Тайны образования нефти и горючих газов - Михаил Калинко

Судя по работе французского химика Н. Лемери, в конце XVII века существовало также представление об образовании нефти в результате перегонки янтаря; каменный уголь является остатком этой перегонки. Однако сам Н. Лемери считал, что нефть образуется в результате перегонки битума.

Пожалуй, самое интересное предположение было высказано уже в начале XVIII века (1725 год) немецким ученым И. Ф. Генкелем, по мнению которого нефть ("горные масла" и "горные смолы") образуется из остатков животных и растений.

Существовавшие к 1739 году представления о происхождении нефти были обобщены русским академиком И. Вейбрехтом, который, разделяя мнение о нефти как о смеси "огненной (серной)", водной и земляной субстанций, в то же время считал, что нефть либо образовалась под влиянием тепла Земли, либо находилась в ее недрах изначально. На основании нахождения нефти в теплых странах вблизи морей с соленой водой и дли-щтельности ее притоков снизу (что интерпретировалось как неиссякаемость источников нефти). И. Вейбрехт считал, что нефть - это преобразованная "огненная сущность солей", оставляемая морской водой. "При чрезмерном накоплении горючих веществ в одном месте при их воспламенении происходят землетрясения и оседания почвы".

Любопытен вывод этого исследователя о том, что "масляные части растений близки по своим свойствам к нефтяным маслам". На этом основании делалось предположение: "быть может, огненные и масляные части всех растений происходят от нефти, которую растения вытягивают из земли".

В 1748 году французский ученый Б. де Малье высказал мысль, что все горючие ископаемые образовались из захороненных в морских осадках, животных и растительных организмов и что вулканические процессы обусловлены горением этих веществ, в том числе и каменного угля.

Эти представления завоевывали все большее и большее признание. В 1750 г. немецкий ученый Д. Р. Шпильман писал, что нефть образуется из растений, преимущественно из ели. Член французской академии наук, химик по специальности П. Ж. Макер в 1758 году, высказывал мнение о том, что битумы образуются в результате взаимодействия "растительных масел" и "кислот".

Итак, в рассматриваемый первый этап исследователи пытались установить генетические соотношения нефти с другими битумами, включая в этот ряд янтарь и гагаты. На основании близкого расположения выходов нефти от морей и вулканов ее образование в определенной степени связывалось как с первыми, так и со вторыми. Устанавливалось внешнее сходство растительных и нефтяных масел и считалось, что нефть благодаря своей подвижности может находиться далеко от места своего рождения и, в частности, на дневную поверхность поступает с глубины. Уже в XVIII веке было высказано предположение об образовании нефти из остатков сначала растений, а затем и животных.

Обобщая существовавшие в рассматриваемый этап представления о происхождении нефти, нетрудно понять причины их возникновения: исследователям стали известны как "огненные" процессы, сопровождающие извержения лавовых и грязевых вулканов, так и "горючие ископаемые", и вполне логично, что они пытались связать их генетически и это как бы подтверждалось наблюдениями над подземными угольными пожарами. Вполне логичной представлялась и связь нефти с "масляными частями растений".

II этап (1761-1859 годы). Этот этап продолжался в течение почти 100 лет. Он начался с работы М. В. Ломоносова, который в трактате "О слоях земных", опубликованном в 1763 году, обобщил свои представления о происхождении ископаемых углей и нефти. Он считал, что последняя "выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей" и "вступает в разные расселины и полости, сухие и влажные, водами наполненные".

М. В. Ломоносов впервые увязал происхождение нефти с геологическим строением Земли, считая, что внутри последней имеется "огненное ядро", под действием которого и происходят извержения вулканов, а также "выгорание" целых участков "земли" и последующее их опускание. Вполне логично, что при таком процессе допускалась и перегонка угля, приводящая к "выделению" нефти. Если учесть сходство последней с "каменноугольным дегтем" и отсутствие какой-либо информации о различии их составов, то такое допущение вполне логично.

В целом в течение описываемого этапа преобладали представления об образовании нефти либо непосредственно из растительных остатков, либо из каменного угля. Вероятно, это связано с тем, что такие предположения высказывались самыми авторитетными для того времени учеными. Однако существовали и другие представления.

В 1768-1774 годах по инициативе М. В. Ломоносова I Академией наук России были организованы экспедиции, участники которых наблюдали выходы нефти у оз. Байкал (П. С. Паллас), на Апшеронском полуострове (С. Г. Гмелин), в Кахетии (А. И. Гильденштедт), на Волге, вблизи Симбирска, и на р. Белой (И. И. Лепехин). Почти каждый из участников этих экспедиций высказывал основанные на собственных наблюдениях соображения о происхождении нефти. Так, П. С. Паллас считал причиной землетрясений в районе Байкала обилие в недрах окружающих гор таких горючих веществ, как колчеданы (пирит) и асфальт, которые горят под землей, о чем свидетельствуют источники горячих вод. С. Г. Гмелин, основываясь на расположении нефтяных колодцев у подножий гор, считал, что нефть образуется в горах, откуда стекает в море, вследствие чего вода в нем становится горькой. А. И. Гильденштедт предполагал, что в Кахетии под нефтяными выходами находятся месторождения каменного угля. Наконец, И. И. Лепехин, наблюдавший в горючих сланцах Волги пирит (колчедан), связывал с ним "горючесть" этих образований.

Интересно, что в энциклопедии под редакцией Д. Дидро и Ж. Д'Аламбера, изданной в 1765 году, где дано толкование терминов "асфальт", "битум" и "петройль" (нефть), описываются их свойства и распространения,

но ничего нет о генезисе. Но в XI томе, изданном в 1774 году, отмечается, что нефть "своим происхождением обязана погребенным смолистым деревьям, так же как и другие битуминозные субстанции, минеральные угли и янтарь".

В 1778 году немецкий исследователь Ф. Беролдинген, интерпретируя наблюдаемое в Англии залегание битуминозных пород над угольными пластами, наличие горючих газов в нефтяных залежах и в угольных пластах, сходство продуктов перегонки нефти и угля, угольные пожары, расположение месторождений нефти вблизи действующих и потухших вулканов, горючих источников вблизи грязевых вулканов и выходов газов поблизости от нефтяных месторождений в Иране, пришел к выводу, что "минеральный уголь согревался подземным огнем, продукты перегонки сгущались близ поверхности земли и превращались в нефть, в то время как более легкие газы освобождались и воспламенялись".

Развивая представления П. Ж. Макера, французский переводчик работы первого минералога и геохимика Швеции Т. Бергмана Д. Муже утверждал (1784 год), что твердые и жидкие битумы образуются в результате разложения погруженных на глубину веществ растений и животных под действием "минеральных кислот" (1791-1793 годы). Французский геолог Т. Акэ наблюдал в битуминозных породах Прикарпатья раковинки и соли и считал, что битумы образуются в результате растворения моллюсков в морской воде.

В 1795 году Д. Хаттон писал в своей работе "Теория Земли", что нефть образуется в результате дистилляции угля или исходного для угля материала. Такого же мнения придерживался и русский академик В. М. Севергин, автор многих капитальных монографий по минералогии и естественной истории.

Вероятно, первой работой, которую можно назвать в современном плане геохимической, явилось исследование английского химика и минералога Ч. Гатчетта (1798 год), установившего, что битумы состоят из тех же элементов, что и растительные масла, смолы и животные жиры, и образуются в результате сгущения нефти, а нефть образуется из захороненного вещества растительного и животного происхождения. Он считал, что существует единый ряд: нефть - мальта - минеральные смолы - асфальт - гагат - ископаемый уголь, каждый последующий член которого отличается от предыдущего потерей водорода и повышением количества свободного углерода.

Немецкий путешественник и ученый А. Гумбольт, изучавший вулканы как западного, так и восточного полушарий, предположил, что нефть, выходы которой он наблюдал у северного побережья Венесуэлы (в заливе Кариако вблизи Кумани), представляет собой "продукт перегонки на громадных глубинах". Основанием для такого предположения послужила приуроченность этих проявлений к "слюдистому сланцу", а также запах нефти во время извержений Этны и Везувия.

Однако, выдвигая это предположение, А. Гумбольт не отрицал возможности образования нефти из органических веществ растительного или животного происхождения или даже из каменных углей в соответствии с "идеей Гатчетта". Наблюдая сольфатарную, связанную с лавовым вулканизмом, и грязевулканическую деятельность, А. Гумбольт, несмотря на внешнее сходство этих двух типов проявлений, уловил между ними принципиальную разницу[7].