NGUỒN gốc dầu mỏ và KHÍ đốt

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 đốt, mặt khác do trạng thái của dầu mỏ, khí đốt 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. Việc nghiên cứu nguồn gốc của dầu khí được tiến hành theo hướng thực nghiệm trong phòng đó là điều chế dầu và 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 vô cơ và hữu cơ

NGUỒN GỐC DẦU MỎ VÀ KHÍ ĐỐT

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 đốt, mặt khác do trạng thái của dầu mỏ, khí đốt 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.

Việc nghiên cứu nguồn gốc của dầu khí được tiến hành theo hướng thực nghiệm trong phòng đó là điều chế dầu và 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 vô cơ và hữu cơ.

I GIẢ THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC VÔ CƠ (NGUỒN GỐC KHOÁNG)

1 Giả thuyết cacbua

Mendeleev đề xướng giả thuyết này trên cơ sở thực nghiệm hóa học Theo ông, nhân quả 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 quả 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 các đá để tạo thành mỏ dầu

Tuy nhiên, giả thuyết trên không thuyết phục được các nhà địa chất vì những điểm sau:

− Vật chất trong lòng quả 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 quả 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 quả 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 quả 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

2 Giả thuyết nguồn gốc magma

Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, cacbon được giải phóng ra khỏi các hợp chất của nó trong thành phần dung dịch magma, ngoài cacbon tự do, trong dung thể magma còn tồn tại hydro tự do Các hydrocacbua được thành tạo do sự kết hợp giữa hydro và cacbon Ban đầu có thể là CH4, sau đó trùng hợp có thể tạo ra các dạng hợp chất CnHm, tùy theo trị số của n và m các hợp chất này có thể tạo ra khí (n nhỏ) hoặc lỏng (n lớn)

II GIẢ THUYẾT VỀ NGUỒN GỐC HỮU CƠ

1 Cơ sở lý thuyết

a Cơ sở sinh địa hóa

trưng đối với vật chất hữu cơ là cacbon và hydro Ngoài ra trong thành phần của dầu mỏ còn có oxy, nitơ, lưu huỳnh và photpho là những nguyên tố cơ bản tạo nên vật chất sống cũng như các khoáng sản cháy

− Thành phần đồng vị:

Thành phần đồng vị S32/S34 trong dầu mỏ ở các thời kì địa chất khác nhau biến đổi tương tự như sự biến đổi tỷ số này trong các sunfat cùng tuổi

Tỷ số đồng vị C12/C14 trong dầu mỏ và trong vật chất hữu cơ tương tự nhau

Có sự giống nhau về kiến trúc của dãy hợp chất hữu cơ có trong các đá trầm tích với các hydrocacbua tạo nên khối dầu mỏ

Sự có mặt của parafin chứng tỏ dầu phải được thành tạo ở nhiệt độ dưới 200oC (nhiệt độ phân hủy của parafin)

Tổ hợp các hợp chất O, S, N có nguồn gốc hữu cơ được thành tạo phân hủy vật chất hữu cơ

Các nguyên tố hiếm trong tro dầu mỏ và than đá có quy luật phân bố chung

Hoạt tính quang học là một trong những dẫn chứng quan trọng nhất của lý thuyết nguồn gốc hữu cơ của dầu mỏ, hoạt tính quang học trong dầu mỏ là do cholesterol -hợp chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật Các loại dầu tổng -hợp không có hoạt tính quang học

Bằng thực nghiệm trong phòng thí nghiệm có thể biến đổi vật chất hữu cơ theo hướng tạo dầu

b Cơ sở địa chất

động tân kiến tạo của bể trầm tích cũng như điều kiện cổ địa lý

dầu nằm giữa các tầng đá không thấm

hữu cơ theo hướng tạo dầu và hàm lượng của chúng tăng theo chiều sâu

2 Lý thuyết nguồn gốc hữu cơ của dầu khí

Đây là giả thuyết về sự hình thành của dầu khí từ các vật liệu hữu cơ ban đầu.Những vật liệu đó chính là xác động thực vật biển hoặc trên cạn nhưng bị các dòng sông cuốn trôi ra biển qua thời gian dài(hàng triệu năm)được lắng đọng xuống đáy biển.Ở trong

R – C – C – C – C = O

O

- l a c t o n

O

C H 2

R '

R ''

nước biển có rất nhiều loại sinh vật hiếu khí va yếm khí cho nên khi các động thực vật bị chết chúng lập tức bị phân hủy ( như các chất albumin,các hydratcacbon) thì bị vi khuẩn tấn công trước tạo thành các chất dễ tan trong nước hoặc khí bay đi,các chất này sẽ không tạo nên dầu khí Ngược lại các chất khó bị phân hủy(như các protein,chất béo,rượu cao,sáp dầu nhưa…)sẽ lắng đọng xuống tạo nên lớp trầm tích dưới đáy biển đây chính là các vật liệu hữu cơ đầu tiên của dầu khí Các chất này qua hàng triệu năm sẽ tạo thành các hydrocacbon ban đầu

RCOOR’ + H2O RCOOH + ROH

Theo tác giả Petrov các acid béo của thực vật thường là acid béo không no γ-lacton sau đó tạo thành naphten hoặc aromat



Các xeton này có thể ngưng tụ tạo thành các hydrocacbon có cấu trúc hỗn hợp, hoặc thành ankyl thơm

Dựa theo quá trình trên,phải có hydro để làm no các olefin tạo thành parafin.Và người ta đưa ra hai giả thuyết về sự tạo thành H2

-Do tia phóng xạ trong lòng đất mà sinh ra H2.Giả thuyết này ít có tính thuyết phục

R – C = C – C – C – O H

O

R – C – C – C – C = O

O

- l a c t o n

– H 2 O R '

R '

2 O

-Do các vi khuẩn yếm khí dưới đáy bỉên ,chúng có khả năng làm lên men chất hữu cơ tạo ra H2.Tác giả J.Bell đã tìm thấy 30 loại vi khuẩn có khả năng làm lên men chất hữu cơ tạo ra H2.Các vi khủân này thường gặp trong nước hồ ao và ngay cả trong lớp trầm tích,đó là nguồn gốc cung cấp H2 ho quá trình khử

Ngoài các yếu tố vi khuẩn nhiều nhà khoa học còn cho rằng còn hàng loạt các yếu tố khác như:nhiệt độ ,áp suất ,thời gian,sự có mặt của các chất xúc tác(các kim loại Ni,V,Mo,khoáng sét…)trong các lớp trầm tích tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng xảy ra

Thuyết nguồn gốc hữu cơ của dầu mỏ cho phép chúng ta giải thích đuọc nhiều hiện tượng trong thực tế.Chẳng hạn dầu mỏ ở các nơi hầu như khác nhau,sự khác nhau có thể

là do vật liệu hữu cơ ban đầu.Ví dụ:nếu vật liệu hữu cơ ban đầu giàu chất béo thì có thể tạo ra loại dầu parafinic…

Các hydrocacbon ban đầu của dầu khí thường có phân tử lượng rất lớn (C30 –C40) thậm chí còn cao hơn.Các chất hữu cơ này nằm trong lớp trầm tích sẽ chịu nhiều biến đổi hóa học dưới tác dụng của nhiệt độ, áp suất ,xúc tác(các khoáng sét)Người ta thấy rằng

cứ chìm sâu xuống 30m thì nhiệt đọ tăng lên từ 0,54-1,2ºC.còn áp suất tăng từ 3-7,5at.Như vậy ở độ sâu càng lớn nhiệt độ áp suất càng tăng và trong lớp trầm tích tạo dầu khí nhiệt độ có thể lên đến 100-200ºC và áp suất từ 200-1000at.Ớ điều kiện như vậy các hydrocacbon có phân tử lượng lớn,mạch dài,cấu trúc phức tạp sẽ bị phân hủy nhiệt tạo thành các chất có phân tử lượng nhỏ hơn,cấu trúc đơn giản hơn,số lượng vòng thơm ít hơn…

Thời gian cũng là yếu tố thúc đẩy quá trình cracking xảy ra mạnh hơn.Chính vì vậy tuổi dầu càng cao,độ lún chìm càng sâu,dầu được thành tao càng chứa nhiều phân tử hydrocacbon với trọng lượng phân tử càng nhỏ Sâu hơn nữa có khả năng chuyển hoàn toàn thành khí,trong đó metan là khí bền vững nhất nên nó có hàm lượng cao nhất.Cũng chính vì vậy khi tăng chiều sâucủa các giếng khoan thăm dò dầu khí thì xác xuất tìm thấy khí thường cao hơn lá dầu

Tóm lại,về bản chất dầu và khí đều có cùng nguồn gốc là nguồn gốc hữu cơ.Ở đâu

có dầu thường tìm thấy khí.Cũng có khi có mỏ khí nằm riêng biệt, có lẽ lá do sự “di cư”

3 Sự biến đổi vật chất hữu cơ thành dầu mỏ

Một vấn đề được đặt ra là các tổ phần của vật chất hữu cơ đã tham gia vào quá trình tạo dầu như thế nào? Có hai nhóm quan điểm cơ bản:

Một số tác giả cho rằng trong quá trình biến đổi sau khi chết của các sinh vật, tất cả các thành phần của chúng mất đi cá tính của mình và cái khối hỗn hợp vật chất hữu cơ chung sẽ biến toàn bộ thành dầu mỏ Đó là giả thuyết về sự biến đổi toàn bộ thành dầu

mỏ Quan điểm này đòi hỏi phải giải thích nguồn cung cấp một lượng lớn hydro cần thiết

để khử vật chất hữu cơ Trái lại, quan điểm biến đổi một phần vật liệu hữu cơ thành dầu

mỏ không cần nguồn hữu cơ này, vì phần biến thành dầu đã mang tính chất khử

Vấn đề biến đổi toàn bộ hay một phần vật liệu hữu cơ ban đầu có lien quan với vấn

đề điều kịên tích tụ chúng Những người bảo vệ quan điểm biến đổi toàn bộ cho rằng có

sự tích tụ một khối lớn vật liệu ban đầu, còn những người ủng hộ quan điểm biến đổi từng phần cho rằng dầu mỏ được thành tạo từ vật liệu hữu cơ phân tán trong đá trầm tích Quan điểm đầu chủ yếu được các nhà hoá học ủng hộ

Theo Xtadnikov, vật liệu ban đầu chủ yếu là thực vật cao đẳng, còn tổ phần tạo dầu chủ yếu là nhựa thực vật, phụ là sáp, đôi khi licnin Vật liệu ban đầu tích tụ và hoàn toàn biến mất khi tạo dầu Sự xuất hiện các hydrocacbua dầu bắt đầu từ pha hoá đá, với sự hoạt động của vi khuẩn là cơ bản Sự tạo dầu được tiếp tục và cũng kết thúc vào pha biến đổi hậu sinh, khi mà yếu tố cơ bản gây ra hydro hoá vật chất hữu cơ là các khi sơ sinh Kiến trúc của vật chất hữu cơ ban đầu bị phá huỷ hoàn toàn Thuận lợi cho quá trình này

là áp suất cao và nhiệt độ khoảng 2000 C Thành tạo trung gian giữa vật liệu hữu cơ và dầu, theo ông, là nhớt (manta) có cấu trúc nhiều vòng còn gọi là “dầu nguyên sinh “ ( protopetroleum )

Theo A F Dobrianxki, vật liệu ban đầu là các sinh vật trôi nổi, một phần là di tích thực vật cạn và động vật Tất cả khối bùn thối này tham gia vào quá trình tạo dầu, xảy ra vào pha biến đổi hậu sinh dưới tác động của nhiệt độ cao (nhưng không quá 150-2500C)

và chất xúc tác alumosilicat Đó là quá trình phá huỷ cacboxyl và hydroxyl Hydro cần thiết cho sự khử vật chất hữu cơ nhận được trong quá trình phân bố lại hydro giữa các tổ phần hữu cơ ban đầu Kiểu dầu được tạo ra ban đầu là nặng thơm rồi dần bị metan hoá dưới tác động của nhiệt và xúc tác Các thành tạo trung gian giữa vật liệu hữu cơ ban đầu

và dầu nặng là oxiasfan và dầu nhớt (manta), tương tự với :dầu nguyên sinh “ của Xtadnikov

Vật liệu hữu cơ ban đầu  Oxiasfan  Dầu nhớt  Dầu thơm nặng  Dầu nhẹ metan  Metan

Theo V B Porfirev và I V Grinberg (1949) cho rằng vật liệu hữu cơ ban đầu được tích tụ dưới dạng tập trung và hoàn toàn hoặc hầu như hoàn toàn tạo dầu Sự biến đổi vật chất hữu cơ thành dầu xảy ra trong pha biến đổi hậu sinh và biến chất Thực chất của sự biến đổi này là sự bẻ gãy nhiệt (cracking) ở 3000C và áp suất trên 100 atm, nguồn hydro

là nước trầm tích đáy Theo ông, sự tạo dầu ở vùng nền là không thể xảy ra, vì ở vùng này mức độ lún sâu không đủ để đạt tới nhiệt độ và áp suất cần thiết Do đó tất cả các vỉa dầu ở vùng nền đều có liên quan với sự di chuyển dầu từ các vùng địa máng lân cận tới Chỗ yếu của những quan điểm này là thiếu cơ sở về mặt địa chất Trước hết là các tập trung lớn của di tích thực vật, mặc dù là phổ biến nhưng do điều kiện tích tụ không thể bảo tồn được các hydrocacbua nhẹ tạo nên dầu Còn quan điểm nhiệt độ tạo dầu vào khoảng 3000C lại mâu thuẫn với một số thành phần không bền vững ở nhiệt độ cao của dầu, như porfirin Mặt khác, các ý kiến của họ về nguồn hydro cần cho phản ứng khử (hydro hoá) hoàn toàn mang tính chất giả tạo

Phương hướng thứ hai được các nàh địa chất ủng hộ Theo quan điểm này, chỉ các tổ phần khử nhất của vật chất hữu cơ dưới dạng phân tán tham gia vào quá trình tạo dầu Đó

là các lipit (mỡ), lipoit (sáp, sterin, fotfotit … ), chúng hòa tan được trong các dung môi hữu cơ Vật chất hữu cơ hoà tan trong dung môi hữu cơ ngày nay có tên là “bitum “ Nếu hàm lượng các tổ phần chứa “bitum “ không đáng kể trong vật chất hữu cơ thì ngay cả trong những tập trung lớn nhất của di tích thực vật, cũng chỉ có thể cho một số lượng dầu mỏ không đáng kể Trong lúc đó nhiều vùng chứa dầu trên thế giới lại chứa một lượng dầu khổng lồ Do đó, hình thành quan điểm về “điệp sinh dầu “ hay còn gọi là

“ lý thuyết bùn thối “ của I M Gubkin

Nguồn cơ bản tạo nên các hydrocacbua đi vào thành phần của dầu mỏ có thể là như sau:

- Những công trình nghiên cứu gần đây nhất đã chứng minh được rằng trong nhiều sinh vật sống đã tồn tại khá rộng rãi các hydrocacbua thuộc dãy dầu Những khám phá này cho phép ta giả thiết rằng các hydrocacbua nằm trong thành phần vật chất sống đã chuyển trực tiếp vào trong trầm tích Những công trình nghiên cứu trầm tích biển hiện đại

đã chứng minh tính hiện thực của quan điểm này P Smith (1965) đã quan sát thấy trong bùn hiện nay các hydrocacbua lỏng ( thuộc cả ba dãy metan, naften và thơm ), mà việc xác định tuổi theo hàm lượng C14 phóng xạ đã chứng minh các hydrocacbua này là cùng tuổi với bùn vây quanh Những nghiên cứu của V V Veber và A I Gorxki cũng xác nhận các hydrocacbua trong bitum của các trầm tích hiện đại một phần là được chuyển trực tiếp từ xác các sinh vật chết còn một phần là các thành tạo mới sinh do hoạt động sống của các vi sinh vật

- Một số các hydrocacbua mới được thành tạo từ vật chất không phải hydrocacbua, dưới tác dụng của vi sinh vật Ý nghĩa của nguồn này còn ít được nghiên cứu

- Các hydrocacbua mới thành tạo từ vật chất không phải hydrocacbua hoặc từ các hydrocacbua đã có từ trước nhưng bị biến đổi cấu trúc dưới tác động của nhiệt độ cao, với sự tham gia của các chất xúc tác Thực tế không ai phủ nhận nguồn này, nhưng một

số tác giả đánh giá vai trò của nó quá cao Cần phải có những nghiên cứu đầy đủ hơn về nguồn này đặc biệt là nghiên cứu trong điều kiện tự nhiện

Như vậy, cho đến nay mặc dù có những ý kiến khác nhau về vai trò của từng nguồn một, nhưng mọi người đều công nhận có ba nguồn hydrocacbua đi vào thành phần của dầu mỏ Nguồn đầu tiên ứng với giai đoạn đầu của quá trình tạo dầu, giai đoạn tích tụ vật liệu hữu cơ Nguồn thứ hai rơi vào pha hoá đá hay là pha hoạt động của các vi khuẩn Còn nguồn thứ ba thuộc pha biến đổi hậu sinh, xảy ra vào thời kỳ lún sâu Như vậy, ở tất

cả các giai đoạn phát triển của đá sinh dầu đều có thể tạo thành các hydrocacbua thuộc dãy dầu

Theo quan điểm biến đổi một phần vật chất hữu cơ thành dầu thì kiểu dầu mỏ đầu tiên là nhẹ, thuộc dãy metan (hay paraffin) rồi dần dần trong quá trình biến đổi, sẽ tạo

thành các dầu nặng Còn sản phẩm trung gian giữa vật liệu hữu cơ và dầu mỏ được gọi là

“vi dầu “ (micropetroleum) Sơ đồ hình thành dãy dầu được biểu diễn dưới đây:

Vật liệu hữu cơ ban đầu  “Vi dầu “ Dầu nhẹ metan  Dầu nặng, có nhựa thơm

 Dầu nhớt (manta)  Asfan

Nhân tố bảo tồn chất hữu cơ:

Các sản phẩm này xuống tới đáy nó sẽ thực hiện môi trường khử và chúng không bị phá huỷ bởi các động vật sống ở đáy, cho nên người ta thường chú ý đến môi trường có nhiều sinh vật trôi nổi và ít sinh vật ở đáy

Các sinh vật được chôn vùi nhanh với tải trọng trầm tích lớn và có điều kiện thúc đẩy nhanh sự nén chặt và nhấn chìm các trầm tích đó, bắt chúng phải chịu một nhiệt độ cao hơn, nó có trong mội trường ven biển, không sâu lắm Từ đó người ta hình dung ra được môi trường sinh dầu

Bản thân dầu thô khi nằm trong đá mẹ có độ hoà tan tốt nhưng khi chuyển sang đá chứa dầu thô thay đổi thành phần, công thức hoá học sẽ không hoà tan được Điều này chứng minh được một số dạng tiền thân của dầu mỏ như acid béo, alcohol có độ hòa tan với nước nhiều hơn so với hydrocacbon được sinh ra từ chúng

Bảng: Độ hòa tan của các paraffin, acid và alcohol

Trong quá trình sinh dầu khí: sự hình thành các khe nứt vi mô chỉ giới hạn ở độ sâu rất lớn, ứng với giai đoạn sinh dầu mạnh mẽ khi vật chất hữu cơ có mặt với số lượng lớn trong đá mẹ đã chuyển hóa thành các hợp phần dầu khí

III C ÁC NH ÂN T Ố CHI PH ỐI

1 Nhân tố hoá lý

 Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng ( < 2700C)

 Áp suất tăng nhanh cùng với sự vùi lấp

 Phải có mặt chất xúc tác như : silicat acid vì ngưới ta chứng minh rằng dầu thô hiện nay được hình thành bởi chất xúc tác

 Dầu khí được hình thành ở nơi sụp lún, càng sụp lún thì nhiệt độ và áp suất càng cao

 Các chất hữu cơ hình thành với chiều dày trầm tích hơn 2000m Do đó sụp lún là nhân tố cơ bản hình thành hydrocacbon

2 Nhân tố hoá sinh

Người ta nhận thấy bùn chứa một số lượng lớn vi khuẩn với mứa độ vài chục nghìn đến vài triệu trên 1cm3 Mức độ của chúng giảm nhanh theo chiều sâu, các vi khuẩn tiêu

H2 và I bằng cách dung H2 để khử cacbonic và sunfat và cho ta CH4, các sunfua

CO2 + 4H2  CH4 + 2H2O

SO4 + 4H2 = H2S + 3H2O + Bazơ

Phản ứng này xảy ra dễ dàng nhờ sự có mặt của chất xúc tác Biến đổi chất hữu cơ trong chất trầm tích

VD: NH3, CO2 làm kiềm hoá hoặc acid hoá môi trường và acid này ảnh hưởng độ hòa tan của vật liệu tạo nên chất trầm tích

Các nhà khoa học cho một bài toán: sau một tiếng đồng hồ, thế hệ sau của một cá thể vi khuẩn có thể tạo nên 40000 dầu mỏ Điều này không thể tồn tại do các vi khuẩn phá huỷ hydrocacbon Ngoài ra còn bởi tác dụng diệt trùng của nước biển và bởi số lượng vật chất hữu cơ có mặt Nhưng ngược lại sự phát triển của vi khuẩn cực kỳ nhanh Vi khuẩn có 3 vai trò:

 Tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển bán kính môi trường khử

 Tạo ra một khối lượng quan trọng chất hữu cơ làm sinh ra hydrocacbon ngay trong tế bào của chúng

 Cung cấp một phần năng lượng cần thiết cho sự tổng hợp các phân tử hydrocacbon

3 Nhân tố phóng xạ

Nhân tố phóng xạ là một nhân tố quan trọng trong sự hình thành dầu mỏ, một số đá phiến chứa hợp chất uranium, tobium và kalium ít nhiều có tính phóng xạ Mặt khác, các acid béo bị các hạt bắn phá làm sản sinh ra chất lỏng giống dầu mỏ Nhưng ngày nay hiện tượng phóng xạ không thể cho ra hydrocacbon trên một quy mô lớn mà chỉ sản sinh ra dưới 1% trọng lượng trầm tích mới

Như vậy, dần dần các cơ chế thành tạo dầu mỏ được làm sáng tỏ tuy chưa thấu đáo Trước hết, hydrocacbon chỉ có thể được sinh ra trong giai đoạn chuyển hoá tế bào của sinh vật và lắng đọng cùng với chất hữu cơ

Các hydrcacbon thành tạo trong quá trình tạo đá và đặc biệt ngay sau khi lắng đọng trong lớp trên của bùn dưới tác dụng của vi khuẩn mà sự sinh sôi nảy nở có thể là nguồn gốc hữu cơ và hydrocacbon quan trọng Các quá trình sau được diễn ra trong quá trình nén chặt mà sự tăng dần nhiệt độ sẽ làm tăng dần quá trình chuyển hoá

Người ta thấy rằng nhiều bồn chứa dầu và trong đó các bồn giàu nhất nằm sát ngay các bồn trầm tích hiện tại Các bồn này thể hiện sự kế tiếp nhau theo không gian và thời

gian Việc nghiên cứu hải dương học và trầm tích học cho chúng ta hiểu rõ hơn về cảnh quan và cơ chế trầm tích của bồn mới

Người ta có thể tóm tắt môi trường trầm tích là bồn nước yên tĩnh là chủ yếu Ở đó

có sự vùi lấp nhanh chóng các vật liệu trầm tích, cho phép bảo tồn tốt các vật chất hữu cơ

Những khu vực có điều kiện này là: vũng,vịnh, cửa sông Đây là nơi lắng đọng các vật chất hữu cơ chủ yếu và sẽ tạo nên mảnh vụn xenlulô Đây sẽ là nguồn gốc của các vỉa khí thiên nhiên

Các vùng trũng, các bồn sâu ít hoặc nhiều để đặc trưng có một môi trường yên tĩnh

xa các nguồn nước và ở đó sẽ trầm tích khá nhanh để vúi lấp các chất hữu cơ Sau cùng, ở chân sườn lục địa thì những trầm tích lục địa sẽ trượt và chồng chất lên nhau với hình thức những dòng bùn bẩn có thể tạo thành những bồn hydrocarbon quan trọng

IV.VẤN ĐỀ NGUỒN GỐC DẦU MỎ HIỆN NAY

Mặc dầu còn rất nhiều những vấn đề chưa rõ rang và còn đang được tranh luận nhưng vần đề nguồn gốc của dầu mỏ đã được giải quyết về cơ bản Ngày nay, nguồn gốc hữu cơ của đa số các tích tụ dầu – khí là điều không còn nghi ngờ Khả năng biến đổi vật chất và các tổ phần khác nhau của nó thành dầu đã được chứng minh Người ta đã xác nhận rằng sự biến đổi vật chất hữu cơ thành dầu có thể xảy ra theo các cách khác nhau, khi ta tạo những điều kiện thích hợp cho từng cách đó Cần phải đánh giá về mặt số lượng các quá trình biến đổi này, giải thích rõ vai trò và ý nghĩa của các yếu tố gây ra sự biến đổi trong điều kiện địa chất cụ thể Nếu quá trình biến đổi vật chất hữu cơ thành dầu

đã được giải quyết ở một mức độ lớn thì các quá trình di chuyển (đặc biệt là di chuyển nguyên sinh) của dầu vẫn còn nhiều vấn đề phải nghiên cứu và giải quyết tiếp tục Có thể nói, trong địa chất dầu mỏ, đây cũng là lĩnh vực còn nhiều vấn đề chưa rõ rang nhất

Trong lúc vấn đề nguồn gốc hữu cơ của dầu mỏ đã có thể coi là rõ rang thì ta cũng không có cơ sở để phủ nhận khả năng thành tạo các hydrocacbua trong long đất bằng con đường vô sinh, cũng như khả năng tồn tại ở các lớp trên cùng của manti, các hydrocacbua

có nguồn gốc vũ trụ ( nhưng cũng cần phải nhấn mạnh rằng, mặc dầu, về cơ bản, dầu mỏ được tạo nên từ các hydrocacbua, những hydrocacbua chưa phải là dầu mỏ Vậy thì giữa hydrocacbua và dầu mỏ phải có một quá trình chuyển biến Quá trình chuyển biến này xảy ra như thế nào, cơ chế của nó ra sao?) Có thể, ở một chừng một nào đó, các hydrocacbua có nguồn gốc vô cơ tham gia vào sự tạo dầu Nhiều nhà nghiên cứu có xu hướng chorằng quan điểm trung gian này dễ tiếp thu hơn là quan điểm cực đoan Điều đó cũng phản ánh tính chất phức tạp, đa dạng và phong phú của các quá trình tự nhiên Nhưng cũng cần phải thấy rằng, ở mức độ hiểu biết của chúng ta hiện nay, lý thuyết tạo dầu từ vật liệu hữu cơ có cơ sở hơn cả về mặt địa chất lẫn địa hoá Trên thực tế, nó cũng đang là kim chỉ nam cho công tác tìm kiếm và thăm dò có kết quả các tích tụ dầu – khí ở khắp nơi trên hành tinh của chúng ta