Истоки современных представлений о происхождении нефти возникли в XVIII – начале XIX века. М. В. Ломоносов заложил гипотезы органического происхождения нефти, объясняя её образование воздействием “подземного огня” на “окаменелые уголья”, в результате чего, по его мнению, образовывались асфальты, нефти и “каменные масла”.
Идея о минеральном происхождении нефти впервые была высказана А. Гумбольдтом в 1805 году. Развитие химии, эксперименты по неорганическому синтезу углеводородов, проведенные М. Бертло (1866 год), Г. Биассоном (1871), послужили отправной точкой для развития гипотезы минерального происхождения. Французский химик Пьер Эжен Марселен Бертло (1827-1907) синтезировал огромное число органических соединений, относящихся к различным классам. Взаимодействием глицерина и жирных кислот он получил) аналог природных жиров, доказав возможности их синтеза неорганическим путём.
Дмитрий Иванович Менделеев, придерживавшийся до 1867 года представлений об органическом происхождении нефти, в 1877 году сформулировал известную гипотезу ее минерального происхождения, согласно которой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов.
Д.И. Менделеев считал, что основой процесса образования УВ – взаимодействие карбидов глубинных металлов с водой, которая проникает по трещинам с поверхности на большую глубину:
2FeC + 3H2O = Fe2O3 + C2H6
или в общем виде: MCm + mH2O > MOm + (CH2)m (2)
Образовавшиеся в газообразном состоянии УВ поднимались затем в верхнюю холодную часть земной коры, где конденсировались и накапливались в пористых осадочных породах. В настоящее время предположение Д.И. Менделеева подтвердилось, в глубинных породах найдены карбиды ряда элементов (Fe3C, TiC, Cr2C3, WC, SiC). Но крупных скоплений они не образуют; это мельчайшие (доли миллиметра) редко встречающиеся выделения.
КОСМИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА М.А. СОКОЛОВА
В 1892 году М.А. Соколов выдвинул гипотезу космического происхождения нефти. Суть её - минеральный синтез УВ из простых веществ на космической стадии формирования Земли. Предполагалось, что образовавшиеся углеводороды находились в газовой оболочке, а по мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры. Высвобождаясь затем из остывавших магматических пород, углеводороды поднимались в верхнюю часть земной коры, где образовывали скопления. В основе этой гипотезы были данные о наличии углерода и водорода в хвостах комет и углеводородов в метеоритах.
ГИПОТЕЗА Н.А. КУДРЯВЦЕВА
В первой половине XX века поиски нефти велись во всем мире, исходя из представлений о ее органическом происхождении. Большое внимание привлекала гипотеза Н.А. Кудрявцева. Сущность её в том, что нефть и газ образуются в глубинных зонах Земли по реакции: CO + 3H2 = CH4 + H2, а также полимеризация радикалов =CH, CH2, CH3. Считалось, что образование УВ происходит из реакционной смеси в раздробленных глубинными разломами участках литосферы. Прорыв находящихся под высоким давлением УВ вверх, в осадочную толщу, приводит к образованию залежей нефти и газа. Доказательство - реакции Фишера-Тропша:
ЗСО + 7Н25= С3Н8 + ЗН2О, 2СО + 4Н25=t C2H4 + 2Н2О, СО + ЗН25=t СН4 + Н2О) (3)
ОРГАНОГЕННАЯ ТЕОРИЯ СЕГОДНЯ
В настоящее время преобладающая часть ученых, химиков, геохимиков и геологов считает наиболее обоснованными представления об органическом генезисе нефти, хотя имеются ученные, которые до сих пор отдают предпочтение минеральной гипотезе ее образования. Все гипотезы минерального происхождения нефти объединяет идея синтеза углеводородов, кислородо-, серо- и азотосодержащих компонентов нефти из простых исходных веществ: C, H2, CO, CO2, CH4, H2O и радикалов при высоких температурах и взаимодействии продуктов синтеза с минеральной частью глубинных пород.
АБИОГЕННАЯ ГИПОТЕЗА
Однако по мере углубления знаний о строении нефти отчетливо выявились глубокие различия в составе природных и синтетических углеводородных смесей. Последние практически не содержат широко представленных в нефти сложно построенных углеводородных молекул, насыщенных структурных аналогов компонентов живого вещества - жирных кислот, терпанов, стиролов и т. д.
Ряд аргументов сторонников минерального происхождения нефти основан на термодинамических расчетах. Е. Б. Чикалюк попытался определить температуру нефтеобразования по соотношению между некоторыми изомерными углеводородами, допуская, что высокотемпературный синтез приводит к образованию термодинамически равновесных смесей. Рассчитанная таким образом температура нефтеобразования составила 450-900°C, что соответствует температуре глубинной зоне 100-160 км в пределах верхней мантии Земли.
Основные положения теории неорганического происхождения нефти:
1.нефтяное вещество возникает в процессе соединения водорода и углерода, которые имеют неорганическую природу;
2.нефтяные УВ: метан, этан и их более сложные модификации, включая нефть, образуются внутри Земли;
3.из глубин Земли метан, этан и другие нефтяные УВ поднимаются по трещинам развитых нарушений во время ее дегазации, и достигнув верхних частей земной коры, они преобразуются в нефтяные и газовые месторождения.
Слабые стороны глубинной, или магматической, гипотезы о неорганическом происхождении нефти:
1.недостаточная изученность качественного и количественного состава нефтяных УВ, которые поднимаются из Земли во время ее дегазации, что сдерживает вывод об их достаточности для формирования месторождений;
2.неопределенность закономерностей поступления нефтяных УВ из внутренних частей Земли - сплошными потоками или пульсирующими;
3.отсутствие объяснений преимущественной концентрации нефтяных и газовых месторождений в местах накопления осадочных пород (геосинклинали, рифтогены, синеклизы и др.) и их случайных нахождений в районах распространения кристаллических пород (кристаллические щиты, массивы и другие блоки).