«Свободный водород находится в магмах и в изверженных породах в большом количестве. При действии воды и угольной кислоты в глубинах земной коры могут образоваться значительные массы СО. СО, в атмосфере находится в ничтожном количестве — так или иначе не накапливается.
Не надо забывать, что вода, выделяемая при плавлении и нагревании горных пород и часть воды магмы происходят благодаря распадению соединений — алюмосиликатов и силикатов, тех же резорбируемых пород.
Необходимо подчеркнуть, что нефти не могут быть рассматриваемы только как углеводороды. Углеводороды только преобладают в их составе. Они всегда содержат многие проценты, иногда десятки процентов соединений, заключающих O, N, S. » (В.И. Вернадский, 1934). О. СО, в атмосфере находится в ничтожном количестве — так или иначе не накапливается» (В.И.
«Нефть тесно связана в своем нахождении с дислокациями земной коры и сосредоточивается в областях тектонических нарушений. В этих же областях сосредоточиваются и залежи каменных углей. Это связано не с подвижностью нефти, а с нахождением в этих областях благоприятных условий (благоприятный режим поверхностных пластовых вод) для создания каустобиолитов и для сохранения остатков организмов. В таких областях, подверженных тектоническим движениям (геосинклинальные перемещения, краевые области геосинклиналей) появляются благоприятные условия для создания пресноводных и соленых бассейнов у границ морских бассейнов и их опускания, благодаря чему достигается сгущение жизни и образование мощных пластов каустобиолитов. Область концентрации нефтей и каменного угля — крупные тектонические нарушения» (В.И. Вернадский, 1934).
«Образование углеводородов.
Опыты показали, что углеводороды действительно образуются при подобных условиях:
СО является продуктом реакции, исследованной подробно А. Готье:
4СО+2Н2 = 2Н2О + 3С + СО2
Эта обратимая реакция в которой участвует водород, который всегда есть в магмах и изверженных породах. Возможно, что это одна из реакций поглощения кислорода в глубоких сферах земной коры.
Ювенильная окись углерода возможно и существует без какой-либо генетической связи с CO2 так, как следующая реакция изученная А. Брэди:
CO+3H2=CH4+H2O
которая обратима, как и все другие подобные реакции, указывает на возможность образования СО, при действии воды на метан. Окись углерода несомненна очень устойчива при высоких температурах и должна собираться, не разлагаясь, в глубоких частях коры» [В.И. Вернадский, 1934].
«СО2 постоянно разлагается и вновь образуется во время этих реакций, причем тела, давшие ей начало, могут также воссоздаваться при ее разложении.
Свободный водород находится в магмах и в изверженных породах в большом количестве.
При действии воды и угольной кислоты в глубинах земной коры могут образоваться значительные массы СО.
«Все ювенильные минералы углерода, богатые кислородом, могут быть отнесены к СО2. Карбонаты разлагаются при температуре магматической геосферы (граниты и даже, при температуре метаморфических геосфер).
Алюмосиликаты, содержащие углерод — канкриниты, скаполиты и др., являются вторичными ювенильными фреатическими продуктами.
Они образуются при действии углекислоты на каолиновые, на раннее существовавшие алюмосиликаты — полевые шпаты, при высоких температурах.
Карбонато-силикаты очень редки и охватывают малое число атомов углерода.
В глубоких геосферах угольный ангидрит очень стоек и очень обилен.
Но в этих частях земной коры нет условий для его синтеза, за исключением диссоциации раннее образовавшихся карбонатов.
В глубоких сферах нет свободного кислорода.
Вместе с тем известны многочисленные фреатические вадозные химические процессы, дающие угольную кислоту связанную с разложением карбонатов» [В.И. Вернадский, 1934].
«В живом веществе и в органической химии соединения углерода дают определенные и многочисленные изменения: организмы заключают в себе миллионы различных соединений. Эти тела в лабораториях дают разнообразные и легко идущие молекулярные превращения, создают новые соединения, резко различающиеся между собою по своим характерным химическим свойствам.
Совсем иначе обстоит дело с углеводородистыми соединениями, существующими вне живого вещества. Они также многочисленны, но химические свойства их вблизи и мало четки. Это очень устойчивые тела в «природе» - биосфере, изменяющиеся химически лишь медленно и с большим трудом. Геохимическая энергия рассеянного углерода проявляется миграцией атомов. Для микробов таким проявлением является быстрый, увеличивающийся в геометрической прогрессии с ходом времени, рост массы живого вещества, - мельчайших «пылинок», который ведет к столь же быстрому «распылению» материи в биосфере. В геологическом времени мелкие явления дают в конце-концов самые грандиозные эффекты (месторождения нефти).
В биосферу непрерывно идет ток углеродистых газов, CO2 и углеводородов из глубоких геосфер земной коры, происшедших частью, из самородного углерода.
Конечно не исключена возможность и ювенильного происхождения особых форм углеводородов отличных от нефтей сегодня известных, например, - нефти кристаллических пород, но пока таких сколько-нибудь установленных случаев нет.
Здесь же остановлюсь на точно установленных фактах касающихся первичных — независимых от биосферы — минералов углерода.
Это продукты присоединения к алюмосилкатам: кальциевые канкрититы:
3Na2 Al2 Si2 O8 * Cа(HCO3)2.» [В.И. Вернадский, 1934].
«Обычно, особенно кварц гранитных пород содержит угольную кислоту в виде микроскопических включений в жидком или газообразном состоянии в количестве вполне объясняющим выделение угольной кислоты термами, для некоторых областей Западной Германии, как это показал Ласпейрес. Он вычислил, что 1 км3 гранита Рейнских провинций содержит в этой форме 9*1011 литров газообразной СО2. Из его расчетов следует, что общее количество угольной кислоты — жидкой, больше, чем в атмосфере. Генезис окиси углерода, в значительной своей части, независим от угольной кислоты.
Присутствие в земной коре карбонильных соединений железа и никеля указывают на это. Между углеродистыми минералами, лишенными кислорода, наибольшее значение имеют углеводороды — CH4, C2H6 и т. д., металлические карбиды и самородные углероды. Очевидно, что химические условия образования двух групп углеродистых минералов, окисленных и лишенных кислорода тел, несовместимы друг с другом. Их существование, является показателем их происхождения из различных глубин магмосферы.
Существуют изверженные породы богатые канкринитами, содержащие до 1.7% СО2, (=0.74 С). Изверженные породы с ювенильным кальцитом еще богаче углеродом — трахит из Бильбао содержет 2.09%С, фенит из Норвегии (по Бреггеру) — 9.6% С.
- Изверженные породы бедные кислородом относятся, СО, СSO, НСНО (муравейный альдегит), НСООН (муравьинная кислота). Эти тела образуются при высоких температурах при восстановлении угольной кислоты в присутствии воды и сероводорода. Они не очень редки, но встречаются лишь в состоянии следов в ювенильных и фреатических газах. Генезис окиси углерода, в значительной своей части, независим от угольной кислоты. Присутствие в земной коре карбонильных соединений железа и никеля указывают на это.
Между углеродистыми минералами, лишенными кислорода, наибольшее значение имеют углеводороды — CH4,, C2H6 и т. д., металлические карбиды и самородные углероды. Очевидно, что химические условия образования двух групп углеродистых минералов, окисленных и лишенных кислорода тел, несовместимы друг с другом.
Их существование, является показателем их происхождения из различных глубин магмасферы»
«В ураноорганических соединениях уран имеет степень окисления +3 или +4. Электронная плотность связи U-C смещена в сторону органической группы: Uδ+→Rδ-, а в образовании связи с заметной ковалентной составляющей участвуют также f-электроны атома урана. Химическая связь U-R принадлежит к π- или σ-типу. Наиболее изученными являются π-комплексы урана, в которых лигандом выступает циклопентадиен и его производные: U(C5H5)3, U(C5H5)4, U(C5H5)3X, U(C5H5)2X2, U(C5H5)X3, где X — это σ-связанные органические группы или ацидные лиганды, а также π-комплексы урана с циклооктатетраеновыми лигандами U(C8H8)2 (ураноцен), U(C8H8)X2Sol2, где X — ацидный лиганд, а Sol — молекула растворителя с n-донорными атомами. Существуют также ураноорганические соединения Li2UR6 (диэтиловый эфир), Li3UR8 (диоксан), содержащие σ-связанные группы, и тетрааллильные комплексы. В целом свойства ураноорганических соединений схожи со свойствами аналогичных соединений ланнтаноидов.Методы синтеза ураноорганических соединений заключаются в реакции галогенидов урана с циклопентадиенидами и циклооктатетраенидами щелочных и щелочноземельных металлов. Кроме того, используется циклооктатетраенид таллия. Ураноорганические соединения не находят широкого применения, хотя обнаружена их каталитическая способность в реакциях димеризации, гидрирования, дегидрирования, изомеризации и олигомеризации непредельных соединений» (Зефиров Н.С.).
«На Земле гелий образуется в результате альфа-распада тяжёлых элементов альфа-частицы, излучаемые при альфа-распаде, — это ядра гелия-4. Часть гелия, возникшего при альфа-распаде и просачивающегося сквозь породы земной коры, захватывается метаном, концентрация гелия в котором может достигать 7 % от объёма и выше» (Яворский Б. М., Детлаф А. А., Лебедев А. К.).
«Ковыктинское месторождения. Крупнейшее месторождение газа страны находится в Ангаро-Ленской ступени. Состав газового конденсата – метан, этан, бутан, и особо ценный гелий, запасы которого достигают 2,3 миллиардов метров кубических. Это огромный объем ценнейшего газа, который и стал причиной такой активной разработки на этом месторождении. Глубина залежей достигает 2,8 – 3,3 километров,.
Чаяндинское нефтегазоконденсатного месторождения с гелием. Газ месторождения имеет сложный компонентный состав, содержит значительные объемы гелия. На Чаяндинском месторождении впервые в России в промышленном масштабе будет использована технология мембранного извлечения гелия из природного газа непосредственно на промысле.
Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение относится к «бедным» по содержанию гелия месторождениям — объемная доля этого вещества в газе составляет до 0,055%. В «богатых» месторождениях содержится более 0,5% гелия, в рядовых - 0,1-0,5%» (Газпром). Гелий есть в Амударьинском ОВ, Волгоградском, Амурском, на Кубани, в Иране, странах Персидского Залива и т. д.
С. Америка: «Большинство геологов считают, что большая часть гелия в природном газе образуется в результате радиоактивного распада урана и тория либо из радиоактивных черных сланцев, либо из гранитоидных пород фундамента. Гранит и родственные ему породы содержат больше урана и тория, чем другие породы. Однако некоторые считают, что гелий в значительной степени первичен. Необычные геологические условия считаются необходимыми для промышленных концентраций гелия в природном газе. Скопления гелия обычно находятся в закрытых конструкциях, перекрывающих выступы коренных пород. Разломы, трещины и вулканические интрузии рассматриваются некоторыми геологами как важные пути миграции гелия вверх в осадочный разрез. Атомный радиус гелия настолько мал, что сланец, который эффективно захватывает метан, позволяет гелию мигрировать вверх через поры сланца. Непористый покровный камень, такой как галит (каменная соль) или ангидрит, более эффективен для улавливания гелия. Месторождения гелия встречаются в основном в палеозойских породах. Высокое содержание гелия в природном газе сопровождается высоким содержанием азота и диоксида углерода.
Процентное содержание азота обычно в 10-20 раз больше, чем гелий, поэтому в природном газе с 5 или более процентами гелия может быть мало метана или вообще не быть его. Репрезентативный образец из купола Пинта в Округ Апач, Аризонанапример, он содержит 8,3% гелия, 89,9% азота, 1% диоксида углерода и только 0,1% метана. В таких случаях газ производится исключительно из-за содержания в нем гелия. В начале 20 века самая высокая добыча и самые большие известные запасы гелия приходились на газы, полученные из-за содержания в них углеводородов. Самыми важными из них были поля Хьюготон, Панхэндл, Гринвуд и Киз, расположенные в западном Канзасе, а также округа Оклахома и Техас. В Поля Hugoton и Panhandle особенно велики, охватывая тысячи квадратных миль. Содержание гелия в газе сильно варьируется в пределах некоторых месторождений. На месторождении Панхандл содержание гелия является самым высоким, до 1,3 процента и более, вдоль юго-западного края восходящего подъема, и самым низким, 0,1 процента, вдоль северо-восточного края.
К 2003 году месторождения природного газа Великих равнин Колорадо, Канзаса, Оклахомы и Техаса все еще содержали важные запасы, но из 100 млрд кубометров общих измеренных запасов гелия в США 61 млрд кубометров содержалось в месторождении Райли-Ридж в Западный Вайоминг, месторождение газа, добываемое из-за содержания в нем углекислого газа. В районе Четыре угла на юго-западе США есть несколько газовых месторождений, содержащих от 5 до 10 процентов гелия и большое количество азота, с небольшим количеством углеводородов или без них. Поля связаны с магматическими вторжениями. На одном из месторождений, Динех-би-Кейях в Аризоне, добыча нефти происходила из трещиноватого порога. Остальные месторождения не имеют попутной нефти. Энциклопедия site:wikicsu.ru» (Макфарланд, Д. Ф. (1903), А.П. Пирс, Smith, E.M .; Goodwin, T. W .; Шиллингер, Дж. (2003)).
Механизм образования природного ядерного реактора Окло.
«Реактор возник в результате затопления пористых богатых ураном пород грунтовыми водами, которые выступили в качестве замедлителей нейтронов. Тепло, выделявшееся в результате реакции, вызывало кипение и испарение воды, что замедляло или останавливало цепную реакцию. После того, как порода охлаждалась и распадались короткоживущие продукты распада — нейтронные, вода конденсировалась, и реакция возобновлялась. Этот циклический процесс продолжался несколько сотен тысяч лет. При делении урана среди продуктов деления образуются пять изотопов ксенона. Все пять изотопов в варьирующихся концентрациях были обнаружены в породах природного реактора. Изотопный состав выделенного из пород ксенона позволяет рассчитать, что типичный цикл работы реактора составлял примерно 3 часа: около 30 минут критичности и 2 часа 30 минут охлаждения. Ключевой фактор, сделавший возможной работу реактора, — это примерно 3,7 % изотопное содержание U 235 в природном уране в те времена. Это изотопное содержание сравнимо с содержанием урана в низкообогащённом ядерном топливе, используемом в большинстве современных энергетических ядерных реакторов. (Оставшиеся 96 % составляет U 238 не подходящий для реакторов на тепловых нейтронах). Поскольку уран-235 имеет период полураспада лишь 0,7 млрд лет (значительно короче, чем уран-238), современная распространённость урана-235 составляет лишь 0,72 %, чего недостаточно для работы реактора с легководным замедлителем без предварительного изотопного обогащения. Таким образом, в настоящее время образование природного ядерного реактора на Земле невозможно. Урановое месторождение Окло — единственное известное место, где существовал природный ядерный реактор. Другие богатые урановые рудные тела тоже имели достаточное количество урана для самоподдерживающейся цепной реакции деления в то время, но комбинация физических условий в Окло (в частности, наличие воды как замедлителя нейтронов, и пр.) была уникальной. Ещё одним фактором, который, вероятно, способствовал началу реакции в Окло именно 2 млрд лет назад, а не ранее, был рост кислорода в атмосфере Земли. Уран хорошо растворяется в воде лишь в присутствии кислорода, поэтому в земной коре перенос и концентрация урана подземными водами, формирующими богатые рудные тела, стали возможными только после достижения достаточного содержания свободного кислорода. По оценке, в реакциях деления, проходивших в урановых минеральных образованиях размером от сантиметров до метров, выгорело около 5 тонн урана-235. Температуры в реакторе поднимались до нескольких сотен градусов Цельсия. Большинство нелетучих продуктов деления и актиноидов за прошедшие 2 млрд лет диффундировали лишь на сантиметры. Это позволяет исследовать перенос радиоактивных изотопов в земной коре, важный для прогноза их долгосрочного поведения в местах захоронения радиоактивных отходов» (А.Ю. Шуколюков, А. Мешик).