Материалы

13ноября
2013

Новосибирские учёные смоделировали условия глубинных недр и получили искусственные синтетические углеводороды разных видов

13.11.2013 Иван Рогожкин



Учёные новосибирского Института геологии и минералогии СО РАН провели экспериментальные исследования по синтезу углеводородных соединений при параметрах давления и температуры, отвечающих мантийным условиям, и получили подтверждение геологических представлений об абиогенном происхождении углеводородов. Особое внимание уделялось экспериментальному неорганическому синтезу высокомолекулярных углеводородов и их сравнению с природными битумами и нефтями.

Учёные отмечают, что мантия Земли, особенно верхняя, стратифицирована по окислительно-восстановительным условиям. На этом фоне существует основной тренд мантии – уменьшение фугитивности кислорода с глубиной. По современным представлениям, уже с глубины 150 км зона устойчивости окисленной формы углерода (карбонатов) сменяется условиями, при которых становятся устойчивыми элементарные формы углерода (графит/алмаз). А с глубины примерно 250 км окислительно-восстановительные условия верхней мантии соответствуют устойчивости металлического железа.

На Вторых Кудрявцевских чтениях, состоявшихся 21–23 октября в Центральной геофизической экспедиции в Москве, прозвучал доклад А. А. Томиленко о результатах экспериментов. Он рассказал о том, как в Новосибирске были получены экспериментальные данные по синтезу тяжёлых углеводородов при высоких Р-Т параметрах.

Серия экспериментов проведена на многопуансонном аппарате высокого давления типа «разрезная сфера» (БАРС) в рабочей ячейке на основе оксидов ZrO2 и MgO с трубчатым графитовым нагревателем в следующем режиме: подъём давления, нагревание образца, а после выдержки при заданных Р-Т параметрах – охлаждение и снятие давления.

imgGhiPR6.png

Эксперименты ставили в герметизированных посредством дуговой электросварки Pt-ампулах, сборку которых проводили на воздухе. Опыты проводились в закрытой системе (для сохранения летучих продуктов), при этом использовали титан в качестве поглотителя кислорода, образующегося при восстановлении СО2 и Н2О.

После экспериментов анализ летучих компонентов из образцов провели хромато-масс-спектрометрическим методом определения состава летучих. Pt-ампулы вскрывали пробойником в специальной приставке к прибору. Твёрдые фазы образцов анализировали микрорентгеноспектральным методом.

После вскрытия Pt-ампул во всех опытах зафиксированы азот (N2), диоксид углерода (СО2), вода (Н2О) и метан (СН4), но в разных пропорциях. В опытах 4-6-13 и 4-8-13 никаких углеводородов, кроме метана, не зафиксировано. В опыте 4-10-13 при вскрытии Pt-ампулы обнаружены различные углеводородные компоненты. Среди углеводородов и их производных ациклические углеводороды составили 25,3%, альдегиды – 56,2%, предельные одноатомные спирты – 9,4%, кетоны – 0,8% и неидентифицированные углеводороды – 8,3%. Применение Ti-ампулы обеспечило резко восстановительную обстановку в образце. Поэтому при дефиците кислорода, вследствие образования оксидов титана, во флюидной фазе произошел синтез углеводородных компонентов.

Авторы исследования: Чепуров А.И., Томиленко А.А., Сонин В.М., Бульбак Т.А., Жимулев Е.И., Чепуров А.А., Похиленко Н.П.

Подробности вы сможете узнать, посмотрев видеозапись выступления А. А. Томиленко, предоставленную Первым геологическим Интернет-каналом. Для её просмотра через Интернет на Windows-компьютере должна быть установлена программа Adobe Flash Player.