Ropa naftowa to ciekła kopalina, która stanowi przede wszystkim mieszankę naturalnych węglowodorów ciekłych, gazowych oraz stałych. Ponadto w jej składzie znajdują się niewielkie domieszki związków tlenu, azotu, siarki, jak i zanieczyszczeń nieorganicznych. Jej właściwości mają potężne znaczenie dla gospodarki światowej. Przede wszystkim dlatego, że stanowi ważny surowiec przemysłu chemicznego, ale nade wszystko energetycznego. Jak powstały złoża ropy naftowej? Co jest niezbędne w procesie jej tworzenia? Informacje znajdują się w poniższym artykule.
Jak powstaje ropa naftowa?
Ropa naftowa powstaje jako efekt termicznych i biochemicznych przeobrażeń materii organicznej, która pochodzi zarówno ze szczątków zwierzęcych, jak i roślinnych. W związku z tym do rozpoczęcia procesu niezbędna jest odpowiednia masa materiału organicznego. Jej gromadzenie zachodzi wtedy, gdy nad procesami erozyjnymi przeważa akumulacja osadów. Najlepszym środowiskiem dla tego typu procesów są morza oraz jeziora. Najwięcej osadów organicznych odkłada się w zbiornikach, które cechują się wysoką eutrofizacją osadów dennych i produkcją pierwotną, ale niską hydrodynamiką środowiska i/lub stratyfikacją wód. Duża dostawa biogenów do strefy fotycznej wywołuje przyspieszenie produkcji pierwotnej, czego efektem jest kwitnienie fitoplanktonu. Przede wszystkim zaś alg morskich, które są najważniejszym dostarczycielem morskiej materii organicznej.
W kolejnym etapie, gdy na dno zbiorników wodnych trafia dostawa fitodetrytusu, zmniejsza się ilość tlenu w jego górnych i dolnych partiach. To efekt rozkładania materii organicznej, w której ważną rolę odgrywa tlen. W tym samym czasie przebiega również depozycja, zwłaszcza zasobów ilastych i pyłowych. Ten proces skutkuje odłączeniem osadzonej uprzednio warstwy organicznej, która wzbogacona jest działającymi tam bakteriami. Materia traci zatem kontakt z czynnikami zewnętrznymi, szczególnie ograniczony zostaje dostęp tlenu. Proces ten nosi nazwę anoksji, czego efektem jest rozkład beztlenowy masy. Obecność bakterii beztlenowych, jak i wzrost frontów redoks (poziomu redukcji siarczanów i azotanów), powoduje, że w wyżej położonych partiach osadu wytwarza się siarkowodór. Jego obecność nie jest bez znaczenia. Hamuje on wgłębną działalność fauny drążącej, czyli przenikanie tlenu w głąb osadu w procesie bioturbacji. Efektem wszystkich tych działań, razem z kontynuacją sedymentacji minerałów ilastych, jest pełna izolację warstwy organicznej od strefy natlenionej. Tym samym procesy remineralizacji odbywają się wyłącznie w warunkach beztlenowych.
Na czym polega etap diagenezy?
W procesie rozkładu materiałów organicznych mają miejsce zmiany aerobowe oraz anaerobowe, które dają początek drugiego etapu tworzenia się ropy naftowej, czyli diagenezy. Całkowite odcięcie tlenu to okres, kiedy rozpoczyna się nowy etap powstawania tego złoża. Odżywiające się bakterie beztlenowe zapoczątkowują reakcje chemiczne, których wynikiem są nowe związki chemiczne. Jeśli zostaną spełnione określone warunki powstanie z nich później ropa naftowa. Efektem ubocznym ich przetwarzania jest np. biometan.
Ze względu na złożoność tego procesu, duża masa martwego materiału organicznego, jak i działających w niej bakterii beztlenowych nie jest wystarczającym czynnikiem. Oba składniki, niezbędne do wytworzenia ropy naftowej, muszą być pozbawione dostępu tlenu, jak i pozostałych czynników środowiskowych. Aby osiągnąć ten cel, zgromadzone warstwy martwych organizmów zwierzęcych i roślinnych, zostają pokryte solidną warstwą mułów i iłów. Jakie jest zadanie tej warstwy? Zgromadzony osad wykazuje przede wszystkim właściwości izolacyjne. Jednocześnie znajdujące się w nim minerały pełnią rolę katalizatora reakcji chemicznych, które umożliwiają procesy wytwarzania ropy naftowej.
Polecamy:
- badania gruntu pod domy jednorodzinne http://www.gco-consult.com/www/pl/oferta/badania-gruntu-pod-domy-jednorodzinne.html
- badania terenowe http://www.gco-consult.com/www/pl/oferta/badania-terenowe.html
Znaczenie temperatury w procesie tworzenia ropy naftowej
Mazista mieszanka martwych organizmów zostaje poddana zmianom w procesie beztlenowym, a następnie izolowana warstwami mułu i iłu. Dzięki temu w przyszłości mogą powstać cenne złoża ropy. W kolejnych latach, dziesięcioleciach i setkach lat odkładają się kolejne warstwy mułu i pyłów, w których zachodzą różne reakcje chemiczne. Z upływem czasu materia staje się coraz cięższa, przez co opada niżej w głąb Ziemi. To z kolei powoduje, że podnosi się ciśnienie, które spowodowane jest naciskiem ciężaru zgromadzonych warstw. Wraz z opadaniem osadu i rosnącym ciśnieniem wzrasta także temperatura. Kilometr pod powierzchnią Ziemi wynosi ona 30 ºC, co wciąż nie jest wystarczającym wynikiem. Dopiero na głębokości 2 kilometrów zaczynają zachodzić pożądane zmiany. Tam temperatura wynosi 60 ºC, co stanowi idealne warunki do dalszych przemian zgromadzonej materii organicznej. Masa ulega dalszym przemianom chemicznym, które nieuchronnie prowadzą do powstania ropy naftowej.
Podsumowując, proces powstawania ropy naftowej wymaga spełnienia określonych warunków środowiskowych. Przebiega w środowisku wodnym pod wpływem działania bakterii beztlenowych w materii organicznej.
