Физические основы геологических процессов

[Тимурзиев Ахмет Иссакович]

Дмитрий Николаевич, рад что Вы нас не забываете и наведываетесь на форум. Считаю очень Важным Ваше участие и разъяснения физической стороны многих геологических процессов, которые некоторые геологи, в силу своей "физической неграмотности" воспринимают в отрыве от законов природы и городят, порой невообразимые модели. Это одна сторона, другая более важная касается объяснения природы взрывов в мантии и земной коре, в частности в моделях Зубкова-Карпова и других наших Иркутских товарищей, те же представления о взрывах при формировании кимберлитовых трубок. Если кислород определяет течение реакций горения, а взрыв - это горение, только с большой скоростью, то с глубиной и переходом в восстановленные среды с отсутствием кислорода, взрывы становятся невозможны. Внесите ясность.
Следующий важный момент. Вторые Чтения будут посвящены глубинному веществу (доноры УВ), процессам (физика, химия, термодинамика) и механизмам подъема вещества на коровые глубины. Здесь Вам, физикам, химикам, термодинамикам первое слово. Мы геологи будем осуществлять аудит Ваших гипотез на их геологическую адаптивность. Напишите мне Ваши соображения на эту тему. Да, тематика 2-х Чтений существенно расширена и на днях будет выложена на сайте. К сожалению, после троянской атаки на сайте возникли некоторые проблемы, уволились мои программисты и я сейчас вынужден разрываться в поисках решения проблем. Нет у Вас (участников форума) знакомых, владеющих движком Joomla, на котором работает наш сайт, помог бы решить проблему.
С Николай Георгиевичем все сложно. Я писал, что мы разговариваем на разных языках, моя и других участников геологическая аргументация, которая исключает саму идею бойлерной гипотезы, не воспринимается, приводятся новые "не геологичные" доводы, которые под напором геологической аргументации развенчиваются, но до очередного напора новых доводов. Не хочу обижать Николай Георгиевича, заслуженного горняка, а потому не столь активен. Пусть горит идеей, сегодня бойлероной, завтра, глядишь станет глубинщиком.

[Шевченко Николай Борисович]

А в ядре Земли стихии помощнее будут. Давление несколько миллионов атмосфер, температуры в тысячи градусов.

С литостатическим давлением сильно не поспоришь. Хотя где-то когда-то читал что в земном ядре давление будет чуть ли не нулевое за счёт взаимодействия гравитационных масс.
А вот с геотермическим градиентом ещё предстоит разбираться.
Есть предположение, что температура в верхней мантии несколько ниже расчётной и составляет около 300⁰С.

[Шевченко Николай Борисович]

http://geo.web.ru/db/msg.html?uri=part01-03-3.htm&mid=1163814
Основы геологии
Авторы: Н.В.Короновский, А.Ф.Якушова

По данным В. Н. Жаркова, геотермический градиент близ поверхности Земли оценивается в 20o С на 1 км. Если исходить из этих двух значений геотермического градиента и его неизменности в глубь Земли, то на глубине 100 км должна была бы быть температура 3000 или 2000o С. Однако это расходится с фактическими данными. Именно на этих глубинах периодически зарождаются магматические очаги, из которых изливается на поверхность лава, имеющая максимальную температуру 1200-1250o. Учитывая этот своеобразный "термометр", ряд авторов (В. А. Любимов, В. А. Магницкий) считают, что на глубине 100 км температура не может превышать 1300-1500oС. При более высоких температурах породы мантии были бы полностью расплавлены, что противоречит свободному прохождению поперечных сейсмических волн. Таким образом, средний геотермический градиент прослеживается лишь до некоторой относительно небольшой глубины от поверхности (20-30 км), а дальше он должен уменьшаться. Но даже и в этом случае в одном и том же месте изменение температуры с глубиной неравномерно. Это можно видеть на примере изменения температуры с глубиной по Кольской скважине, расположенной в пределах устойчивого кристаллического щита платформы. При заложении этой скважины рассчитывали на геотермический градиент 10o на 1 км и, следовательно, на проектной глубине (15 км) ожидали температуру порядка 150oС. Однако такой градиент был только до глубины 3 км, а далее он стал увеличиваться в 1,5-2,0 раза. На глубине 7 км температура была 120o С, на 10 км -180oС, на 12 км -220o С. Предполагается, что на проектной глубине температура будет близка к 280o С. Вторым примером являются данные по скважине, заложенной в Северном Прикаспии, в районе более активного эндогенного режима. В ней на глубине 500 м температура оказалась равной 42,2o С, на 1500 м-69,9oС, на 2000 м-80,4oС, на 3000 м - 108,3oС.

Какова же температура в более глубоких зонах мантии и ядра Земли? Более или менее достоверные данные получены о температуре основания слоя В верхней мантии (см. рис. 1.6). По данным В. Н. Жаркова, "детальные исследования фазовой диаграммы Mg2SiO4 - Fe2Si04 позволили определить реперную температуру на глубине, соответствующей первой зоне фазовых переходов (400 км)" (т.е. перехода оливина в шпинель). Температура здесь в результате указанных исследований около 1600 50o С.

Вопрос о распределении температур в мантии ниже слоя В и ядре Земли еще не решен, и поэтому высказываются различные представления. Можно только предположить, что температура с глубиной увеличивается при значительном уменьшении геотермического градиента и увеличении геотермической ступени. Предполагают, что температура в ядре Земли находится в пределах 4000-5000o С.

[Шевченко Николай Борисович]

http://shumilov.kiev.ua/geofizika/teplo-kory.html
Радиоактивность материковой коры и граница Мохо
Опубликовано 7 января, 2010

Генерация тепла в материковой коре приводит к тому, что, по мере углубления в неё, поток тепла из глубин наверх будет уменьшаться со скоростью до 2.5 (мВт/м2)/1км, поскольку часть тепла производится выше рассматриваемой глубины. А ГТГ (при постоянной теплопроводности коры) уменьшался бы с глубиной со скоростью порядка 0.75°С/1км. Так что на глубине 40 километров ГТГ обратился бы в 0, а ниже стал бы отрицательным. То есть, поток тепла был бы направлен не вверх, а вниз. Конечно же, в целом, тепло, так или иначе генерируемое в недрах Земли, движется из недр к земной поверхности, и далее, в космос. Поэтому, чем глубже, тем выше температура. Но, в принципе, поток тепла возможен и вниз через относительно небольшие по площади поверхности — границы сравнительно небольших объёмов мощных урановых месторождений, генерирующих тепло, как это, например, имеет место в Габоне, Окло (http://wsyachina.narod.ru/earth_sciences/oklo_3.html, www.computerra.ru/xterra/37626/). Такое инверсное распределение температуры возможно даже под обычной компостной ямой, в которой тепло выделяется достаточно интенсивно за счёт гниения органических веществ. Поэтому под ямой температура, в принципе, может быть ниже, чем в самой яме.

[Тимофеев Дмитрий Николаевич]

Добрый день Ахмет Иссакович. Несколько слов о кислороде, горении, природы взрывов в мантии и земной коре.
Мы здесь на поверхности Земли находимся в других условиях, чем в глубине. В глубине другой мир, другие давления, другие температуры, и поэтому вещества другие. Из тех же элементов должны быть другие соединения. Многие нам известны, поскольку легко синтезируются. Ряд соединений могут существовать исключительно в тех, глубинных условиях и трансформируются при поднятии.  Например, керны с глубины 12 км невозможно было поднять целыми. Они рассыпались при снижении давления. В ходе исследований мы как будто смотрим в дуло пушки, анализируем вылетающие газы и пытаемся понять, что там так бабахает. Вулканологи до сих пор считают, что вулканические газы в глубине растворены в лаве. Я на симпозиуме по вулканологии на примерах химических реакций объяснял, что такого быть не может. Что вулканические газы под давлением взаимодействуют между собой и дают другие вещества и это реакции, которые в химии работают на предприятиях уже много лет. Сомнений быть не может. Под давлением, при высокой температуре рождаются соединения с высокой внутренней энергией. Энергия аккумулируется из двух источников. Первый это тепло. Среда охлаждается реакцией, и это тепло аккумулируется в новом химическом веществе. Второй это гравитация (давление). При сжатии вещества производится работа химической реакции, которая также аккумулируется в получившемся веществе. Вы правы. Многие (но не все) реакции взрывов связаны с кислородом. Но вот насчёт того, что среда в глубине восстановительная это не совсем так. Да, где нефть, где газ она восстановительная, однако в вулканических газах часто присутствует чистый кислород. В газах вулкана Везувий 11,5 %, Мон-Пеле 13,67%, нашего Шевелуча на Камчатке 10,05-16,5%. Есть там и азот Везувий 48%, Мон-Пеле 55,65%,  Шевелуч 39,5-62,01% (краткая химическая энциклопедия. М, изд.«Советская энциклопедия». 1961. С 769). Похоже, в активных районах, где трясёт и извергает среда окислительная. Однако в качестве окислителя может выступать не только кислород, но и окислы азота. Окислы азота как раз и образуются из кислорода и азота при высоком давлении. И они также обнаруживаются при вулканических процессах. Например на фото вулкана Эяфьятлайякудль это видно NO2 , газ бурого цвета.  А где окислы азота и любые органические вещества, там всегда получаются нитросоединения. Литературы об этом много. Например Е.Ю. Орлова. «химия и технология бризантных взрывчатых веществ» Л. Химия, 1973г. Отсюда выводы о существовании нитронефти в глубинах земли. Ну, а нитросоединения и взрываются. Была у меня мысль попробовать получить на это свидетельство как на открытие, подать заявку в РАЕН. Думаю, не поймут. Как Вы Ахмет Иссакович думаете?
Там где есть нефть и метан кислород не обнаруживается, поскольку эта система не стабильна при низких давлениях. Кислород окисляет углеводороды и израсходовался с образованием воды и углекислого газа. Углекислый газ трансформировался в известняки. Кислорода здесь не хватило, чтоб окислить все углеводороды. Нефть осталась. Глубже, где давление больше, система с кислородом стабильна. Здесь не стабильна вода и СО2. На большей глубине углеводороды и кислород  сосуществуют с образованием различных соединений  (нитронефть) не разлагаясь, поскольку такое их состояние в этих условиях наиболее стабильно. И ещё. Есть много соединений без кислорода способных взрываться, например ацетилен С2Н2. Энергия взрыва ацетилена в два раза больше чем у тротила. Б.А. Иванов Физика взрыва ацетилена. М., Химия 1969. Ацетилен также есть в составе нитронефти.

[Тимурзиев Ахмет Иссакович]

Дмитрий Николаевич, спасибо за разъяснения, нужно еще осмыслить сказанное. За что уважаю физиков (химиков, других специалистов точных наук) - у них все объясняется на основе природных законов. Не все законы могут быть известны, не все применены или правильно применены к той или иной ситуации, но аргументация и непреложность физических законов не позволяют усомниться в правильности выводов. Не обсуждая Ваши рассуждения, имеющие под собой научную физическую основу, хочу заметить, что такого подхода не хватает в геологии, в нефтяной геологии. Многое строится на изначальных домыслах и предположениях, которые берутся за основу будущих концепций, на которых уже строятся теоретические выводы и практические рекомендации. Я за то, чтобы любая гипотеза или предположение в геологии и нефтяной геологии заверялась на физичность. И в этом отношение привлечение к работе КЧ, в целом проекта Глубинная нефть, считаю крайне важным и необходимым. Особенно для успешного проведения 2-х КЧ важно активное участие специалистов из смежных с геологией точных наук. Должна быть обратная связь, взаимная проверка и заверка выводов геологов и физиков. Поэтому нужно максимально вовлечь на Чтения специалистов, которые помогут нам геологам и нефтяникам понять и объяснить на основе строгих физических и химических законов, что твориться на мантийных глубинах и как нужно себе представлять глубинные очаги генерации УВ, какие они имеют свойства и как их можно прогнозировать.
В отношении регистрации открытия Вам решать, я в свое время отказался от регистрации изобретений (3 зарегистрировал) - время на это тратишь не малое, а с внедрением - проблемы, проще доводить идеи до технического решения, оставлять за собой элемент ноу-хау и использовать свои разработки открыто.
В рамках коммерческого раздела проекта Глубинная нефть я планирую использовать свои и коллег АС, патенты и ноу-хау в работе с компаниями. Если чем-то располагаете, что можно представить как техническое решение, можно будет предложить компаниям для внедрения на коммерческой основе. Будем делать Базу Технологий и зарабатывать на их внедрении, при этом авторы будут непосредственно участвовать в проектах (Интернет-ВРК) и получать деньги.

[Тимофеев Дмитрий Николаевич]

Добрый день Ахмет Иссакович. Согласен с Вами. У меня также есть опыт регистрации изобретений. Кое-что внедрено, что соответствует профилю наших работ. Пробовал получить патент на способ добычи нитронефти. Патент получается символический.  Добыча нитронефти будет не скоро, поэтому внедрения способа в ближайшее время не ожидается, и материальной отдачи не будет. Поэтому заявку отправил, но не стал доводить это дело до конца. Тема касалась того, как безопасно добыть без аварий вещество способное взорваться. Думаю сейчас уже подошли к этой проблеме. Проблема обнаруживается, уже, когда концентрация опасного компонента будет очень маленькой. Взрывоопасный компонент может кристаллизоваться, например, при охлаждении на стенках трубопроводов (как осаждается парафин) и когда его станет много, например 1 кг, то этого вполне хватит для крупной аварии, например как у Бритиш Петролеум в Мексиканском заливе. Но у нас не взорвались, проблема не назрела,  с предложениями выходить рано. Сейчас надо обращать внимание, при анализах извлекаемых с больших глубин углеводородов, на наличие опасных соединений.
Вы спрашивали насчёт программы с движком Joomla, на котором работает сайт. Узнавал у наших специалистов. У нас на этой программе не работают. Рад бы помочь, но не получается.

[Тимурзиев Ахмет Иссакович]

Дмитрий Николаевич, здравствуйте. История похожая, хотя мне в советские времена на заре кооперативного движения удалось создать внедренческий кооператив и получать тематику на внедрение своего АС на месторождениях Казахстана. С развалом Союза, все закончилось, сегодня на физической основе моего АС работает вся западная нефтяная сервисная индустрия. Может отсудить какой млрд и на заслуженный отдых? Шутка.
У меня есть ноу-хау как и где бурить скважины глубиной до 20 км и больше. Это доступно даже при современных технологиях. Посмотрите мои тезисы 1-х КЧ (http://journal.deepoil.ru/images/stories/docs/DO-1-1-2013/4_Timurziev_1-1-2013.pdf), там в разделе ПРОГРАММА ИССЛЕДОВАНИЙ В РАМКАХ ПРОЕКТА «ГЛУБИННАЯ НЕФТЬ»
ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОИСКОВ И ОСВОЕНИЮ ГЛУБИННОЙ И СВЕРХГЛУБИННОЙ НЕФТИ есть "...новая градация скважин по глубине забоя (и соответствующая градация вскрываемых ими залежей): 
1) глубокое бурение (залежь): до 5 км; 
2) сверхглубокое бурение (залежь): 5-10 км; 
3) глубинное бурение (залежь): 10-20 км; 
4) сверхглубинное бурение (залежь): > 20 км.
Так вот, это заявка на революционный прорыв в поисках глубинной нефти. Ваши идеи (не знаю о чем), оформленные в виде технологий, могут быть востребованы в рамках проекта "Глубинная нефть".

[Тимурзиев Ахмет Иссакович]

Давайте о серьезных вещах говорить на страницах этого раздела, а то мы нарушаем тематическую содержательность разделов. Жаль, что из более чем 200 участников 1-х КЧ, активных на форуме единицы - это признак безразличия или компьютерной неграмотности, того и другого? Хороший вопрос, надо бы его вынести на голосование.

[Шевченко Николай Борисович]

Ахмет Иссакович, мой больше чем десятилетний опыт заочного общения на различных форумах показывает, что обычно активно общаются примерно около десятка форумчан. Основная масса посетителей (читатели) - пассивна.
У нас сложится примерно такая же ситуация. Думаю в недалёком будущем к нам подтянется ещё несколько активных форумчан, заинтересованных в заочном общении и обсуждении проблемы. 

[Тимурзиев Ахмет Иссакович]

Николай, я как то перестал расстраиваться на эту тему, активная работа на форуме требует времени, а его, как правило, всем не хватает. Я предпринимал несколько попыток активизировать публику из участников 1-х Чтений, делал рассылки, реакция, как видите вялая. Вы правы, со временем народ подтянется, не будем искусственно ускорять процесс. Вас просил бы вести разъяснительную и агитационную работу на Украине, уже как члена Оргкомитета 2-х Чтений по активизации наших последователей.

[Шевченко Николай Борисович]

Cтараюсь оправдать доверие, агитирую за форум.

[Тимурзиев Ахмет Иссакович]

Николай, сообщите В.А.Краюшкину, что он включен в сопредседатели Оргкомитета 2-х КЧ, может распечатаете ему информацию по тематике Чтений, что то еще, что ему будет интересно. Мне сложно по почте слать из Москвы материалы, долго и время на это нет, по телефону обо всем не поговоришь. П.Ф.Гожика просил компьютезировать его, но, по-моему, это не реально. Во всяком случае, у меня к Вам просьба, будьте связующим звеном, а мне Вы всегда можете в сети все передать. Нужно максимально использовать его знания и опыт для нашего начинания, тем более он сам с удовольствием это делает и считает, что мы затеяли грандиозное по значимости дело.

[Шевченко Николай Борисович]

Ахмет Иссакович, был сегодня на связи с Краюшкиным.
Договорились, что распечатку по 2-м КЧ передам на следующей неделе.
 

[Тимурзиев Ахмет Иссакович]

Николай, буду Вам крайне благодарен, если не сложно, держите его в курсе наших дел, он живет этим и его активное вовлечение в процесс продлит его активную творческую жизнь. Какой у него мощный и свежий мозг, Вы убедились, нам, молодым на зависть.
Поговорите с ним об организации Украинской секции Кудрявцевских Чтений, может назвать их Порфирьевскими Чтениями, нужно вовлекать людей и максимально распространять наше начинание. Времена придут и будет праздник на нашей улице.