Теории образования Земли, глубинное строение ее внутренних оболочек и другие вопросы мироздания > О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи в земной коре
О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи
Устьянцев Валерий Николаевич:
ретро
Андрей Жуков ∙
25.07.2021
Как бы человечество не стремилось к альтернативным источникам энергии, найти полноценную замену углеводородам пока не удалось. По доступности и эффективности им нет конкурентов. Их доля на рынке энергоресурсов превышает 50%. Но, как мы знаем, ситуация не может сохраняться длительное время, ведь природные ресурсы не вечны. Согласно основной версии появления нефти, на ее создание нашей планете потребовались миллионы лет. Поэтому в один прекрасный момент она может закончиться. Но так ли это на самом деле? В последнее время многие уважаемые ученые заговорили о том, что нефть является возобновляемым ресурсом. Какие этому есть подтверждения и на чем основывается такое мнение? Подробно об этом расскажем ниже.
Нефть способна возобновляться: миф или факт? По мнению многих ученых нефть является возобновляемым ресурсом. Фото.
По мнению многих ученых нефть является возобновляемым ресурсом.
Две версии появления нефти
Основная версия появления углеводородов, которую называют биогенной или органической, долгое время считалась основной. Согласно ей — нефть возникла из останков организмов и растений, которые миллионы лет находились на дне болот и морей. Из органики в результате химических реакций и воздействия микроорганизмов возникло вещество кероген.
Две версии появления нефти. Схема расположения нефтяных ловушек в недрах Земли. Фото.
Затем вещество погружалось вглубь недр, где под воздействием давления и температуры из него выделялись частицы рассеянной микронефти, то есть образовывались нефтематеринские породы. Другими словами, обязательное условие, без которого не может возникнуть нефть — это глубина залегания, равная 1,5–6 км, где температура недр достигает 70 до 190°C. Чем выше температура, тем выше качество нефти.
Из нефтематеринского пласта под воздействием давления углеводороды мигрируют в пласты, расположенные ниже или выше, где аккумулируются. Поэтому такие пласты принято называть коллекторами или ловушками.
Согласно данной концепции на возникновение нефти требуется от 10 до 60 миллионов лет. Однако некоторые ученые ее отрицают в пользу абиогенной глубинной теории происхождения углеводородов. Суть ее сводится к тому, что углеводороды генерируются в глубинных слоях Земли в результате неорганического синтеза. Затем они по глубинным разломам попадают в верхние слои земной коры, где и накапливается нефть и природный газ. Нефтегазоносность, согласно этой версии, является одним из проявлений дегазации Земли. Благодаря этому процессу на Земле возникла гидросфера, атмосфера и биосфера.
Но, пока одни ученые спорят возобновляется нефть или нет, другие предпочитают не рисковать и активно работают над созданием альтернативных видов топлива. Поэтому, вполне возможно, что в скором будущем самолеты будут заправлять биотопливом.
Две версии появления нефти. На спутнике Сатурна обнаружены реки и озера из смесей метана, пропана и других газов. Фото.
На спутнике Сатурна обнаружены реки и озера из смесей метана, пропана и других газов.
Доводы в пользу абиогенной теории возникновения нефти
Сторонники абиогенной теории возникновения нефти приводят следующие доводы в ее пользу:
Большинство месторождений находятся возле зон разломов.
Месторождения нефти бывают не только осадочными, там, где было скопление органики, но и в магматических и метаморфических горных породах. Более того, углеводороды находят даже в веществе, которое извергается из вулканов.
Углеводороды в большом количестве есть не только на Земле, но и других планетах, а также метеоритах, хвостах комет. К примеру, наличие метана обнаружено на Юпитере, Уране и других планетах. А на спутнике Сатурна имеются целые озера и реки, которые состоят из смесей этана, пропана и прочих газов.
Эксперименты, которые проводились разными исследователями и разными лабораториями, показали, что абиогенный синтез углеводородов в термобарических условиях, которые соответствуют верхним слоям мантии, действительно возможен.
В скором времени на основе нефти может быть создан материал, способный менять свои свойства.
Доказательства в пользу возобновляемой нефти
Существует несколько фактов, которые подтверждают версию биогенного возникновения нефти. Так запасы ромашкинского нефтяного месторождения, по предварительной оценке, составляли 710 миллионов тонн нефти. В настоящий момент из него уже выкачано 3 миллиарда тонн, то есть в четыре раза больше, чем предполагалось. Причем по мере разработки и опустошения месторождения качество нефти здесь улучшается, что является парадоксом.
Месторождения в Терско-Сунженском районе начало разрабатываться в 1895 году. К началу ВОВ скважины были законсервированы по причине сильного обводнения. Спустя несколько лет их расконсервировали, так как они вновь стали давать качественную нефть. Ситуация повторилась в 90-х годах — скважины обводнились. Но спустя 10 лет часть скважин опять дает нефть без воды.
В 2009 году было открыто крупное месторождение в Мексиканском заливе. Скважина пробурена с морской платформы до глубины 10 685 м, при этом глубина воды на этом участке составляет 1260 м. В таких условиях нефть не могла сохранять свой состав длительное вемя по причине слишком высоких термобарические условий. Нефтематеринских пород на такой глубине тоже нет. Но откуда тогда нефть?
Еще больше интересных фактов, над которыми ученые ломают голову, вы найдете на нашем Telegram-канале.
Доказательства в пользу возобновляемой нефти. На Гаити обнаружили крупное месторождение нефти после землетрясения. Фото.
На Гаити обнаружили крупное месторождение нефти после землетрясения.
В 2010 году на Гаити произошло землетрясение с магнитудой 7 баллов. Спустя несколько дней на острове обнаружили запасы нефти. Ранее эта зона обследовалась и результаты оказались отрицательными.
Подобных ситуаций, которые сложно объяснить с точки зрения органической теории возникновения нефти, существует много. Поэтому ряд ученых, среди которых доктор физико-математических наук Владимир Георгиевич Кучеров, профессор Рената Халлиулович Муслимов, а также многие другие склоняются к абиогенной теории возобновляемой нефти.
Устьянцев Валерий Николаевич:
РЕТРО
Лурье М.А.
"Сопоставлены различные аспекты теоретического обоснования концепции глубинного абиогенного образования нефти. Исходя из представления о том, что глубинные высокотемпературные флюиды являются природной каталитической системой, содержащей такие активные в процессах полимеризации и поликонденсации углеводородов компоненты, как сера и металлы, следует, что протекающие в этой смеси процессы могут приводить к образованию нефтяного вещества, включающего наряду с углеводородами, сераорганические и металлосодержащие структуры. Характер эволюции такой каталитической системы вполне соответствует показателям реальных нефтей. Результаты исследования изотопии серы и углерода нефтей и их фракций не противоречат положению об образовании нефтяного вещества в процессе эволюции глубинного флюида. Установлено, что отнесение некоторых углеводородов нефти только к структурам, имеющим биологическое происхождение, не правомерно. Использование термодинамических моделей подтверждает возможность нахождения нефтяного вещества на различных глубинах. Вместе с тем необходимо учитывать, что химические процессы в геосферах протекают в неравновесном режиме, а нефтяной флюид является открытой системой, удаленной от термодинамического равновесия. Вовлечение в нефтегенез глубинных метана, обладающего сильным парниковым эффектом, серы и металлов, характеризующихся токсическим воздействием на биосистемы, способствует созданию экологических условий, благоприятных для жизнедеятельности"
Устьянцев Валерий Николаевич:
Первая молекула Вселенной.
Даже после открытия межзвёздного аргония астрономы продолжали поиски простейшей молекулы благородного газа, гидрида гелия, которую теоретики предсказывали несколько десятилетий назад. «Это первая химическая связь, которая образовалась во Вселенной», – говорит астрофизик Стивен Лепп из Университета Невады в Лас-Вегасе.
Молекула возникла потому, что водород и гелий были двумя главными элементами, возникшими в результате Большого взрыва. Вначале Вселенная была настолько горячей, что любые электроны, которые удалось захватить любому элементу, немедленно были бы унесены высокоэнергетическим излучением, генерируемым сильным жаром. Но по мере расширения космоса Вселенная остывала, и примерно через 100 000 лет после Большого взрыва каждое ядро гелия захватило два электрона и стало нейтральным. Соедините H+ и He вместе, и вы получите первую молекулу во Вселенной, HeH+» (К. Кроселл, 2021).
Устьянцев Валерий Николаевич:
«Один из важнейших параметров вещества — его плотность.
Понять, что это такое, очень просто: при одном и том же объеме более плотное вещество имеет большую массу, чем менее плотное. Но вот от чего эта плотность зависит, пока не совсем ясно. Ведущий научный сотрудник Геологического института Кольского научного центра Феликс Горбацевич проанализировал отношения между параметрами атомов различных химических элементов и их плотностью. Результаты этого исследования был опубликован в журналах Scientific Israel ‒ Technological Advantages и «Инженерная физика». В самом общем приближении можно было бы сказать, что чем больше порядковый номер химического элемента в таблице Менделеева, тем выше его плотность. Основная характеристика элемента — его атомный вес, то есть среднее значение масс его изотопов, содержащих определенное количество протонов и нейтронов элемента. Массы протона и нейтрона очень близки: это 1,6723х10-27 кг и 1,6746х10-27 кг соответственно. Масса электрона на три с лишним порядка меньше: 9,108х10-31 кг. Даже у тяжелых элементов (например, у свинца 82 электрона в атоме) они крайне незначительно влияют на атомный вес, определяющийся в итоге суммарной массой протонов и нейтронов в ядре. Однако число электронов на внешней оболочке, ее размер и форма определяют силу отталкивания атомов друг от друга, поэтому прямой зависимости между атомным весом элемента и его плотностью не существует. Есть среди химических элементов группа, у которой количество протонов, нейтронов и электронов увеличивается пропорционально. Это группа благородных газов: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон. К этой же группе относится искусственно созданный короткоживущий элемент оганесон.
Проявлена зависимость плотности благородных газов от суммы протонов и нейтронов в их ядрах.
Особенность их строения заключается в следующем: во внешней оболочке каждого, кроме гелия (у этого элемента всего оболочка, содержащая два электрона), содержится по восемь электронов, и строение остальных электронных оболочек в целом аналогично.
Благодаря сильному электрическому полю, создаваемому внешними электронами, атомы благородных газов с большой силой отталкиваются друг от друга, поэтому даже ксенон и радон с тяжелыми ядрами при атмосферном давлении и комнатной температуре остаются в газообразном состоянии.
Сопоставив значения плотности каждого благородного газа с суммой протонов и нейтронов в атомном ядре, ученый отметил, что с достоверностью R2 = 0,9998 существует прямо пропорциональная зависимость между числом протонов и нейтронов в ядре изотопа и плотностью газа.
Подход, позволяющий найти связь между плотностью, внешним объемом атома и полным числом протонов и нейтронов в ядрах, он постарался распространить на вещества, состоящие из других атомов .
Благодаря сильному электрическому полю, создаваемому внешними электронами, атомы благородных газов с большой силой отталкиваются друг от друга, поэтому даже ксенон и радон с тяжелыми ядрами при атмосферном давлении и комнатной температуре остаются в газообразном состоянии. Сопоставив значения плотности каждого благородного газа с суммой протонов и нейтронов в атомном ядре, ученый отметил, что с достоверностью R2 = 0,9998 существует прямо пропорциональная зависимость между числом протонов и нейтронов в ядре изотопа и плотностью газа. Подход, позволяющий найти связь между плотностью, внешним объемом атома и полным числом протонов и нейтронов в ядрах, он постарался распространить на вещества, состоящие из других атомов.
Основную часть таблицы Менделеева составляют металлы и полуметаллы. Их атомный вес и плотность неоднократно измерялись и приводятся в большом количестве публикаций. Исследователь проанализировал связь между атомным весом (А), плотностью (ρ), диаметром атома (Da) и диаметром ядра (Dn).
Считая форму атома металла приближенной к сфере, он вычислил соотношение объема атома каждого элемента к объему его ядра (Vn/Va), равное пропорции кубов диаметров атома и ядра ((Dn)3/(Da)3), и выявил довольно четкую зависимость между этим соотношением и плотностью вещества.
Она описывается уравнением ρ = 1,32х(Vn/Va)х10 exp14, г/см3 с коэффициентом линейной корреляции R2 = 0,958. Эта строгая зависимость показывает, что плотность вещества напрямую зависит от массы ядра и объема, который занимают в пространстве крайние электронные оболочки атомов, и свидетельствует о плотной упаковке атомов металла. Отклонения от этой зависимости наблюдаются у полуметаллов и элементов, находящихся в интервальной зоне между металлами и неметаллами. Они могут быть вызваны несферичностью формы атомов или ослаблением сил между атомами.» (Ф. Горбацевич).
Атомы благородных газов в отличие от атомов всех остальных элементов имеют завершённый внешний электронный слой. Небольшие количества благородных газов есть также в природном газе, минеральных водах и некоторых горных породах. Во Вселенной благородные газы более распространены. ... Оганесон получен только в количестве нескольких атомов и пока не изучен. Гидрид гелия и аргоний – две молекулы благородного газа, которые астрономы обнаружили в космосе» (Naked Science)
Устьянцев Валерий Николаевич:
«Валовый химический состав Земли очень близок к составу углистых хондритов – метеоритов, по составу близких первичному космическому веществу, из которого формировалась Земля и другие космические тела Солнечной системы. По валовому составу Земля на 92% состоит всего из пяти элементов (в порядке убывания содержания): кислорода, железа, кремния, магния и серы. На все остальные элементы приходится около 8%.
Однако в составе геосфер Земли перечисленные элементы распределены неравномерно - состав любой оболочки резко отличается от валового химического состава планеты.
Это связано с процессами дифференциации первичного хондритового вещества в процессе формирования и эволюции Земли. Основная часть железа в процессе дифференциации сконцентрировалась в ядре.
Это хорошо согласуется и с данными о плотности вещества ядра, и с наличием магнитного поля, с данными о характере дифференциации хондритового вещества, и с другими фактами.
Эксперименты при сверхвысоких давлениях показали, что при давлениях достигаемых на границе ядра и мантии, плотность чистого железа близко к 11 г/см3, что выше фактической плотности этой части планеты.
Следовательно, во внешнем ядре присутствует некоторое количество лёгких компонентов. В качестве наиболее вероятных компонентов рассматриваются водород или сера.
Так расчёты показывают, что смесь 86% железа + 12% серы + 2% никеля соответствует плотности внешнего ядра и должна находится в расплавленном состоянии при Р-Т условиях этого участка планеты.
Твёрдое внутреннее ядро, представлено никелистым железом, вероятно, в соотношении 80% Fe + 20% Ni, что отвечает составу железных метеоритов» (Ю.В. Попов).
«Все основные нижне-мантийные минералы (бриджманит, CaSi-перовскит, ферропериклаз и стишовит) являются номинально безводными минералами (NAM), в которых водород составляет менее 1 мас. % и не входит в состав химической формулы. Наиболее надежно определенные концентрации воды составляют 1400–1800 г/т в бриджманите, 10–80 г/т в ферропериклазе и 20–150 г/т в стишовите. Среднее содержание воды в нижней мантии оценивается ~1500 г/т.
Несмотря на столь невысокие содержания, вода образует огромный резервуар в нижней мантии, масса которого должна составлять ~45.45 × 1023 грамм H2O, т.е. ~3.3 массы океанов. главным источником воды в нижней мантии являлась первичная вода, сохранившаяся с ранних стадий эволюции Земли» (Ф.В. Каминский, 2018).
«Углистые хондриты. Состав хондритов практически полностью повторяет химический состав Солнца, за исключением лёгких газов, таких как водород и гелий.
С-хондриты содержат много железа, которое почти всё находится в соединениях силикатов. Благодаря магнетиту (Fe3O4), графиту саже и некоторым органическим соединениям углистые хондриты приобретают тёмную окраску. также содержат значительное количеств гидросиликатов (серпентин, хлорит, монтморилонит). Гидросиликаты в составе хондритов существенно влияют на их плотность.
- CI-хондриты характеризуются обильным содержанием гидратированных силикатов. Преобладающим является септехлорит. Гидросиликаты обычно встречается в форме стекла. В CI-метеоритах вообще нет хондр, что является исключением для хондритов.
- CM-хондриты состоят из 10-15 % связанной в составе гидросиликатов воды, и 10-30 % пироксена и оливина в хондрах.
- CO- и CV-хондриты содержат около 1 % связанной воды, и состоят в основном пироксена, оливина и других дегидратированных силикатов. В этих хондритах также встречается небольшое количество никелистого железа.
Е-хондриты (энстатитовы) состоят в основном из железа в его свободном состоянии, то есть при нулевой валентности, и силикатных соединений, в которых железо почти отсутствует. Пироксен в метеоритах этого типа содержится в виде энстатита, от которого и произошло название класса хондритов. Энстатитовые хондриты, судя по их структурным и минералогическим особенностям, были подвергнуты тепловому метаморфизму при максимальных для них температурах (600 °C — 1000 °C), поэтому в них присутствует меньше всего летучих компонентов, а среди других классов хондритов энстатитовые признают самыми восстановленными. Хондры заполнены обломочным материалом, находятся в тёмной мелкодисперсной матрице, имеют неправильную форму» (Бусарев В. В). . Углерод обладает удивительной способностью присоединять атомы различных элементов — он образует до трех миллионов всевозможных соединений.
Системные свойства углерода, способствуют формированию минералогических ассоциаций в структурируемой волнами энергии тектоносфере автоколебательной системы Земли.
«Непрерывное увеличение давления по мере роста и уплотнения металлического ядра, а затем и силикатной мантии способствовало их стабильности. Разложение гидридов железа и никеля с образованием молекулярного водорода оказалось возможным, когда на границе раздела мантия – ядро, вследствие внешних силовых воздействий на Землю стали происходить срывы и смещения граничных слоев, приводящие к снижению давления в системе. Трансформация водорода из гидридной формы в молекулярное состояние имеет важные петрологические, минералогические и геодинамические последствия. Молекулярный водород при высоких температурах принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях с железосодержащими силикатами и углеродсодержащими газами (CO, CO2), что определяет возможность синтеза воды во всем объеме мантии. Вода, как известно, существенно снижает температуру плавления пород, приводя к их частичному плавлению (астеносфера, слой D” в основании мантии, в котором зарождаются плюмы), и осуществляет гидролиз силикатов магния, переходя при этом в химически связанное состояние (в виде гидроксил-ионов). Гидроксилсодержащие силикаты магния обладают высокой пластичностью и также изменяют реологические свойства пород. Появление реологически ослабленных участков пород в мантии в сочетании с внешними космическими воздействиями оказывает существенное влияние на тектоническую активность и определяет возможность ее проявления во всем объеме мантии» (В.Н. Румянцев, 2016).
Навигация
Перейти к полной версии