|---|---|
| Oprindelse af olie | |
| Abiogene oprindelse af olie | |
| Biogen oprindelse af olie |
Abiogene oprindelse af olie (uorganisk eller mineral, oprindelse af olie) - teorier om oprindelsen af olie , ifølge hvilken den blev dannet af forskellige elementer af uorganisk oprindelse, under kemiske reaktioner, der forekommer på store dybder ved høje temperaturer og tryk.
Teorier om olieforekomsternes forrang er alternative til teorierne om organisk oliedannelse .
Hypoteser, der tyder på en abiogen oprindelse, blev gentagne gange udtrykt af forskellige videnskabsmænd før udviklingen af avancerede metoder til analytisk kemi i begyndelsen af midten af det 20. århundrede og fremkomsten af massespektrometri [1] .
Hypotesen om oliens uorganiske oprindelse er baseret på det faktum, at kulbrinter dannes i kappekamre som følge af uorganisk syntese på ultra-store dybder under forhold med kolossale tryk og høje temperaturer fra uorganisk kulstof og brint [4] .
De abiogene hypoteser blev genoplivet i 1950'erne, men blev primært kun udgivet på russisk. Den abiogene hypotese blev mere populær i Vesten takket være astronomen Thomas Gold , som offentliggjorde sin forskning på engelsk [1] [5] .
Selvom den abiogene hypotese blev accepteret af mange geologer i USSR, mistede den sin troværdighed i slutningen af det 20. århundrede , fordi den ikke tillod at lave effektive prognoser for opdagelsen af nye oliefelter [1] [5] . En overvældende mængde beviser vidner til fordel for oprindelsen af olie produceret af menneskeheden ifølge den biogene teori [1] .
I udenlandske videnskabelige anmeldelser er der to mest almindelige abiogene hypoteser om oliens oprindelse: [1] [5] [6]
Sovjetisk hypotese om dyb abiogen oprindelse af olie fra primære mineraler på planeten. Grundlaget for hypotesen blev præsenteret af N. A. Kudryavtsev i hans taler på oliekonferencer i hele Unionen og i en artikel fra 1951 [7] . Derefter blev det udviklet i værker af S. Ivanov og K. Ivanov , Yu. N. Fedorov, L. A. Petrov, V. B. Porfiriev (USSR), AM Cruse, JS Seewald (USA) og andre [4] .
På trods af deres popularitet i russisktalende videnskab blev de største olieforekomster i Volga- og Ural-regionerne opdaget før populariseringen af hypotesen; forudsigelserne af teorierne fra Kudryavtsev og Porfiriev var for abstrakte og vage til at hjælpe med opdagelsen af aflejringer [5] .
Thomas Golds hypotese om oprindelsen af olie fra dybtliggende metan, der stammer fra Jordens kappe, blev offentliggjort i 1979-1998. Gold indrømmede, at denne metan delvist kunne genanvendes med deltagelse af mikroorganismer ( dyb varm biosfære ), som efter hans mening burde forklare tilstedeværelsen af biomarkører i olie. Tilstedeværelsen af bakterier kræver dog en temperatur, der ikke er højere end 110-150 grader Celsius i dybder på højst 5-10 km, men omdannelsen af metan til mere komplekse kulbrinter sker kun ved tryk på mere end 30 kilobar, svarende til dybder af størrelsesordenen hundreder af kilometer [5] .
Fakta, der er opnået i ultradybe oliefelter, vidner til fordel for ideer om oliens dybe oprindelse. Det oliedannende hydrogen-carbon-system er metastabilt. Ved lave tryk er alle tunge kulbrinter ustabile med hensyn til metan og en støkiometrisk mængde brint. Metan polymeriserer ikke til tunge carbonhydrider ved lave tryk og temperaturer. Imidlertid vil en stigning i temperaturen ved lave tryk øge nedbrydningshastigheden af tunge kulbrintemolekyler. Da de kemiske potentialer af alle biotiske molekyler er ringere end metans kemiske potentiale, kan sådanne kulbrinter ikke danne sig selv fra nogen biotiske molekyler. Syntesen af kulbrintesystemer, der i sammensætning ligner naturlige systemer, kræver en temperatur på 700-1800 K og et tryk på 15-80 kbar, som dem, der findes i Jordens øvre kappe i dybder på 50-240 km. Gennem dybe forkastninger trænger kulbrinter dannet i kappen ned i jordskorpen, hvor de danner olie- og gasfelter. Dette sker hovedsageligt på de marginale og indre sprækker af oceaniske og kontinentale litosfæriske plader og i andre zoner med dybe forkastninger i kælderen af sedimentære bassiner [4] .
Eksperimenterne udført af sovjetiske, russiske, amerikanske, vesteuropæiske og kinesiske videnskabsmænd [8] viste, at fra uorganiske komponenter ved høje tryk og temperaturer svarende til betingelserne i Jordens øvre kappe, syntetiseres en blanding af tunge kulbrinter, som i sammensætning ligner naturlige. olie, hvis mængde stiger med stigende tryk. Tilstedeværelsen af tunge kulbrinter i olie indikerer således høje generationstryk. Og tilstedeværelsen af biomarkører i naturlige olier kan ikke være forbundet med deres organiske oprindelse, men med akkumulering under filtrering gennem sedimentære lag indeholdende organiske stoffer [4] .
Teorier om dannelse af uorganisk olie har den fordel, at de kan forklare tilstedeværelsen af en vis mængde brint i råolie. Typisk indeholder marint organisk materiale cirka 7-10% brint, mens råolie indeholder 11-15% brint. En af opgaverne med teorien om organisk oprindelse er at demonstrere kilden til brint, der er nødvendig for at udfylde dette hul. Frit brint findes normalt ikke i sedimentære bjergarter, måske fordi brint er den letteste af alle gasser og også den mest mobile. Det kan trænge ind i klipper, der er uigennemtrængelige for andre gasser og dermed undslippe. Derudover er det et af de mest aktive elementer. Frit brint frigives dog i store mængder og findes i fumaroler . Dannelsen af vulkansk brint kan forklares ved den mulige reduktion af vand ved hjælp af magnetit (som oxideres til hæmatit ) fra overophedet damp ifølge følgende reaktion:
2Fe 3 O 4 + H 2 O → 3Fe 2 O 3 + H 2
Det antages, at det på denne måde fremstillede brint passerer gennem jordskorpens klipper og kommer i kontakt med organiske stoffer i skiferens subkapillære porer og i sandstens kapillarporer. Brint kan kombineres med disse stoffer og danne kulbrinter. Det er muligt, at hydrogeneringen af organiske petroleumsstoffer sker i naturen ved brug af brint adskilt fra uorganiske stoffer. Imidlertid er dette brint efter al sandsynlighed et produkt af bakteriel aktivitet.
Begrænsetheden af oliereserver i jordskorpen giver os mulighed for at konkludere, at mængden af global olieproduktion vil nå et højdepunkt, hvorefter det uundgåeligt vil begynde at falde ( peak oil ) og vil ikke være i stand til fuldt ud at tilfredsstille efterspørgslen, mens processen olieudvinding vil blive mere kompliceret og kræve flere og flere økonomiske og energimæssige omkostninger. Begrebet peak oil ses nogle gange som kontroversielt, men det er en direkte konsekvens af oliereservernes endelighed (det er umuligt at udvinde mere olie, end der blev skabt af naturen i hundreder af millioner af år) og repræsenterer den vigtigste barriere for en civilisation baseret på forbruget af kulbrinteressourcer og på den konstante stigning i mængden af forbrugt olie. [en]
Nogle tilhængere af de abiogene hypoteser erklærede, at udtømningen af olie- og kulbrintereserver ikke truer menneskeheden på grund af den igangværende dannelse af nye formationer af olie og gas. Det har imidlertid vist sig, at uanset hvilken vej oliedannelsen foregår, udføres produktionen af den med for høj hastighed, og toppen af olien vil uundgåeligt blive nået. [1] [9]
I forhold til oliens udtømmelighed kan abiogene hypoteser opdeles i svage og stærke . I svage abiogene hypoteser er det angivet, at hastigheden for skabelse og akkumulering af kulbrinter svarer til akkumuleringshastighederne i biogene teorier om oliedannelse. Selv hvis sådanne hypoteser er korrekte, vil toppen af olie blive nået, da menneskeheden producerer og forbruger olie i en meget hurtigere hastighed (hundreder af år), end den er skabt i naturen (hundreder af millioner af år). [en]
Stærke abiogene hypoteser forudsiger, at olie dannes med betydeligt hurtigere hastigheder (titusindvis af gange hurtigere end biogene teorier) nok til at erstatte al den olie, som mennesker udvinder fra reservoirer. For eksempel kan det argumenteres, at et driftsreservoir er forbundet med et eller andet ultradybt oliereservoir, som langsomt fylder reservoiret op. Men på et tidspunkt vil produktionshastigheden indhente fornyelseshastigheden af olie og derefter overstige den, og toppen af olien vil stadig nås. Tilhængere af de abiogene hypoteser har ikke givet beviser for stærke varianter i artikler offentliggjort i videnskabelige tidsskrifter, men sådanne påstande kan findes i de almindelige medier uden at kvantificere dem i henhold til videnskabelig metodologi. [en]
Litteratur efter år:
Konferencemateriale: