منشأ وتشكل الفحوم الهيدروجينية :

[مهند الكاطع]

منشأ وتشكل الفحوم الهيدروجينية :

 هناك  نظريتان  تعالجان هذا الموضوع أحداها تؤكد أن  المنشأ عضوي بينما  الأخرى تعتمد على الأصل غير العضوي .
يمكن عرض تشكل الفحوم الهيدروجينية بشكلين  رئيسيين مترابطين :
1-   منشأ الفحوم الهيدروجينية
-   منشأ لا عضوي .
-   منشأ عضوي
2-   تشكل الفحوم الهيدروجينية
-   المادة الاولية
-   الوسط الترسيبي
-   تحول المادة الاولية
ان حل كل هذه المشاكل والنتائج المستخلصة منها ، إلى جانب الأهمية النظرية ، تقدم أهمية عملية كبيرة في توجيه أعمال التنقيب عن الفحوم الهيدروجينية .
2-1- المنشأ اللاعضوي للفحوم الهيدروجــــينية :
ان النظريات التي أيدت المنشأ اللاعضوي للفحوم الهيدروجينية هي الاكثر قدماً ، وقد كانت بداية أنطلاقها في منتصف القرن التاسمع عشر ، وقد جمعت هذه النظريات عددا كبيرا من الباحثين العاملين في مجال النفط من كيميائيين وجيلوجيين حتى بداية القرن العشرين ، لكن في المقابــــــل وبشكل مواز كانت الادلة على المنشأ العضوي للفحوم الهيدروجينية قد تكاثرت وبدأت تشكك في نطرية المنشأ اللاعضوي .
ان نظرية المنشأ اللا عضوي للفحوم الهيدروجينية لها أكثر من منطلق لكنها جميعاً تشترك في المبدأ الذي يقول أن الفحوم الهيدروجينية تشكلت من العناصر والمواد اللاعضوية ، التي أتحدت وأعطت مركبات فحوم هيدروجينية في شروط حرارة وضغط مرتفعة جداً أو تحت تأثيؤ النشاط الأشعاعي الطبيعي .
لابد أن نشير أن نظرية المنشأ اللاعضوي للفحوم الهيدروجينية في أيامنا هذه لم يعد لها سوى الأهمية التاريخية .
وسوف نستعرض فيمايلي أهم النظريات التي نادت بالمنشأ اللاعضوي للفحوم الهيدروجينية :
2-1-1- نظرية المنشأ الكوني :
قدمت هذه النظرية من قبل العالم الروسي سوكولوف Socolov  عام 1889م الذي يرى أن غاز الميتان يعد أحد المكونات الرئيسية للكون (نجوم-نيازك ززز الخ ) وحيث ان  لافحوم الهيدروجينية قد تشكلت من أتحاد  مباشر للفحم والهيدروجين ناتجاً عن ذلك جذور مختلفة ( CH3 ،  CH2 ،( CH    وهذه الجذور تعطي من خلال الهدرجة والبلمرة يليها التكثف فحوم هيدروجينية مختلفة .
يضيف سوكولوف أن الفحوم الهيدروجينية كانت موجودة في الحالة النجمية للأرض ضمن الغلاف الغازي مع التبرد التدريجي للأرض كانت الماغما المنصهرة تمتص هذه الفحوم الهيدروجينية ، وأثناء تشكل القشرة الأرضية تسربت الفحوم الهيدروجينية بشكل غازي إلى الطبقات الرسوبية حيث تكثفت وتجمعت .
-1-2- نظرية المنشأ الجيوكيميائي الداخلي :
قدمت هذه النظرية من قبل العالم برتولية Bertolet  عام 1866 حيث قال بوجود تفاعلات كيميائية قرب النواة المركزية للكرة الأرضية ، لان غاز الفحم CO2 يتوفر بكميات كبيرة وحيث يصادف مركبات قلوية يتفاعل معها بدرجات حرارة عالية ويشكل مركبات لفحوم معدنية مثل Na2C2  :
 2Na + 2CO2       _          C2H2 + Na 2 O

وقد أوضح برتوليه أن الاستيلين المتشكل في الجزء العميق من القشرة الارضية تحصل له عمليات بلمرة وهدرجة ، مشكلا مجموعة من الفحوم الهيدروجينية المشبعة وغير المشبعة :

                                                             C6H6            _       С2H2 +  2H2            

     C2H2              _       C6H6  


العالم لينتس يرى ان انطلاق الفحوم الهيدروجينية مع الاندفاعات المغماتية التي تتغلغل ضمن الصخور الرسوبية أحد الأسباب المؤدية لتشكل التجمعات النفطية .
العالم مندلييف Mendelev  عام 1879 خرج بنتيجة تحاربه أن الفحوم الهيدروجينية تتشكل من تفاعل الماء مع فحم الحديد المتواجد في أعماق القشرة الأرضية :  

2FeC+ 3H2O          _             Fe2O3 + C2H6  

أما العالم موازان فقد قدم عام 1896 تفاعل الماء مع فحم الالمنيوم مستحصلا على غاز الميتان :

Al 4 C3 + 12 H2O    _        4Al (OH) 3 + 3 CH 4

وهناك فريق من الباحثين الأمريكيين يسمى ( Golfoil  ) قام عام 1971 بتقديم معطيات جديدة عن المنشأ اللاعضوي للغازات المتراكمة بشكل تجمعات تجارية ضخمة في أحواض ( Delaware , Sacramant  ) في الولايات المتحدة الأمريكية مستندين على دراسة نظائر الفحم المثبت في الفحوم الهيدروجينية , لقد أوضح الفريق العلمي أنه في منطقة Sacrament  في ولاية كاليفورنيا توجد أحدى التداخلات المغماتية ، التي اخترقت الغطاء الرسوبي ، ووصلت إلى السطح ، ويلاحظ ضمن الغطاء الرسوبي تشكيلات رملية من الكريتاسي ، ذات سماكة كبيرة ن وهذه التشكيلات تحتوي على تجمعات لغازات طبيعية بكميات ضخمة غلى جواز الكتلة المغماتية التي أخترقت الرسوبيات .
أن دراسة نظائر الفحم للفحوم الهيدروجينية الغازية أظهرت أن درجة الحراراة اللازمة لتشكل الغازات قد تجاوزت / 1000˚م /  حيث أن هذه الحرارة قد وصلت إلى أكثر من /1200˚م / بالقرب من الجسم المغماتي .
بالاعتماد على هذه الملاحظات ، قام الفريق العلمي المذكور بصياغة فرضية تشكل الغازات بالعلاقة مع الدرجة الحرارة العالية للاجسام المغماتية .
وهكذا يتبين ان تواجد المغما بدرجة حرارة أكبر من /1200˚م / فـــــان الصخور الكربوناتية تطلق كميات كبيرة من غاز الفحم ( СO2 ) الذي يدخل في تفاعل مع الهيدروجين المنطلق من المغما مشكلا غاز الميتان ( CH4  ) :

CO2 + 4 H 2                 CH4 + 2 H2O

أما الجسم المغماتي فقد قام بدور الوسيط الفعال ، والغازات المتشكلة تتابع طريقها إلى الصخور الخازنة لتشكيل تراكمات الغاز . في النهاية أذ كانت النتيجة التي توصل اليها الفريق الم   كور صحيحة فأنه من المنتظر أن تحتوي الصخور الرسوبية  ذات التدخلات الكربوناتية والتي بتماس مع الأجسام المغناتية المتدفقة على كميات هامة من الغازات الطبيعية ذات المنشأ اللاعضوي ، وهذا مالم يؤكد .

                                          يتبع....

[مهند الكاطع]

2-1-3- نظرية المنشأ الاشعاعي :

قدمت هذه النظرية من قبل العالم الروسي سوكولوف Socolov  عام 1929 حيث ذكر أنه بفعل النشاط الاشعاعي داخل وسط عديم الاوكسجين فان غاز الميتان ( CH4  ) يتبلمر ويتحول إلى فحوم هيدروجينية أثقل . أضاف سوكولوف أن غاز الميتان نفسه قد تشكل بفعل النشاط الاشعاعي منطلقاً من الماء والفحم الحر المنتشر في الصخور وذلك حسب التفاعلات التالية :


 

2 H2O      _     2 H2 + O2

 C + O 2                       CO2  
  
CO2 + 4 H2       ___        C2 H6  

لقد وجد أنه خلال عملية النشاط الأشعاعي يستطيع غاز الميتان الذي يوجد داخل حجم قدره (اكم¬¬3 ) من الصخر وبوجود ضغط قدره (100 جوي ) التحول إلى مليون طن من الفحوم الهيدروجينية خلال مدة مليون سنة بتأثير النشاط الاشعاعي.
خلاصة القول أن النتائج التي تم الحصول عليها من قبل مؤيدي المشأ اللاعضوي للفحوم الهيدروجينية جديرة بالأهتمام ، ولانستطيع النفي بشكل مطلق تشكل الفحوم الهيدروجينية وبشكل خاص غاز الميتان , كما أننا لانستطيع قبولها وخاصة مؤيديها الذين يحاولون اليوم تعميم نظرية المنشأ اللاعضوي للفحوم الهيدروجينية ، وعلى الرغم من بعض النتائج الهامة التي توصلوا إليها كاستخراج البيتوم من البازلت والدوليريت ، لأن هناك مجموعة من الحقائق تشير إلى أنه ليس بهذه الطريقة تشكلت الكميات الضخمة من الفحوم الهيدروجينية الطبيعية .
ان من الحقائق الرئيسية التي تبعد الاهتمام عن نظرية المنشأ اللاعضوي للفحوم الهيدروجينية نشير هنا إلى مايلي :
1-   ان الفحوم المعدنية لايمكنت أن توجد ضمن التشكيلات الرسوبية حيث توجد تجمعات الفحوم الهيدروجينية ، لا حرارة تشكلها كبيرة جداً ( 1600 ˚م ) لتشكيل فحم الكالسيوم و 600- 780 ˚م لتشكل فحم الالمنيوم .
2-   الحرارة التي لزمت من أجل تصنيع الفحوم الهيدروجينية من المواد اللاعضوية كانت بشكل عام أكبر من /200˚م / ، وهذه الحرارة ضمن الارض لايمكن أن توجد إلا على أعماق كبيرة جداً ، حيث يتم توضع الصخور النارية ، وحالات وجود الفحوم الهيدروجينية ضمنها نادرة جدا ، وهي جالة أستثنائية .
3-   المواد البيتومينية الموجودة بشكل تدخلات ضمن الصخور النارية ليست مترافقة معها ، ولكنها تعود للصخور الرسوبية البيتومينية التي كانت ممتصة من قبل المغما .
4-   الفحوم الهيدروجينية المشكلة من أصل لا عضوي تكون مجردة من الفعالية الضوئية والقدرة الدورانية بينما الفحوم الهيدروجينية الطبيعية تمتلك هذه الخاصة ، والقدرة الدورانية للضوء التي تتمتع بها الفحوم الهيدروجينية ، وتاتي حسب آراء الباحثين من المواد المنحدرة من اصل عضوي .
5-   ان وجود الفانديوم والنيكل من مركبات الفحوم الهيدروجينية ليست بدليل على المنشأ اللاعضوي لها . فقد ثبت أن بعض النباتات لها خواض تركيز بعض المعادن مثل الفانديوم .

2-2- المنشأ العضوي للفحوم الهيدروجينية :

أن القسم الأكبر من العاملين في مجال جيولوجيا النفط يؤيدون اليوم المنشأ العضوي للفحوم الهيدروجينية ، مستندين بذلك إلى  دراسة الاحواض الترسيبية ، والمواد العضوية في الرسوبيات الحديثة والقديمة والتحاليل الجيوكيميائية العضوية التي فصلت مستخلصات متعددة تؤيد الاصل العضوي للفحوم الهيدروجينية .
2-2-1 استخلاص الفحوم الهيدروجينية من العضويات الحية :
تتكون الكائنات الحية من مركبات بروتينية وليبيدية ..... الخ . وتختلف نسب هذه المركبات بأختلاف المجموعات الحيوانية والنباتية التي تنتمي إليها .
- البروتينات   : تشكل جزأ هاما من المادة العضوية ، وهي عبارة عن بولميرات ذات درجة أنتظام عالية ومؤلفة من الحموض الأمينية .
- الليبيدات : تضم المركبات العضوية التي لاتنحل في الماء ، ولكن تنحل في المذيبات العضوية . كما تضم الحموض الدسمة غير المشبعة التي تتواجد بكثرة في الزيوت ذات الأصل النباتي . وتتواجد الليبيدات في الاشنيات ، حيث تشكل من 60-70 % من وزنها . وتلعب الليبيدات غير القابلة للانحلال بالماء دوراً مهماً في منشأ الفحوم الهيدروجينية حيث أظهرت دراسة العلاقة النظائرية
C13 / C12    ان الزيوت الخام تتشكل مباشرة من ليبيدات المادة العضوية ، في حين تتشكل الفحوم من بقايا النباتات ، وخاصة من المادة السيللولوزية .
لقد أمكن عزل كميات من فحوم هيدروجينية مختلفة أعتبارا من كائنات حية مختلفة جيوانية كالديدان والاسماك والمرجانيات وحتى من جسم الانسان نفسه ، ومن كائنات نباتية مالاشنيات ونباتات أخرى .
لقد كان معروفا منذ القدم دور اشجار النخيل في أنتاج الزيوت الدسمة الغنية بالفحوم الهيدروجينية ، وكذلك الامر بالنسبة لبعض الحيتان والاسماك البحرية . فزيت كبد الحوت يحتوي على نسب قد تصل حتى 50% من الفحوم الهيدروجينية ، وقد وصل الامر ببعض الباحثين غلى القول أن التجمعات النفطية تتشكل من تراكم مباشر للعضويات .
لقد قام العالمان انجلر Engler  وهوفر  Hoefer  عام 1888 بتقطير شحوم الاسماك ( المواد الدسمة ) تحت الضغط 20-25 جوي ودرجة حرارة قدرها 360-400˚م وقد حصلا على نوع من الفحوم الهيدروجينية الغازية والسائلة ، المشابهة إلى حد كبير للزيوت المتشكلة في رسوبيات القشرة الأرضية .
لكن انجلر بعد مدة من تلك التجربة قام بأستحصال الفحوم الهيدروجينية البارافينية والاسفلتية من خلال تقطير الاوحال الطحلبية من قعر بحر البلطيق .
أمام  ماذكر سابقا فقد تراكمت مجموعة من الحقائق التي أيدت المنشأ العضوي للفحوم الهيدروجينية نذكر أهمها فيما يلي :

1-   ان  تجمعات الفحوم الهيدروجينية توجد في التشكيلات الرسوبية بشكل عام ن وهي تتكون في الرسوبيات ذات الاصل البحري ونادرا في الرسوبيات القارية .
2-   ان تجمعات الفحوم الهيدروجينية توجد في شروط من الحرارة والضغط محدودة نسبيا (حرارة من 150-200˚م) وضغوط تصل الى /400كغ/سم3/ وهناك دلائل كثيرة تشير ان الفحوم الهيدروجينية قد تشكلت بدرجات حرارة تقل عن 100-150˚م .
3-   وجود عناصر او اتحادات كيميائية في الفحوم الهيدروجينية ، مميزة للمادة العضوية نذكر منها : المركبات الازوتية (N ، NH4 ) الكبريتية (S ، H2S) الاوكسجينية (حموض نفتينية ) الكولستريـــن ( С27H45OH  ) الذي يوجد في الدماغ والاعصاب بنسب من 6-12% والكبد بنسبة 6%  ، والفيتوسترين ( С26H43OH  ) المميز للنباتات ان كلا من الكوليسترين والفيتوسترين هي التي تحدد القدرة الدورانية للفحوم الهيدروجينية .
4-   وجود البورفيرينات Poefirine  في الفحوم الهيدروجينية الطبيعية ( عبارة عم مواد كيميائية طبيعية تشكل البنية الاساسية للهيموغلوبين والكلوروفيل ) هي تأكيد على الاصل العضوي للفحوم الهيدروجينية وتظهر من جهة الطبيعة الحيوانية ( ايتوبورفيرني Filoporfirine  (OOH  ) C32H38NH4 ) التي تنحدر من تفكك الكلوروفيل . من جهة أخرى فقد تثبت تجريبياً أن البورفيرنات تتخرب وتتفكك بسهولة عند درجة حرارة أعلى من 250˚م .
5-   أن قيمة العلاقة النظائرية С13/С12 في الفحوم الهيدروجينية هي أقرب بقيمتها إلى تلك التي تتكون في المادة العضوية منها إلى قيمتها في الغلاف الجوي ، والكاربونات .
6-   ان القدرة الدورانية للضوء التي تتمتع بها الفحوم الهيدروجينية في الضوء الأستقطابي والتي تسببها مركبات عضوية ( الكلوليستريـــــــن    و الفينــــوسترين ) تثبت المنشأ العضوية أيضاً .
7-   تجمعات الفحوم الهيدروجينية تكون مترافقة دوما مع المياه المالحة المزامنة ذات المنشأ العضوي والبحري .
8-   أنطلاقاً من المنشأ العضوي للفحوم الهيدروجينية فقد امكن أكتشاف تجمعات ضخمة جداً منها ، ولكن على أساس المنشأ اللاعضوي للفحوم الهيدروجينية لم يتم أكتشاف اي من تجمعاتها .

[ترانيم]

الســـلام وعليكـــم ..

يعطيك الف عافية  اخي الكريم مهند على الموضوع

بانتظار الجديد من مواضيعك القيمة ..

دمت بالف خير

[المجد الاصيل]

معلومات قيمة أخي مهند ...
جزاك الله خير أخي الكريم ..
 '>