Владимир Вернадский — основоположник комплекса современных наук о Земле. Одним из важных предметов его изучения стала нефть. Вернадский исследовал вопрос о ее происхождении, обосновывая биогенную гипотезу, а также предсказал сланцевую революцию.
В 1885 году Владимир Вернадский закончил Санкт-Петербургский университет со степенью кандидата естественных наук, а спустя три года была опубликована его научная работа «О фосфоритах Смоленской губернии», привлекшая внимание российского геологического сообщества. Так подающий надежды молодой ученый получил направление на двухлетнюю стажировку в Европу, где провел цикл исследований в области кристаллографии .
После возвращения из-за границы Вернадский получает приглашение от руководства Московского университета начать чтение курса минералогии и кристаллографии. И уже в первый год преподавания он обращается к проблеме происхождения нефти. В 1891 году публикуется его «Краткий курс минералогии», где Вернадский рассматривает две основные теории генезиса нефти, акцентируя внимание на их доказательной базе, но не отдавая ни одной из них своего предпочтения.
Доклад в политехническом музее
В феврале 1901 года в актовом зале Политехнического музея состоялось торжественное заседание членов Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии. Там же выступил профессор В. И. Вернадский с обстоятельным докладом «Нефть как природное тело в науке XIX столетия» . Основная часть его выступления была посвящена рассмотрению вопросов происхождения нефти, которая к тому времени стала важнейшим для России природным ископаемым: с 1898 года страна занимала первое место в мире по объемам ее добычи.
В геологической науке к началу ХХ века имелось множество разнообразных концепций происхождения нефти. «...Высказывались взгляды о космическом происхождении нефти, т. е. о существовании ее на земле от века, о происхождении ее внутри земной коры под влиянием высокой температуры, т. е. о минеральном ее происхождении, и, наконец, о генезисе ее путем гниения растительных и животных организмов», — рассказывал Вернадский.
В своем докладе он дал критическую оценку концепциям неорганического происхождения нефти и обосновал свой выбор в пользу органической (биогенной) концепции. Вернадский доказывал, что горючие углеродистые ископаемые являются генетически родственными образованиями и 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».
В своем докладе Вернадский подчеркивал решающую роль геологического времени для процессов нефтеобразования. По его мнению, в течение многих миллионов лет базовые органоминеральные вещества геотермически нагревались и под высоким давлением подвергались термокаталитической деструкции.
На основе глубокого анализа геологических процессов Вернадский выявил и еще одну основную черту процесса нефтеобразования, состоящую в том, что общее количество рассеянной нефти в осадочной оболочке Земли намного превышает общее количество нефти в месторождениях.
Как сторонник осадочно-миграционной теории профессор Вернадский излагает свои взгляды и на миграцию 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... Когда давление уменьшается, нефть вытекает из такого смоченного пласта, и местами мы видим выделения ее... Выходя на земную поверхность, значительная часть ее испаряется. Те же самые явления испарения несомненно идут и в более глубоких слоях земной коры, где углеводороды этим путем переносятся с места на место».
Яркое выступление профессора Вернадского о проблемах происхождения нефти получило широкую известность в кругах российского геологического сообщества. Это убедило его продолжить научные изыскания в этой области.
Вернадский на нефтяных промыслах
В конце первой декады апреля 1902 года заведующий кафедрой минералогии Московского университета, профессор Владимир Вернадский выехал из Москвы в продолжительную командировку. Его целью было посещение главных нефтедобывающих районов Российской империи.
В апреле 1902 года Вернадский прибыл в Грозный и остановились в доме управляющего промыслами Челекено-Дагестанского нефтяного общества Ивана Стрижова. Выпускник Московского университета 1894 года, он был одним из любимых учеников Вернадского и некоторое время трудился в качестве внештатного ассистента при возглавляемой им кафедре минералогии. Правда, научной карьере помешало негативное заключение Министерства внутренних дел, в котором говорилось об активном участии Стрижова в запрещенных студенческих организациях. Однако он быстро нашел себя на промышленном поприще. Для Владимира Вернадского Стрижов подготовил насыщенную ознакомительную программу осмотра грозненских нефтяных промыслов. Вначале они посетили асфальтовое месторождение вблизи станицы Михайловской, затем — горячие источники серной воды в Сунженских горах. Далее они поехали осматривать грозненские промыслы.
Покинув Грозный, профессор Вернадский и приват-доцент Самойлов добрались до порта Петровск на Каспийском море, откуда пароходом отбыли в нефтяную столицу Российской империи — Баку. С согласия управляющего бакинским отделом компании, инженера-технолога Ивана Гарсоева, вначале было организовано посещение крупнейшего в регионе нефтеперегонного завода. Затем Вернадский совершил поездку на балаханский нефтяной промысел компании.
Новые подтверждения биогенной концепции
Революционные потрясения 1917 года, трагические события Гражданской войны стали для академика Вернадского, как и для многих представителей научной интеллигенции, серьезным жизненным испытанием. Многие важные научные вопросы были отложены. К проблеме происхождения нефти он вернулся только в начале 20-х годов ХХ века.
В 1924 году в Париже на французском языке вышла в свет одна из значимых работ академика В. И. Вернадского «Очерки геохимии». Генезису нефти он посвятил два раздела главы «Углерод и живое вещество в земной коре». Обращаясь к возможностям новой научной базы, представленной геохимией и биогеохимией, он вновь приводит доказательства в пользу биогенной теории и полемизирует со сторонниками концепции неорганического происхождения нефти.
Одно из значимых мест в основании биогенной концепции происхождения нефти Вернадский отвел азоту: «Лишь в ХХ веке американский химик Мабери указал на то, что во всякой нефти всегда есть азот. <...> Эти азотистые соединения везде тождественны». Здесь необходимо отметить, что к началу ХХ века результаты изучения химического состава нефти были все еще недостаточны для полноценного исследования элементной иерархии ее составляющих. Наряду с углеродом, водородом, кислородом экспериментальные данные подтверждало также неизменное наличие серы в нефтях различных месторождений в разных странах и регионах. Однако в 1919 году американский химик-органик Чарлз Мабери в журнале Американского химического общества опубликовал результаты исследования химического состава нефти, где показал в ней и присутствие химически связанного азота. Этому открытию академик Вернадский придавал особое значение, отмечая, что «невозможно представить генезис этих азотистых тел в нефтях в огромных массах, в количестве многих сотен тысяч тонн, иначе как в связи с живым веществом».
У академика Вернадского была поразительная способность подмечать знаковые явления. Вот, например, что он писал об оптической активности нефтей: «В земной коре только жизнь и материальные продукты ее разрушения могут обладать диссиметрией, т. е. возможностью проявлений правизны и левизны, их неравенством. <...> Оставаясь на почве точного знания, следует признать, что явление оптической деятельности углеродистого материала при неравенстве правых и левых ее проявлений неизбежно приводит к живому веществу, к единственной физической среде, в которой диссиметрия существует». Оптическая активность нефтей как сложного органического соединения характеризуется их способностью вращать плоскость поляризации света. Результаты опытов, проведенных российскими учеными-химиками Львом Чугаевым, Павлом Вальденом и Моисеем Ракузиным, показали, что большинство нефтей вращают плоскость поляризации вправо, т. е. содержат в своем составе правовращающие изомеры. Между тем для всех искусственно полученных углеводородов, не связанных генетически с продуктами жизни, это не свойственно.
В рассмотрении проблемы происхождения нефти академик Вернадский также отвел значимое место исследованию битуминозных ископаемых сланцев. Его предсказание относительно распределения основных запасов нефти в мире не было оценено современниками, но оказалось актуально в XXI веке, в период нарастающей добычи сланцевой нефти: «Можно отметить два типа месторождений для скоплений нефти: 1) скопление в осадочных породах; 2) проникновение углеводородами битуминозных сланцев. Оба типа могут рассматриваться как части одного и того же явления. Нахождение в сланцах содержит наибольшие массы нефти».
Суммируя всю свою доказательную базу биогенной гипотезы, академик Вернадский пришел к выводу, что «образование нефтей — одно из проявлений огромной важности процесса передачи энергии Солнца через живое вещество в глубокие слои планеты».
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».
Текст: Александр Матвейчук
Фото: DIOMEDIA, РИА «НОВОСТИ»
