ТЕОРИИ ОБРАЗОВАНИЕ НЕФТИ И ГАЗА

Теории происхождения нефти. Лавуазье. Марселей Бертло. Абих

III этап (1860‑1905 годы)  в истории развития представлений о происхождении нефти и углеводородных горючих газов характеризовался наибольшим "разбродом" идей, что в определенной степени было связано и с расширением географии нефти, и с наличием множества разнообразных представлений в теоретических вопросах геологии, и с началом развития органической химии, и с другими факторами. Так, в частности, борьба между "нептунистами", "плутонистами" и "катастрофистами" в геологии определенным образом повлияла и на борьбу идей о происхождении нефти и углеводородных газов.

 Также сложно и неоднозначно влияло на представления о происхождении нефти развитие химии, особенно органической: с одной стороны, существенно расширилась информация о составе нефти, о входящих в нее химических соединениях, с другой стороны, широко проводились эксперименты по синтезу различных органических соединений.

 После гениальных работ А. Л. Лавуазье стали понятны основные реакции, происходящие в "неорганическом мире". В отношении же химических реакций в живой природе существовало представление, что они не подчиняются выявленным законам и развиваются под влиянием особой "жизненной силы". Развитию этого представления способствовали работы знаменитого шведского химика и минералога И. Я. Берцелиуса (1779‑1848 годы).

 Однако после того как немецкий химик В. Велер синтезировал мочевину, а русский химик А. М. Бутлеров в 1861 году осуществил синтез сахаристых веществ, резко изменились представления о химических реакциях, приводящих к образованию органических веществ. Стало "модным" представление о возможности синтеза в любых органических соединений из неорганических веществ. Поэтому, когда в 1860 году М. Бертло сначала теоретически, а затем и экспериментально доказал возможность образования ацетилена (С₂Н₂) при взаимодействии щелочных металлов, углекислоты и паров воды, среди химиков стали распространяться представления о неорганическом происхождении нефти, а геологи‑нефтяники придерживались в основном взглядов об органическом происхождении нефти.

 Правда, в работе, посвященной результатам своих экспериментов, М. Бертло отметил, что он не оспаривает мнение геологов о происхождении нефти, но обращает внимание на возможность образования углеводородов из неорганических веществ, считая возможным доказательством этого наличие углеводородов в метеоритах.

 Для того чтобы понять "истоки" этого предположения, остановимся коротко на деятельности его автора. Марселей Бертло[1] ‑ крупнейший французский химик‑органик ‑ в отличие от Лавуазье считал, что целью ИЁИМИИ является не только "многократное разложение вела на простые и все более простые части, но и соединить разделенное, вновь создать разрушенное... Химия является настолько же наукою о синтезе".

 До публикации своих предположений о происхождении нефти М. Бертло в течение 15 лет занимался исключительно синтезом органических соединений, в том после в течение десяти лет ‑ синтезом углеводородов. В 1860 году он опубликовал двухтомную монографию по органической химии, в которой значительное место уделил синтезу углеводородов. В 1901 году М. Бертло обобщил все свои работы по углеводородам в трехтомной монографии, в которую не включил свои предположения о происхождении нефти.

 Работы по синтезу углеводородов М. Бертло начал с ацетилена, он считал ацетилен "родоначальником" всех углеводородов. Несмотря на огромный вклад, внесенный в развитие органической химии, М. Бертло во многих вопросах был консервативен. Так, он в течение долгого времени являлся противником атомистической теории, стереохимии, периодической системы Д. И. Менделеева, осмотической теории растворов, теории электролитической диссоциации Аррениуса и т. д. Лишь в конце XIX столетия М. Бертло отказался от некоторых своих взглядов: формулы в духе атомно‑молекулярной теории появились в его трудах только после 1897 года. Любопытно, что при этом М. Бертло считал: "Главная обязанность ученого не в том, чтобы пытаться доказать непогрешимость своих мнений, а в том, чтобы всегда быть готовым отказаться от всякого воззрения, представляющегося недоказанным, от всякого опыта, оказывающегося ошибочным".

 Примером влияния общетеоретических геологических представлений на формирование взглядов по проблеме происхождения нефти являются работы Г. В. Абиха ‑ одного из выдающихся геологов XIX века. Его представления о происхождении нефти двойственны. В 1861 году Г. В. Абих утверждал, что нефть и газ образуются на глубине и нефть двигается вверх благодаря газу. Он полагал, что нефть залегает в "системе резервуаров" и может быть извлечена из них с помощью колодцев, дебит которых зависит даже от ветра. С увеличением глубины колодцев от 18 до 27 м нефть исчезает, поэтому скважины, имеющие малый диаметр, окажутся неэффективными, а их дебит незначительным.

 В более поздней работе (1863 год) Г. В. Абих указывал, что "углеводородные соединения... следует рассматривать как выделения из битуминозных сланцев и мергелей, имеющие место под влиянием высокой температуры и действия водяных паров". В то же время он считал, что битуминозные сланцы образуются из органического вещества растительного происхождения, которое "оказалось потерянным для образования угля, благодаря гидрохимическому метаморфозу, и большей частью превратилось в битуминозные вещества, удержанные в пластах давлением, при котором происходили эти превращения".

 Являясь учеником А. Гумбольта и Л. фон Буха, теоретические основы своих взглядов Г. В. Абих (1861 год) формулировал следующим образом: "Я совершенно разделяю взгляды Гумбольта в теоретической части нынешней геологии, потому что не нахожу других, которые бы лучше сообразовались с прежними и теперешними фактами при изучении здешних стран... Занимался несколько лет уже геологическим изучением Кавказского Края, без всякого сомнения, самого богатого очевидными доказательствами истинности вулканического учения, которое одно удовлетворяет моему убеждению... Поднятие горных кряжей, с их трещинами и расселинами, наполнявшимися потом породами кристаллическими и минералами в виде неправильных рудных жил и залежей; группы и ряды вулканов действующих; группы и ряды вулканов потухших; извержения грязей ‑ "грязные сопки"; истечение упругих жидкостей в том числе нефти.‑ М. К.); горячие источники минеральных вод, паров, газов и, наконец, землетрясения". " Г. В. Абих даже марганцевым рудам Чиатур приписал вулканическое происхождение.

 В то же время, будучи весьма добросовестным исследователем, Г. В. Абих отмечал, что Шемахинское и Эрзерумское землетрясения в мае 1859 года, которые и связал с магматической деятельностью, не отразились на "состоянии бесчисленных пунктов извержения горючего газа, грязной жидкости, нефти и соленых вод, теплых и нетеплых" развитых в районах Баку, Сальян на островах Булла и Свиной. Г. В. Абих считал, что грязевулканическая деятельность в северо‑западной и юго‑восточной частях Кавказа является заключительной фазой вулканической деятельности, протекавшей в палеоген‑неогеновое время. Основанием для этого вывода послужили, во‑первых, наблюдения над "псевдовулканическими явлениями" в Исландии и Италии, проведенные Р. Бунзеном и другими, и, во‑вторых, сходство состава продуктов извержения грязевого вулкана Кумани с магматическими породами.

 Однако французский геолог X. Кокан, изучавший грязевые вулканы Румынии и Сицилии и литературу по грязевым вулканам Крыма и Апшеронского полуострова, в 1867 году пришел к выводу об отсутствии связи этих вулканов с магматическими. В то же время X. Кокан считал, что нефть образовалась на больших глубинах в результате синтеза, доказательством чего является наличие асфальтовых покровов в Сицилии и Баку.

 Некоторые исследователи под влиянием новой информации меняли свои представления о происхождении нефти, в связи с чем меняли и рекомендации о том, где нужно искать нефть.

 Так, Г. Д. Романовский, проводивший в 1864 году в районе Самарской Луки геологические наблюдения с целью поисков каменного угля, пришел к выводу, что включения и примазки асфальта в отложениях каменноугольного и пермского возраста, связаны с вулканической деятельностью, в процессе которой "выделялись пары минерального масла или прямо источники нефти...". Поэтому рекомендации его сводились к тому, что "поиски нефти будут удачными, если скважина попадет на путь, по которому просачивается нефть...".

 Однако после того как Г. Д. Романовский провел геологические наблюдения в нефтегазоносных областях США в 1866 году, он пришел к заключению, что не только в этой стране, но и в России нефть и газ образуются из органического вещества при медленном нагревании. В соответствии с этим изменились рекомендации. Он советует при поисках "стараться достигнуть коренных его ("горного масла".‑ М. К.) месторождений, кои должны оказаться в известковых или песчаных слоях, богатых органическими остатками, или же в каких‑либо горючих глинистых сланцах". В 1868 году, Г. Д. Романовский писал: "Поэтому я вполне уверен, что в Самарской губернии под пермскими песчаниками непременно заключаются бассейны жидкой нефти или горного масла и углеводородистые газы".

 В 1866 году в Саргассовом море были обнаружены огромные массы водорослей, что привело американского исследователя Л. Леккере к предположению о том, что водоросли представляют исходный материал для образования нефтей.

 Р. Н. Мурчисон (1872 год), наблюдавший битумопроявления в отложениях кембрия, силура, девона и карбона, затруднялся объяснять условия образования их в самых древних отложениях и стал искать выход. Он писал, что "если эти вещества (битумы.‑ М. К.) образуются из материала растительного или животного происхождения, то надо признать наличие их в указанных осадках". Что касается источников нефти в более молодых отложениях, то этот автор определял их дифференцированно, в зависимости от наличия типов организмов в осадках: например, в каменноугольных ‑ растительные, в силурийских ‑ граптолиты, в девонских ‑ рыбы, в палеоген‑неогеновых ‑ растительные и животные и т. д. В результате Р. Н. Мурчисон пришел к весьма важному выводу: "...если в древних морских осадках есть хотя бы следы организмов, особенно водорослей, в них должны быть небольшие количества нефти".

 По мере расширения геологических исследований в нефтегазоносных слоях отдельных регионов были выявлены отпечатки или остатки организмов. С преобразованием этих остатков связывали образование нефти. Так, многие исследователи (в 1863‑1875 годах американский геолог Т. С. Хант, в 1892 году латышский геолог Ж. А. Бертельс, изучавший нефтеносные отложения Кубани) считали источником нефти мягкие части моллюсков. Американские геологи и палеонтологи, (изучавшие нефтегазоносные отложения Калифорнии (в 1865 году Д. Д. Уитни и др.) продолжали считать источником нефти диатомовые водоросли. Исследователи, которые обнаруживали в битуминозных отложениях отпечатки рыб (в 1866 году англичанин М. Роуф, в I 1881 году А. Кройтц, наблюдавшие отпечатки рыб в нефтеносных отложениях Карпат), считали их остатки источником нефти.

 Эту точку зрения, казалось бы, подтверждали наблюдения над современными осадками в разных морях. Так, при увеличении солености вод в мелких заливах Красного моря до 7,3 % по данным Е. Зикенберга (1891 год) погибают организмы, "которые и дают углеводороды". К такому же заключению пришли и участники Австро‑Венгерской экспедиции, изучавшей современные осадки восточной части Средиземного моря.

 После М. Бертло на протяжении всего рассматриваемого этапа и даже позже многими химиками были предложены и лабораторным путем проверены различные реакции образования углеводородов. Так, в 1871 году французский химик Г. Бюассон, действуя на нагретое до белого каления железо водяными парами, углекислотой и сероводородом, получил нефтеподобное вещество. Шестью годами позже немецкий химик С. Клоэц получил такие же продукты при действии серной кислоты на зеркальный чугун, содержащий примесь марганца, а спустя еще год те же соединения образовались при действии кипящей воды на более богатое марганцем углеродистое железо.