Происхождение нефти

Важный вклад в развитие органических представлений о происхождении нефти был сделан американскими учеными Г. Уриссоном, П. Альбрехтом и М. Ромером. На основе многочисленных химических анализов различных органических осадочных образований, включая уголь и нефть, ученые пришли к выводу о поразительном сходстве между ними. Исследованию подвергались сотни образцов осадочных отложений из разных районов земного шара. И все это органическое вещество содержало остатки клеток микроорганизмов.

Предшественники органических соединений, из которых состоит нефть, найдены в клеточных мембранах одноклеточных организмов планктона, а также бактерий и других микроорганизмов, живущих на морском дне. Многие вещества, которые экстрагируются из угля, образовались, как считают американские ученые, не непосредственно из остатков древесных и других высших растений, а являются продуктами переработки этих остатков бактериями и грибами, живущих на дне болот. Сравнивая между собой газовые хроматограммы образцов совершенно различного происхождения и возраста (например, уголь из Лотарингии и нефть из Аквитании), ученые обнаружили удивительное совпадение формы пиков органических веществ с числом углерода от 27 до 35 (рис. 10). Отсюда следует, что соединения, дающие эти пики, в угле такие же, как и в нефти. Более того, было обнаружено сходство между массами этих веществ (масс-спектр), что позволяет предполагать гомологическую семейственность этих соединений, имеющих общего предшественника.

Американские ученые проанализировали тысячи образцов из разных районов нашей планеты, варьирующих от современных почв до пород возрастом более 500 млн лет и представляющих все типы обстановок осадконакопления. В образцах были обнаружены представители сложного углеродного соединения — гопана (С₃₀Н₅₂), — получившие название гопаноидов. Оказалось что они являются чрезвычайно важным компонентом органического вещества осадочных отложений. В живой материи гопаноиды содержатся в некоторых древесных и травянистых растениях, в частности в папоротниках, в синезеленых водорослях, в некоторых видах бактерий.

Вначале происхождение гопаноидов было во многом загадкой, ибо современные гопаноиды имеют 29 или 30 атомов углерода в молекуле, а ископаемые — 35 и даже 36 атомов углерода. Только в 1973 г. сотрудникам Массачусетсского технологического института удалось выделить из бактерий Acetobacter xylinum гопаноид С₃₅, который получил название бактериогопантетрола. В дальнейшем гопаноид C₃₅ был выделен почти из половины исследованных современных бактерий и синезеленых водорослей. Был обнаружен также и гопаноид С₃₆.

Широкое распространение гопаноидов, являющихся компонентами клеточных мембран многих современных микроорганизмов, объясняется тем, что дно океана и верхний слой почвы на континентах «кишат» бактериями. Когда живые организмы умирают, значительная часть их органического вещества разлагается на простые молекулы под действием ферментов этих бактерий. Осадки, перекрывающие органическое вещество, предохраняют его от окисления и захороняют сами бактерии, которые также умирают и разлагаются. Гопаноиды погружаются все глубже вместе с осадочными породами, изменяются под действием других микроорганизмов, а также термокаталитических реакций. Высокие температуры и давления способствуют удалению кислорода и других элементов из начального органического вещества и преобразованию его в углеводороды.

Рис. 10. Газовые хроматограммы лотарингского угля (а), возраст которого 250–300 млн лет, и тяжелой нефти из Аквитанского бассейна (б), возраст которой около 150 млн лет

Сходство «пиков» в области С₂₇—С₃₂ указывает на генетическое родство различных горючих полезных ископаемых