Tải bản đầy đủ

SỰ HÌNH THÀNH DẦU MỎ VÀ KHÍ THIÊN NHIÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ

ĐỀ TÀI:
SỰ HÌNH THÀNH DẦU MỎ VÀ KHÍ THIÊN NHIÊN

Giảng viên hướng dẫn: Thầy Hồ Quang Như
Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Hậu

1510995

Đàm Nhật Hào

1510889

Lớp:


HC15DK

Năm học: 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ

ĐỀ TÀI:
SỰ HÌNH THÀNH DẦU MỎ VÀ KHÍ THIÊN NHIÊN

Giảng viên hướng dẫn: Thầy Hồ Quang Như
Sinh viên thực hiện: Vũ Trung Hậu

1510995

Đàm Nhật Hào

1510889

Lớp:

HC15DK

Năm học: 2018


LỜI MỞ ĐẦU

Từ hàng ngàn năm trước nhân loại đã phát hiện ra dầu mỏ, tuy nhiên cho đến nay người
ta vẫn chưa thể đoan chắc về nguồn gốc sinh ra loại nhiên liệu quý giá này. Liệu đến
bao giờ khoa học mới có câu trả lời thỏa đáng cho vấn đề này?
Bài tiểu luận này tổng hợp những nghiên cứu từ những thế hệ đi trước được trình bày
trong các sách báo, phương tiện điện tử nhằm giúp quý thầy cô và các bạn có thể nắm
bắt được một số khía cạnh của vấn đề nêu trên.
Xin chân thành cảm ơn Thầy Hồ Quang Như, khoa Kỹ Thuật Hóa Học trường Đại Học


Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh, người đã giúp chúng em có điều kiện tiếp cận với đề tài
nghiên cứu này, giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng làm việc nhóm.
Xin chân thành cảm ơn các tác giả của những công trình nghiên cứu, những tài liệu về
nguồn gốc của dầu khí mà chúng em sẽ sử dụng trong bài viết này.
Mặc dù rất cố gắng trong việc thực hiện đề tài, nhưng cũng không tránh khỏi sai sót, vì
vậy chúng em kính mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy cô
và các bạn để củng cố kiến thức của chính mình trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.


MỤC LỤC
GIỚI THIỆU

1

CHƯƠNG 1: GIẢ THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC VÔ CƠ

3

1.1.

Thuyết vô cơ là gì?

3

1.2.

Lịch sử thuyết vô cơ

3

1.3.

Nền tảng thuyết vô cơ

6

1.4.

Nghiên cứu gần đây về thuyết vô cơ

8

1.5.

Cơ chế đề xuất của thuyết vô cơ

9

1.5.1. Khởi nguồn

9

1.5.2. Hình thành trong lớp phủ trái đất

9

1.5.3. Hydrogen

10

1.5.4. Cơ chế Serpentinite

10

1.5.5. Cơ chế trùng hợp spinel

12

1.5.6. Phân hủy cacbonat

12

1.5.7. Bằng chứng của thuyết vô cơ

13

1.6.

Hydrocacbon sinh học (vi khuẩn)

13

1.6.1. Vi sinh vật học

13

1.6.2. Dấu ấn sinh hóa

14

1.6.3. Dấu vết kim loại

15

1.6.4. Suy giảm cacbon

15

1.7.

Bằng chứng thực nghiệm

16

1.7.1. Khe nứt thủy nhiệt Lost City

17

1.7.2. Miệng núi lửa Siljan Ring

17

1.7.3. Thảm vi khuẩn

18

1.7.4. Đề xuất về bể metan vô cơ

18

1.8.

Lập luận địa chất

18

1.8.1. Lập luận ủng hộ cho thuyết vô cơ

18

1.8.2. Lập luận chống lại thuyết vô cơ

19

1.9.

Lập luận ngoài trái đất

CHƯƠNG 2: GIẢ THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC HỮU CƠ

20
22


2.1. Cơ sở lý thuyết

22

2.1.1. Cơ sở sinh địa hóa

22

2.1.2. Cơ sở địa chất

22

2.2 Lý thuyết nguồn gốc hữu cơ của dầu khí

23

2.3. Sự biến đổi vật chất hữu cơ thành dầu mỏ

25

CHƯƠNG 3: CÁC NHÂN TỐ CHI PHỐI NGUỒN GỐC DẦU KHÍ

30

3.1. Nhân tố hoá lý

30

3.2. Nhân tố hoá sinh

30

3.3. Nhân tố phóng xạ

31

KẾT LUẬN

32

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

33

DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH

BÁNG 1.3.1: NHỮNG BẰNG CHỨNG CỦA THUYẾT VÔ CƠ

7

BẢNG 2.3.1: ĐỘ HÒA TAN CỦA CÁC PARAFIN, ACID VÀ ALCOHOL

29

HÌNH 1.3.1: CẤU TRÚC CỦA DẤU ẤN SINH HỌC TRONG DẦU MỎ

8

HÌNH 1.8.1: TRẦM TÍCH DẦU VÀ MẢNG KIẾN TẠO

20


GIỚI THIỆU
Dầu mỏ hay dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục. Dầu mỏ tồn
tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái Đất. Dầu mỏ là một hỗn hợp hóa
chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là những hợp chất của hydrocarbon, thuộc
gốc alkane, thành phần rất đa dạng. Hiện nay dầu mỏ chủ yếu dùng để sản xuất dầu hỏa,
diezen và xăng nhiên liệu. Ngoài ra, dầu thô cũng là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản
xuất ra các sản phẩm của ngành hóa dầu như dung môi, phân bón hóa học, nhựa, thuốc
trừ sâu, nhựa đường... Khoảng 88% dầu thô dùng để sản xuất nhiên liệu, 12% còn lại
dùng cho hóa dầu. Do dầu thô là nguồn năng lượng không tái tạo nên nhiều người lo
ngại về khả năng cạn kiệt dầu trong một tương lai không xa
Khí thiên nhiên (còn gọi là khí gas, khí ga -từ chữ gaz trong tiếng Pháp), hỗn hợp
chất khí cháy được, bao gồm phần lớn là các hydrocarbon (hợp chất hóa học chứa cacbon
và hydro). Cùng với than đá, dầu mỏ và các khí khác, khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa
thạch. Khí thiên nhiên có thể chứa đến 85% metan (CH4) và khoảng 10% etan (C2H6),
và cũng có chứa số lượng nhỏ hơn propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12), và
các alkan khác. Khí thiên nhiên, thường tìm thấy cùng với các mỏ dầu ở trong vỏ Trái
Đất, được khai thác và tinh lọc thành nhiên liệu cung cấp cho khoảng 25% nguồn cung
năng lượng thế giới.
Khí thiên nhiên chứa lượng nhỏ các tạp chất, bao gồm điôxít cacbon (CO2), hyđrô
sulfit (H2S), và nitơ (N2). Do các tạp chất này có thể làm giảm nhiệt trị và đặc tính của
khí thiên nhiên, chúng thường được tách ra khỏi khí thiên nhiên trong quá trình tinh lọc
khí và được sử dụng làm sản phẩm phụ.
Câu hỏi đặt ra là: Dầu khí sinh ra từ đâu?
Do dầu khí được xem là loại nhiên liệu hóa thạch, không thể tái tạo được. Với
những thông số cơ bản trên thì có thể thấy thế giới hiện nay đang phụ thuộc rất nhiều
vào loại nhiên liệu này, nên đây là một câu hỏi rất nghiêm túc, liên quan đến tương lai
của ngành năng lượng trong mọi thời đại vì nó định hướng cho ngành kinh tế - kỹ thuật
này phát triển. Nó đã được đặt ra từ gần 200 năm qua đối với các nhà khoa học nhưng
cho đến nay vẫn chưa có lời giải đáp trọn vẹn.

1


Việc nghiên cứu nguồn gốc của dầu khí gặp rất nhiều khó khăn, bởi vì chúng ta
không trực tiếp quan sát được sự thành tạo của dầu mỏ và khí thiên nhiên, mặt khác do
trạng thái của dầu mỏ, khí thiên nhiên rất đặc biệt, nên khi thay đổi điều kiện nhiệt động
thì dầu khí cũng biến đổi cả về tính chất vật lý lẫn thành phần hóa học và hình thành các
sản phẩm mới hoàn toàn khác với vật chất ban đầu, điều đó gây khó khăn cho việc xác
định bản chất của vật liệu ban đầu.
Để nghiên cứu nguồn gốc của dầu khí người ta tiến hành theo hướng thực nghiệm
trong phòng đó là điều chế dầu, các sản phẩm của dầu và nghiên cứu địa chất ngoài hiện
trường, cấu trúc địa chất vùng chứa dầu, cơ chế hóa học của các quá trình biến đổi chất
hữu cơ trong trầm tích hiện đại, từ đó có thể xây dựng giả thuyết về cơ chế thành tạo
dầu. Để giải quyết vấn đề nguồn gốc của dầu mỏ, một trong những vấn đề quan trọng
hàng đầu là phải giải thích được bản chất của vật liệu ban đầu tạo dầu mỏ là vật liệu hữu
cơ hay vô cơ. Vì vậy hình thành những trường phái khác nhau giả thuyết về sự hình
thành của dầu khí, nổi bật là thuyết vô cơ và thuyết hữu cơ.
Bài tiểu luận này nêu ra những vấn đề cơ bản về thuyết vô cơ và thuyết hữu cơ.
Ngoài ra còn một số giả thuyết khác cũng sẽ được nhắc đến nhưng hai giả thuyết vô cơ
và hữu cơ trên vẫn đang chiểm ưu thế trong việc giải thích sự hiện diện của dầu khí, thế
nên chúng được phổ biến rộng rãi nhất và sẽ là chủ đề chính trong bài.

2


CHƯƠNG 1: GIẢ THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC VÔ CƠ
Tính đến nay trên thế giới có 2 giả thuyết phổ biến nhất về nguồn gốc dầu khí song
song tồn tại. Đó là thuyết vô cơ và thuyết hưu cơ. Trong các sách báo, lý thuyết hữu cơ
được trình bày khá rõ nhưng lý thuyết vô cơ tuy ra đời đầu lại được trình bày chưa thỏa
đáng vì nó ít liên quan đến hoạt động kỹ thuật của ngành dầu khí hiện nay.
Tuy nhiên trong các năm gần đây tầm quan trọng của giả thuyết vô cơ ngày càng
được các nhà khoa học lớn trên thế giới chú ý vì nó liên quan đến tương lai dài hạn của
ngành dầu khí và nhờ đang có nhiều dữ liệu được thu thập từ chương trình nghiên cứu
vũ trụ về sự tồn tại với số lượng lớn của khí mêtan (CH4) trên một số hành tinh trong và
cả ngoài hệ mặt trời (lưu ý là những nơi xác định là không có vật thể sống).
1.1. Thuyết vô cơ là gì?
Thuyết vô cơ là một thuật ngữ dùng để mô tả một số các giả thuyết khác nhau
nhưng có chung quan điểm đề ra rằng dầu mỏ và khí thiên nhiên có nguồn gốc vô cơ
chứ không phải từ sự phân hủy của các sinh vật.
1.2. Lịch sử thuyết vô cơ
Thuyết vô cơ ra đời từ rất sớm, được đề xuất đầu tiên bởi Georgius Agricola vào
thế kỷ 16 và nhiều giả thuyết vô cơ bổ sung đã được đề xuất trong thế kỷ 19, đáng chú
ý nhất là của nhà địa lý người Phổ Alexander von Humboldt, nhà hóa học người Nga
Dmitri Mendeleev, và nhà hóa học người Pháp Marcellin Berthelot.
Cụ thể Mendeleev đề xướng giả thuyết này trên cơ sở thực nghiệm hóa học. Theo
ông, nhân trái đất bao gồm kim loại (chủ yếu là sắt) nóng chảy, có chứa cacbua kim loại,
như nhôm cacbua (Al4C3), canxi cacbua (CaC2)...
Trong lòng trái đất khi có tác dụng của nước xảy ra phản ứng:
3FemCn + 4mH2O → mFe3O4 + C3nH8m
Mendeleev giả thuyết rằng nước tham gia vào phản ứng trên được thấm từ trên mặt
xuống theo các đứt gãy sâu và khe nứt kiến tạo. Những cacbuahydro được tạo thành ở
trạng thái khí, dưới ảnh hưởng của áp suất lớn sẽ theo các khe nứt đi lên các đới bên trên
của Trái Đất. Tại đấy chúng ngưng tụ lại và tập trung trong đá mẹ để tạo thành mỏ dầu.
3


Tuy nhiên, giả thuyết trên không thuyết phục được các nhà địa chất vì những điểm
sau:
 Vật chất trong lòng trái đất ở trạng thái dẻo, điều đó loại trừ các khe nứt,
điều kiện bắt buộc của giả thuyết này.
 Nếu có sự tồn tại của các khe nứt trong lòng trái đất thì nước cũng không
thể thấm được xuống vì nhiệt độ quá cao.
Một giả thuyết khác gần giống với giả thuyết trên là cho rằng trong lòng trái đất
có chứa các cacbua kim loại như Al4C3, CaC2. Các chất này bị nước phân hủy để tạo ra
CH4 và C2H2
Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4
CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2
Giả thuyết trên được củng cố bởi những thí nghiệm sau. Năm 1866, Berthelot đã
tổng hợp được hydrocacbon thơm từ axetylen ở nhiệt độ cao có xúc tác. Năm 1901,
Sabatier và Sendereus thực hiện phản ứng hydro hóa axtylen trên xúc tác niken và sắt ở
nhiệt độ trong khoảng 200 đến 300oC, đã thu được một loạt các hydrocacbon tương ứng
như trong thành phần của dầu. Cùng với hàng loạt các thí nghiệm như trên, giả thuyết
về nguồn gốc vô cơ của dầu mỏ đã được chấp nhận trong một thời gian khá dài.
Tuy nhiên, giả thuyết trên cũng bị hoài nghi bởi những điểm sau:
-

Bằng phương pháp hiện đại, người ta đã phân tích được trong dầu mỏ có
chứa các porphyrin nguồn gốc từ động thực vật.

-

Trong vỏ trái đất, hàm lượng cacbua kim loại là không đáng kể.

-

Các hydrocacbon thường gặp trong các lớp trầm tích, tại đó nhiệt độ ít khi
vượt quá 150 - 200oC (vì áp suất rất cao), nên không đủ nhiệt độ cần thiết
cho phản ứng tổng hợp xảy ra.

Thuyết vô cơ như được hồi sinh vào nửa cuối thế kỷ 20 bởi những nhà khoa học
Liên Xô, nhưng vẫn khó tiếp cận với mọi người bởi hầu hết những nghiên cứu của họ
được xuất bản bằng tiếng Nga. Sau đó giả thuyết được định nghĩa lại và được phổ biến

4


hơn ở phương Tây bởi Thomas Gold, người đã phát triển các thuyết của mình từ 1979
đến 1998, và xuất bản nghiên cứu của mình bằng tiếng Anh.
Có hai giả thuyết chính trong quan điểm vô cơ của Thomas Gold đưa ra đều đề
xuất rằng dầu khí có nguồn gốc phi sinh vật, deep gas hypothesis và deep abiotic
petroleum hypothesis, đã được xem xét một cách khoa học nhưng phần lớn bị từ chối.
Cụ thể Thomas Gold cho rằng hydrocacbon là một thành tố tự nhiên rất dồi dào của trái
đất, liên tục thấm lên phía cao của lớp vỏ trái đất. Thomas Gold cho rằng những dẫn
chứng dầu mỏ có nguồn gốc sinh học là do chúng bị nhiễm những chất hữu cơ có nguồn
gốc từ các vi sinh sống bằng hydrocacbon ở các lớp đá nằm không quá sâu. Một số
nghiên cứu đã xác minh sự tồn tại của các vi khuẩn sống bằng CH4 trong lòng các giếng
khoan sâu và cũng có nhiều mỏ khí mà chắc chắn không có nguồn gốc hữu cơ.
Những nghiên cứu trước đây về các loại đá có nguồn gốc từ nhiều mỏ dầu đã cho
thấy rằng các hydrocacbon ở lớp bề mặt có thể tìm thấy trên toàn cầu. Tuy nhiên hàm
lượng các hydrocacbon như vậy trong đá là cực kỳ thấp và dường như thiếu sự tích tụ ở
nồng độ đủ để khả thi trong việc khai thác. Điều này dẫn đến sự đồng thuận khoa học
về nguồn gốc của dầu và khí đốt là tất cả các mỏ dầu và khí tự nhiên trên Trái Đất là
nhiên liệu hóa thạch, cụ thể là sự phân hủy sinh vật (thuyết hữu cơ).
Một số giả thuyết vô cơ đã đề xuất rằng dầu mỏ và khí thiên nhiên không bắt nguồn
từ những vật chất hóa thạch, nhưng thay vào đó có nguồn gốc từ trầm tích cacbon sâu,
có mặt kể từ khi hình thành Trái đất. Ngoài ra, người ta đã gợi ý rằng các hydrocacbon
có thể đã đến Trái Đất từ các vật rắn như sao chối và các tiểu hành tinh từ sự hình thành
muộn của Hệ Mặt Trời.
Một số giả thuyết vô cơ đã đạt được sự phổ biến trong giới các nhà địa chất trong
nhiều thế kỷ qua. Các nhà khoa học ở Liên Xô trước đây đã từng cho rằng trầm tích dầu
mỏ có nguồn gốc vô cơ, mặc dù quan điểm này không được chấp thuận rộng rãi cho đến
cuối thế kỷ 20 vì nó không đưa ra những thuận lợi trong công việc phát hiện mỏ dầu.
Người ta thường chấp nhận rằng lý thuyết vô cơ của dầu mỏ không đủ hỗ trợ khoa học
và nhu cầu nhiên liệu dầu và khí trên Trái Đất.
Thuyết vô cơ lấy lại vị trí của nó vào năm 2009 khi các nhà nghiên cứu tại Viện
Công nghệ Hoàng gia (KTH) ở Stockholm báo cáo họ đã chứng minh được rằng hóa
5


thạch từ động vật và thực vật không cần thiết cho sự hình thành dầu mỏ và khí thiên
nhiên. Trong ấn phẩm “Hóa học trong hệ thống khí hậu” năm 2014 của mình, nhà hóa
học người Đức Detlev Moller đã chứng minh rằng cả hai quy trình vô cơ và hữu cơ có
thể được chứng minh là cùng tồn tại và chúng không loại trừ lẫn nhau.
Còn một giả thuyết mới nữa cũng được xếp vào trường phái vô cơ đó được gọi là
“nguồn gốc sinh quyển – biospheric origins” do nhóm nghiên cứu đứng dầu là ông
Vladimir Serebryakov, một viện sĩ của viện Hàn lâm Khoa học Tự nhiên Nga công bố
và năm 2014 đã nhận bằng phát minh, nhưng có nhiều điểm khác với các tác giả đi trước.
Trong các lý thuyết vô cơ cổ điển đều chấp nhận giả thiết mang tính tiên đề rằng dầu và
khí sinh thành ban đầu từ những vùng rất sâu trong lòng đất như kết quả của quá trình
tiến hóa của trái đất và từ các nguồn khí cacbon cũng như nước nguyên sinh của các lớp
đá macma nằm rất sâu qua các đứt gãy sâu, ở đó nước và macma qua các phản ứng tổng
hợp hóa học cho ra các hydrocacbon. H và C nguyên liệu nói ở lý thuyết này đều liên
quan đến nguồn nhiệt từ nhân trái đất hay do nhiệt từ phân hủy các chất phóng xạ chứa
trong macma. Trong lý thuyết mới, phản ứng kết hợp giữa 2 nguyên tố này để thành
CH4 không xảy ra ở rất sâu trong lòng đất mà ở ngay trong tầng sinh quyển
1.3. Nền tảng thuyết vô cơ
Trong lòng trái đất, cacbon có thể tồn tại dưới dạng hydrocacbon – chủ yếu là
metan, cacbon dioxit, và cacbonat. Giả thuyết vô cơ đề xuất rằng tất cả các hydrocacbon
được tìm thấy trong dầu mỏ có thể tạo ra trong lòng đất bằng quá trình vô cơ, và các
hydrocacbon có nguồn gốc vô cơ đó có thể di chuyển vào lớp vỏ trái đất cho đến khi
chúng thoát ra bề mặt hoặc bị mắc kẹt bởi các tầng không thấm nước, tạo thành các bể
chứa dầu mỏ.
Các giả thuyết vô cơ thường cho rằng các dấu hiệu cho thấy dấu ấn sinh học trong
dầu chủ yếu đến từ các vi sinh vật nuôi bằng dầu mỏ trong quá trình di chuyển lên trên
lớp vỏ, một số trong chúng được tìm thấy trong thiên thạch, thứ không có sự sống, và
một số có thể được tạo ra bởi các phản ứng hợp lý trong dầu mỏ.
Một số bằng chứng được sử dụng dể hỗ trợ các lý thuyết vô cơ được liệt kê trong
bảng sau.
6


Những người
ủng hộ thuyết

Bằng chứng

Gold

Sự hiện diện của metan trên các hành tinh, thiên thạch, mặt trăng
và sao chổi khác

Gold, Kenney

Các cơ chế được đề xuất về tổng hợp hóa học các hydrocacbon
trong lớp phủ

Kudryavtsev,
Gold

Các khu vực giàu hydrocacbon có xu hướng giàu hydrocacbon ở
nhiều cấp độ khác nhau

Kudryavtsev,
Gold

Mỏ dầu và mỏ khí thiên nhiên được tìm thấy trong các mô hình
lớn liên quan đến các đặc điểm cấu trúc quy mô lớn nằm sâu trong
lớp vỏ chứ không phải là sự chắp vá của trầm tích

Gold

Diễn giải thành phần hóa học và đồng vị của dầu mỏ tự nhiên

Kudryavtsev,
Gold

Sự hiện diện của dầu và khí metan trong đá ngoài trầm tích trên
trái đất

Gold

Sự tồn tại của trầm tích metan hydrat (băng cháy)

Gold

Nhận thức mơ hồ trong một số giả định và bằng chứng quan trọng
được sử dụng trong sự hiểu biết thông thường về nguồn gốc dầu
mỏ.

Gold

Sự hình thành than đen (Black Coal) dựa trên các khe hydrocacbon

Gold

Lượng cacbon bề mặt và mức oxy ổn định qua thang đo thời gian
địa chất

Kudryavtsev,
Gold

Thuyết hữu cơ không giải thích một số đặc điểm của trầm tích
hydrocacbon

Szatmari

Sự phân bố của kim loại trong dầu thô phù hợp hơn với lớp phủ
serpentin hóa phía trên, lớp phủ nguyên thủy và các mẫu chondrite
so với lớp vỏ đại dương và lục địa, và không có tương quan với
nước biển

Gold

Sự kết hợp các hydrocacbon với helium, một loại khí hiếm
Bảng 1.3.1: Những bằng chứng của thuyết vô cơ

7


Hình 1.3.1: Cấu trúc của dấu ấn sinh học được chiết xuất từ dầu mỏ và cấu trúc đơn
giản của chất diệp lục.
1.4. Nghiên cứu gần đây về thuyết vô cơ
Tính đến năm 2009, ít nghiên cứu hướng tới việc củng cố thuyết vô cơ, mặc dù
Viện Carnegie đã có báo cáo rằng etan và các hydro cacbon nặng hơn có thể được tổng
hợp dưới các điều kiện của lớp phủ trên. Tuy nhiên nghiên cứu chủ yếu liên quan đến
sinh vật học vũ trụ và vi sinh vật sâu dưới lòng đất và các phản ứng serpentinite, tiếp tục
cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự đóng góp của thuyết vô cơ vào công cuộc nghiên cứu
nguồn gốc dầu khí.
- Độ xốp của đá và các đường di chuyển cho dầu mỏ vô cơ.
- Các phản ứng serpentin hóa lớp phủ đá macma và các phản ứng tự nhiên
khác tương tự Fischer-Trópch.
- Hydrocacbon nguyên thủy trong thiên thạch, sao chổi, tiểu hành tinh và
các thiên thể rắn của hệ mặt trời.
- Các nguồn hydrocacbon nguyên sinh hoặc cổ xưa trong lòng đất.
- Hydrocacbon nguyên thủy được hình thành từ sự thủy phân của cacbua
kim loại có trong vũ trụ như crom, niken, vanadi, mangan, coban.
- Nghiên cứu đồng vị các hồ chứa nước ngầm, xi măng trầm tích, khí hình
thành và thành phần của khí và nitơ trong nhiều mỏ dầu.
- Địa hóa của dầu mỏ và sự hiện diện của các kim loại vi lượng liên quan
đến lớp vỏ của trái đất như nikel, vanadi, cadmium, asen, chỉ, kẽm, thủy ngân
và các loại khác.

8


Tương tự như vậy, nghiên cứu về giả thuyết vi sinh vật sâu dưới lòng đất của thế
hệ hydrocacbon đang tiến lên như một phần của nỗ lực nghiên cứu khái niệm về thuyết
panspermia và astrobiology, cụ thể là sử dụng điều kiện sống của vi sinh vật sâu và xem
nó tương tự như sự sống trên sao Hỏa. Nghiên cứu áp dụng cho các lý thuyết dầu khí vi
khuẩn sâu bao gồm:
- Nghiên cứu cách lấy mẫu các hồ chứa và đá sâu không bị ô nhiễm.
- Lấy mẫu đá sâu và đo lường hóa học và hoạt tính sinh học.
- Các nguồn năng lượng và các con đường trao đổi chất có thể được sử dụng
trong một tầng sinh quyển sâu.
- Điều tra về việc tái tạo các hydrocacbon nguyên thủy bằng vi khuẩn và tác
động của chúng lên sự phân chia đồng vị cacbon.
1.5. Cơ chế đề xuất của thuyết vô cơ
1.5.1. Khởi nguồn
Công việc của Thomas Gold tập trung vào trầm tích hydrocacbon có nguồn gốc
nguyên thủy. thiên thạch được cho là đại diện cho thành phần chính của vật liệu hình
thành nên trên đất. Một số thiên thạch, chẳng hạn như carbonaceous chondrites, chứa
vật liệu cacbonat. Nếu một lượng lớn vật liệu này vẫn còn trong trái đất, nó có thể đã bị
rò rỉ lên trên trong hàng tỉ năm. Các điều kiện nhiệt động lực học trong lớp vỏ sẽ cho
phép nhiều phân tử hydrocacbon ở trạng thái cân bằng dưới áp suất cao và nhiệt độ cao.
Mặc dù các phân tử trong các điều kiện này có thể tách rời nhau, kết quả là các mảnh
vỡ sẽ được cải tạo do áp suất. Một trạng thái cân bằng trung bình của các phân tử khác
nhau sẽ tồn tại tùy thuộc vào điều kiện và tỷ lê cacbon-hydro của vật liệu.
1.5.2. Hình thành trong lớp phủ trái đất
Các nhà nghiên cứu Nga kết luận rằng hỗn hợp hydrocacbon sẽ được tạo ra trong
lớp phủ trái đất. Các thí nghiệm dưới nhiệt độ và áp suất cao tạo ra nhiều hydrocacbon
– kể cả n-ankan như C10H22 – từ oxit sắt, canxi cacbonat và nước. Bởi vì các vật liệu
như vậy nằm trong lớp phủ và trong lớp vỏ chìm, nên không nhất thiết tất cả các
hydrocacbon được tạo ra từ trầm tích nguyên thủy.
9


1.5.3. Hydrogen
Khí hydro và nước đã được tìm thấy sâu hơn 6.000 mét (20.000 ft) ở lớp vỏ phía
trên trong lỗ khoan Siljan Ring và lỗ khoan Kola Superdeep. Dữ liệu từ miền Tây Hoa
Kỳ cho thấy rằng tầng chứa nước gần bề mặt có thể mở rộng đến độ sâu 10.000 mét
(33.000 ft) đến 20.000 mét (66.000 ft). Khí hydro có thể được tạo ra bởi nước phản ứng
với silicat, thạch anh và fenspat ở nhiệt độ trong khoảng từ 25°C (77°F) đến 270°C
(518°F). Những khoáng chất này có phổ biến trong các loại đá vỏ như đá granit.
Hydrogen có thể phản ứng với các hợp chất cacbon hòa tan trong nước để tạo thành
metan và các hợp chất carbon cao hơn.
Một phản ứng không liên quan đến silicat có thể tạo ra hydro là:
Ôxit sắt + nước → magnetit + hydro
3FeO + H2O → Fe3O4 + H2
Phản ứng trên hoạt động tốt nhất ở áp suất thấp. Ở áp suất lớn hơn 5 gigapascals
(49.000 atm) hầu như không có hydro được tạo ra.
Thomas Gold báo cáo rằng hydrocacbon được tìm thấy trong lỗ khoan Siljan Ring
và nói chung tăng theo chiều sâu. Tuy nhiên, một số nhà địa chất đã phân tích kết quả
và nói rằng không tìm thấy hydrocacbon nào.
1.5.4. Cơ chế Serpentinite
Năm 1967, nhà khoa học người Ukraine Emmanuil B. Chekaliuk đã đề xuất rằng
dầu mỏ có thể được hình thành ở nhiệt độ cao và áp suất cao từ carbon vô cơ dưới dạng
khí carbon dioxide, hydro và / hoặc mêtan.
Cơ chế này được hỗ trợ bởi nhiều dòng bằng chứng được chấp nhận bởi khoa học
hiện đại. Điều này liên quan đến việc tổng hợp dầu trong lớp vỏ thông qua xúc tác bằng
đá khử hóa học. Một cơ chế đề xuất cho sự hình thành các hydrocacbon vô cơ thông qua
các phản ứng tự nhiên tương tự quá trình Fischer-Trópsch được gọi là cơ chế serpentinite
hoặc quá trình serpentinite.
CH4 + ½ O2  2H2 + CO
(2n+1)H2 + nCO  CnH2n+2 + H2O
10


Serpentinites là đá lý tưởng để lưu trữ quá trình này khi chúng được hình thành từ
peridotites và dunites, đá chứa nhiều hơn 80% olivin và thường một phần trăm của
khoáng vật spinel Fe-Ti. Hầu hết các olivin cũng chứa hàm lượng niken cao (lên đến vài
phần trăm) và cũng có thể chứa crôm hoặc crôm làm chất gây ô nhiễm trong olivin, cung
cấp các kim loại chuyển tiếp cần thiết.
Tuy nhiên, tổng hợp serpentinite và phản ứng nứt spinel, một loại khoáng vật nhôm
magie, đòi hỏi sự biến đổi thủy nhiệt của peridotite-dunit, một loại đá nguyên sơ, đó là
một quá trình hữu hạn về bản chất liên quan đến biến chất, và hơn nữa, đòi hỏi bổ sung
đáng kể nước. Serpentinit không ổn định ở nhiệt độ lớp phủ và dễ bị mất nước thành
granulit, amphibolite, talc – schist và thậm chí cả eclogit. Điều này cho thấy rằng sự
hình thành metan trong sự hiện diện của serpentinites bị hạn chế trong không gian và
thời gian tới các rặng núi giữa đại dương và các tầng trên của các đới bị chìm. Tuy nhiên,
nước đã được tìm thấy sâu tới 12.000 mét (39.000 ft), do đó các phản ứng dựa trên nước
phụ thuộc vào điều kiện địa phương. Dầu được tạo ra bởi quá trình này ở các vùng từ
nguyên bị giới hạn bởi vật liệu và nhiệt độ.
Tổng hợp serpentinite:
Một cơ sở hóa học cho thuyết vô cơ là serpentinization peridotit, bắt đầu với khí
hóa thông qua thủy phân olivin vào serpentine khi có mặt của cacbon dioxit. Olivin,
gồm các biến chất của Forsterite và Fayalite chuyển thành các serpentine, magnetit và
silica từ phân hủy fayalite (phản ứng 1a) cho vào phản ứng forsterit (1b).
Phản ứng 1a:
Fayalite + Nước  magnetile + aqueous silica + hydro
3Fe2SiO4 + 2H2O  2Fe3O4 + 3SiO2 + 2H2
Phản ứng 1b:
Forsterite + aqueous silica  serpentinite
3Mg2SiO4 + SiO2 + 4H2O  2Mg3Si2O5(OH)4
Khi phản ứng này xảy ra với sự hiện diện của cacbon dioxit hòa tan (axit cacbonic)
ở nhiệt độ trên 500oC, phản ứng 2a diễn ra.
11


Phản ứng 2a:
Olivine + nước + cacbonic axit  serpentine + magnetite + metan
(Fe,Mg)2SiO4 + nH2O + CO2  Mg3Si2(OH)4 + Fe3O4 + CH4
Tuy nhiên cũng rất có thể xảy ra phản ứng 2b với sự hiện diện của các phiến thạch
talc-cacbonat dồi dào và tĩnh mạch magnesit trong nhiều peridotit serpentine hóa.
Phản ứng 2b:
Olivine + nước + cacbonic axit  serpentine + magnetite + magnesite + silica
(Fe,Mg)2SiO4 + nH2O + CO2  Mg3Si2(OH)4 + Fe3O4 + MgCO3 + SiO2
Việc tạo thành hydrocacbon n-ankan cao phân tử hơn là thông qua sự khử khí
metan trong sự hiện diện của các kim loại chuyển tiếp xúc tác (Fe,Ni). Đây có thể gọi là
thủy phân spinel.
1.5.5. Cơ chế trùng hợp spinel
Magnetit, crômit và ilmenit là khoáng vật nhóm Fe-spinel được tìm thấy trong
nhiều loại đá nhưng hiếm khi là thành phần chính trong các loại đá không siêu mafic.
Các loại đá này chứa nồng độ cao magnetite magma, cromit và ilmenit có thể cho phép
sự bẻ gãy vô cơ của metan trong các sự kiện thủy nhiệt.
Đá xúc tác về mặt hóa học được yêu cầu để thúc đẩy phản ứng này và yêu cầu phải
có nhiệt độ cao để cho phép metan được polyme hóa thành etan. Lưu ý rằng phản ứng
1a, ở trên, cũng tạo ra magnetite.
Phản ứng 3:
Metan + magnetite  etan + hematite
nCH4 + nFe3O4 + nH2O  C2H6 + Fe2O3 + HCO3 + H+
Phản ứng 3 cho kết quả là hydrocacbon n-ankal, bao gồm các hydrocacbon bão
hòa tuyến tính, rượu, aldehyt, xeton, chất thơm và các hợp chất tuần hoàn.
1.5.6. Phân hủy cacbonat
Canxi cacbonat có thể phân hủy ở khoảng 500oC qua phản ứng sau:
Phản ứng 5:

Hydro + canxi cacbonat  metan + canxi oxit + nước
4H2 + CaCO3  CH4 + CaO + 2H2O
12


Lưu ý rằng CaO (vôi) không phải là một khoáng vật được tìm thấy trong đá tự
nhiên. Tuy phản ứng này có thể xảy ra, nhưng nó không phổ biến.
1.5.7. Bằng chứng của thuyết vô cơ
Các tính toán lý thuyết của JF Kenney sử dụng lý thuyết hạt tỉ lệ (một mô hình cơ
học thống kê) cho một chuỗi cứng bị nhiễu đã được đơn giản hóa, dự đoán rằng metan
được nén tới 30000 bars hoặc 40000 bars tại 1000oC (điều kiện trong lớp phủ), ở đây
các hydrocacbon cao phân tử tương đối không ổn định. Tuy nhiên những tính toán này
không bao gồm nhiệt phân metan tạo ra cacbon vô định hình và hydro, phản ứng được
công nhận là phổ biến ở nhiệt độ cao.
Các thí nghiệm trong các đe tế bào kim cương đã chuyển đổi một phần khí metan
và cacbonat vô cơ thành các hydrocacbon nhẹ
1.6. Hydrocacbon sinh học (vi khuẩn)
Giả thuyết “deep biotic petroleum hypothesis” (dầu sinh học sâu), tương tự như
thuyết vô cơ, cho rằng không phải tất cả các mỏ dầu trong đá của trái đất có thể được
giải thích hoàn toàn theo quan điểm chính thống của địa chất dầu mỏ. Thomas Gold đã
sử dụng thuật ngữ “ deep hot biosphere” (sinh quyển nóng sâu trong lòng đất) để mo tả
các vi khuẩn sống dưới lòng đất.
Giả thuyết này khác với thuyết hữu cơ ở chỗ vai trò của các vi sinh vật sống sâu
dưới lòng đất là một nguồn sinh học cho dầu, không phải là nguồn gốc trầm tích và
không có nguồn gốc từ cacbon bề mặt. Sự tồn tại của vi sinh vật sâu chỉ là một chất gây
ô nhiễm các hydrocacbon nguyên thủy. Các bộ phận của vi khuẩn mang lại các phân tử
làm dấu ấn sinh học.
Dầu sinh học sâu được cho là hình thành như một sản phẩm phụ của vòng đời vi
khuẩn sâu. Dầu sinh học nông được coi là một sản phẩm phụ của vòng đời vi khuẩn
nông.
1.6.1. Vi sinh vật học
Thomas Gold, trong một cuốn sách năm 1999, trích dẫn phát hiện vi khuẩn nhiệt
đới trong vỏ trái đất như là sự hỗ trợ mới cho các giả thuyết rằng những vi khuẩn này
có thể giải thích sự tồn tại một số dấu ấn sinh học trong dầu chiết xuất. Dựa trên phát
13


hiện trên, Kenney đã bác bỏ quan điểm của thuyết hữu cơ cho rằng dầu có nguồn gốc
sinh học do có dấu ấn sinh học.
Bằng chứng đồng vị
Khí metan có mặt khắp nơi trong chất lỏng vỏ và khí. Nghiên cứu tiếp tục cố gắng
mô tả các nguồn khí metan như là phân tử sinh học hoặc vi sinh vật bằng cách sử dụng
phân đoạn đồng vị cacbon của các loại khí quan sát được (Lollar & Sherwood 2006).
Có một vài ví dụ rõ ràng về metan-etan-butan vô cơ, vì các quá trình tương tự cũng làm
giàu các đồng vị nhẹ trong tất cả các phản ứng hóa học, dù hữu cơ hay vô cơ. δ13C của
metan chồng lên nhau trong cacbonat vô cơ và than chì trong lớp vỏ, chúng bị cạn kiệt
nặng trong 12C, và đạt được điều này bằng phân đoạn đồng vị trong các phản ứng biến
chất.
Một lý lẽ cho thuyết vô cơ trích dẫn sự cạn kiệt cacbon cao của metan như xuất
phát từ sự suy giảm đồng vị cacbon quan sát được với độ sâu trong lớp vỏ. Tuy nhiên,
kim cương, vốn hình thành từ lớp phủ, không bị cạn kiệt như metan, hàm ý rằng phân
đoạn đồng vị cacbon metan không được kiểm soát bởi các giá trị lớp phủ.
Nồng độ helium chiết suất thương mại (lớn hơn 0,3%) có mặt trong khí thiên nhiên
từ các mỏ Panhandle-Hugoton ở Mỹ, cũng như từ một số mỏ khí Algeria và Nga.
Helium bị mắc kẹt trong hầu hết các mỏ dầu khí, chẳng hạn như sự xuất hiện ở
Texas, là một nhân tố rõ ràng vỏ với tỷ lệ Ra nhỏ hơn 0,0001 so với áp suất khí quyển.
Khí thải Chimaera, gần Antalya (SW Thổ Nhĩ Kỳ), phân tích đồng vị và phân tử
mới và toàn diện bao gồm metan (~ 87% v / v; D13C1 từ -7,9 đến -12,3 ‰; D13D1 từ 119 đến -124 ‰), ankan nhẹ (C2 + C3 + C4 + C5 = 0,5%; C6 +: 0,07%; D13C2 từ -24,2
đến -26,5 ‰; D13C3 từ -25,5 đến -27 ‰), hydro (7,5 đến 11%), cacbon dioxit (0,010,07) %; D13CCO2: -15 ‰), heli (~ 80 ppmv; R / Ra: 0,41) và nitơ (2-4,9%; D15N từ
-2 đến -2,8 ‰) hội tụ để chỉ ra rằng chất thải phát ra hỗn hợp của khí nhiệt hữu cơ, liên
quan đến sinh trưởng loại III xuất hiện trong đá trầm tích giàu hữu cơ Paleozoi và
Mesozoi, và khí vô cơ được tạo ra bởi serpentin hóa nhiệt độ thấp trong đơn vị ophiolit
Tekirova.
1.6.2. Dấu ấn sinh hóa

14


Một số hóa chất được tìm thấy trong dầu mỏ tự nhiên chứa các chất tương tự về
hóa học và cấu trúc với các hợp chất được tìm thấy trong nhiều sinh vật sống. Chúng
bao gồm terpenoids, terpenes, pristane, phytane, cholestane, chlorins và porphyrins, là
những phân tử lớn, chelating trong cùng một họ như heme và chlorophyll. Vật liệu đề
xuất một số quá trình sinh học bao gồm tetracyclic diterpane và oleanane.
Sự hiện diện của các hóa chất này trong dầu thô là kết quả của việc bao gồm các
vật liệu sinh học trong dầu; những hóa chất này được tạo ra bởi kerogen trong quá trình
sản xuất dầu hydrocacbon, vì đây là những hóa chất có khả năng chống lại sự suy thoái
và các nguyên tắc hóa học hợp lý đã được nghiên cứu. Các nhà bảo vệ thuyết vô cơ nói
rằng các dấu ấn sinh học sẽ dính vào dầu trong quá trình đi lên khi nó tiếp xúc với các
hóa thạch cổ xưa. Tuy nhiên một lời giải thích hợp lý hơn là dấu ấn sinh học là dấu vết
của các phân tử sinh học từ vi khuẩn (archaea) ăn các hydrocacbon nguyên thủy và chết
trong môi trường đó. Ví dụ, hyano chỉ là một phần của thành tế bào vi khuẩn hiện diện
trong dầu như chất gây ô nhiễm.
1.6.3. Dấu vết kim loại
Niken (Ni), vanadi (V), chì (Pb), asen (As), cadmium (Cd), thủy ngân (Hg) và các
kim loại khác thường xuất hiện trong dầu. Một số dầu thô nặng, chẳng hạn như dầu thô
nặng của Venezuela có tới 45% hàm lượng vanadi pentoxit trong tro của chúng, đủ cao
để nó là một nguồn thương mại cho vanadi. Những người ủng hộ thuyết vô cơ cho rằng
các kim loại này là phổ biến trong lớp phủ của Trái đất, nhưng hàm lượng nickel, vanadi,
chì và arsenic tương đối cao có thể được tìm thấy trong hầu hết các trầm tích biển.
1.6.4. Suy giảm cacbon
Sir Robert Robinson nghiên cứu đặc điểm hóa học của các loại dầu mỏ thiên nhiên
một cách chi tiết và kết luận rằng chúng hầu như quá giàu hydro để trở thành một sản
phẩm có khả năng phân hủy các mảnh vụn thực vật, giả sử công nhận nguồn gốc kép
cho các hydrocacbon của Trái đất. Tuy nhiên, một số quá trình tạo ra hydro có thể cung
cấp hydro hóa kerogen tương thích với lời giải thích thông thường.
Olefins, các hydrocacbon chưa bão hòa, có thể được dự kiến sẽ chiếm ưu thế bởi
đến nay trong bất kỳ vật liệu nào có nguồn gốc theo cách đó. Ông cũng viết: "Dầu mỏ

15


... [có vẻ là] một hỗn hợp hydrocarbon nguyên thủy mà các sản phẩm sinh học đã được
thêm vào."
Tuy nhiên, điều này đã được chứng minh sau đó là một sự hiểu lầm của Robinson,
liên quan đến thực tế rằng ông ta chỉ thí nghiệm trong thời gian ngắn. Olefins là chất rất
không bền nhiệt (đó là lý do tại sao dầu mỏ tự nhiên thường không chứa các hợp chất
như vậy) và trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm kéo dài hơn một vài giờ, các
olefin không còn tồn tại nữa.
Sự hiện diện của các hydrocacbon nghèo oxy và hydroxyl trong môi trường sống
tự nhiên được hỗ trợ bởi sự hiện diện của các loại sáp tự nhiên (n = 30+), dầu (n = 20+)
và chất béo trong cả vật chất thực vật và động vật. trong thực vật phù du, động vật phù
du và vân vân. Mặc dù các loại dầu và sáp này tồn tại với số lượng quá nhỏ để ảnh hưởng
đáng kể đến tỷ lệ tổng hợp hydro / cacbon của vật liệu sinh học, nhưng sau khi phát hiện
ra các chất sinh học có độ béo cao trong tảo, và dầu tạo ra kerogen cơ bản đại diện cho
tập trung của các vật liệu như vậy, các vấn đề của các thuyết đã được giải quyết. Ngành
công nghiệp dầu mỏ đã xác nhận lượng dầu mỏ lớn được tìm thấy trong các bể trầm tích.
1.7. Bằng chứng thực nghiệm
Sự xuất hiện của dầu mỏ phi sinh học với số lượng lớn có thể thương mai hóa trong
các giếng dầu ở ngoài khơi Việt Nam cũng như mỏ Eugene Island 330, và lưu vực
Dnieper – Donets là bằng chứng khá cụ thể. Tuy nhiên nguồn gốc tất cả các giếng này
cũng có thể được giải thích bằng thuyết hũu cơ. Các nhà địa chất hiện đại cho rằng có
thể tìm thấy các mỏ tiền sinh học thương mại có lợi nhuận, nhưng không có trầm tích
hiện tại nào có bằng chứng thuyết phục rằng nó có nguồn gốc vô cơ.
Trường phái Liên Xô đã cho thấy giả thuyết của họ trong thực tế đó là một số bể
chứa dầu tồn tại trong các loại đá không trầm tích như đá granit, đá núi lửa biến chất.
Tuy hiên các phản biện lại cho rằng các đá không trầm tích đóng vai trò như các bể chứa
dầu sinh học có nguồn gốc từ đá nguồn trầm tích gần đó hoặc thông qua các cơ chế di
cư hoặc tái di cư chung.
Các quan sát sau đây thường được sử dụng để tranh luận cho thuyết vô cơ, tuy
nhiên mỗi quan sát của dầu thực tế cũng có thể được giải thích đầy đủ bởi thuyết hữu
cơ.
16


1.7.1. Khe nứt thủy nhiệt Lost City
Khe nứt thủy nhiệt Lost City là một mỏ của miệng phun thủy nhiệt kim loại kiềm
nằm giữa Đại Tây Dương, được xác định là có hình thành hydrocacbon vô cơ.
Proskurowski viết: “ thành tố radiocacbon chứng minh ion bicacbonat trong nước biển
là nguồn cacbon cho phản ứng FTT, cho thấy rằng một nguồn cacbon vô cơ có nguồn
gốc từ lớp phủ được trích ra từ các loại đá mang. Các phát hiện của chúng tôi minh họa
rằng sự tổng hợp vô cơ của hydrocacbon trong tự nhiên có thể xảy ra với sự hiện diện
của đá siêu mafic, nước và lượng nhiệt vừa phải ”.
1.7.2. Miệng núi lửa Siljan Ring
Mỏ thiên thạch Sijan Ring, thụy điển, đã được Thomas Gold đề xuất là nơi có khả
năng kiểm tra giả thuyết nhất vì nó là một trong số ít nơi trên thế giới mà tầng đá granit
bị nứt đủ (do tác động của thiên thạch) cho phép dầu thấm lên từ lớp áo; hơn nữa nó
được đổ đầy một lớp trầm tích tương đối mỏng, đủ để bẫy bất cứ loại dầu vô cơ nào,
nhưng được xác định là không phải chịu nhiệt và áp suất (được gọi là cửa sổ dầu) thường
được yêu cầu để tạo ra dầu sinh học. Tuy nhiên một số nhà địa chất học đã kết luận bằng
phân tích địa hóa rằng dầu trong các hạt thấm đến từ đá phiến sét Ordovician Tretaspis
giàu hữu cơ, nơi nó được làm nóng bởi tác động của thiên thạch.
Vào nhứng năm 1986-1990 lỗ khoan Gravberg-1 được khoan qua tảng đá sâu nhất
trong vùng Sijan Ring, trong đó những người ủng hộ hy vọng tìm thấy các bể chứa
hydrocacbon. Nó được khoan tới độ sâu 6800 mét do các vấn đề khoan, sau khi các nhà
đầu tư tư nhân chi 40 triệu đô la. Khoảng tám mươi thùng magnetite và bùn chứa
hydrocacbon thu hồi được từ giếng. Gold giữ nguyên quan điểm cho rằng hydrocacbon
có tính chất hóa học khác nhau, và không bắt nguồn từ những thứ được thêm vào lỗ
khoan, nhưng các phân tích cho thấy rằng các hydrocacbon có nguồn gốc từ dung dịch
khoan dựa trên nhiên liệu diesel được sử dụng trong khoan. Lần khoan này cũng tìm
thấy các mẫu tập chất chứa khí metan ở độ sâu 4000 mét.
Năm 1991-1992, một lỗ khoan thứ hai, lỗ khoan Stenberg-1, được khoan xuống
đến độ sâu 6500 mét, cho kết quả tương tự, và một lần nữa không tìm thấy hydrocacbon
vô cơ nào.
17


1.7.3. Thảm vi khuẩn
Quan sát trực tiếp các thảm vi khẩn và các vết nứt cacbonat và humin có nguồn
gốc vi khuẩn trong các lỗ khoan sâu ở Úc cũng được coi là bằng chứng cho nguồn gốc
sinh học trong dầu mỏ vô cơ.
1.7.4. Đề xuất về bể metan vô cơ
Mỏ Panhandle-Hugoton ở miền Trung Nam Hoa Kỳ là mỏ khí quan trọng nhất với
lượng heli thương mại lớn. Một số người ủng hộ thuyết vô cơ giải thích điều này như là
bằng chứng cho thấy cả heli và khí tự nhiên đến từ lớp vỏ.
Mỏ Bạch Hổ ở Việt Nam đã được đề xuất như một ví dụ về dầu vô cơ vì nó có tới
4000 mét đá granite tầng hầm bị nứt ở độ sâu 5000 mét. Tuy nhiên những người khác
cho rằng nó chứa dầu sinh học bị rò rỉ vào tầng hầm từ những tảng đá nguồn thông
thường trong bể Cửu Long.
Một thành phần chính của cacbon có nguồn gốc từ lớp phủ được chỉ định trong các
bể chứa khí thương mại trong các lưu vực Pannonian và Vienna của Hungary và Áo.
Các mỏ khí tự nhiên được cho là có nguồn gốc từ lớp phủ là mỏ Shengli và
Songliao, phía đông bắc Trung Quốc.
Khe thoát khí Chimaera, gần Cirali, Antalya (tây nam Thổ Nhĩ Kì), đã liên tực hoạt
động trong hàng thiên niên kỷ và nó được biết đến là nguồn gốc của ngọn lửa Olympic
đầu tiên trong thời kỳ Hy Lạp. Trên cơ sở thành phần hóa học và phân tích đồng vị, khí
Chimera được cho là khoảng một nửa khí sinh học và một nửa khí vô cơ, phát thải lớn
nhất của khí metan sinh học được phát hiện, tích lũy khí sâu và áp lực cần thiết để duy
trì dòng khí trong cả thiên niên kỷ, được cho là có thể có mặt nguồn khí vô cơ. Địa chất
địa phương của ngọn lửa Chimera, ở vị trí chính xác của ngọn lửa, cho thấy sự tiếp xúc
giữa đá phiến trắng và đá cacbonat serpentin hóa. Quá trình Fischer-Tropsch có thể là
phản ứng thích hợp để tạo thành khí hydrocacbon.
1.8. Lập luận địa chất
1.8.1. Lập luận ủng hộ cho thuyết vô cơ

18


Với sự xuất hiện của metan và phân tích cho thấy từ metan có thể hình thành cac
hydrocacbon cao phân tử hơn, trường phái vô cơ coi đây là quan điểm chính để hỗ trợ
các giả thuyết vô cơ.
- Tổng hợp serpentinite, tổng hợp graphite và mô hình xúc tác spinel chứng
minh quá trình này là khả thi.
- Khả năng dầu vô cơ thấm ra từ lớp phủ bị kẹt bên dưới lớp trầm tích có
hiệu quả làm kín các khe nứt lớp phủ.
- Các tính toán cân bằng khối lượng cũ cho các mỏ dầu khổng lồ cho rằng
đá nguồn được tính toán không thể cung cấp cho bể chứa sự tích tụ dầu đủ,
ngụ ý rằng dầu được nạp từ phía sâu trong lòng đất.
- Sự hiện diện của hydrocacbon trong cấu trúc của kim cương.
Những người ủng hộ thuyết vô cơ cũng sử dụng một số lập luận dựa trên một loạt
các hiện tượng tự nhiên để hỗ trợ giải thuyết:
- Mô hình của một số nhà nghiên cứu cho thấy trái đất được bồi tụ ở nhiệt
độ tương đối thấp, do đó có thể bảo tồn trầm tích cacbon nguyên thủy trong
lớp phủ, để thúc đẩy hình thành hydrocacbon vô cơ.
- Sự hiện diện của metan trong các chất khí và chất lỏng của các ngọn núi
giữa đại dương trải rộng các mỏ thủy nhiệt trung tâm.
- Sự hiện diện của kim cương trong kimberlites và lamproiters ở độ sâu
trong lớp phủ được cho rằng là khu vực nguồn của metan.
1.8.2. Lập luận chống lại thuyết vô cơ
Các lập luận chống lại các phản ứng hóa học, chẳng hạn như cơ chế serpentine, là
nguồn gốc của mỏ hydrocacbon trong lớp vỏ bao gồm:
- Sự mâu thuẫn với những nghiên cứu ghi nhận sự tồn tại của các hệ thống
thủy văn hoạt động trên một loạt các lớp và ở mọi độ sâu trong lớp vỏ lục địa
- Sự thiết hụt bất kỳ hydrocacbon nào trong các khu vực đá tinh thể của các
lớp phủ và lớp vỏ chính, thứ được dự đoán là nơi lưu trữ dầu bằng thuyết vô
cơ.

19


Hình 1.8.1: Trầm tích dầu không liên quan trực tiếp đến cấu trúc kiến tạo
- Việc khoan Sijan Ring thất bại trong việc tìm kiếm số lượng dầu thương
mai, do đó cung câp một ví dụ chống lại quy tắc của Kudryavtsev và không
tìm được dầu vô cơ dự đoán.
- Heli trong giếng Sijan Gravberg-1 đã cạn kiệt và không phù hợp với nguồn
gốc lớp vỏ.
- Các Gravberg-1 cũng chỉ sản xuất được 84 thùng dầu mà sau này được
cho là có nguồn gốc từ các phụ gia hữu cơ, dầu nhòn và bùn được sử dụng
trong quá trình khoan.
- Quy tắc của Kudryavtsev đã được giải thích cho dầu mỏ và khí đốt (không
phải than đá) – có thể tạo ra các mỏ trầm tích dưới lớp dầu mỏ từ dầu mỏ
hoặc đá nguồn của nó. Bởi vì khí thiên nhiên ít dày đặc hơn dầu, vì kerogen
và hydrocacbon tạo ra khí, khí sẽ lấp đầy đỉnh của không gian sẵn có. Dầu bị
ép xuống và có thể chạm tới điểm tràn, nơi dầu rò rỉ xung quanh các cạnh
của khe nứt kiến tạo và chảy lên trên. Nếu sự hình thành ban đầu trở nên đầy
khí thì tất cả dầu sẽ bị rò rỉ trên vị trí ban đầu.
- Kim cương phổ biến trong các mỏ hydrocacbon tự nhiên như dầu, khí và
các mỏ condensate bao gồm cacbon từ các nguồn sinh học, không giống như
cacbon được tìm thấy trong kim cương thông thường.
1.9. Lập luận ngoài trái đất
Sự hiện diện của metan trên mặt trăng của sao thổ và trong khí quyển sao mộc, sao
thổ, sao thiên vương và sao hải vương được trích dẫn như bằng chứng về sự hình thành
các hydrocacbon không có dạng trung gian sinh học, chẳng hạn như Thomas Gold: khí
20


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×