HOL TEREM A KŐOLAJ?
(Ez a cikk megjelent a Víz, Gáz, Fűtéstechnika c. lap 2017. január 27.-i számában.)
Bizonyára hosszú idő fog még eltelni, mire a jövő embere kimondhatja majd elfogulatlan ítéletét abban a korántsem egyszerű elméleti kérdésben, amelynek középpontjában az immár másfél évszázada a politikai és gazdasági vetélkedés tárgyául szolgáló ásványi kincsek legértékesebbike áll – melyre számos szerző mutat rá, mint Eris almájára – s amelynek neve: petróleum vagy kőolaj. Honnan jön hát az a csodálatos anyag, amely alaposan gyanúsítható felbujtással és bűnrészességgel a kereken egy évszázaddal ezelőtt három világrészre kiterjedő öldöklésben és a világ újrafelosztásában, s Földünk kérgének nem csak legértékesebb, hanem nyugodtan mondhatjuk ma is, legrejtélyesebb terméke is egyben?
Bizonyára hosszú idő fog még eltelni, mire a jövő embere kimondhatja majd elfogulatlan ítéletét abban a korántsem egyszerű elméleti kérdésben, amelynek középpontjában az immár másfél évszázada a politikai és gazdasági vetélkedés tárgyául szolgáló ásványi kincsek legértékesebbike áll – melyre számos szerző mutat rá, mint Eris almájára – s amelynek neve: petróleum vagy kőolaj. Honnan jön hát az a csodálatos anyag, amely alaposan gyanúsítható felbujtással és bűnrészességgel a kereken egy évszázaddal ezelőtt három világrészre kiterjedő öldöklésben és a világ újrafelosztásában, s Földünk kérgének nem csak legértékesebb, hanem nyugodtan mondhatjuk ma is, legrejtélyesebb terméke is egyben?
Az uralkodó organikus elmélet
A kőolaj és földgáz keletkezésének 260 éve Lomonoszov által megfogalmazott, ma is uralkodó elmélete szerint az ásványi szénhidrogének a történelem előtti időkben élt élőlények szerves maradványaiból évmilliók alatt keletkeztek. Ez így él a köztudatban, de kevesen tudják, hogy egyes kutatók szerint a „folyékony arany” a metán nagy nyomáson spontán kialakuló változata lehet, s ily módon akár folyamatosan is keletkezhet a földkéregben. A biológusok nyitottak a kérdésre, míg a geológusok többsége szerint ez sületlenség. Mégis vannak tekintélyes szakemberek, akik megkérdőjelezik az uralkodó elméletet és azt állítják, hogy a felszínre kerülő földgáz és kőolaj nagyrésze nem fosszilis eredetű, hanem rendkívül nagy mélységben és nyomáson szervetlen anyagokból képződött. Ezt a lehetőséget az 1950-es, 60-as években ukrán kutatók komolyan vizsgálták és máig is folynak ilyen kutatások. Egyes beszámolók szerint a szervetlen keletkezés elméletére alapozva sikeres kutatófúrások történtek a Kaszpi-tenger térségében, Nyugat-Szibériában, és a Dnyeper-Donyeck medencében. A Lomonoszov által 260 évvel ezelőtt megfogalmazott tézis szerint a földmozgások által mélybe kerülő szerves anyagokat tartalmazó üledékes rétegek az extrém nyomás és magas hőmérséklet hatására évmilliók alatt alakulnak át. Orosz és ukrán kutatók viszont azzal érvelnek, hogy az olajmezők kialakulása olyan rendkívüli nyomást igényel, amilyen mélységbe nem juthattak le földmozgások által az élőlények maradványai. Ezen kívül az üledékes rétegek nem tartalmaznak olyan mennyiségű szerves anyagot, hogy kialakulhattak volna az óriási olajmezők.
A kőolaj és földgáz keletkezésének 260 éve Lomonoszov által megfogalmazott, ma is uralkodó elmélete szerint az ásványi szénhidrogének a történelem előtti időkben élt élőlények szerves maradványaiból évmilliók alatt keletkeztek. Ez így él a köztudatban, de kevesen tudják, hogy egyes kutatók szerint a „folyékony arany” a metán nagy nyomáson spontán kialakuló változata lehet, s ily módon akár folyamatosan is keletkezhet a földkéregben. A biológusok nyitottak a kérdésre, míg a geológusok többsége szerint ez sületlenség. Mégis vannak tekintélyes szakemberek, akik megkérdőjelezik az uralkodó elméletet és azt állítják, hogy a felszínre kerülő földgáz és kőolaj nagyrésze nem fosszilis eredetű, hanem rendkívül nagy mélységben és nyomáson szervetlen anyagokból képződött. Ezt a lehetőséget az 1950-es, 60-as években ukrán kutatók komolyan vizsgálták és máig is folynak ilyen kutatások. Egyes beszámolók szerint a szervetlen keletkezés elméletére alapozva sikeres kutatófúrások történtek a Kaszpi-tenger térségében, Nyugat-Szibériában, és a Dnyeper-Donyeck medencében. A Lomonoszov által 260 évvel ezelőtt megfogalmazott tézis szerint a földmozgások által mélybe kerülő szerves anyagokat tartalmazó üledékes rétegek az extrém nyomás és magas hőmérséklet hatására évmilliók alatt alakulnak át. Orosz és ukrán kutatók viszont azzal érvelnek, hogy az olajmezők kialakulása olyan rendkívüli nyomást igényel, amilyen mélységbe nem juthattak le földmozgások által az élőlények maradványai. Ezen kívül az üledékes rétegek nem tartalmaznak olyan mennyiségű szerves anyagot, hogy kialakulhattak volna az óriási olajmezők.
A kőolaj
szervetlen keletkezésének elmélete eredetileg nem jelentéktelenebb
személyiségtől származik, mint amilyen Dimitríj Mengyelejev. A kémiában azóta
is nélkülözhetetlen periódusos rendszer kitalálója megfigyelte, hogy ha
vaskarbid tartalmú vasat sósavval reagáltat, akkor a hidrogén mellett különböző
szénhidrogének is keletkeznek. Földünk fajsúlyára és mágneses tulajdonságaira
alapozva már régóta feltételezik, hogy a Föld magvában széntartalmú vasnak kell
lennie. Mengyelejev 1877-ben kialakult véleménye szerint a mélységbe hatoló
víz, vízgőz alakjában hat a karbidokra és azokból a szenet szénhidrogének
alakjában kioldja. Sajnos ezt a hipotézist a nagy tudós kísérleti eredményekkel
nem tudta alátámasztani. Egyelőre legfeljebb csak elgondolhatjuk, hogy a víz
1000 C fok hőmérsékleten H+ és OH ionokra disszociál és így némileg a sósavhoz
hasonló hatást fejt ki a mélyben. Legalábbis akkor, ha a kis mélységben lapító
vízzáró rétegek a víz nagyobb mélységbe hatolását meg nem akadályozzák.
Sikeresebb volt Charicskoff kísérleti eredményekkel alátámasztott
elgondolása, mely szerint a nagy nyomáson a Föld mélyébe hatoló
magnézium-kloridot tartalmazó tengervíz váltotta ki a kőolaj keletkezését. A
magnézium-klorid ugyanis magas hőmérsékleten víz jelenlétében sósavat ad, mely
reagálva a vaskarbiddal, szénhidrogének keveréke keletkezik. Lehetséges az is, hogy Földünk mélyében nem csak vaskarbid, hanem
másféle fémkarbidok is, pl. kalcium-karbid vagy alumínium-karbid is vannak. A
kalcium-karbid vízzel acetilént, az alumínium-karbid pedig metánt ad, amely a
földgáz és a mocsárgáz legfőbb összetevője. Ezekből a gáz halmazállapotú
anyagokból azután kondenzáció útján keletkezhettek a folyékony szénhidrogének.
Már az 1920-as években tudták és az elmélet támogatására felhozták, hogy a
színképelemzés tanúsága szerint az üstökösök csóvájában vannak szénhidrogén
gőzök, és a földbe csapódott meteoritok is tartalmaznak néha aszfaltszerű
anyagokat, amelyekben találtak már naftalint és antracént. Szigorúan véve ez
utóbbi tény csak annyit bizonyít, hogy más bolygókon is előfordulhatnak
szénhidrogének, vagy ha merészebbek akarunk lenni azt, hogy ezeken is
lehetséges szén alapú élet.
Egy harmadik kutató
Sabatier, a nagy francia kémikus pedig kimutatta, hogy az acetilén
katalizátorok jelenlétében attól függően, hogy jelen volt-e víz, vagy sem, és
hogy milyen magas a hőmérséklet, a legkülönbözőbb szénhidrogénekké alakítható át,
melyek pennsylvaniai, orosz, galíciai, vagy jávai kőolajhoz hasonlítottak.
Mindezek az elméletek azonban, amelyek a kőolajat szervetlen anyagokból
keletkezettnek vélik, egy hibában mégiscsak szenvednek: abban ugyanis, hogy a
hasonló módon keletkezett és kísérletileg is előállított olajszerű anyagok
optikailag inaktívak, ezzel szemben a természetes kőolajok optikailag mindig
aktívak, vagyis a poláros fény síkját mindig elforgatják. Az anorganikus
elméletek védői azzal érvelnek, hogy a Földben keletkezett kőolaj úgy válhatott
optikailag aktívvá, hogy bizonyos hatásokra a jobbra forgató szénhidrogének
nagyobb mértékben bomlottak föl, mint a balra forgatók, vagy pedig az olaj
vándorlása közben optikailag aktív anyagokat oldott föl. Viszont kimutatták,
hogy az olaj aktivitását a koleszterin okozza, amely tudvalevőleg az élő anyag
terméke.
Bár annak a valószínűsége, hogy a kőolaj szervetlen anyagokból
keletkezett termék, ilyen módon elég csekéllyé vált, továbbra is akadtak az
anorganikus elméletnek tekintélyes és elhivatott szószólói.
Mint
láttuk, a Föld mélyében különféle karbidok vannak jelen, amelyek víz hatására a
helyi viszonyoknak megfelelően a mindenütt megtalálható fém katalizátorok (vas,
nikkel, kobalt) közreműködésével a legkülönbözőbb összetételű kőolajokká
alakulhatnak. Egy másik szaktekintély, Vladimir Nikolaevich Ipatieff, aki a
moszkvai tüzérakadémia kémia tanáraként kezdte petrolkémiai kísérleteit, majd
az 1930-as évektől a Northwestern Egyetemen tanított Amerikában és az
újvilágbeli szénolaj gyártás egyik atyja volt - az etilénből indult ki, és
szintén a Föld mélyében uralkodó nagy nyomást, karbidokat, és katalizátorokat
vett segítségül elméletéhez. Mindezen elméletek, ha a mesterséges
szénhidrogének ipari méretű gyártásának beindításához közelebb vitték is a
petrolkémiát, a kőolaj keletkezésének izgalmas kérdését mégsem oldották
meg.
Egészen a
közelmúltig sokkal reményteljesebbnek látszott azoknak a kutatóknak a munkája,
akik az ellentábort, az organikus elméletet képviselték. Ennek az irányzatnak
legkiválóbb képviselője az 1930-as években egy ismert olajszakértő, Engler
volt. A mikor állati zsírokat magas hőmérsékletű cső-retortákban desztillált,
azt tapasztalta, hogy ezek az állati zsírok fokozatosan olajszerű anyagokba
mennek át – és ez volt kísérletének legfontosabb eredménye – optikailag aktívak
voltak. A geológus Höferrel pedig nagy kutató körutakat tett elméletének
támogatására, és hatalmas anyagot gyűjtve lényegében a szerves keletkezés
elméletét megerősítő eredményekre jutott. A következő évtizedekben keletkezett
nézeteket mérlegelve Engler és Höferrel elméleteit találták legmegfelelőbbnek a
kőolaj keletkezésének megmagyarázására a szakemberek, amit Taylornak a
kalcium-alumínium-szilikátokból álló fedőrétegekre vonatkozó tanítása
egészített ki.
Ezek a meggyőzőnek látszó elméletek nem mindenkit elégítenek ki, ezért a
kőolaj szervetlen keletkezésének elmélete az elmúlt években Engler és Höferrel
nézeteinek ellenére nyugaton is érdeklődésre talált.
Az elhallgatott anorganikus elmélet
Thomas Gold, a Cornell egyetem nyugalmazott csillagásza, a neutroncsillagok elméletének kidolgozója szerint a Föld keletkezése során a mélyben rekedt szén és hidrogén a kőzet repedésein keresztül fokozatosan a felszín felé, ember által elérhető mélységbe szivárgott. Az abiogenezis elméletének Gold-féle változata szerint a szénhidrogének már ott voltak a Földet alkotó anyagok között, amikor a szilárd halmazállapotú anyagok felhalmozódásával létrejött a Föld, mintegy 4,6 milliárd évvel ezelőtt. Gold szerint a kőolajat alkotó szerves anyagok jelenléte magyarázható az extrém körülmények között életképes baktériumok anyagcseréjével. Ezek szerint a kőolaj és földgáz, vagy legalábbis azok alkotóelemei már a Föld keletkezése óta mélyen a Föld belsejében vannak.
Thomas Gold, a Cornell egyetem nyugalmazott csillagásza, a neutroncsillagok elméletének kidolgozója szerint a Föld keletkezése során a mélyben rekedt szén és hidrogén a kőzet repedésein keresztül fokozatosan a felszín felé, ember által elérhető mélységbe szivárgott. Az abiogenezis elméletének Gold-féle változata szerint a szénhidrogének már ott voltak a Földet alkotó anyagok között, amikor a szilárd halmazállapotú anyagok felhalmozódásával létrejött a Föld, mintegy 4,6 milliárd évvel ezelőtt. Gold szerint a kőolajat alkotó szerves anyagok jelenléte magyarázható az extrém körülmények között életképes baktériumok anyagcseréjével. Ezek szerint a kőolaj és földgáz, vagy legalábbis azok alkotóelemei már a Föld keletkezése óta mélyen a Föld belsejében vannak.
A
szervetlen keletkezés elméletének támogatói emlékeztetnek arra, hogy néhány
jelenségre az uralkodó elmélet nem ad megfelelő magyarázatot, például arra,
hogy az olajmezők szinte mindig tartalmaznak biológiailag semleges héliumot. Az
elméletre alapozva Gold rávette a svéd állami energia tanácsot, hogy végezzenek
próbafúrásokat olyan sziklában, amelyet egy ősi meteorit becsapódása repesztett
meg nagy területen. A szikla bizonyosan nem volt üledékes eredetű és nem
tartalmazott sem növényi, sem tengeri életforma maradványokat. A fúrást
sikeresnek minősítették, bár a talált olaj mindössze 80 hordó volt, aminek
eredetéről eltérnek a vélemények, ami az egész projekt sikerét megkérdőjelezi.
Orosz
kutatók eközben elméleti megfontolásokra és kísérletekre alapozva is igazolni
látják az anorganikus elméletet. Az Orosz Tudományos Akadémia kutatói egy
houstoni olajvállalat vezetőjével, J. F. Kenney-vel együttműködve elsőként a
kőolajat alkotó szénhidrogének energia tartalmát tekintették át. Álláspontjuk
szerint a szerves anyagok, pl. a cukor lebomlásakor csak a legegyszerűbb szénhidrogén,
azaz metán keletkezik, valamint széndioxid. Az elhullott élőlények testét alkotó
erősen oxidálódott szénvegyületek lebomlásakor a hosszú szénláncú
szénhidrogének komplex keverékének képződése természetes körülmények között
termodinamikai okokból elvileg nem lenne lehetséges. A kutatók a Proceedings of
the National Academy of Sciences című szaklapban megjelentetett beszámolójukban
mégis azt állítják, hogy a metánból nagy nyomáson keletkezhet etán és oktán.
Ily módon a kőolaj a metán nagy nyomáson kialakuló módosulata lehet, mint ahogy
a grafit nagy nyomáson gyémánttá alakul át. A kőolaj képződéséhez alkalmasnak
tartott körülmények a földkéregben mintegy 100 km mélységben uralkodnak, de nem
állnak fenn a felszíni üledékes rétegekben, amelyek hagyományosan a kőolaj
keletkezési helyének számítanak.
Az organikus elmélet szószólói – a geológusok legtöbbje – azzal
érvelnek, hogy a föllelt olajmezőkről kitermelt olaj szénhidrogénjei a
szárazföldi és tengeri élőlények testét alkotó szénhez hasonlóan szegények 13 C
izotópban. A szervetlen eredetű szénhidrogének, például a metán ezzel szemben
magasabb 13 C izotóp arányt mutatnak. A kérdés eldöntésére nem
vállalkozunk, de jelezzük, hogy az uralkodó szerves keletkezés elmélete
egyáltalán nem hézagmentes és, hogy a dolgok nem csak egyféleképpen lehetnek
logikusak. Az emberek nem szívesen látják be, ha valamint nem tudnak, ebben az
esetben mégis jobb elismerni: valójában senki sem tudja, hogyan keletkezik a
kőolaj, de ha az anorganikus elmélet helytállónak bizonyulna, az a
politikusokban és a gazdaság főszereplőiben azt a félelmet keltené, hogy
felborítja a Föld maradék olajkészletére vonatkozó becsléseket. Márpedig a
készletekre vonatkozó becsléseknek súlya van, hiszen egyrészt alapvetően
meghatározza azt a csapásirányt, amely irányba a világ menekülni akar a
globális olajhiány réme elől, másrészt pedig a nagybefektetők piaci
magatartására is hatással van.
2013 elején az USA
Energiaügyi Minisztériumának élére Dr. Ernest Monizt nevezték ki, aki a
Massachusettsi Műszaki Egyetem atomfizikusa volt, de dolgozott már korábban is
a minisztériumban. Moniz amellett, hogy a zöld fizika professzora, közismerten
elkötelezett a fosszilis energiahordozók mellett, ami a környezetvédők szerint
veszélyezteti az éghajlatváltozás elleni globális harcot és a megújuló energiák
terjedését. Jelölése ellen a Greenpeace és a neves Sierra Club is felszólalt.
Az amerikai kormány energiapolitikája nem változik, és az már most látható,
hogy az energiahiány fenyegető réme elől nem a megújuló energiák felé, hanem a
szénhidrogének hagyományos és nem hagyományos formáinak irányába menekül. A szénhidrogének
keletkezésének biológiai (organikus) elmélete olyannyira közkedveltté vált az
Egyesült Államokban és Európa sok országában, hogy ez az előítélet
gyakorlatilag megakadályozta az ettől eltérő nézőpontok alapos megvizsgálását.
Más volt a helyzet az egykori Szovjetúnióban, ahol folytak anorganikus
kutatások. Thomas Gold szerint ez azért volt így, mert a nagyra becsült orosz
kémikus – Mengyelejev professzor – az anorganikus elméletet képviselte. Úgy
tűnik, Gold megfeledkezett arról, hogy a Lomonoszov óta uralkodó organikus
elmélet is orosz tudóstól származik, de ami az anorganikus elmélet lényegét
illeti, szimpatikusnak tűnik. Távol áll tőlünk, hogy ennek az akadémikus
kérdésnek az eldöntésére vállalkozzunk, de szükségesnek tartjuk jelezni, hogy
ilyen elmélet is van. Ha azonban valaki szavazásra bocsátaná a kérdést, az
anorganikus elmélet igazsága mellett tennénk le a garast azzal a meghagyással,
hogy ha az elmélet igaz is, a szénhidrogének keletkezésének üteme akkor is
nagyságrendekkel elmarad a kitermelés üteme mögött, ezért nem fogja fölborítani
az olajkészletekre vonatkozó becsléseket, így nem érdemes a kérdésnek gazdasági
felhangot adni. Az olaj tehát így is, úgy is fogytán van! Az anorganikus
elmélet ugyanakkor nem zárja ki, hogy élő szervezetek bomlása útján is
létrejöhetnek kőolajhoz hasonló bonyolult szénhidrogén elegyek, mindössze arról
van szó, hogy a Föld kőolaj készletében nem ez dominál.
A
termonukleáris magyarázat
A szénhidrogének szervetlen keletkezésének anorganikus folyamatára részletesebb és kielégítő magyarázat olvasható ki a Föld magjában végbemenő termonukleáris folyamatokból kiindulva arra a tényre vonatkozólag, hogy az olajmezők szénhidrogénjei szinte mindig tartalmaznak biológiailag semleges héliumot, valamint arra, hogy a szervetlen eredetű szénhidrogének magasabb arányban tartalmazzák a szén 13-as számú izotópját. A magyarázat az, hogy a Föld belsejében működő szabályozott és lefojtott természetes atomreaktorból, amely a Föld melegét is szolgáltatja, a reakció fölfelé törekvő sok-sok bomlásterméke között el nem bomlott hélium maradványok is megtalálhatók, a hélium tehát ezért van ott. A 13 C izotóp pedig azért fordul elő nagyobb arányban a szervetlen eredetű szénhidrogénekben, mert a szerves eredetűnek tartott természetes szénhidrogéneknek akár többszáz millió év is rendelkezésükre állt, hogy a Föld mélyéből magukkal hozott radioaktív termékek, köztük a 13 C is, elbomoljanak. Ezek az érvek az anorganikus elmélet oldalán nyomják a mérleg serpenyőjét.
A szénhidrogének szervetlen keletkezésének anorganikus folyamatára részletesebb és kielégítő magyarázat olvasható ki a Föld magjában végbemenő termonukleáris folyamatokból kiindulva arra a tényre vonatkozólag, hogy az olajmezők szénhidrogénjei szinte mindig tartalmaznak biológiailag semleges héliumot, valamint arra, hogy a szervetlen eredetű szénhidrogének magasabb arányban tartalmazzák a szén 13-as számú izotópját. A magyarázat az, hogy a Föld belsejében működő szabályozott és lefojtott természetes atomreaktorból, amely a Föld melegét is szolgáltatja, a reakció fölfelé törekvő sok-sok bomlásterméke között el nem bomlott hélium maradványok is megtalálhatók, a hélium tehát ezért van ott. A 13 C izotóp pedig azért fordul elő nagyobb arányban a szervetlen eredetű szénhidrogénekben, mert a szerves eredetűnek tartott természetes szénhidrogéneknek akár többszáz millió év is rendelkezésükre állt, hogy a Föld mélyéből magukkal hozott radioaktív termékek, köztük a 13 C is, elbomoljanak. Ezek az érvek az anorganikus elmélet oldalán nyomják a mérleg serpenyőjét.
A Föld voltaképpen egy szabályozott és lefojtott atomreaktorként
működik. Kellő mennyiségű energia befektetésével bármely atom széthasítható
részeire, az egyes tömegszámú hidrogén kivételével. A Föld belsejében zajló
maghasadási reakciók elindításához szükséges energia idegen égitestek becsapódásából
származik, amely valamikor a földtörténeti régmúltban ment végbe.
Kiindulási elem
|
Atomsúly
|
1.hasadási termék
|
Atomsúly
|
2.asadási termék
|
|
Vas (Fe)
|
26
|
Alumínium (Al)
|
13
|
||
Nikkel (Ni)
|
28
|
Szilícium (Si)
|
14
|
Nitrogén (N)
|
7
|
Germánium (Ge)
|
32
|
Kén (S)
|
16
|
Oxigén (O)
|
8
|
Kripton (Ke)
|
36
|
Argon (Ar)
|
18
|
Fluor (F)
|
9
|
Cirkónium (Zr)
|
40
|
Kalcium (Ca)
|
20
|
Neon (Ne)
|
10
|
Kadmium (Cd)
|
48
|
Króm (Cr)
|
24
|
Magnézium (Mg)
|
12
|
Szén (C)
|
6
|
Lítium (Li)
|
3
|
||
Berillium (Be)
|
4
|
Hélium (He)
|
2
|
||
Hélium (He)
|
2
|
Hidrogén (H)
|
1
|
A maghasadás
során létrejövő magas hőmérséklet folyamatosan gerjeszti a láncreakciót, amely
a Föld magjában uralkodó extrém körülmények között önfenntartó. A keletkező új
atomok tömege és súlya megegyezik a széthasadt atom súlyával, de térfogata nem.
Az új atomok lényegesen nagyobb, nagyjából kétszeres térfogatot töltenek ki,
ami az anyaghalmaz tágulását okozza. A tágulás hatására növekszik a nyomás az
aktív zóna körül. A környezet, mivel olvadt állapotban van, enged a nyomásnak,
és a felszín felé irányuló mozgással teret enged az anyaghalmaz térfogat
növekedésének. E térfogat növekedés okozta anyagvándorlás viszi el a keletkező
hőmennyiséget a reakciótérből, úgy szabályozva azt, hogy a folyamatot
megváltoztató túlságosan magas vagy alacsony hőmérséklet ne alakuljon ki. Az
így kialakult hosszantartó inherens folyamat - azonos súlyviszonyok mellett –
folyamatosan növeli a Föld térfogatát. E beláthatatlanul bonyolult folyamatban
a különféle kémiai elemek folyamatosan keletkeznek és hasítják egymást, amelyek
közül egyesek - mint a szén, hidrogén, kén, és az oxigén – igyekeznek
elfoglalni a sűrűségüknek megfelelő magasságot. Ezért a könnyebb elemek
áthaladva a nagyobb sűrűségű elemek olvadt rétegein, elindulnak fölfelé. A
hidrogén normál körülmények között nemigen vegyül semmivel, de az itt uralkodó
extrém nyomáson és hőmérsékleten viszont szinte mindennel, ami az útjába kerül.
Ezt teszi a szén, a kén, az oxigén is, de ugyanígy vándorolnak fölfelé,
keverednek és vegyülnek a könnyűfémek is: alumínium, magnézium, nátrium,
kálium, és a kalcium is. Ezzel a felszálló keveredő mozgással a vegyületek
végtelen sorát hozzák létre, egy részük pedig elemi állapotban marad. E
vegyületek az alacsonyabb hőmérsékletű felsőbb régiókba érve, mikor elérik
olvadási illetve fagyási pontjukat, kiválnak, vagyis megszilárdulnak.
Megközelítőleg kétezer kőzetalkotó ásványt ismerünk, ebből mintegy kétszáz
jellemzően nagy mennyiségben fordul elő. A képződő ásványok kiválási sorrendjét
kísérleti úton Norman Levi Bowen határozta meg, s 1928-ban megjelent „A magmás
kőzetek evolúciója” c. könyvében tette közzé, ami azután a geokémia és a
geofizika egyik alapműve lett.
Az ember által készített
atomreaktorban idővel olyan mértékben felhalmozódnak a hasadáskor képződött
anyagok, hogy több, neutront nyelnek el, mint amennyi keletkezik, és ha ki nem
cserélnék, a láncreakció leállna. A fűtőanyagot ekkor kiégettnek tekintik, és
kicserélik. Az ember által készített atomreaktorban tehát a kiégett
fűtőelemekben visszamaradt hasadási termékek nincsenek stabil sugárzásmentes
állapotig hasítva, ezek még több ezer éves felezési idővel tovább sugároznak. A
Föld mélyében zajló termonukleáris folyamatokban azonban sokkal nagyobb tömegek
vesznek részt, és sokkal hosszabb a rendelkezésre álló idő. Az önfenntartó
folyamatban a maghasadás évmilliókon át zajlik, mert a folyamat önfenntartó.
Keletkeznek ebben a folyamatban nem stabil atomok is, amelyeket izotópoknak
nevezünk. A rendelkezésre álló idő hosszúsága lehetővé teszi, hogy sokszori
feleződéssel a keletkezett instabil izotópok nagyrészt stabil, sugárzásmentes
atomokká bomoljanak. Ez a bomlás párhuzamosan zajlik a magban folyó
láncreakcióval, de ez a folyamat a felsőbb rétegekben megy végbe, hatásuk
hosszantartó. A bomláson átesett atomokból fölépült kőzetek és más vegyületek
már nagyrészt stabil, sugárzásmentes állapotban jutnak a felszín közelébe. Ez
alól csak a nagyon hosszú, több milliárd éves felezési idejű atomok jelentenek
kivételt, mint az uránium 238, vagy a tórium 232. Ezek az anyagok még nagyon
hosszú idő elteltével is sugárzóképes állapotban jutnak a felszínre. Folyamatosan
keletkeznek a mélyben olyan vegyületek is, amelyek nem válnak ki és nem
szilárdulnak meg, a felszín közeli hőmérsékleten. Ilyen vegyület az élet
szempontjából egyik legfontosabb anyag: a víz. A maghasadás isteni kohójában
teremtett hidrogén először a nyomás, később a gravitációs szelekció hatására
fölfelé nyomul, és elegyedik a szénnel, kénnel, oxigénnel, és a többi anyaggal,
melyekkel különféle vegyületeket alkot. Ilyen vegyület a víz, valamint a
szénhidrogének és kénhidrogének is, de így jönnek létre a karbonátok,
szulfidok, oxidok, stb. Mindnyájan a sűrűségük által meghatározott magasságban
helyezkednek el. Amikor a víz eléri a szilárd kéreg alját, akadályba ütközik.
Nincs egyedül, mert minden vegyület, amelynek sűrűsége nem éri el a 2,7 g/c3-t,
itt gyülemlik fel. Amíg nem képesek továbbhaladni, addig tovább elegyednek és
szelektálódnak, miközben évmilliókig várják az alkalmat, hogy tovább haladjanak
fölfelé. Vannak vegyületek, amelyeknek kicsi a viszkozitásuk és be tudnak
szívódni a földkéreg repedéseibe és azokon haladnak fölfelé. Ezek a földgáz, a
víz, a kőolaj, és a különféle sóoldatok, s így bukkan föl újra a kőolaj
szervetlen keletkezésének teóriája, noha nem azt kerestük.
Más,
sűrűbb anyagok, mint a bazalt, várakoznak. A bazalt sűrűsége 3,3 g/cm3, a
földkéregé átlagosan 2,7 g/cm3, a bazalt mégis följut a felszínre. Ahogy egyre
több olvadt magma gyűlik föl, megnövekszik a Föld belsejének a nyomása, és
mivel a szilárd földkéreg rideg, ezért szétreped, ezen a repedésen türemkedik
ki a magma, majd kihűl és megszilárdul. A magma felszínre törése után a nyomás
lecsökken, a láva pedig kihűl és megszilárdul. Saját anyagával kitölti és
begyógyítja a Föld kérgén esett repedést, ezért a bolygó állandóan szilárd
kéreggel van borítva. Ugyanez a mechanizmus növeli a tengerfenék felszínét,
ennek következtében a Föld térfogatát is. A bazalt, mivel sűrűbb, nehezebb
anyag, mint a Föld-kéreg átlagosan, ezért tartósan a mélyben marad és a tetején
felgyülemlett vízzel a mélyebb tereket tölti ki. A lassan, de folyamatosan
növekvő nyomás hatására, amikor a Föld-kéreg újra és újra megreped és
szétválik, földrengések pattannak ki. A kisebb viszkozitású anyagok, mint a kőolaj és különféle sóoldatok, de
a földgáz is, a kéregben megközelítik a felszínt, de a tengerfenéki üledékeken
ritkán törnek át, mert felhajtó erejük többnyire a fajsúlykülönbségből adódik.
Ezek a vegyületek főként a felszín alatti kőzetrétegekben torlódnak fel, csak
néha egy-egy hasadékon át jutnak a felszínre. A víz is előbb-utóbb eléri a
felszít, már csak azért is, mert rengeteg keletkezik belőle, és részben
kiáramlik, részben tovább tárolódik a kéregben. Egyes kutatók szerint az
óceánok víztömegének többszöröse rejtőzik a szilárd kéreg alatt. A kiáramló víz
a tengerfenéki hőforrások formájában áramlik ki a kéregből. A feloldott és
magával hozott ásványokat szétteríti az óceán mélyén. Hőmérsékletével, gazdag
ásványi anyag tartalmával életlehetőséget nyújt számos mélytengeri élőlény
fennmaradásához, a felszínre vagy közelébe kerülő része pedig az ember
szolgálatába áll, és úgy hívják: termálvíz. Ez az a víz, amely kitölti a
folyamatosan növekvő óceáni medence űrtartalmát, s amely létrehozta az ősrégi
kozmikus ütközések energiájának és a bolygó saját anyagának átalakításával
évmilliók százai során a világóceánokat. A Föld hőháztartásának változásai, a
légkör vastagsága és összetétele szorosan összefüggenek egymással, és
fenntartják az élővilágot.
A Föld mélyében működő termonukleáris reakciók hatására nem csak folyamatosan
keletkező anyagok – köztük víz és kőolaj – áramlanak a felszínre, hanem
jelentős mennyiségű hő is, amit geotermikus energia néven ismerünk.
Néhány
európai ország különféle időpontokban becsült kőolajkészletei: (Millió tonnában).
Ország
|
1950
|
1960
|
1970
|
1975
|
Ausztria
|
11
|
36
|
21
|
24
|
Dánia
|
na
|
na
|
na
|
32
|
Franciaország
|
1
|
28
|
21
|
12
|
NSZK
|
37
|
73
|
81
|
52
|
Nagy-Britannia
|
1
|
1
|
1
|
2198
|
Olaszország
|
na
|
44
|
37
|
103
|
Hollandia
|
7
|
29
|
40
|
37
|
Norvégia
|
na
|
na
|
33
|
940
|
Spanyolország
|
na
|
na
|
na
|
34
|
Törökország
|
na
|
10
|
93
|
70
|
Földünk
legfontosabb feltárt olajlelőhelyei országonként a következők: (Milliárd barrel
és tonna).
Ország
|
Feltárt készlet
|
Szaúd-Arábia
|
332,7 /46,27/
|
Egyesült Államok
|
216,5 /30,11/
|
Oroszország
|
192,6 /26,80/
|
Irán
|
135,9 /18,90/
|
Venezuela
|
130,6 /18,16/
|
Kuvait
|
125,1 /17,40/
|
Irak
|
122,8
/17,08/
|
Egyesült Arab Emírségek
|
113,3
/15,76/
|
Mexikó
|
70,9
/9,86/
|
Kína
|
42,9
/5,97/
|
Líbia
|
41,9
/5,83/
|
Nigéria
|
33,4
/4,65/
|
Kanada
|
21,2
/2,95/
|
Indonézia
|
21.0
/2,92/
|
Kazahsztán
|
20,5
/2,85/
|
Algéria
|
18,3
/2,55/
|
Norvégia
|
17,6
/2,45/
|
Nagy-Britannia
|
16,9
/2,35/
|