Гіпотеза первісно гідридної Землі та її можливе значення для нафтогазової геології
Уявлення про будову і склад Землі. Обґрунтування кисневої геохімічної моделі Землі. Альтернативна гідридна модель Землі та її обґрунтування. Значення для нафтогазової геології гіпотези первісно гідридної Землі. Енергетика на водні - міф чи реальність?
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | реферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 14.10.2014 |
| Размер файла | 3,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Міністерство освіти і науки
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Геологічний факультет
Кафедра геології нафти і газу
Креативна робота 6-КД на тему:
"Гіпотеза первісно гідридної Землі та її можливе значення для нафтогазової геології"
Виконав:
Лектор-дублер, студент ІV курсу
групи "Геологія нафти та газу"
Чаус Максим
Консультант: доцент А.В. Полівцев
Київ-2014
Зміст
- Вступ
- 1. Уявлення про внутрішню будову і склад Землі
- 2. Чим обґрунтована киснева геохімічна модель Землі і на яких фундаментальних фактах грунтується цей постулат?
- 3. Альтернативна гідридна модель Землі, яким чином вона може бути обґрунтована,і які питання геології здатна пояснити?
- 4. Формування планет Сонячної системи за концепцією Фреда Хойла та пояснення на її основі формування первинно гідридної Землі
- 5. Значення для нафтогазової геології гіпотези первісно гідридної Землі
- 6. Енергетика на водні - міф чи реальність?
- Висновок
- Список використаної літератури
Вступ
У даній креативній роботі мною була зроблена спроба стисло і в зрозумілій формі викласти основні принципи гіпотези первісно гідридної Землі, автором котрої є талановитий російський геолог, доктор геолого-мінералогічних наук Володимир Миколайович Ларін. Згідно гіпотези первинно гідридної Землі ядро Землі в значній мірі складається з водневих сполук металів. Ця гіпотеза не узгоджується із загальноприйнятими науковими поглядами на будову Землі, згідно з якими ядро крім заліза і нікелю містить значну кількість кремнію (близько 6 - 7% за масою [8]), і з сучасною геологічною теорією тектоніки плит.
Теорія є корисною для пояснення багатьох явищ у геології Землі, але в даній роботі головна увага є сконцентрованою на користі гіпотези для геолога нафтовика, оскільки як ніяка інша пояснює глибинне походження вуглеводнів і відкриває в зв'язку з цим нові перспективи для розвитку нафтогазової справи.
Основою для матеріалу доповіді стали праці В.М. Ларіна "Гипотеза изначально гидридной Земли (новая глобальная концепция)". ("Недра", 1975) і "Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли) " ("Агар"2005).
1. Уявлення про внутрішню будову і склад Землі
В науках про Землю найважливішою вихідною посилкою є хімічний склад планети в цілому. Саме він обумовлює в її надрах процеси, які визначають і зовнішній вигляд Землі і її внутрішній устрій. Які ж сучасні уявлення про внутрішню будову і склад Землі?
Геофізики ще на початку століття встановили, що наша планета має щільне ядро, потужну мантію і порівняно тонку кору. Надалі було з'ясовано, що ці сфери додатково розшаровані (по щільності і іншим фізичним властивостям ще на ряд оболонок [1] (Рис.1 [6].).
У міру накопичення геофізичних даних було висловлено багато припущень про хімічний склад цих зон, тобто було запропоновано багато геохімічних моделей Землі. Проблемою геохімії геосфер Землі займалось багато вчених: Г. Вашингтон, І. Фогт, П. Ніглі, А. Є. Ферсман, А.П. Виноградов, Р. Тейлор та інші. Всі вони постулюють "кисневу будову" Землі,і відповідно з цим передбачається, що кисень є одним з найбільш поширених елементів у складі планети. Закріпилась думка про кремній-кисневий (силікатно-окисний) склад кори і мантії (рис.2 [5] і табл.1 [5]) і залізне ядро (або ж можливо, що ядро має той же силікатний склад, що і мантія, але кисневі сполуки в центрі планети ущільнені під впливом надвисоких тисків) [1]. Та чи так це насправді, на яких доказах базуються дані уявлення і чи можлива альтернатива?
Таблиця 1. Класична модель будови і складу Землі Гуттенберга-Булена [5].
|
Сфера |
Интервал глибин, км |
Склад |
|
|
Земна кора (А) |
0 - 33 |
Породи багаті на SiO2 |
|
|
Верхня мантія (В) (С) |
33 - 400 400 - 900 |
Ультраосновні породи Щільні силікати Fe и Mg |
|
|
Нижня мантія (D) |
900 - 2900 |
Щільні оксиди Периклаз (MgO) Стишовіт (SiO2) |
|
|
Зовнішнє ядро (Е) |
2900 - 5000 |
Розплав Fe-FeS-Ni |
|
|
Внутрішнє ядро (F) (G) |
5000 - 5100 5100 - 6391 |
Тверді Fe і Ni |
Рис 2. Прийнята будова Землі [5].
2. Чим обґрунтована киснева геохімічна модель Землі і на яких фундаментальних фактах грунтується цей постулат?
Вважають,що про кисневий склад Землі переконливо свідчить силікатно-окисний склад земної кори і глибинних магматичних утворень, а також метеоритів [1]. Обговоримо переконливість цих фактів.
Дійсно, земна кора і найбільш глибинні кімберлітові магми мають силікатно-окисний склад. Однак чи можна на підставі цього постулювати кисневу будову внутрішніх геосфер? Кімберлітова магма формується на глибині 100 - 20 км, що не перевищує 1,5-2% радіуса Землі [1]. Цілком ймовірно, це не може служити вказівкою на цілком кисневий склад надр планети хоча б тому, що вміст кисню з глибиною закономірно падає у % (табл. 2 [1])
Таблиця 2. Падіння відсоткового вмісту кисню у породах з глибиною [1].
|
Тип порід |
Вміст кисню,% |
|
|
Гідросфера осадові породи гранітоїди базальтоїди ультрабазити |
86 53 50 44 35 |
Крім того, мінерало-петрографічні особливості порід мантійного походження (зокрема, присутність у них карбідів металів) вказують на дедалі відновлювальний з глибиною характер обстановки в підкорових горизонтах,що відображає падіння з глибиною активності кисню і зростання потенціалу водню [1].
Що стосується метеоритів, то прийнято вважати, що метеори за складом ідентичні метеоритам, при цьому швидку ерозію метеорів в атмосфері пояснюють їх малими розмірами. Однак ця точка зору вельми неоднозначна, так як достовірних способів вимірювання мас метеорів по суті немає. Крім того, викликає сумніви їх ідентичність, оскільки в кисневій (на 21%) атмосфері може (і повинна) здійснюватися селекція частинок метеорної матерії, спалювання її горючої складової, внаслідок чого поверхні Землі досягають лише вогнетривкі фрагменти. По-друге, спектрометрія метеорів показує, що вони окрім звичайних елементів (магнію, заліза, кремнію та ін.) збагачені ще й гідрогеном. А в третьому метеори піддаються аномально швидкому гальмуванню в атмосфері, згідно з яким їх щільність повинна бути порядку 0,1 г/см3 (Брандт, Ходж, 1967), тоді як щільність метеоритів зазвичай перевищує 3 г/см3. Ці дані дозволяють припустити водневий (гідридний) склад метеорних часток, що пояснює їх повну ерозію (гідриди прекрасно горять в атмосфері Землі, часто з вибухом) і аномальне гальмування. Останнє може бути обумовлено дещо меншою щільністю гідридів кремнію, магнію, алюмінію та інших елементів в порівнянні з їх силікатами, а також наявністю газової "подушки", утвореною з продуктів згоряння метеорних тіл [1].
Слід зазначити, що В.І. Вернадський ще в 30-х роках нaшого століття звертав увагу на умови проникнення метеорної матерії в біосферу,що виключають можливість збереження водневих з'єднань хоча останні, на його думку, повинні переважати в космогенних утвореннях. Крім того, метеори і метеорити, по всій ймовірності, належать до різних зон Сонячної системи. І якщо потоки метеорних часток (якоїсь їх частини) можна вважати залишком протопланетної речовини, що зберіглася в зоні формування планет земного типу, то метеорити, найімовірніше, приходять до нас з поясу астероїдів, який розташований далеко за Марсом, тобто поза зоною внутрішніх планет. Нарешті, згадаємо,що метеорити складають не більше 0,1 % від загальної маси метеорної речовини [1].
Отже, метеорити складають, дуже малу частку в метеорній матерії, по всій ймовірності, вони хімічно відмінні від основної маси метеорної речовини і приходять із зони,що лежить за межами області формування планет земного типу.
Таким чином ніяких доказів кисневої будови Землі немає і отже, це положення не може бути єдиним можливим вихідним постулатом.
3. Альтернативна гідридна модель Землі, яким чином вона може бути обґрунтована,і які питання геології здатна пояснити?
Принципово відмінну модель Землі від кисневої висуває Володимир Миколайович Ларін. Грунтуючись на астрофізичній ідеї американського астрофізика Фреда Хойла про те, що при формуванні Сонячної системи і відділенні протопланетного диска, власне магнітне поле небули (Протосонця) грало визначальну роль у його формуванні, В.Н. Ларін дослідив залежність розподілу елементів у Сонячній системі від їх потенціалів іонізації (відбувалась так звана магнітна сепарація елементів [2]), яка дозволила йому створити нову геохімічну модель сучасної землі (табл.3 [2],рис.3 [2]) і стверджувати,що на Землі і родинних їй планетах кисень не може бути переважаючим елементом і що початковий склад їх повинен був бути гідридним (метали і кремній + водень) [2].
Таблица 3. Геохімічна модель сучасної Землі В.Н. Ларина [2]
|
Сфера |
Интервал глибин, км |
Склад |
|
|
Літосфера |
0 - 150 |
Силікати і оксиди |
|
|
Металосфера |
150 - 2900 |
Сплави і з'єднання на основі кремнію і заліза |
|
|
Ядро: зовнішнє внутрішнє |
2900 - 5000 5000 - 6371 |
Метали з розчинним в ньому воднем і гідриди металів Гідриди металів |
нафтогазова геологія модель земля
Рис. 3. Гідридна модель Землі [4].
За даною моделлю внутрішнє ядро - гідриди металів, зовнішнє ядро - метали з розчиненим у них воднем, нижня мантія (включаючи шар С) - метали, верхня мантія (шар В) і кора - оксиди і силікати. Ця модель добре узгоджується з сучасними даними з фізики ядра і мантії [2].
Нова модель дозволяє зв'язати всю гаму глобальних геологічних явищ (океаноутворення, геосинкліналі і складчастість, горотворення та ін.) з єдиним, процесом дегазації водню від ядра в міру радіогенного розігрівання планети. [Д.А. Мінєєв]. Гіпотеза початкового гідридного складу внутрішніх планет (земного типу) дозволяє зрозуміти різноманітність їх фізичних властивостей, особливості магнітної активності і її причини, а також спрогнозувати внутрішній устрій планети [2].
Далі я намагатимусь стисло викласти основні принципи на якій базується гіпотеза первинно гідридної Землі.
4. Формування планет Сонячної системи за концепцією Фреда Хойла та пояснення на її основі формування первинно гідридної Землі
Сучасна космогонія в акті творіння сонячної системи бачить наступний ланцюг подій. Спочатку існувала пилогазова туманність як частина міжзоряної дифузійної матерії нашої галактики. Потім, приблизно 4,7 млрд. років тому, десь "недалеко", в її " околиці " вибухнула Сверхнова зірка, в результаті чого туманність втратила гравітаційну стійкість і почала стискатися до свого центру тяжіння. Володіючи деяким вихідним моментом обертання, туманність при стисненні оберталася все швидше. Відцентрова сила в процесі стиснення зростає швидше, ніж сила тяжіння, і в той момент, коли вони зрівнюються, настає різкий момент ротаційної нерівноваги. На цьому етапі по екватору згуслої туманності (будемо називати її Протосонце) відбувалося витікання речовини,що утворила в площині екліптики протопланетний диск (подібно до кільця Сатурна). Підраховано, що у нашого Протосонця ротаційна нестійкість виникла тоді, коли його радіус приблизно відповідав радіусу орбіти Меркурія. Надалі з Протосонця утворилась наша зірка, а з протопланетного диска - планети [1].
Ці положення про спільне походження планет і Сонця з єдиної пилогазової туманності в загальному вигляді були висловлені два століття тому Кантом і Лапласом. Однак до останнього часу був абсолютно незрозумілий механізм передачі моменту кількості руху від протосонячного згущення до протопланетного диска. Без цього перерозподілу кількості руху поступальний розвиток системи, що досягла режиму ротаційної нестійкості, став би неможливим, так як подальшому згущенню Протосонця перешкоджали б відцентрові сили [1].
Це важке питання було вирішено астрофізиком Фредом Хойлом, який в 1958 р. висловив ідею про наявність, дипольного магнітних поля у Протосонця, магнітні силові лінії якого, будучи "вморожені" в центральне згущення і в частково іонізовану речовину диска, грали роль зчеплення в системі (приблизно як спиці в колесі) і підтримували в ній рівність кутової швидкості. При цьому Протосонце гальмувалося (аналогічним чином гальмує своє обертання фігуристка, викидаючи руки в сторони), виходило з режиму ротаційної нестійкості і отримувало можливість до подальшого стисненн, тоді як речовина протопланетного диска, набуваючи моменту кількості руху системи, поширювалося в площині екліптики і віддалялося від протосонячного згущення (Хойл, 1960).
Саме цей аспект походження сонячної системи, на нашу думку, є визначальним у планетохіміі з наступних причин. При формуванні диска та розповсюдженні протопланетного речовини в площині екліптики воно рухалось в магнітному полі. Заряджені (іонізовані) частки не можуть рухатися, перетинаючи магнітні силові лінії, і тому вони повинні залишатися у внутрішній частині диска. Магнітне поле для заряджених частинок (з тепловими енергіями) являлось своєрідною пасткою. Нейтральні частинки, навпаки, повинні були фракціонуватися (виштовхувати) і йти на дальню периферію диска [1] (рис.4 [2]).
Рис. 4 [2] Магнітна сепарація заряджених часток при формуванні протопланетного диска.
Чорні крапки - іонізовані частинки, світлі кружечки - нейтральні атоми
Висловлено припущення, що саме ця магнітна сепарація зумовила відмінність у складах внутрішніх і зовнішніх планет: внутрішні (земного типу) - збагачені металами, які мають низькі потенціали іонізації, зовнішні планети - гіганти складаються в основному з газів з високими потенціалами іонізації. Було також показано, що цим фракціонуванням елементів залежно від їх потенціалів іонізації можна пояснити дефіцит інертних газів на Землі.
Якщо магнітна сепарація елементів мала місце в дійсності, то вона повинна була знайти відображення у складі Землі в тому відношенні, що чим вище потенціал іонізації елемента, тим менше ступінь іонізації його атомів і тим менше його повинно було "осісти" в зоні формування Землі з проторечовини, що надходила з Протосонця. Щоб перевірити це, необхідно провести ревізію даних по хімічним складам тіл Сонячної системи [2]. На які дані можна посилатися?
Завдяки спектральному аналізу нам відомий склад фотосфери Сонця. Фотосфера відбиває склад зовнішньої зони конвективного перемішування, а в цій зоні приблизно 70 % об'єму зірки.
По-друге, на Землі нам є досяжним тільки матеріал її зовнішньої геосфери до глибини приблизно 150 км, здебільшого по уламкам глибинних порід, котрі були витягнуті на поверхню кімберлітовими трубками вибуху. По-третє, зразки, зібрані на Місяці, дозволяють судити про склад її зовнішньої оболонки. Нарешті, по-четверте, по колекціях метеоритів нам добре відомий пояс астероїдів, який розташований від Сонця в три рази далі Землі. Відомості по інших об'єктах Сонячної системи поки ше занадто фрагментарні [2].
Отже, відомо лише дещо на Землі і Місяці, але досить повно представлений склад Сонця і віддалений від нього (на три астрономічних одиниці) пояс астероїдів. Ларін провів зіставлення цих складів в парах: Земля - Сонце, Земля - пояс астероїдів і Земля - Місяць. По осі ординат відкладається відносна поширеність елементів, по осі абсцис - їх перші потенціали іонізації. Результати представлені на рис. 5, 6, 7 [2]. І вони однозначно показують,що розподіл елементів в Сонячній системі дійсно залежить від їх потенціалу іонізації. Виходить,що Хойл був все ж таки правий!
Рис. 5. Розповсюдження елементів на Землі відносно Сонця [2].
Рис. 6 Вміст елементів в поясі астероїдів відносно їх розповсюдженості на Землі [2].
Рис. 7 Зіставлення вмісту елементів на Місяці і Землі [2].
[2] Не слід також забувати,що проторечовина,що стікає з Протосонця, це насамперед водень. Його немає на рис.5, оскільки немає даних про його зміст на Землі. І це правильно (те, що немає даних), оскільки гравітація нашої планети не здатна утримувати водень і він легко витікає в космічний простір. Абсолютно ясно,що раніше його було більше. Але скільки його було спочатку? Тепер ми знаємо становище тренда, яке визначено магнітною сепарацією, що дає можливість визначити, згідно потенціалу іонізації водню,що вихідна концентрація цього елементу в зоні формування Землі була близько 60 % (в атомних кількостях, див. таб.4). Цілком достатньо,щоб при утворенні тіла планети всі інші елементи виявилися у вигляді водневих сполук - гідридів.
Таб. 4. Вихідний склад протопланетної речовини в зоні формування Землі [2].
Проте як видно присутня аномалія, чому із загальної закономірності,що характерна для всіх елементів, визначених на Сонці, випадає кисень. Його вміст на Землі у багато разів вище теоретично очікуваної (у світлі процесу магнітної сепарації) концентрації. Є пояснення,що висхідний вмісту кисню на Землі набагато нижче, ніж прийнятий, але в процесі розвитку планети, він, по всій імовірності, перерозподілився і скупчився в зовнішніх геосферах,що зумовило кисневу аномалію [2] (рис.5.).
Планетохімічний наслідок,що випливає з гіпотези Хойла, дає можливість у першому наближенні (в межах порядків величин) оцінити первинний склад Землі [2], виходячи зі складу Сонця і керуючись формулою
К3=Кс-F [2]
де Кз - шукана концентрація елемента на Землі, Кс - концентрація елемента на Солці; F - коефіцієнт недостатності (дефіцит).
Згідно чого вихідний вміст кисню на Землі не повинен перевищувати 3-4% від маси планети. Що говорить про те, що основний об'єм Землі не може мати кисневу будову і в складі її повинні різко переважати метали. Однак, враховуючи здатність металів поглинати величезні кількості водню, (до атомних відношень Н / Ме = 1 і більше) і беручи до уваги його широке розповсюдження в проторечовині, природно припустити значне насичення пиловатих частинок воднем, що повинно було обумовити переважно водневий (гідридний) початковий склад Землі. При цьому вагова частка водню в загальній масі планети повинна становити всього лише кілька відсотків [2].
Варто відзначити що ще в 30 - х роках минулого століття академік Вернадський так висловився про можливу будову Землі: "Наші уявлення про термодинамічні і хімічні умови глибин нашої планети змушують нас бачити в них середовища, позитивні для існування водневих тіл. Тут активність хімічних реакцій зменшується, кисень швидко сходить нанівець, починають все більш і більш переважати метали типу заліза і, мабуть, зростає кількість водню. У той же самий час температура і тиск підвищуються. Все це повинно привести до збереження в цих глибинах водневих з'єднань і в тому числі розчинів водню в металах" [1].
Отже, можна сказати,що гіпотеза первісно гідридної Землі Ларіна - це продовження ідей Вернадського на цю тему.
5. Значення для нафтогазової геології гіпотези первісно гідридної Землі
Гіпотеза первісно гідридної Землі здатна пояснити багато геологічних явищ і процесів, як то розширення Землі, океаноутворення, механізм утворення складчастих поясів. І саме дана теорія як ніяка інша є корисною для геолога нафтовика, оскільки здатна пояснити глибинне походження (неорганічна теорія) вуглеводнів, дає відповідь на питання чому відпрацьовані родовища вуглеводнів з часом поповнюють свої запаси, а також дає змогу говорити про те,що потенційні енергетичні ресурси нашої планети є значно недооцінені.
Рисунок 8 [3] - схеми формування нафтових і газових родовищ за різними теоретичними уявленнями: а - за органічною теорією; б - за магматично-неорганічною теорією; в - за осадово-неорганічною теорією І.І. Чебаненка, М.І. Євдощука, В.П. Клочка, В.С. Токовенка. Умовні позначення: 1 - кристалічні породи; 2 - те саме з включеннями нагромаджень абіогенної нафти; 3 - піщано-глинисті породи з включеннями біогенної нафти; 4 - те саме без включень біонафти. 5 - вапнякові породи; 6 - надані породи-колектори; 7 - нагромадження нафти в промислових розмірах; 8 - глинисті та інші щільні породи-покришки; НМС - нафтоматеринська, або нафтотвірна світа [7]
Як відомо органічна теорія (рис.8, а) має ряд недоліків і нездатна пояснити певні явища в нафтогазовій геології, а саме [3]:
1) недоведеність лабораторними експериментальними дослідженнями можливостей перетворення решток похованих рослин і тварин безпосередньо в уже готову нафтову речовину;
2) відсутність у "материнських" осадових породах залишків від рослин і тварин, які не могли повністю перетворитися в нафту (целюлоза, хітин, кістки тощо):
3) відсутність у тих самих нафтотворних шарах осадових порід не тільки залишкових краплинок мікронафти, які нібито утворювалися там, а й навіть всяких слідів перебуванні в них нафтової речовини;
4) фізична неможливість повного виходу дисперсно-розсіяних краплинок нафтової речовини із нафтотворних шарів (без залишку в них слідів їх колишнього там знаходження);
5) відсутність родовищ нафти і газу в самих нафтоматеринських породах.
Ці та інші невідповідності органічної теорії законам фізикохімії та фактичним даним змусили деяких теоретиків нафтової геології шукати інші можливі геолого-геохімічні процеси, які могли б обумовлювати виникнення нафтової речовини та формування її родовищ. На рис.8, б [3] наведено принципову схему утворення нафтових і газових родовищ, що складена на основі гіпотези про неорганічне походження нафти. Її основні засади такі [3]:
· нафтова речовина виникає в процесі сполучення водню і вуглецю, які мають неорганічну природу;
· нафтові вуглеводні (метан, етан та їхні складніші модифікації, включаючи нафту) утворюються всередині Землі;
· із глибин Землі метан, етан та інші нафтові вуглеводні підіймаються тріщинами розривних порушень під час її дегазації, а досягнувши верхніх частин земної кори, перетворюються на нафтові та газові родовища.
Уразливі місця глибинної, або магматичної гіпотези про неорганічне походження нафти такі [3]:
· недостатня вивченість якісного та кількісного складу нафтових вуглеводнів, які підіймаються із Землі під час її дегазації, що стримує розвиток погляду на їх достатність для формування родовищ;
· невизначеність закономірностей надходження (суцільними потоками або вибірковими) нафтових вуглеводнів з внутрішніх частин Землі;
· відсутність пояснення переважної концентрації нафтових і газових родовищ у місцях нагромадження осадових порід (геосинкліналі, рифтогени, синеклізи тощо) та їх випадкові знаходження в районах поширення кристалічних порід (щити, масиви та інші брили).
На рис.8, в [3] показано принципову схему формування нафтових і газових родовищ, яку побудовано на основі теоретичних уявлень про нафту як синтез водню і вуглецю, що відбувається не в глибинних, а в приповерхневих ділянках Землі. Ця гіпотеза є компромісною між двома попередніми - органічною та магматично-неорганічною. У ній немає ні нафтоматеринських шарів, ні готових нафтових вуглеводнів, що підіймаються з глибинних частин Землі. Ця гіпотеза ґрунтується на уявленні, що нафтові вуглеводні формуються у верхніх ділянках земної кори, де глибинний водень (а не готові нафтові вуглеводні!) сполучається з седиментогенним вуглецем [3]. Ця гіпотеза дає відповідь на запитання, чому переважна більшість нафтових і газових родовищ світу розміщена в місцях великих нагромаджень осадових порід, тобто в геосинкліналях, рифтогенах та інших западинах земної кори. По-перше, тому, що саме в цих геоструктурах зосереджені великі маси вуглецю, необхідного для з'єднання з воднем. По-друге, саме до цих геологічних регіонів зонами глибинних розломів надходять найбільші кількості ювенільного водню [3].
Перевагою осадово-неорганічної гіпотези перед магматично-неорганічною є те, що в ній використовується один лише водень, тоді як механізм "магматичної" гіпотези працює лише за умов надходження із надр Землі вже готових нафтових вуглеводнів. Це ще раз потребує підтвердження, особливо в їх якісному та кількісному відношенні.
Гіпотеза осадово-неорганічного утворення нафти має значнішу ресурсну базу, ніж органічна [3]. Геологи-нафтовики сьогодні вже встановили, що якщо обчислення ресурсів вуглеводнів виконувати на основі органічної теорії, то висновок буде такий: нафти вистачить людству не більше як на 100 років. З позицій осадово-неорганічної гіпотези ресурси вуглеводнів є значно більшими, а можливо, й взагалі виявляться невичерпними. Процес сполучення водню з вуглецем, що є основою цієї гіпотези, відбувається на нашій планеті постійно [3].
У нафтовій геології давно помічено таке цікаве явище, як часткове, а можливо, й повне "відновлення" нафтових і газових родовищ, що були колись використані й залишені як вже "пусті". Виникає запитання: звідки з'являються нові порції нафти та газу в "старих", тобто вже відпрацьованих родовищах? Можливо, що існуючі родовища нафти і газу є постійно діючими геолого-геохімічними генераторами нових порцій нафтових вуглеводнів. З позицій цієї наукової ідеї можна дійти висновку, що людству не загрожує "нафтовий голод", як це слідує із обмежених можливостей органічної гіпотези [2].
Виходячи з гіпотези первісно гідридної Землі і говорячи,що ювенільний водень надходить із глибин Землі в найбільших кількостях зонами глибинних розломів земної кори, а найбільші обсяги вуглецю є в потужних товщах осадових формацій, зроблено висновок, що найперспективнішими для виявлення нафтових і газових родовищ є зони глибинних розломів (та їхні розгалуження) геосинкліналей (орогенів), рифтогенів, синекліз, крайових частин платформ, щитів, масивів та інших брил земної кори [3].
6. Енергетика на водні - міф чи реальність?
Модель формування океану. Глибинні діапіри [7].
Рис. 12 [7] Модель утворення океану. 1 - Новітній діапір інтерметалічних силіцидів, точковий крап відображає присутність водню; 2 - молодий "силікатний матрац", утворений при сілікатизації силіцидів і покритий зверху молодими базальтами; 3 - астеносфера, обумовлена скупченням водню; 4 - стародавня літосфера; 5 - стародавня металосфера.
З кожним циклом розширення планети тектонічно ослаблені зони з'являлися в низах металлосфери. Звідси вони поширювалися вгору з одночасним заповненням пластичною речовиною з шару "D" (який розташовується безпосередньо над кордоном з зовнішнім ядром, має потужність близько 200-300 км і в якому помітно зменшуються швидкості проходження сейсмічних хвиль). Таким чином, по тектонічно ослабленим зонам (зонам розтягування) відбувалося нагнітання протрузівних клинів. Коли ці протрузії доходили до літосфери, в корі починали формуватися зони рифтогенезу (ембріональна стадія, рис.12а).
При подальшому розширенні планети і збільшенні обсягу протрузивних клинів літосфера поступово тоншає, континентальна кора розсовується, і закладаються протяжні моря типу Червоного моря (з корою океанічного типу), які з поверхні трасували глибинні зони розтягування. Це "дитяча стадія " (рис.12б) у розвитку океанів.
Наступна стадія знаменується появою серединного підняття. На цій " юній стадії " (рис.12в) серединні підняття обумовлені видавлюванням блоків стародавньої літосфери, які як би " виштамповиваються " глибинними діапірами з перекриваючої їх силікатної оболонки. Це результат формування все ближче і ближче до поверхні планети " частоколу " сверхглибоких діапірів. Нарешті, настає момент, коли глибинні діапіри виходять на поверхню океанічного дна і починають формувати серединно - океанічний хребет. Це " зріла стадія " у розвитку океанів (рис.12г).
На зрілій стадії в осьових частинах океанів глибинні діапіри починали підходити зовсім близько до поверхні планети. Тут вони вступали в контакт з гідросферою, що супроводжувалося бурхливою хімічною взаємодією з киснем води. У результаті на головах діапірів з'являлися " капелюхи " силікатного розплаву, які, однак, швидко остигали і перетворювався в силікатну " кірку" [7].
Водень як джерело економічно чистої енергії [2].
Рис. 9. Лінза невеликої щільності під серединним хребтом і високошвидкісні блоки у верхній частині цієї лінзи (під рифтовою долиною).1-зона високих швидкостей, до 9км/с,2-зона низьких швидкостей,6 км/с. [2].
Силікатна оболонка нашої планети має потужність 150 км. під континентами, Земля розширюється, в зонах рифтогенезу літосфера тоншає та безкисневі інтерметалічні силіциди піднімаються до поверхні у вигляді гігантських виступів (див. рис.9 [2]). За геофізичними даними, в осьових частинах океану, під рифтовими западинами, ці виступи розташовуються на глибині 1,5 км. від поверхні дна. На континентах, в зонах сучасного рифтогенезу, вони розташовуються на глибині приблизно 35 км. Однак місцями язики і гребені, що відходять від цих виступів, можна виявити на глибині 3 - 5 кілометрів (рис.10). Якщо ми знайти ці місця і пристосуватись добувати звідти силіциди, то кожен кілограм цієї речовини (в результаті хімічної реакції з водою) буде давати по 1200 літрів водню і додатково до водню по 13,5 мегаджоулів тепла (13,5 МДж виділяються при спалюванні одного кілограма бурого вугілля). Таким чином, якщо Земля влаштовується згідно гідридної геохімічної моделі, то вона дозволяє добувати водень із води, не тільки не витрачаючи енергію, але ше і отримуючи її супутьно і у великих кількостях. Крім того, в нашому варіанті немає викидів вуглекислого газу, про який так багато ведеться розмов у зв'язку з парниковим ефектом і потеплінням клімату. Наше джерело енергії обіцяє бути екологічно чистим і невичерпним в масштабах людських потреб, оскільки обсяги силіцидів на доступних глибинах можуть вимірюватися тисячами кубічними кілометрів. І це тільки язики і гребені на континентах, а в більш віддаленій перспективі, можливо, людство дістане вміння отримувати водень з рифтових долин океанів, де силіциди зовсім близько підходять до поверхні дна [2].
Рис. 10. Діапіри `'Аномальної мантії'' (інтердинамічних силіцидів) в зонах сучасного рифтогенезу на континентах [2].
Відзначимо деяку специфіку в даній проблемі. Зазвичай температура в гірських виробках зростає з кожним кілометром глибини на 25 - 30° С, і якщо руди йдуть глибше 2 - х км. і дуже хочеться їх дістати, то доводиться монтувати складну (і дорогу) систему охолодження нижніх горизонтів. З цієї причини шахти глибше 2,5 - 3 кілометрів стають нерентабельними, навіть якщо ви розробляєте багату золоту жилу [2].
Тут слід згадати,що інтерметалічні діапіри впроваджуються холодними (вище ми багато говорили про це). Північно-Муйський тунель Байкало-Амурської магістралі знаходиться в зоні сучасного рифтогенезу, і коли виміряли температуру нагорі Муйського хребта і всередині його, то градієнт склав 2° С / км! У таких місцях можна проходити гірничими виробками на глибину багатьох кілометрів, і все одно буде прохолодно. Але це Байкальська зона рифтогенезу, де повсюдно розвинена вічна мерзлота,що перешкоджає проникненню поверхневих вод на глибину. Можливо, холодні діапіри присутні на деяких районах заходу Сполучених Штатів, наприклад в Неваді, де випадає надзвичайно мало опадів (менше 1 см на рік) [2].
У більшості інших рифтогенних зон через проникнення води верхні частини діапіров окислюються з виділенням великої кількості тепла, що веде до появи " расплавних шапок " і ареального магматизму. Зрозуміло,що в таких місцях шахту не побудуєш, але за межами расплавних зон можна бурити свердловини і по одним закачувати в силіциди воду, а за іншими із зони реакції відбирати "гарячий водень " (рис.11). Цей спосіб буде мало чим відрізнятися від технології отримання геотермального тепла, тільки в нашому випадку продуктивність по теплу буде у багато разів вище,і плюс до цього ше і водень. Аналогічний процес реалізується в природі. Рифтові зони океанів виділяють водень. В Ісландії багато води і там, в рифтовій долині, струмені водню місцями вириваються зі свистом [2].
Рис. 11 Принципова схема отримання гарячого водню [2].
Проводити пошуки інтерметалічних діапірів має сенс тільки в зонах сучасного рифтогенеза. І в цій справі важливі буквально всі види досліджень: і геологічні спостереження, і геохімія, і різноманітні геофізичні методи [2].
Попередні техніко-економічні оцінки показують, що нове енергетичне джерело буде конкурентоздатним на енергетичному ринку. І в цих оцінках враховувалася тільки енергетична складова, а позитивний екологічний аспект в розрахунок не приймався. Тим часом привабливою представляється ідея видобутку силіцидів підземними виробками з наступною повною переробкою їх у заводських умовах. Зрештою, адже це вже готові метали (магній, кремній, алюміній і ін), виробництво яких традиційними методами вимагає дуже великих витрат енергії і аж ніяк не покращує навколишнє середовище [2].
Висновок
Мною було викладено і представлено читачу для порівняння уявлення про склад Землі як за гідридною теорією, так і за більш традиційною кисневою. Гадаю кожен зможе зважити всі "за” і "проти" обох моделей та зробити з цього правильні висновки. Також була висвітлена ідея видобутку водню з надр Землі і використання його в енергетичних цілях; і звісно ж було піднято питання щодо походження вуглеводнів з точки зору гіпотези первинно гідридної Землі.
Взятий з перерахованих джерел текст було переведено на українську мову, оскільки матеріалів по даній темі котрі б були викладені українською, практично не було мною знайдено, то я сподіваюсь,що ця робота стане цінною та корисною для україномовного читача. Також я намагався наситити доповідь як умога більшою кількістю ілюстрацій, взятих з різних джерел що вказані в списку літератури, для полегшення її сприйняття і розуміння. Покладаю надії,що проведена мною робота не була даремною і піде на користь охочим з нею ознайомитись.
Список використаної літератури
1. Ларин В.Н. "Гипотеза изначально гидридной Земли (новая глобальная концепции)".М., "Недра", 1975.100 с.
2. Ларин В.Н. "Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли) ”. "Агар", 2005.248 с.
3. В.І. Саранчук, М.О. Ільяшов, В.В. Ошовський, В.С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. - Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. - с.600.
4. http://wsyachina. narod.ru/physics/aqua_10/model.html
5. Строение и состав Земли. http://ru. convdocs.org/docs/index-5455.html? page=2
6. Ю.М. Пущаровский, Д.Ю. Пущаровский. Геология мантии Земли (2010).
7. http://unnatural.ru/oceans-formation
8. http://ru. wikipedia.org/wiki
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характеристика способів та методів побудови системи геологічної хронології. Історична геологія як галузь геології, що вивчає історію і закономірності розвитку земної кори і землі в цілому: знайомство з головними завданнями, аналіз історії розвитку.
реферат [29,5 K], добавлен 12.03.2019Дослідження періодичності глобального тектогенезу, активізації і загасання вулкано-процесів, складкоутворення і швидкості прогинання в депресіях. Зв'язок процесу пульсації Землі з рухами Сонячної системи в космосі і регулярною зміною гравітаційного поля.
реферат [31,8 K], добавлен 14.01.2011Будова океанічних рифтів, серединно-океанічні хребти і рифтові зони світового океану, рифтогенез. Особливості вивчення рифтових зон Землі в шкільному курсі географії. Місце "Теорії літосферних плит та рифтогенезу" в структурі поурочного планування.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 28.11.2010Практичне використання понять "магнітний уклон" і "магнітне відхилення". Хімічні елементи в складі земної кори. Виникнення метаморфічних гірських порід. Формування рельєфу Землі, зв'язок і протиріччя між ендогенними та екзогенними геологічними процесами.
контрольная работа [2,7 M], добавлен 15.06.2011Характеристика геомагнітного поля Землі та його структура. Магнітні аномалії та їх геологічні причини. Вплив магнітного поля на клімат: основоположна теорія Генріка Свенсмарка, дослідження датських вчених. Взаємодія магнітних полів з живими організмами.
курсовая работа [4,6 M], добавлен 17.01.2014Виникнення історичної геології як наукового напряму. Методи встановлення абсолютного та відносного віку гірських порід. Методи ядерної геохронології. Історія сучасних континентів у карбоні. Найбільш значущі для стратиграфії брахіоподи, гоніатіти, корали.
курс лекций [86,2 K], добавлен 01.04.2011Гіпотези походження води на Землі, їх головні відмінні ознаки та значення на сучасному етапі. Фізичні властивості підземних вод, їх характеристика та особливості. Методика розрахунку витрат нерівномірного потоку підземних вод у двошаровому пласті.
контрольная работа [15,1 K], добавлен 13.11.2010Четвертинний період або антропоген — підрозділ міжнародної хроностратиграфічної шкали, найновіший період історії Землі, який триває дотепер. Генетична класифікація четвертинних відкладів, їх походження під дією недавніх і сучасних природних процесів.
контрольная работа [317,0 K], добавлен 30.03.2011Загальні відомості про геологію як науку про Землю та її зовнішні оболонки, зокрема земну кору. Породи, які беруть участь в будові кори. Характеристика найважливіших процесів, що відбуваються на поверхні та в надрах Землі, аналіз їх природи та значення.
учебное пособие [789,9 K], добавлен 28.12.2010Показники економічної ефективності капіталовкладень. Фактор часу в техніко-економічних розрахунках. Визначення економічної ефективності капіталовкладень в водогосподарські об’єкти: гідроенергетику, меліорацію землі, водопостачання, водний транспорт.
реферат [37,5 K], добавлен 18.12.2010
