Происхождение нефти газа: от теории происхождения к технологиям поисков > Теоретические вопросы происхождения нефти
Органические составляющие нефти в космосе
Степанов Олег Валерьевич:
Нашел одну из работ связанную с представленными выше ссылками, содержащую довольно красивую идею образования газовых облаков спирального типа:
МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОБЛАКОВ
В НАШЕЙ ГАЛАКТИКЕ. РОЛЬ ТЕМНОГО ГАЛО
А.В. Хоперсков, Е.О. Васильев, С.А. Хоперсков, А.М. Соболев, М.А. Еремин
Построена численная газодинамическая модель галактического газового диска с учетом спирального узора звездной компоненты Галактики с целью изучения механизмов формирования гигантских молекулярных облаков. Проведено сравнение мелкомасштабных газовых структур с данными наблюдений. Ставится вопрос о возможности влияния параметров, определяющих свойства темного гало, на характерные особенности гигантских молекулярных облаков...
...Заключение
1. На основе численной схемы TVD MUSCL реализован комплекс программ, позволяющий рассчитывать динамику газовых подсистем с учетом самогравитации, нагрева-охлаждения, вза- имного превращения атомарного и молекулярного водорода.
2. Проведены химико-динамические расчеты эволюции модели газового диска Галактики.
3. Показана возможность формирования структур типа гигантских молекулярных облаков в окрестности спиральных рукавов со значениями параметров, которые оказываются близкими к данным наблюдений.
4. Используя распределение молекулярного водорода в моделях, была построена диаграмма «лучевая скорость – галактическая долгота», которая отражает существенные особенности структур в Местном рукаве, Внешнем рукаве и спиральном рукаве Персея Млечного Пути.
5. Сделаны оценки влияния величины интегральной темной массы гало на темп молекуляризации и морфологию ГМО в численных экспериментах.
Степанов Олег Валерьевич:
Добавлю еще сегодня откопанную видеолекцию, в которой Дмитрий Вибе довольно обстоятельно рассказывает об органике в космическом пространстве http://www.youtube.com/watch?v=aJ5Uc4A0j_8
И ее текстовый вариант на сайте проекта "Знание-сила" - http://www.znanie-sila.su/?issue=zsrf/issue_89.html&r=1
--- Цитировать ---«Органические молекулы в космосе»
...Сейчас в космосе известно более полутора сотен различных молекул. И из них около трети — это сложные многоатомные молекулы, основу которых составляет углерод. Правда, открыты эти молекулы с разной степенью уверенности. В отличие от земных лабораторий, у нас нет возможности потрогать межзвездное вещество. Все, что к нам приходит из космоса, — это излучение; все, что мы узнаем о космосе, мы узнаем из анализа этого излучения, и молекулы в космосе не являются исключением. О них мы тоже узнаем из анализа спектра. К нам из космоса приходит свет, его при помощи различных приборов раскладывают в спектр, и в этом спектре находят спектральные линии. В звездах по спектральным линиям идентифицируют различные химические элементы, атомы, ионы, в более холодной среде по точно таким же спектральным линиям удается отождествлять молекулы...
...Интересно, что, возможно, образование таких сложных молекул происходит не в межзвездном газе, а на поверхности космических пылинок. Долгое время роль космических пылинок в межзвездном химическом синтезе недооценивалась. Предполагалось, что единственная молекула, которая образуется на поверхности пылинок, это молекула водорода Н2. Сейчас постепенно приходит понимание того, что именно реакции на поверхностях пылинок обеспечивают то богатство, то многообразие органической химии, которое мы имеем в межзвездной среде. В межзвездном газе, где царят низкие температуры и мощные жесткие излучения: рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, космические лучи, — собрать одну молекулу из многих атомов, допустим, из 10-12-13-ти атомов, достаточно сложно. Но ситуация упрощается, когда атомы, которые составляют молекулу, по очереди прилипают к поверхности пылинки. Они бегают по пылинке в результате тепловых движений, сталкиваются друг с другом, и в процессе этих столкновений начинает расти большая молекула. Начинается все с оксида углерода, к которому прилипает атом водорода, и получается НСО. Еще один атом водорода присоединился — получается формальдегид Н2СО. Дальнейшие подобные реакции приводят к формированию, например, метанола, различных эфиров, муравьиной кислоты. Получается, что космическая пылинка содержит внутри себя каменное ядрышко, может быть, силикатное, может быть, графитовое, а это ядрышко окружено мощной полуледяной-полуорганической мантией, которая обладает очень богатым химическим составом...
--- Конец цитаты ---
Симонян Геворг Саркисович:
Химические процессына поверхности межзвездной пыли До 20–30% галактического вещества сконцентрировано в межзвездных облаках, представляющих собой гигантские скопления микрскопических частиц пыли (1%) и газа. Диффузные облака, состоящие в основном из атомарного водорода, и плотные — водород которых находится, главным образом, в молекулярной форме. Условная граница между ними соответствует оптическоой плотости, равной единице. В диффузных облаках, плотность составляющего газа не превышает нескольких сотен частиц на см3 с температурой 50–100 К и температурой пыли ~10 К.
В составе межзвездных облаков обнаружено более 120 различных молекул, большая часть которых имеет органическую природу. Обнаруженные цианистый водород, формальдегид, цианацетилен, муравьиная кислота, аммиак и вода являются важными абиогенными предшественниками биологически значимых веществ. В межзвездном газе и на поверхности частиц пыли предполагается присутствие еще более сложных молекул. Среди обнаруженных в диффузных облаках имеются ароматические углеводороды, фуллерены, углеродные цепочки, алмазы и сложные ароматические соединение. Установлено, что время жизни облаков превосходит время жизни молекул, входящих в их состав газов-H2, CO, CH4, NH3 .Частицы космической пыли рассматриваются сегодня как место синтеза и превращений органических соединений. По современным представлениям их основу составляет минеральное ядро -аморфные силикаты с возможной примесью оливина, оксидов металлов и сульфидов металлов покрытое оболочкой из водного льда, летучих неорганических и органических соединений -СО, СО2, СH4, H2S, NH3, H2, HCOOH, CH3OH и др.
Химические процессы, происходящие на поверхности частиц межзвездной пыли, могут быть источником большого числа сложных молекул. Наибольший интерес в этом случае вызывает изучение ионного взаимодействия (первичного и вторичного) с замороженными системами: H2O, NH3 , CO2 и другими. На поверхности межзвездных частиц пыли, действующих как своего рода «коллекторы» или «катализаторы» предполагаются, прежде всего, рекомбинацию свободных радикалов — класс реакций, которые требуют очень небольшой или вообще не требуют активационной энергии. Следует учитывать, что атомы и свободные радикалы могут непосредственно взаимодействовать с самим веществом частицы пыли. При 10 К только атомы H, D, C, O и N обладают достаточной подвижностью на поверхности частицы. Образование в оболочках этих частиц простейших молекул -H2O, NH3, CH4 можно объяснить элементарной экзотермической реакцией добавления водорода. Присутствие уже такой сложной молекулы как CH3 OH и других, свидетельствует о наличии в их ледяных оболочках иных реакционных механизмов. Хотя на поверхности частиц реакции многих нейтральных соединений (например, СО) требуют энергии активации, H и D атомы могут проникать сквозь энергетический барьер с помощью квантового туннелирования, создавая возможность для последующего присоединения нового атома без дополнительной активации. При попадании частицы пыли, окруженной простыми ледяными оболочками, из холодной стационарной фазы в теплую, активную, более плотную среду звездообразующей области, вступают в действие процессы, вызванные бомбардировкой космическими лучами, УФ облучением, температурными изменениями. Они могут стать доминирующими и существенно изменить состав льда, окружающего частицу.
В массивных протозвездных образованиях наблюдаются такие органические вещества, как OCS, H2CO, HCOOH, CH4 и OCN. Их содержание достигает нескольких процентов по отношению к содержащейся в ледяных оболочках воде.
Симонян Геворг Саркисович:
Дорогие друзья поздравляю с днем Космонавтики и авиации. :)
http://gifotkrytki.ru/_ph/35/2/962989692.gif
Симонян Геворг Саркисович:
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕФТИ.
МЕТАЛЛЫ В НЕФТИ
ВАНАДИЙ
В нефти, помимо С,H,S,N и O выявлено более 60 микроэлементов. Средние концентрации микроэлементов в нефтях уменьшаются в следующем ряду: Cl, V, Fe, Ca, Ni, Na, К, Mg, Si, Al, I, Br, Hg, Zn, P, Mo, Cr, Sr, Cu, Rb, Co, Mn, Ba, Se, As, Ga, Cs, Ge, Ag, Sb, U, Hf, Eu, Re, La, Sc, Pb, Au, Be, Ti, Sn. Из этих элементов V, Ni, Co, Cr, Cu, Rb являются типоморфными, содержание которых выше кларков. Наибольшее количество металлов содержится в асфальтено-смолистых веществах. В природных нефтях и твердых битумах металлы находятся в следующих формах: Cu, Fe, Pb и U образуют истинные растворы; Zn, Cu, Ni, U, Ca, Mg, Fe и V образуют коллоидные растворы, адсорбированные на активной поверхности нефть/вода; Cu, Zn, Ge, Аu находятся в составе полярных смол в виде солей органических кислот; Hg, Sb, As, V, Ni, Fe, Cu, Co, Cr образуют металлоорганические соединения а V и Ni образуют металлопорфириновые комплексы. По количеству металлов нефти делятся на обогащенные (> 10 г/т) и обедненные (< 1 г/т).
Ванадий относится к рассеянным элементам и в природе в свободном виде не встречается. Содержание ванадия в земной коре 1,6•10−2% по массе, в воде океанов 3•10−7%. Наиболее высокие средние содержания ванадия в магматических породах отмечаются в габбро и базальтах (230—290 г/т). Известны около 90 минералов ванадия. Важнейшие минералы сульфиды: патронит -VS4, или VS2, V2S5. Ванадинит- Pb5Cl(VO4)5, деклуазид - Pb(Zn, Cu)VO4, моттрамит-Pb(Zn,Cu)VO4(OH), карнотит K2(UO2)2(VO4)2.H2O, тюямунит- Ca(UO2)2(VO4)2.8H2O. Близость ионных радиусов ванадия и широко распространённых в магматических породах железа и титана приводит к тому, что ванадий в гипогенных процессах целиком находится в рассеянном состоянии. Его носителями являются многочисленные минералы титана, обладающие повышенной изоморфной ёмкостью по отношению к ванадию. Например, титаномагнетит-(FeTi)Fe2O4(V2O5-0,15-1,5%). Основной источник получения ванадия — железные руды, содержащие ванадий как примесь. Ванадиеносные магматогенные минералы разрушаются, при этом неуклонно продолжается образование V2O5.
Ванадий занимает первое место среди присутствующих в нефти металлов. Вместе с Ni он находится в количестве до 10-1 %, за ними на третьем месте находится Fe (10-2%). Следует отметить, что ванадий преобладает в золах нефтей. Для некоторых из них содержание V2O5 в золе достигает 70% при зольности 0,05-0,20%.
Отношение V/Ni является одним из основных параметров микроэлементного состава нефтей. Нефти резко различаются по величине V/Ni. Выделяют ванадиевые (V > Ni > Fe) или железистые (Fe > V > Ni) (V > Ni) и никелевые(Ni > Fe > V) или (Fe > Ni > V) типы нефтей. Никелевые – легкие с низким содержанием серы, смол и асфальтенов и азотистыми и залегают на больших глубинах, а ванадиевые нефти являются тяжелыми, высокосмолистыми, сернистыми и низкоазотистыми. Около 25% -ов нефтей относится к тяжелым нефтям. С целью типизации тяжелых ванадиевых нефтей было проанализировано около 200 проб нефтей разных нефтегазоносных провинций. Наиболее информативными оказались выявленные связи между содержаниями ванадия и серы. Выделяется пять типов ванадиеносных нефтей. I тип характеризуется отношением CV/CS=1,2•10-3 и CS=2-6%, II – CV/CS=(4-5)•10-3 и CS=2-5%. III тип с CV/CS= (5-8)•10-3 и CS=(1,5-2) %. К IV типу ванадиеносных нефтей с CV/CS выше 8•10-1 и CS=2-5 %. Нефти различного происхождения с CV<40 г/т и CS<1,3 % образуют V тип.
Если содержание ванадия превышает содержание никеля в нефти (V/Ni >1), то нефтегазоносный бассейн относится к ванадиевому типу, если содержание ванадия меньше содержания никеля в нефти (V/Ni < 1), то нефтегазоносный бассейн относится к никелевому типу. Нефтегазоносными бассейнами России и прилегающих территорий с доминированием никелевых соединений являются Анадырско-Наваринский (V/Ni=0,67), Пенжинский (V/Ni=0,23) и Тимано-Печорский (V/Ni=0,48). Для нефтегазоносных бассейнов Балтийский (V/Ni=2,37), Волго-Уральский (V/Ni=2,96), Западно-Сибирский (V/Ni=1,50), Лено-Тунгусский (V/Ni=2,66), Охотский (V/Ni=2,59), Прикаспийский (V/Ni=1,27) и Северо-Кавказский (V/Ni=1,19) характерны высокие концентрации ванадия, а бассейны относятся к ванадиевому типу. В нефти в свите Офисина в пределах Восточно-Венесуэльского бассейна среднее содержание ванадия и никеля составляет соответственно 335 и 80 г/т. В девонских нефтях Альберты в Канаде ванадий содержится в среднем количестве 13,6 г/т . В нефтях Иллинойса ванадия 0,35—1,5 г/т, а в арабских — 9,52— 51 г/т. Зольный остаток нефтей из месторождений на западе США содержит 5—50 % ванадия. Максимальное содержание ванадия в нефти-6кг/т. Обогащенные V, Ni тяжелые нефти Венесуэльской провинции тяготеют на севере к рудному поясу Анд, где развиты гидротермальные месторождения ванадиевых и никелевых руд. В пределах Уральского рудного пояса нефти содержат до 569г/т ванадий, а твердые битумы содержат ванадий до 1230 г/т и никель до 1200 г/т.
Ванадий присутствует почти во всех месторождениях нефти Западного Казахстана. В Бузачинской нефти содержится ванадий до 300г/т, а в Акбулакской нефти до 400 г/т. Oсновная форма нахождения ванадия в нефтях Западного Казахстана – четырехвалентная, в виде ванадил-иона. Соотношение концентраций V и Ni в нефтях Западного Казахстана близко к таковому Волго-Уральской провинции, а также Ирана, Кувейта, Анголы, Колумбии, Эквадора и Калифорнии. Закономерная связь V и Ni в нефтях из районов, удаленных друг от друга на тысячи километров и находящаяся в различных географических и климатических условиях, говорит о том, что эти металлы и метан,а также другие углеводороды имеют мантийное приосхождение. Исходя из концепции о мантийном происхождении нефти, присутствие в ней металлов, прежде всего V и Ni может быть объяснено их наличием наряду с метаном, аммиаком, Н2S, S и N в мантийных флюидах.
Навигация
Перейти к полной версии