Форма входа

Поиск

Календарь

«  Декабрь 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

Посоветовать другу

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0




Воскресенье, 17.12.2017, 22:20
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная | Регистрация | | Вход
Вернадский и нефть



(Опубликовано в журнале «Технологии нефти и газа», 2005 г., № 5-6.)


НЕФТЬ В НАУЧНОМ НАСЛЕДИИ АКАДЕМИКА В.И.ВЕРНАДСКОГО


А.А. Матвейчук, кандидат исторических наук, действительный член РАЕН



Классик современного естествознания, академик В.И.Вернадский оставил нам в своих многочисленных трудах целый мир новых научных идей, гипотез и представлений, представляющих удивительный сплав глубокого теоретического предвидения и скрупулезно выверенных фактов. Они обогатили обширную область знаний, носящую название «науки о Земле» и еще при жизни создали ему мировую славу выдающегося ученого-энциклопедиста, одного из создателей геохимии, биогеохимии, метеорики и космохимии.

Академику В.И.Вернадскому принадлежит большая заслуга в изучении естественных производительных сил России. И в этом плане для нас представляет определенный интерес его теоретические воззрения на важнейший энергетический углеводородный ресурс - нефть.

Впервые с научными представлениями о нефти он познакомился во время учебы в Санкт-Петербургском университете, где прослушал курс химии, который читал профессор Д.И.Менделеев.

В первые годы преподавания в Московском университете В.И.Вернадский уже обращается к проблеме происхождения нефти. Так летом 1893 г. он выезжает на Крымский полуостров, где исследует наиболее известные грязевые сопки, являющимися поверхностными признаками нефтеносности этого района. К сожалению, пока не удалось обнаружить данную работу ученого.

Основной и наиболее значимой работой В.И.Вернадского по нефти стал его доклад «Нефть как природное тело в науке XIX столетия», прочитанный 25 февраля 1901 г., в актовом зале Политехнического музея, и открывший тем самым торжественное заседание в честь 40-летия научной и педагогической деятельности известного ученого-химика, профессора В.В.Марковникова.

Надо подчеркнуть, что Владимир Васильевич Марковников (1837 - 1904), выпускник Казанского университета (1860 г.) с 1873 г. являлся профессором химии Московском университете и к началу ХХ века имел большой авторитет в российском и международном сообществе. Его основные научные исследования были посвящены теоретической органической химии, органическому синтезу и нефтехимии. С 1880 г. осуществил обширный цикл работ по исследованию состава нефти, заложив тем самым основы нефтехимии как самостоятельной науки. В 1883 г. открыл новый класс органических веществ – нафтены и впервые изучил их переход к ароматические углеводородам. В 1892 г. он открыл первую реакцию изомеризации циклических углеводородов с уменьшением цикла (циклогептана в метилциклогексан). Русское химическое общество удостоило его работу «Исследование кавказской нефти» (1881 г.), выполненную совместно с химиком В.Н.Оглоблиным, престижной премии имени профессора П.А.Ильенкова

Поэтому для многих выбор экстраординарного профессора минералогии В.И.Вернадского в качестве основного докладчика, открывающего торжественное заседание в честь многолетней и плодотворной деятельности выдающегося нефтехимика В.В.Марковникова, был достаточно неожиданным.

Представляется возможным, что в этом случае решающим доводом стало мнение самого профессора В.В.Марковникова, который за десять лет общения с молодым ученым сумел одним из первых разглядеть в нем будущее светило российской и мировой науки.

В начале своего доклада в актовом зале Политехнического музея В.И.Вернадский дал оценку весомой роли, которую сыграла нефть для развития современной цивилизации в начале промышленной революции: «Огромные массы жидких горючих, этим путем доказанные, нахождение их в определенных участках земной коры под значительным давлением, были совсем неожиданным, новым явлением. В то же время нефть сразу получила огромное практическое значение, и все более ранние попытки практического ее применения отошли на далекий план, хотя многие прошли не бесплодно и сослужили службу своим опытом» (1) .

Подчеркивая, что использование нефти в значительных объемах не могло остаться без внимания ученых, он указывает, что именно благодаря этому был дан определенный импульс для развития, как горного дела, так и ряда прикладных наук: «Жидкая нефть или петроль начала правильно разрабатываться недавно – с начала 1860-х годов и сразу создала новые отрасли техники и горного дела… Большое техническое значение этого продукта вызвало во второй половине Х1Х века многочисленные научные работы и исследования; изучение этого природного тела оказало крупное влияние на развитие некоторых частей химии, геологии, минералогии» (2) .

Здесь же им высказано и твердое убеждение в великом будущем нефти: «Разнообразные свойства, собранных в нефти соединений и элементов остаются без применения и лишь наступившему ХХ веку предстоит овладеть вполне и целиком теми драгоценными телами – углеводородными и азотистыми, - которые теперь большей частью бесследно или излишне торовато исчезают при употреблении нефти, как топливо или для освещения» (3).

В.И.Вернадский на примере изучения нефти раскрывает некоторые этапы истории развития физико-химических и геологических наук в XVIII-XIX вв., подчеркивает важность притока новых, основанных на экспериментах достижений бурно развивающейся химии в традиционную описательную минералогию. И в этом случае воссоздание хода научной мысли для него стало действенным средством выяснения законов научного познания. Он отмечает: «К этому времени создались новые отрасли геологии, химии, минералогии – наука оказалась обладающей иными методами, задачами и привычками исследования, чем те, какие господствовали в XVIII столетии. В новой обстановки эти пришельцы другой научной эпохи сами изменили свой характер и свое значение – они явились не главным содержанием научного мышления, а подсобным орудием, поддерживающим своей эстетической стороной интерес к трудной, тяжелой, научной работе кропотливого изучения фактов, иногда позволяли отыскать новое и разбираться в разнообразии природного явления и в конце концов под влиянием огромного притока, разнообразия новых конкретных фактов, ясно на наших глазах коренным образом изменили свое содержание. Но одновременно начались и более точные количественные исследования самого продукта… химического состава нефти, ее физических свойств, тщательные наблюдения условий её происхождения. Вскоре эти работы выступили на первый план и в конце концов заняли главные научные силы, составили все содержание научной мысли в этой области» (4).

В развитии своей мысли он ясно обозначает основной замысел своего научного доклада: «С тех пор накопился огромный научный материал, как чисто химического характера: - нефть послужила исходным пунктом для получения целых классов разнообразных новых органических тел так и технического и наконец материального – результата изучения нефти, как минерала, как естественного сложного тела. Я имею ввиду остановиться на этой последней стороне вопроса нефть принадлежит к обширной и важной группе природных соединений углерода, к так называемым углеродным материалам» (5).

По его мнению, для нефтехимиков нефть является неисчерпаемым объектом: «Несмотря на крупные успехи, достигнутые химией нефти, однако и здесь много есть неясного и загадочного. Кроме углеводородов все остальные соединения нефти не изучены – строение серных, азотистых, кислородных ее составных частей ее не выяснено и едва ли они могут быть подведены к иным известным классам тел органической химии» (6).

Однако основная часть доклада В.И.Вернадского была посвящена рассмотрению ряда важных вопросов связанных с генезисом нефти.

К началу ХХ века уже имелось разнообразное множество теорий происхождения нефти, которые можно было свести в две группы: органического и неорганического происхождения. Так среди теорий органического происхождения нефти выделялись: теория животного происхождения Энглера и Гефера, теория растительного происхождения Лескьюруа и Крейга и теория смешанного растительно-животного происхождения Потонье, Среди теорий неорганического происхождения нефти доминировали: карбидная теория Д.И.Менделеева, вулканическая теория Ю.Коста и космическая теория И.А.Соколова.

В докладе В.И.Вернадский рассматривает имеющиеся на то время основные теории происхождения нефти и дает им критическую оценку: «Этот вопрос получил тогда то же решение, какое мы даем ему теперь, на пороге XX века – высказывались взгляды о космическом происхождении нефть, т.е. о существовании её на земле от века, о происхождении её внутри земной коры под влиянием высокой температуры, т.е. о минеральном её происхождении и, наконец, о генезисе её путем гниения растительных и животных организмов. Постепенно скопилась целая литература, теперь забытая, вызвана была живая полемика. В конце концов, однако, весь процесс решения этого вопроса получил чисто схоластический характер: путем сильной логической работы человеческого ума и научной фантазии были высказаны и логически разработаны все мыслимые решение этого вопроса, рассматривавшегося не как конкретное явление, а как абстрактная задача, ибо все эти решения и теории стояли далеко от более строгого изучения самого явления – самой нефти» (7).

В условиях непрерывных острых дискуссий в научном сообществе между сторонниками и противниками органической и неорганической теорий происхождения нефти В.И.Вернадский делает свой осознанный выбор в пользу биогенной концепции.

Он полагает, что все горючие углеродистые ископаемые являются генетически родственными образованиями. Они возникли из остатков живых организмов, обитавших на Земле в прошлые геологические эпохи: «Переработанные и измененные превращенные в новые тела соединения углерода, происшедшие из организмов, местами скопляются в земной коре в значительных количествах. Таковы залежи угля, известняков, выделения углекислоты и иногда отложения нефти, графита. Эти углеродистые соединения вновь входят в организмы, проходят стадии сложных органических тел и по отмирании дают прежние минералы» (8).

Таким образом, по мнению В.И.Вернадского исходным веществом для образования нефти были продукты распада органического вещества, рассеянного в донных отложениях морей и других водоемов. В процессе преобразования донных отложений в осадочные горные породы происходили сложные биохимические и химические превращения находящегося в них органического вещества, приведшие к образованию нефти. И в данном случае он закономерно подводит своих слушателей к мысли, что живое вещество выступает в качестве геологической силы планетарного масштаба, способной сформировать громадные запасы горючих ископаемых. Впоследствии это положение ляжет в основу созданной им биогеохимии - науке о роли живого вещества нашей планеты в геохимических процессах.

В.И.Вернадский определяет и еще одну основную черту процесса нефтеобразования то, что общее количество рассеянной нефти в осадочной оболочке Земли намного превышает общее количество нефти в месторождениях: «… углероды, жидкие и твердые, распространены в земной коре в небольших количествах почти во всех осадочных, метаморфических и отчасти массивных горных породах. Главная масса нефти находится на нашей планете именно в этой форме в виде примесей, исчисляемых ничтожными долями, исчезающих при обычном ходе анализа… Такие скопления сосредоточены в определенных участках земной коры, связанных с её тектоникой» (9).

Не удовлетворившись выявлением этой закономерности, и справедливо полагая, что в геологической истории, по неизвестным причинам, нефть накапливалась неравномерно, он подчеркивает: «Связь главных месторождений нефти с тектоникой земной коры выражена довольно резко и несомненно, что наибольшие её количества встречаются вблизи сильно дислоцированных и разрушенных участков земной коры, иногда в самих этих участках. Наибольшее скопление нефти наблюдались до сих пор в палеозойских слоях Нового Света и в третичных отложениях Евразии» (10).

Далее В.И.Вернадский излагает свои взгляды и на миграции нефти в осадочных образованиях: «Нефть не собирается в виде крупных скоплений жидкости, какие известны для воды, она большею частью является в форме вещества, смачивающего рыхлые породы – песчаника и известняка, причем количество такой нефти в плотной породе благодаря давлению заключающихся в ней газов или давлению вышележащих пластов, может составлять, как показали первые опыты американских геологов (Ортона Карллия) до 20% - 15% породы. Когда давление уменьшается, нефть вытекает из такого смоченного пласта и местами мы видим выделения её… Выходя на земную поверхность значительная часть ее испаряется. Те ж е самые явления испарения несомненно идут и в более глубоких слоях земной коры, где углеводороды этим путем переносятся с места на место» (11).

Впервые он вводит в научный оборот и понятие «минералогия нефти». Он указывает: «Одно из этих соединений (углерод) идентично с продуктами разрушения организмов – например, углекислые соли, газообразная угольная кислота, графит, нефть… Из этих первичных минералов углерода большинство образуется при высокой температуре и высоком давлении. В числе таких же первичных минералов местами является, вероятно, и нефть, образующаяся во всяком случае при участии значительного давления» (12). И далее: «Мы как бы имеем несколько, по крайней мере, три разных нефти. Точное их различие одно может объяснить разные неясности в естественных условиях ее нахождения. Оно должно вызвать во многих случаях коренное изменение в минералогии нефти…» (13).

Воздавая должное достигнутому, он указывает и перспективные направления дальнейшего научного поиска для своих коллег: «А между тем их изучение (углеводородных соединений) имеет крупное теоретическое значение, так как в них открываются новые черты химии углерода, новые его свойства; только при их выяснении может быть правильно и полно понята природа углерода в соединениях организмов ибо на Земле эти два типа соединений углерода (органическое тело живого вещества и углеродистые минералы) постоянно переходят друг в друга. Точно также при научном синтезе органических тел остаются в стороне от исследования богатые углеродом смолистые, углистые и т.н. называемые остатки, которые приближаются к типу природных углеродистых соединений и постоянно получаются в значительных количествах, все равно будем ли мы исходить в лаборатории из искусственных веществ или из животных и растительных остатков. Надо надеяться, что ХХ век раздвинет химию углерода и в эту почни нетронутую область и другим путем позволит уяснить историю углерода в земной коре, которая до сих пор представляет много загадочного. Нефть является наиболее простым и удобным объектом таких исследований и с нее начинается эта работа будущего» (14).

Сегодня возвращаясь к научному наследию великого ученого-энциклопедиста В.И.Вернадского можно отметить, что его первая работа о нефти уже в определенной мере обозначила направление последующих трудов. Генетический подход к ис­следованию природы закономерно привел его к обоснованию геохимии и биогеохими, как новых отраслей науки.

В работе «Мысли о современном значении исторических знаний» (1926 г.) он подчеркнул: «Переживаемое нами время является удивительным временем в истории человечества. Сходного с ним приходится искать в далеких столетиях прошлого. Это время интенсивной перестройки нашего научного миросозерцания, глубокого изменения картины мира» (15).

Можно отметить, что для нынешнего поколения отечественных ученых в отношении дальнейшего изучения нефти это суждение не потеряло своей актуальности и сегодня.



Примечания
  1. Вернадский В.И. Нефть как природное тело в науке XIX столетия // Журнал Русского физико-химического общества, 1901, Т. 33, От. 2, Вып. 4, С. 60.

  2. Там же, С. 59.

  3. Там же, С. 59.

  4. Там же, С. 61.

  5. Там же, С. 62.

  6. Там же, С. 65.

  7. Там же, С. 61.

  8. Там же, С. 63.

  9. Там же, С. 63.

  10. Там же, С. 63.

  11. Там же, С. 63.

  12. Там же, С. 63.

  13. Там же, С. 63.

  14. Там же, С. 66.

  15. Вернадский В.И. Мысли о современном значении исторических знаний // Избранные труды по истории науки, М.: Наука, 1981.




Матвейчук А.А © 2017