Контрольная работа по "Геологии"

Содержание

Введение

    Бурный научно-технический  прогресс и высокие темпы развития  различных отраслей науки и  мирового хозяйства в XIX – XX вв. привели к резкому увеличению потребления различных полезных ископаемых, особое место среди которых заняла нефть.

   Нефть начали добывать  на берегу Евфрата за 6 – 4 тыс.  лет до нашей эры. Использовалась  она и в качестве лекарства.  Древние египтяне использовали  асфальт (окисленную нефть) для бальзамирования. Нефтяные битумы использовались для приготовления строительных растворов. Нефть входила в состав «греческого огня». В средние века нефть использовалась для освещения в ряде городов на Ближнем Востоке, Южной Италии и др. В начале XIX в. в России, а в середине XIX в. в Америке из нефти путем возгонки был получен керосин. Он использовался в лампах. До середины XIX в. нефть добывалась в небольших количествах из глубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на поверхность. Изобретение парового, а затем дизельного и бензинового двигателя привело к бурному развитию нефтедобывающей промышленности.

   Нефть – это маслянистая  горючая жидкость, обладающая специфическим  запахом, обычно коричневого цвета   с зеленоватым или другим оттенком, иногда почти черная, очень редко бесцветная.

Теоретическое и практическое значение проблемы происхождения

нефти и газа

Поиск месторождений в том числе  нефти и газа, может быть эффективным  только в том случае, если в его  основе лежит научно обоснованный план работ, базирующийся на использовании новейших теоретических достижений об условиях происхождения полезных ископаемых и закономерностях их размещения в земной коре.

"Теоретическое значение вопроса  о происхождении нефти, - писал  И.М. Губкин в 1937 году, - состоит в том, что правильное его разрешение даст нам истинное представление о протекавших в земной коре процессах, в результате которых возникла нефть как минеральное тело... Только тогда,- отмечает он далее, - мы будем знать, каким образом в земной коре образуются ее залежи,... получим надежное указание, в каких местах нам искать нефть и как надлежит наиболее целесообразно организовать ее разведку".

Ценность любой теории, основанной на материалистической точке зрения, состоит в том, что она, обобщая факты, полученные практикой, выводит общие закономерности, присущие тому - или иному классу объектов. Пользуясь этими законами и теориями и используя метод аналогии, мы будем владеть инструментом для эффективного проведения не только поисковых работ, целью которых является обнаружение месторождений, но в значительной мере для организации детальных поисков, разведки залежей и их разработки. Общие, справедливые для всех и большинства регионов закономерности размещения залежей нефти и газа по разрезу и в плане, объяснимые с определенных теоретических позиций, являются важным средством для составления научно-обоснованных планов работ, выбора методики и системы организации поисково-разведочного процесса.

Проблема генезиса любого полезного  ископаемого сложна, т.к. в природе существуют многофакторные связи и явления, которые постоянно меняются. Причем, восстановление условий тех процессов, которые происходили в земной коре десятки и сотни миллионов лет назад, представляет для науки трудную задачу. Образование веществ в природе не протекает в какой-либо определенный раз и навсегда установленной форме. Часто процессы, на первый взгляд не имеющие между собой ничего общего, ведут к возникновению сходных веществ,  одинаковых минералов и полезных ископаемых.

Гипотеза неорганического (абиогенного) происхождения нефти.

Основные положения ее были намечены еще в прошлом веке Д.И.Менделеевым. Позднее она возродилась в  США (1939г. – Е.Мак-Дермот), а затем  в СССР (1951г. – Н.А.Кудрявцевым; 1955г. – П.И.Кропоткиным, И.М.Порфирьевым и др.) Сторонники неорганического происхождения нефти связывают ее образование либо с локальными очагами проявления магмы, либо рассматривают ее как продукт глубинных подкоровых процессов.

В 1954г. Н.А.Кудрявцев выдвинул гипотезу образования углеводородов в глубинных зонах Земли. По его предположению из углерода и водорода, содержащихся в магме, образуются углеводородные радикалы СН, СН₂, СН₃, которые служат материалом для образования нефти в более холодных верхних слоях Земли. Глубинные разломы, по мнению Н.А.Кудрявцева, служат путями для подъема из мантии Земли газов, паров и нефти.

Возможный синтез углеводородов неорганическим путем доказывается рядом простейших химических реакций, проведенных еще  в прошлом столетии. Наиболее известной  является карбидная теория Д.И.Менделеева (1887г.), согласно которой при реакции углеродистых металлов с водой образуется этан и окисел металла:

2FeC+3H₂O = Fe₂O₃+C₂H₆.

Однако карбиды металлов в земной коре практически отсутствуют, предполагается их наличие в ядре Земли. Гипотеза неорганического происхождения нефти содержит много противоречивых положений. Критика последних дана И.О.Бродом, М.Ф.Мирчинком, А.А.Бакировым, Н.Б.Вассоевичем, М.К.Калинко, Н.А.Еременко и др.

1.В качестве одного из основных  доказательств неорганического происхождения нефти Н.А.Кудрявцев рассматривал наличие нефти или ее признаков в магматических и метаморфических породах. Действительно, известно около 30 залежей нефти, находящихся в магматических и метаморфических породах, и около 200 нефтегазопроявлений в них. Геологический анализ показывает, что такие залежи и проявления в гранитах и базальтах образовались за счет притока нефти и газа из контактирующих с ними нефтегазоносных осадочных комплексов.

2. Гипотеза неорганического происхождения  нефти не объясняет причину неравномерного размещения залежей нефти и газа по разрезу, присутствие скоплений в одних толщах и отсутствие в других, имеющих такие же коллекторы и покрышки.

3. Региональная приуроченность  скоплений нефти и газа к  зонам глубинных разломов использовалась как довод в пользу неорганической гипотезы. Исследования показывают, что прямая связь между глубинными разломами и нефтегазоносностью осадочных пород отсутствует.

4. Неорганическая гипотеза не  объясняет причину образования  чисто нефтеносных и чисто газоносных областей, причину территориального разделения нефти и газа.

И.М.Губкин (1932г.) отмечал, что “небольшие, не имеющие практического значения скопления нефти могли иметь  и неорганическое происхождение, возникая в результате выделений из магмы. Но мы ведем рассуждения не об этих проявлениях нефти, а о массовых скоплениях, которые слагают нефтяные месторождения”.

В 1805 г. знаменитый немецкий естествоиспытатель Александр фон Гумбольдт высказал предположение, что нефть образуется на больших глубинах в магматических породах. Он наблюдал, как нефть сочилась из таких пород в Южной Америке, Венесуэле. В 1866 г. французский химик Пьер Бертло обнаружил, что газ ацетилен (ненасыщенный углеводород) при низких температурах может переходить в тяжёлые углеводороды. На этом основании он сделал вывод о том, что так образовались углеводородные соединения метеоритов и что, по-видимому, подобное происхождение имеют углеводороды на других планетах. 
 
В 1877 г. на заседании Русского химического общества с изложением «минеральной» (карбидной) гипотезы происхождения нефти выступил Дмитрий Иванович Менделеев. Опираясь на конкретные геологические и химические факты, Менделеев писал: «...Образование нефти... более вероятно приписать действию воды, проникающей чрез трещины, образовавшиеся при подъёме гор, в глубь земли, до того металлысодержащего накалённого ядра земли, которое необходимо признать во внутренности земной... Можно полагать, что нефть там произошла при действии воды, проникшей чрез трещины пород при поднятии кряжей гор, ибо вода с углеродистым железом должна дать окислы железа и углеводороды».

В последующие годы появилось немало других вариантов неорганической гипотезы происхождения нефти. В частности, в октябре 1899 г. на заседании Московского  Императорского общества испытателей природы выступил с докладом геолог В.Д. Соколов. По его мнению, основной запас углеводородов Земля получила в начале своего развития, когда представляла собой очень разрежённую массу «паров и газов», в числе которых присутствовали и углеводороды. А по мере остывания и уплотнения земной коры парообразные углеводороды, поднимаясь из внутренней части Земли, «легко конденсировались в жидкие и твёрдые битумы, постепенно накоплявшиеся в поверхностных частях литосферы».

В настоящее время споры о происхождении нефти поутихли. Однако вопрос этот далеко не праздный, т.к. от ответа на него зависит эффективность поисков нефтяных и газовых месторождений.

Исторически неорганическая теория возникла раньше органической. До середины XIX в. нефть использовалась там, где имелись её выходы на поверхности – в Средиземноморье, в Калифорнии, Венесуэле и др. Ряд ученых того времени, например немецкий естествоиспытатель А.Гумбольдт, связал образование нефти и асфальта с вулканами.

Во второй половине XIX в. химикам удалось в лабораторных условиях синтезировать ацетилен С₂Н₂, углеводороды метанового ряда.

Знаменитый химик Д.И.Менделеев  создал свою известную «карбидную»  теорию происхождения нефти и  выступил на заседании Русского химического  общества в 1877 г., причем его гипотеза была обоснована на большом фактическом материале и сразу же завоевала популярность. Менделеев указал, что открытые к тому времени месторождения нефти сконцентрированы в окраинах горно-складчатых сооружений, линейно вытянуты, тяготеют к зонам крупных разломов. Через эти разломы вода проникает вглубь Земли, вступает в реакцию с углеродистыми металлами – с карбидами металлов, в результате чего возникает нефть, которая поднимается вверх, образует залежи: 
 
2FeC+3H₂O=Fe₂O₃+C₂H₆

Этот процесс, по Менделееву, происходил не только в прошлые геологические периоды, но и происходит сейчас.

Карбидную теорию критиковал академик И.М.Губкин. Для карбидного варианта происхождения нефти необходимо существование проводящих путей  воды к жидким карбидам и обратно, из очагов генерации к местам скопления нефти и газа. Губкин показал невозможность существования подобных трещин – проводящих путей от ядра Земли к верхней твердой оболочке. Препятствием является, по Губкину, пластичный базальтовый пояс, затрудняющий как проникновение воды вниз, так и обратный восходящий поток нефти и газа. Кроме того, в качестве аргумента против карбидной теории Губкин ссылался на тот факт, что образованные неорганическим путем нефти оптически неактивны, в то время как природная нефть оптически активна, способна вращать плоскость поляризации светового луча.

Кроме карбидной известна космическая  теория происхождения нефти. Автор  этой теории русский геолог Н.А.Соколов  выдвинул её в 1892 г. Он считал, что углеводороды изначально существовали в первозданном веществе Земли или образовались на ранних высокотемпературных стадиях её образования. С охлаждением Земли нефть поглощалась и растворялась в жидкой расплавленной магме. Впоследствии, когда возникла земная кора, из магмы выделились углеводороды, которые по трещинам в земной коре поднимались в верхние части, сгущались и там образовали скопления.

Н.А.Соколов в качестве аргумента своей теории принял факты  обнаружения углеводородов в метеоритах.

Академик Губкин, критикуя эту теорию, написал, что она основана лишь на теоретических рассуждениях и не подтверждается геологическими наблюдениями. Губкин считал, что в природе в очень небольших количествах можно допускать образование нефти неорганическим путем, но это не имеет практического значения, основная масса скоплений нефти имеет все-таки органическое происхождение.

Необходимо сказать о  некоторых наших крупных ученых-нефтяниках, которые в середине XX в. выступили  с наиболее обоснованной теорией  неорганического происхождения  нефти. Это Н.А. Кудрявцев , В.Б.Порфирьев, П.Н.Кропоткин и их сторонники.

Кудрявцев считал, что из углерода и водорода, имеющихся в  магме, образуются радикалы СН, СН₂, СН₃, которые выделяются из магмы, как и кислород, и служат исходным материалом для образования нефти в более холодных зонах земной коры. По мнению Кудрявцева, нефть, газы из мантии Земли по глубинным разломам поднимаются вверх в осадочную оболочку Земли.

Порфирьев считал, что нефть  поступала с глубинных зон  Земли не в форме углеводородных радикалов, а со всеми свойствами, присущими естественной нефти. Флюиды поднимались в сильно нагретом состоянии и под огромным давлением прорвались в пористые породы. Таким путем образовались все нефтяные месторождения. Где и на каких глубинах находилась нефть до её миграции по разломам остается неясным. В.Б.Порфирьев считает несомненным одно – в подкоровых зонах.

В качестве основных аргументов для подкрепления неорганической теории происхождения нефти сторонники её приводят следующие факты.  
 
1. Наличие месторождений нефти в кристаллических породах фундамента. 
 
2. Нефтегазопроявления, нахождение углеводородов в продуктах деятельности вулканов, в космосе, «в трубках взрыва». 
 
3. Факты получения углеводородов лабораторным путем, в условиях высоких температур и давлений (реакция Фишера-Тропша). 
 
4. Присутствие углеводородных газов и жидких углеводородных флюидов в глубоких скважинах, вскрывших кристаллический фундамент (в Татарстане Миннибаевская и Новоелховская скважины, скважина Гравберг в Швеции и др.). 
 
5. Невозможность объяснения с позиций органической теории огромных концентраций нефти в гигантских месторождениях мира, невозможность объяснения, как происходит отрыв рассеянных углеводородов от материнской толщи (эмиграция).  
 
6. Молодой (кайнозойский) возраст залежей газа и постпалеозойский (преимущественно кайнозойский) возраст залежей нефти на древних платформах. 
 
В.Б.Порфирьев считал, что все известные в мире нефтяные месторождения образовались недавно – в промежутке времени от миоцена до четвертичного периода. К.Б.Аширов также считал, что все залежи нефти недавно формировались, в результате альпийских тектонических движений. 
 
7. Связь нефтяных месторождений с глубинными разломами и т.д. 
 
В последнее время появились публикации, где используются новые данные, например обнаружение жидкой нефти в спрединговых зонах океанов, появление других новых фактов, которые будто бы, на первый взгляд, не находят объяснение с позиции органической теории. Однако надо признать: неорганическая теория происхождения нефти слабо обоснована, в общем, имеет очень мало сторонников. Подавляющее большинство геологов у нас и за рубежом является сторонниками органической теории происхождения нефти. В чем её сущность?