نوشته ی پیش رو تحت عنوان نفت و چگونگی تشکیل آن ، به نظریه های مرتبط به این موضوع خواهد پرداخت. نفت که اصطلاح پترولیوم(Petroleum) را به خود اختصاص داده است از دو کلمه لاتین پترا، یعنی سنگ و الیوم، یعنی روغن تشکیل شده است (روغن سنگ) که در این نوشته با نظریه های مرتبط  با منشاء نفت ، (نفت و چگونگی تشکیل آن ،) آشنا خواهیم شد.
پترولیوم در شیمی و زمین شناسی، اصطلاحا به ترکیبات هیدروکربنی اطلاق میشود که توسط چاه های نفت از داخل زمین استخراج میشوند. شکل اصلی پترولیوم در داخل مخازن به صورت گاز است که به نام گاز طبیعی شناخته میشود. بخشی از پترولیوم در شرایط متعارفی به صورت مایع درآمده که به آن نفت خام میگویند و بخش دیگر به همان صورت گاز باقی میماند.
پترولیوم در واقع مواد هیدروکربنی است که بصورت طبیعی، عمدتا در سنگ های رسوبی واقع می گردد و میتواند بصورت فازهای مختلف، از جمله فاز گازی نظیر گاز طبیعی (Natural gas)، فاز مایع نظیر نفت خام (Crude oil)، و فاز جامد مثل قیر (Asphalt)، در خلل وفرج و شکستگی های سنگ ها تجمع یابد.
انباشته شدن مواد هیدروکربنی در زیر سطح زمین در سنگ هایی صورت میگیرد که توانایی نگهداری و انتقال سیالات را داشته باشند. این سنگ ها مخزن (Reservoir) نامیده میشوند. تجمع مواد هیدروکربنی به صورت اقتصادی در سنگ مخزن منوط به وجود عوامل متعددی است. به طور کلی وجود پنج عامل برای تجمع اقتصادی نفت و گاز لازم و ضروری است.

این پنج عامل عبارتند از:

  1. سنگ منشاء بالغ (Mature source rock) که تولید هیدروکربن داشته باشد.
  2. سنگ مخزن (Reservoir rock) که بتواند هیدروکربن را در داخل خود جای دهد.
  3. مهاجرت هیدروکربن بین سنگ منشاء و سنگ مخزن (Migration pathway) عملی باشد.
  4. پوش سنگ (Cap rock) ناتراوا که از خروج نفت از داخل سنگ مخزن جلوگیری کند.
  5. تله نفتی (Oil trap) که در آن نفت بصورت اقتصادی متمرکز گردد.

 

تاریخچه:

بنا بر نوشته های ارزشمند شادروان افشار حرب(1376) در رابطه با نفت و چونگی تشکیل آن ، هیدروکربن ها به صورت چشمه های نفت وگاز و رگه های قیر در طول زمان های زمین شناسی در سطح زمین وجود داشته و امروزه نیز وجود دارند. از این رو از گذشته دور، انسان نفت و قیر را میشناخته و با برخی از کاربردهای آن آشنا بوده است.
قديمي ترين نوشته ها درباره نفت را مي توان در تورات يافت كه در آن به قيراندود كردن كشتي نوح و هم چنين سبدي كه موسي را مادرش در آن به نيل سپرد، اشاره شده است.
قير در مصر براي موميايي نمودن اجساد، قيراندود نمودن بدنه قايق ها، كشتي ها و جواهركاري مصرف مي شده است. نفت در مصر قديم با نام هاي روغن سبز، يا روغن سرياني كاربرد داروئي داشته و به عنوان مسهل و داروي زخم بندي مصرف داشته است.
در دنياي قديم و تمدن هاي ابتدايي در بين النهرين قير استخراج شده از رگه هاي سطحي را براي قيراندود نمودن بدنه كشتي ها و ملات ديوارها به كار مي برده اند. كاوش هاي باستان شناسي نشان داده كه در ديوارهاي معبد بابل، موزاييك هايي از سفال در زمينه اي از قير وجود داشته است (600 پيش از ميلاد). در بابل، راه ها را از آجر فرش كرده و با قير بندكشي مي كرده اند. باستان شناسان بر اين باورند كه در باغ هاي معلق بخت النصر، بندكشي سنگ فرش كف باغ ها از قير بوده است.
بررسي هاي باستان شناسي در ايران، نمايانگر استفاده سومريان از قير براي نصب نگين بر روي دستبند و گردن بند و به كار گرفتن آن به جاي ملات بين سنگ ها و آجرهاي ساختمان بوده است (3500 پيش از ميلاد). ايرانيان قديم، آتش را مقدس دانسته و احترام مي كردند. گاز نفت را كه در برخي نقاط از زمين خارج مي شد و مي سوخت، آتش جاويدان ناميده و بر فراز آن آتشكده بنا مي كرده اند. در مسجد سليمان، باكو، بلخ و دامغان چنين آتشكده هايي وجود داشته است.
در نوشتارهاي تاريخي آمده است كه ايرانيان در محاصره شهر آتن، تيرهاي آلوده به نفت را آتش زده و به سنگر هاي يونانيان پرتاب مي كرده اند  (480 پيش از ميلاد). تاريخ نويسان رومي نيز از تيرهاي آلوده به نفت و آتشزاي ايرانيان در جنگ شاهپور دوم با روميان نام برده اند. از نفت در جنگ ها به عنوان سلاحي آتش زا در سده هاي بعد نيز استفاده شده است.
در چين در دوره سلطنت سلسله شوهان (200 پس از ميلاد) نفت را از چاه هاي كم ژرفا استخراج و به مصرف سوخت مي رسانده اند.
در قاره آمريكا، مردم اوليه به ويژه در ونزوئلا با مواد نفتي آشنا بوده و آن را براي ايجاد روشنايي و مصارف داروئي به كار مي گرفته اند. اينكايان نيز همانند مردم بين النهرين در ساختن بنا از مواد نفتي استفاده مي نموده اند. نفت را در ظروف گلي ريخته و در زير نور آفتاب قرار مي دادند و پس از تبخير، بخش هاي سبك باقي مانده را با آهك و ماسه مخلوط و مانند ساروج به كار مي برده اند.
در ادبيات بعد از اسلام ايران نيز در شعر و نثر شعرا و نويسندگان، واژه نفت آمده است. در شاهنامه فردوسي بارها به اين واژه بر مي خوريم مانند:

                                “به اسب و به نفت آتش اندر زدند    همه هنديان دست بر سر زدند”

مسعودي در سال 300 هجري به باكو رفت و در مورد كانسارهاي نفت چنين نوشت:

در آن جا چشمه هاي نفت سفيد بود و زير دودكش هاي آتش جاويدان مي سوخت “

نادرشاه افشار، با استفاده از روشن كردن مشعل هاي نفت، موفقيت چشمگيري در فتح هندوستان به دست آورد. بيشتر توليدات نفتي تا نيمه قرن نوزدهم از طريق چشمه هاي نفتي يا گودال هاي كم ژرفا و چاه هاي دستي حفر شده در مخازن نفتي كم ژرفا، به دست مي آمده است. حفاري هاي ژرف تر جهت استخراج نفت، در ابتدا در ناحيه پچل بورن فرانسه صورت گرفته است. در اين ناحيه ماسه هاي نفتي در سطح زمين به طور قابل ملاحظه اي گسترده مي باشد.
بهره برداري از شيل هاي نفتي در سال 1847 در شيل هاي كربنيفر ناحيه توربن اسكاتلند آغاز شد. تكنولوژي حفاري با سيم بكسل در سال 1859 توسط كلنل دريك به كار گرفته شد. همزمان با آن، رشد سريع حفاري در آمريكاي شمالي و نقاط ديگر جهان آغاز شد. توليد هيدروكربن مايع در نيمه قرن نوزدهم با احداث و توسعه پالايشگاه ها به سرعت توسعه يافت. با رشد و گسترش پالايشگاه ها، انواع فرآورده هاي نفتي مشتمل بر گازهاي سبك، نفت سبك، نفت سنگين و مشتقات سنگين تر هيدروكربني توليد شد. با شروع جنگ جهانی اول (19181914) نیاز به مواد نفتی به شدت افزایش یافت. اولین چاه نفت در سال 1859 در یک تاقدیس در ايالت پنسيلوانياي آمريكا حفر گرديد. در ايران هم اولين چاه نفت (معروف به چاه شماره 1) در سال 1908 در تاقديس مسجد سليمان در شمال اهواز به نفت رسيد.


چاه شماره 1
اولین چاه نفت خاور میانه (معروف به چاه شماره 1) واقع در مسجد سلیمان ایران

نکته:
به طور کلی دو تئوری مختلف در مورد نفت و چگونگی تشکیل آن ، (منشاء پیدایش نفت) ، وجود دارد که عبارتند از منشاء غیر آلی (Inorganic origin) و  منشاء آلی (Organic origin)

 

منشاء غیر آلی نفت:

در رابطه با نفت و چگونگی تشکیل آن ، طرفداران منشاء غیر آلی نفت ، معتقدند که هیدروکربن ها در دما و فشار بالای قسمت های عمیق پوسته زمین و یا حتی گوشته تشکیل شده اند و سپس به طرف قسمت های کم عمق پوسته مهاجرت کرده اند وجود متان در اتمسفر بعضی از سیارات و همچنین وجود هیدروکربن در شهابسنگ ها (متئوریت ها) پایه اصل این نظریه است. بر طبق نظر یکی از طرفداران نظریه غیر آلی ، آب ، کربن ، سولفور و آهن در اعماق پوسته و گوشته وجود دارند. در دمای بالا آب می تواند به O,H شکسته شود. H تولید شده می تواند در دمای بالا با کربن واکنش انجام داده و در نتیجه هیدروکربن ها را بوجود آورد. سپس هیدروکربن های تولید شده می توانند از طریق شکستگی های عمیق به سمت بالا مهاجرت نمایند. خروج متان از مجاری آتشفشان های فعال و همچنین همراهی میادین نفتی عظیم با کمربندهای آتشفشانی (مثل کشورهای اندونزی ، مکزیک و زاگرس ایران) ممکن است از منشاء غیر آلی نفت حمایت نمایند. بر طبق نظریه توماس گولد (Thomas Gold) بعد از تشکیل زمین از گازها ، متان به مقدار فراوان در داخل زمین به دام افتاده و به مرور از آن خارج می شود. مقدار این خروج حدود 107106 تن در هر سال می باشد. بنابراین همراهی متان با فعالیت های آتشفشانی می تواند ناشی از این پدیده ها باشد و ارتباطی با منشاء غیر آلی نفت در زیرزمین نداشته باشد. در عین حال وقتی که مواد آتشفشانی در حال بالا آمدن هستند می توانند با رسوبات غنی از مواد آلی پوسته مخلوط شده و متان را جذب و در سطح رها نمایند همراهی میدان های نفتی با کمربندهای آتشفشانی می تواند چنین پاسخ داده شود که در واقع کمربندهای آتشفشانی ، معمولا در نواحی با فازهای فشارش بالا در نواحی فرورانش (Subduction) شکل گرفته اند. بدین معنی که در این نواحی عموما چین خوردگی حاصل می شود. همان طور که بعدا توضیح داده خواهد شد چین ها مهم ترین تله های نفتی هستند. وجود نفت در افقهای سنگ های آذرین عامل دیگر حمایت از منشاء غیر آلی نفت است. این پدیده می تواند صرفا ناشی از آلوده شدن ماگما با رسوبات حاوی مواد آلی و طی حرکت رو به بالای ماگما باشد و ربطی به منشاء غربی آلی نفت نداشته است.
منشاء نفت به گمان بسيار، مواد آلي است. به اين معني كه بقاياي گياهي و جانوري پس از نهشته شدن در كف حوضه هاي رسوبي و مدفون شدن به وسيله رسوبات اوليه، در معرض پاره اي واكنش هاي بيوژنيك قرار میگيرند و به ازاء افزايش ستبراي رسوبات، به تدريج تبديل به مواد هيدروكربني و نفت خام اوليه مي شوند. گذشت زمان و استمرار فرگشت هاي مكرر شيميايي و بيوشيميايي، كيفيت نفت هاي اوليه را ارتقا داده و در نهايت آن ها را به نفت خام قابل استفاده براي مصارف مختلف تبديل مي كنند.


منشاء غیرآلی نفت
منشاء غیرآلی نفت

 

منشاء آلی نفت:

در رابطه با نفت و چگونگی تشکیل آن ، طرفداران منشاء آلی نفت معتقدند که هیدروکربن از مواد آلی بوجود می آید تا دهه 1930 نظریه آنها فقط بر اساس شباهت هایی بوده است که بین هیدروکربن ها و مواد آلی وجود داشت. این شباهت ها به قرار زیر است:
* ترکیب هیدروکربن بسیار شبیه ترکیب پروتئین ها و چربیها و اسیدهای چرب است.
* مهمترین قسمت چرخه کربن در طبیعت ، در گیاهان و جانوران قرار دارد.
* همراهی هیدروکربن ها با سنگ های رسوبی و تجمعات فسیلی آنها.

از سال 1930 به بعد با توسعه علم و تکنولوژی ، مدارک مستندی در حمایت از منشاء آلی نفت بدست آمد. بکارگیری ایزوتوپ های پایدار ، تایید کننده اصل این تئوری است. میزان ایزوتوپ پایدار کربن سیزده در نفت خام حدود 36 تا 22 است. این مقدار بسیار نزدیک به میزان آن در گیاهان و جانوران است (برای موجودات دریایی به هوای متوسط 23 می باشد).
این میزان در سنگ های کربناته بسیار زیاد است (4+ تا 4) و برای کربن های حاصل از سنگ های ماگمایی حدود(20 تا 2)  می باشد. این موضع ثابت می کند که منشاء هیدروکربن ها باید از موجودات زنده باشد. حضور هیدروکربن ها در فواصل زغالسنگی ، حضور پورفیرین در نفت ها که ترکیبش خیلی شبیه به هموگلوبین است از مدارک دیگری اند که منشاء آلی نفت را تایید می کنند. حضور هیدروکربن ها در بدن و بافت بعضی موجودات نیز تاییدی بر منشا آلی نفت است.

مثال های زیر انواعی از آنهاست:
*درخت Euphorbia نوعی شیره از خود ترشح می کند که ترکیبش بسیار شبیه هیدروکربن ها است.
*در قسمت شمالی مکزیک بعضی از دانه های لوبیا حدود 40% مواد روغنی دارند که به منظور روغن روان کننده مورد استفاده قرار می گیرند.
*جلبکهای آبهای شیرین Botryococcus دارای روغن ، چربی و هیدروکربن های مایع اند.
*در داخل سلول دیاتومیت و بعضی از انواع فرامینیفرها قطرات ریز نفت وجود دارد.

براي تشكيل نفت، تجمع مواد آلي به مقدار قابل ملاحظه و كافي، ضروري است. اين نياز در حوضه هاي رسوبي تأمين مي گردد كه مواد آلي در آن ها، درصد بالايي از مواد رسوبي را تشكيل داده و نهشته شدن اين دو، به صورت توأم و هم زمان صورت مي گيرد. به منظور تشكيل نفت از لايه هاي مولد نفت، افزون بر فراواني مواد آلي، حفظ آن ها در لابه لاي رسوبات در برگيرنده از شروط مهم است. چنانچه روند نهشته شدن مواد در حوضه هاي رسوبي، به قدر كافي سريع باشد، فرصتي براي تجزيه و فساد مواد آلي باقي نمانده و موجبات حفظ آن ها فراهم خواهد شد.
پس از مدفون شدن مواد آلي در داخل رسوبات و تأمين ستبراي لازم از رسوبات جديد بالايي، با دخالت عوامل بيوژنيك و فيزيكوشيميايي خاص، مولكول هاي آبي به مولكولهاي هيدروكربني ساده و نفت هاي اوليه كه از ساختار مولكولي پيچيده برخوردار هستند، تبديل و فرگشت مي يابند. سرانجام با پليمريزه شدن هيدروكربن هاي ياد شده، فرگشت آن ها به مولكول هاي منظم و بزرگ و يا كوچك با آرايش مولكولي منظم در نفت خام مايع و گاز تكميل مي گردد. اين فرگشت در رسوبات و سنگ هاي مولد نفت انجام مي گيرد. معمولا اين نوع سنگ ها، از جنس شيل هاي سياه رنگ هستند كه به آنها، شيل هاي آلي نيز مي گويند.


منشاء آلی نفت
منشاء آلی نفت

استفاده از این محتوا با ذکر منبع و لینک مستقیم به مقاله مجاز است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

فارسی