<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 2. Mars >>
1. Zemlya
V zemnyh processah evolyucii gazovoi fazy glubinnyh flyuidov vydelyayutsya tri geohimicheskie PT-oblasti, imeyushie vazhneishee prakticheskoe znachenie [1]-[3]. Perechislim ih v poryadke ponizheniya temperatury. 1) Oblast' sbrosa sernogo kondensata. Eta oblast' imeet bol'shoe znachenie dlya obrazovaniya mnogih rudnyh mestorozhdenii, a v toi chasti, gde oblast' primykaet k bar'eru vodnoi neitralizacii, proishodit formirovanie endogennyh mestorozhdenii sobstvenno samorodnoi sery. 2) Oblast' zon vodnoi otgonki, privodyashaya k poyavleniyu na puti endogennyh flyuidov bar'era neitralizacii i posleduyushego zarozhdeniya volny povyshennoi kislotnosti. Eta zona imeet klyuchevoe znachenie dlya obrazovaniya kontinental'noi kory zemnyh materikov, a takzhe dlya formirovaniya gidrotermal'nyh, zolotorudnyh i kvarcevyh mestorozhdenii. 3) Oblast' zon serovodorodnoi i uglekislotnoi otgonki, igrayushaya vedushuyu rol' v endogennom formirovanii mestorozhdenii uglevodorodnogo syr'ya. Dlya nas poslednyaya zona predstavlyaet osobyi interes. Rassmotrim ee bolee podrobno.
Dlya perehoda ot obshego flyuidnogo davleniya k veroyatnoi glubine budem ispol'zovat' imeyushiesya dannye o 5-kratnom (v srednem) prevyshenii flyuidnogo davleniya po sravneniyu s ego litostaticheskim ekvivalentom. Takzhe budem schitat', chto flyuidnyi potok evolyucioniruet v nedrah Zemli, nahodyas' v temperaturnom ravnovesii s vmeshayushimi porodami, t. e. budem uchityvat' imeyushiesya dannye o srednem geotermicheskom gradiente, sostavlyayushem 3 gradusa na kazhdye 100 m.
Pri vhode v oblast' zon vodnoi otgonki po linii geotermicheskogo gradienta flyuid sbrasyvaet v kondensat osnovnuyu massu soderzhasheisya v nem vody. V tochke vhoda v gazoobraznom vide ostaetsya lish' ta chast' vody, kotoraya obespechivaet 1.4 % obshego davleniya flyuidnoi smesi. Odnovremenno s obrazovaniem vodnogo kondensata nachinaetsya ego vzaimodeistvie s potencial'no kislymi gazami. Obrazuyushiesya kisloty (solyanaya, sernaya) snachala neitralizuyut ranee sushestvovavshii shelochnoi rezhim, a zatem nachinayut okazyvat' vse bolee sil'noe kislotnoe vozdeistvie na vmeshayushie porody. V rezul'tate protekayushih reakcii neitralizacii obrazuyutsya soli kislot, voda, a gazovaya chast' flyuida obogashaetsya za schet etih reakcii vtorichnym vodorodom. Pri dal'neishem dvizhenii v glub' vodnoi otgonki ostatochnyi sostav gazovoi fazy obednyaetsya parami vody, t. e. stanovitsya vse bolee suhim. Na puti dal'neishei evolyucii flyuida po linii geotermicheskogo gradienta nahodyatsya neskol'ko vazhnyh geohimicheskih bar'erov. Naibol'shee znachenie oni imeyut dlya gazovoi sostavlyayushei flyuida.
Dlya nas predstavlyaet interes geohimicheskii bar'er, svyazannyi s kriticheskoi temperaturoi serovodoroda - 100.4 oS. V oblast' zon serovodorodnoi otgonki dvizhushiisya po linii geotermicheskogo gradienta flyuid vhodit na veroyatnoi glubine 3.2 km. V tochke vhoda ostatochnoe parcial'noe davlenie parov vody sostavlyaet vsego 0.024 % ot obshego flyuidnogo davleniya, parov dioksida sery - 0.63 %. Poetomu v sostave gazovoi fazy flyuida dominiruyut dvuokis' ugleroda, vodorod i serovodorod. Odnako na vhode v oblast' zon serovodorodnoi otgonki ego soderzhanie v gazovoi faze skachkoobrazno umen'shaetsya do urovnya ostatochnogo parcial'nogo davleniya, sostavlyayushego 2.06 % ot obshego flyuidnogo davleniya, togda kak ves' izbytok sbrasyvaetsya v kondensat s obrazovaniem na puti gazovogo potoka oblasti zon serovodorodnoi otgonki.
Eta oblast' ochen' vazhna ne tol'ko s teoreticheskoi, no i s prakticheskoi tochki zreniya, tak kak pri fil'tracii dvuokisi ugleroda skvoz' serovodorodnyi kondensat proishodit obrazovanie uglevodorodnogo syr'ya s odnovremennym obrazovaniem vody i samorodnoi sery. Obrazuyushiesya v zone serovodorodnoi otgonki sravnitel'no tyazhelye prosteishie uglevodorody, nachinaya s butana i butilena, formiruyut uglevodorodnyi kondensat. Tak kak kriticheskie davleniya etih soedinenii otnositel'no neveliki, to ih ostatochnye parcial'nye davleniya imeyut ochen' nizkii uroven'. Povyshennye temperatura i obshee flyuidnoe davlenie sposobstvuyut dal'neishim reakciyam polimerizacii uglevodorodov s obrazovaniem bolee tyazhelyh soedinenii. Bolee legkie uglevodorody, takie, kak metan, etan, etilen, propan i propilen, imeya bolee nizkie kriticheskie temperatury, polnost'yu ostayutsya v gazoobraznom sostoyanii.Fil'truyas' cherez kondensat bolee tyazhelyh uglevodorodov, oni chastichno pogloshayutsya v hode reakcii polimerizacii. Ostavshayasya chast' prodolzhaet evolyuciyu v sostave gazovoi fazy flyuida.
Odnako dva poslednih iz vysheperechislennyh legkih uglevodorodnyh soedineniya - propan i propilen - nedaleko uhodyat po trasse evolyucii flyuida ot mesta ih pervichnogo obrazovaniya v zone serovodorodnoi otgonki. Propan dostigaet svoei kriticheskoi temperatury 96.67 oS pochti srazu posle zony serovodorodnoi otgonki - na veroyatnoi glubine 3.06 km. Chut' dal'she po trasse flyuida, na veroyatnoi glubine 2.9 km raspolozhena zona otgonki propilena, imeyushego chut' bolee nizkuyu kriticheskuyu temperaturu.
Poslednyaya chrezvychaino vazhnaya zona na puti evolyucii ostatochnyh gazov endogennyh flyuidov raspolozhena na veroyatnoi glubine okolo 860 m. Zdes' dostigaetsya kriticheskaya temperatura 30.85 oS dlya dvuokisi ugleroda. Pri vhode v etu zonu ostatochnye gazy endogennogo flyuida sostoyat v osnovnom iz dvuokisi ugleroda, vodoroda i v men'shei stepeni iz legkih letuchih uglevodorodov. Uroven' davleniya ostatochnyh parov vody v tochke vhoda flyuida v etu zonu sostavlyaet lish' okolo 0.004 % ot obshego flyuidnogo davleniya, davlenie ostatochnyh parov dvuokisi sery - 0.4 %, serovodoroda - 1.9 %. Na vhode v zonu davlenie parov dvuokisi ugleroda skachkoobrazno umen'shaetsya do predel'no vozmozhnogo kriticheskogo urovnya, sootvetstvuyushego v dannoi tochke 6.2 % ot obshego flyuidnogo davleniya. Ves' izbytok dvuokisi ugleroda sbrasyvaetsya v kondensat, skvoz' kotoryi proishodit fil'traciya vodoroda, soprovozhdayushayasya obrazovaniem vody i uglevodorodov. Obrazovanie uglevodorodov proishodit i pri fil'tracii skvoz' kondensat dvuokisi ugleroda ostatochnogo serovodoroda. No poskol'ku ego soderzhanie v ostatochnyh gazah ne prevyshaet 2 %, to obshee kolichestvo obrazuyusheisya pri etom sery sravnitel'no neveliko. Legkie uglevodorody, fil'truyas' skvoz' uglevodorodnyi kondensat, chastichno pogloshayutsya za schet reakcii uglevodorodnoi polimerizacii.
V vysheopisannyh zonah obrazovaniya uglevodorodov kondensiruetsya i pogloshaetsya znachitel'naya chast' ostatochnyh gazov endogennogo flyuida. V rezul'tate dinamicheskaya aktivnost' flyuidnoi sistemy rezko padaet i poyavlyaetsya tendenciya nakopleniya uglevodorodnogo syr'ya v blagopriyatnyh geologicheskih strukturah - neftyanyh lovushkah. Takim obrazom, ishodya iz elementarnyh molekulyarno-himicheskih predstavlenii, my prosledili evolyuciyu gazovoi fazy glubinnyh flyuidov v usloviyah temperaturnogo ravnovesiya s vmeshayushimi porodami i vyyasnili, chto konechnym rezul'tatom etoi evolyucii yavlyaetsya obrazovanie uglevodorodnogo syr'ya, protekayushee v zonah estestvennogo uglevodorodnogo sinteza, kotorye mozhno nazvat' zonami serovodorodnoi i uglekislotnoi otgonki. V men'shei stepeni obrazovanie uglevodorodov proishodit v promezhutke mezhdu etimi zonami. Serovodorodnaya i uglekislotnaya zony obrazovaniya uglevodorodov otlichayutsya drug ot druga temperaturoi (100.4 i 30.85 oS), davleniem i sootvetstvenno veroyatnoi glubinoi zaleganiya (3.2 km i 860 m). V serovodorodnoi zone proishodit obrazovanie bolee tyazhelyh uglevodorodov i dovol'no znachitel'no ih zarazhenie samorodnoi seroi - pobochnym produktom reakcii uglevodorodnogo sinteza v etoi zone. Kakaya iz etih zon imeet vedushee znachenie, polnost'yu zavisit ot togo, naskol'ko velika koncentraciya serovodoroda neposredstvenno pered vhodom v zonu serovodorodnoi otgonki. Pri soderzhanii serovodoroda menee 2 % obrazovanie uglevodorodov proishodit isklyuchitel'no v uglekislotnoi zone, tak kak obrazovanie serovodorodnoi zony v etom sluchae nevozmozhno. Pri vysokih koncentraciyah serovodoroda, naprotiv, vse bolee znachitel'naya chast' uglekisloty pogloshaetsya v serovodorodnoi zone, togda kak uglekislotnaya zona vyrozhdaetsya i ee znachenie padaet.
V oblasti predstavlenii o proishozhdenii zemnoi nefti do sih por gospodstvuyushee polozhenie zanimala gipoteza ee organicheskogo proishozhdeniya, nesmotrya na bol'shoe kolichestvo nablyudaemyh faktov, rezko protivorechashih etoi tochke zreniya. V svoyu ochered', eti fakty yavlyalis' i yavlyayutsya osnovoi dlya periodicheskogo vozrozhdeniya variantov al'ternativnoi tochki zreniya, svyazannoi s predstavleniyami o glubinnom genezise uglevodorodnogo syr'ya. Odnako skol'-libo vnyatnoe teoreticheskoe obosnovanie estestvennogo neorganicheskogo proishozhdeniya prirodnoi nefti do sih por otsutstvovalo. My eto obosnovanie poluchili. Tem ne menee svyaz' mezhdu zhizn'yu i neft'yu my otricat' ne tol'ko ne budem, no i, naprotiv, postaraemsya maksimal'no shiroko ee ispol'zovat'. Dlya etogo dostatochno lish' izmenit' prichinno-sledstvennuyu polyarnost' svyazi: ne neft' yavlyaetsya rezul'tatom pererabotki produktov zhiznedeyatel'nosti, a zhizn' yavlyaetsya rezul'tatom processov samoorganizacii v zonah uglevodorodnogo sinteza. Deistvitel'no, zony estestvennogo uglevodorodnogo sinteza isklyuchitel'no blagopriyatny dlya obrazovaniya slozhnyh uglevodorodov i protekaniya processov samoorganizacii, a sledovatel'no, i dlya vozniknoveniya pervichnoi primitivnoi zhizni na nashei planete.
Po sushestvuyushim predstavleniyam vozrast nashei planety sostavlyaet okolo 5 mlrd let, odnako samye drevnie porody Zemli, dostupnye neposredstvennomu izucheniyu, imeyut vozrast okolo 3.8 mlrd let. Poetomu ves' bolee drevnii etap nosit nazvanie dogeologicheskoi stadii. S pozicii razvitiya organicheskoi zhizni na nashei planete posleduyushuyu geologicheskuyu stadiyu prinyato razdelyat' na dva etapa: kriptozoi (etap skrytoi zhizni), sootvetstvuyushii dokembriyu, i fanerozoi (etap yavnoi zhizni), ohvatyvayushii paleozoi, mezozoi i kainozoi, vmeste vzyatye. Perehod ot etapa skrytoi zhizni k etapu yavnoi zhizni proizoshel okolo 570 mln let nazad.
Takim obrazom, u Prirody bylo ne menee 2 mlrd let na eksperimenty po sozdaniyu v zonah estestvennogo uglevodorodnogo sinteza naibolee ustoichivyh organicheskih soedinenii, sposobnyh k samoorganizacii i dal'neishemu razvitiyu. Eta tochka zreniya nahodit podtverzhdenie v obnaruzhenii naibolee drevnih mikroorganizmov na nashei planete v zonah, okruzhayushih vyhody vysokotemperaturnyh endogennyh flyuidov na dne okeana, tak nazyvaemye "kuril'shiki". Etimi mikroorganizmami yavlyayutsya termofil'nye (prisposoblennye k zhizni v usloviyah vysokih temperatur) bakterii. Istochnikom pitayushei ih energii yavlyaetsya teplo protekayushih v okrestnostyah "kuril'shikov" himicheskih reakcii, a v konechnom schete - teplo glubinnyh flyuidov. Poetomu podobnye mikroorganizmy po istochniku pitaniya nazyvayutsya hemotrofnymi. Vynos etih mikroorganizmov flyuidnymi struyami iz zon estestvennogo uglevodorodnogo sinteza na dne okeana ili s malyh glubin pod poverhnost'yu materikov privel k adaptacii ih k pitaniyu za schet energii solnechnogo sveta. Drugimi slovami, proizoshel perehod ot hemotrofnogo tipa pitaniya k geliotrofnomu. Dal'neishaya evolyuciya zhizni na Zemle privela k sushestvennomu razvetvleniyu i uslozhneniyu cepei pitaniya, odnako v osnove ih po-prezhnemu lezhit energiya solnechnogo sveta. Kolonii hemotrofnyh mikroorganizmov imeyut ogranichennoe rasprostranenie i sohranyayutsya lish' v usloviyah termal'nyh vyhodov, a vozmozhno, i vnov' prodolzhayut formirovat'sya zdes' zhe, v usloviyah zon estestvennogo uglevodorodnogo sinteza.
<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 2. Mars >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zhizn' vo Vselennoi - vozniknovenie zhizni
Publikacii so slovami: zhizn' vo Vselennoi - vozniknovenie zhizni | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
