الوقود الاحفوري
يعرف الوقود الأحفوري بأنه أحد أشكال الطاقة غير المتجددة تشكل من بقايا الكائنات الحية النباتية والحيوانية.
ويشمل الوقود الأحفوري أنواعا مختلفة منه :
أ- الفحم الحجري
ب- النفط والغاز الطبيعي
ج- الصخر الزيتي
وقد قدر العلماء أن %86 من الطاقة المستخدمة فـي العالم تأتي تقريبا من احتراق الوقود الأحفوري.
تشكل الفحم الحجري
تشكل الفحم الحجري من بقايا الأشجار والسرخسيات والنباتات الأخرى التي عاشت فـي العصر الكربوني
منذ m.y 358 تقريبا،
وبعد موت النباتات فى المستنقعات بدأت بالتحلل جزئيا نتيجة نشاط البكتيريا اللاهوائية الموجودة في الماء.
مع مرور الوقت، تراكمت هذه المواد العضوية المتحللة ودفنت تحت طبقات من الرسوبيات.
وقد أدى ذلك إلى بقائها بعيدة عن الأكسجين، ومع مرور الوقت وتراكم الطبقات الرسوبية فوقها ازدادت درجة الحرارة والضغط المؤثر فيها، وبالتدريج تحولت إلى أنواع مختلفة من الفحم الحجري اعتمادا على مقـدار درجة الحرارة والضغط التي تعرضت لهما.
ومن أنواع الفحم الحجري :
أ- الخث ب- الفحم البتيوميني.
تشكل النفط والغاز الطبيعي
توجد نظريتان رئيستان توضحان آلية تشكل النفط والغاز الطبيعي من مادته الأم، وهما:
1- النظرية غير العضوية ذات الأصل غير العضوي
2- النظرية العضوية ذات الأصل العضوي.
ويتفق معظم العلماء على أن النفط والغاز الطبيعي هما من أصل عضوي.
نظرية الأصل غير العضوي
يفترض العديد من العلماء أن المواد الهيدروكربونية المكونة للنفط والغاز الطبيعي تتكون نتيجة تفاعلات مختلفة تحدث في الستار العلوي (أي أنها ليست ناتجة عن تحلل المواد العضوية).
ثم تهاجر تلك المواد خلال الصدوع العميقة إلى صخور القشرة الأرضية وهناك يتشكل كل من النفط والغاز الطبيعي في أنواع الصخور المختلفة (النارية أو الرسوبية أو المتحولة).
وأثبتوا صحة فرضيتهم من انبعاث غاز الميثان من البراكين.
ويرفض معظم العلماء هذه النظرية مبررين ذلك أن الميثان الذي يتشكل في ستار الأرض يكون مشتتا ولا ينتج بكميات ذات قيمة اقتصادية.
وفسروا أن سبب تكون النفط غير العضوي في بعض المناطق مثل روسيا بكميات كبيرة اقتصادية، ناتح من اندفاع الماغما إلى صخور رسوبية غنية
بالمواد الهيدروكربونية، مثل صخر الغضار.
نظرية الأصل العضوي
تفترض هذه النظرية ن النفط والغاز الطبيعي قد تشكلا من بقايا كائنات حية مجهريه مثل العوالق النباتية والحيوانية، التي عاشت في المحيطات أو البحار، إذ سقطت بقايا تلك الكائنات الحية بعد موتها في قاع البحر ودفنت تحت طبقات مختلفة من الصخور الرسوبية مثل الصخور الطينية.
وبسبب نقص الأكسجين فإنها لم تتحلل تحللا كاملا، وتراكمت في الطبقات الرسوبية التي أصبحت غنية بالمواد العضوية.
ومع مرور الوقت، ازداد الضغط ودرجة الحرارة ما أدى إلى نضوج المادة العضوية، وبلوغها مرحلة النفط أو الغاز الطبيعي.
ويوجد النفط والغاز الطبيعي غالبا معا في الصخور الرسوبية.
تسمى الصخور التي تحتوي على كميات كافية من المواد العضوية، التي يمكن أن يتولد ويتحرر منها ما يكفي من المواد الهيدروكربونية لتكوين تراكم اقتصادي من النفط أو الغاز الطبيعي صخور المصدر.
ومن أمثلتها صخور الغضار والصخور الطينية.
وتسمى المادة العضوية الصلبة التي تتراكم في صخور المصدر الكيروجين ، التي تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين، مع كميات قليلة من النيتروجين والكبريت.
ويعد الكيروجين مادة غير قابلة للذوبان في المذيبات العضوية العادية والمنتشرة في الرسوبيات مثل ثاني كبريتيد الكربون (CS2)، ويعتمد تحول الكير وجين إلى نفط أو غاز طبيعي على مقدار كل من درجة الحرارة والضغط والمدة الزمنية اللازمة لتشكله.
الذي يمثل آلية تشكل النفط والغاز الطبيعي.
هجرة النفط والغاز الطبيعي
يهاجر النفط والغاز الطبيعي من مكان تشكلهما في صخور المصدر أفقيا ورأسيا إلى صخور ذات نفاذية عالية تسمى الصخور الخازنة ومن الأمثلة على الصخور الخازنة الصخور الجيرية والصخور الرملية.
وتقسم هجرة النفط والغاز الطبيعي إلى نوعين، هما: الهجرة الأولية وتمثل هجرة
النفط والغاز الطبيعي من صخر المصدر إلى الصخور الخازنة بسبب الضغوط الواقعة عليه. والهجرة الثانوية التي تمثل الحركات التي تحدث للنفط والغاز الطبيعي في الصخور الخازنة لهما بسبب اختلاف الكثافة بين مكونات الصخور الخازنة.
ويستمر السمط والغاز الطبيعي في الهجرة حتى يصلا إلى المصيدة.
مصائد النفط والغاز الطبيعي
يتحرك النفط والغاز الطبيعي في أثناء الهجرة عبر مسامات الصخور حتى يصلا إلى الصخور الخازنة، ويمكن أن يصلا إلى سطح الأرض، إلا أن بعض الصخور غير المنفذة أو قليلة النفاذية مثل صخر الأردواز أو الغضار تمنع تلك المواد من الاستمرار في حركتها.
وتسمى تلك الصخور صخر الغطاء ويسمى التركيب الجيولوجي الذي يتكون من الصخور الخازنة وصخر الغطاء التي يحتجز النفط والغاز الطبيعي فيها ويمنع من الهجرة المصيدة وتصنف المصائد الحاوية على النفط والغاز الطبيعي بحسب آلية تشكلها إلى أربعة أنواع، هي:
1. المصائد التركيبية تعد من أكثر المصائد النفطية
انتشارا، حيث تتشكل من التراكيب الجيولوجية الناتجة من العمليات التكتونية التي تؤدي إلى تشوه الصخور، ومن هذه التراكيب الطيات والصدوع التي يؤدي تشكلهما إلى احتجاز النفط والغاز الطبيعي فيها.
2. المصائد الاختراقية
وهي مصائد تتشكل نتيجة تحرك رسوبيات إلى الأعلى بسبب قلة كثافتها نسبة إلى الصخور التي تعلوها.
ومن الأمثلة عليها القباب الملحية، ويتميز الملح الصخري بنقصان كثافته بزيادة العمق، لذلك تتشكل القباب الملحية عندما يصل الملح الصخري إلى أعماق تزيد فيها درجة الحرارة علىC 300 حيث كثافته قليلة نسبة إلى الرسوبيات التي تعلوه ويسلك عند هذه الدرجة سلوك الموائع؛ فتندفع الكتل الملحية إلى الأعلى مشكلة شكل القبة.
وتعمل القباب الملحية على احتجاز النفط والغاز الطبيعي ومنع حركتهما بشكل مشابه للمصائد التركيبية؛ لأن الطبقة الملحية غير منفذة.
3. المصائد الطبقية تتشكل المصائد الطبقية
الاختلاف في خصائص الصخور، ويمكن أن ينتج الاختلاف في خصائص الصخور في أثناء الترسيب أو بعد عملية الترسيب
فمثلا: يمكن أن تنشأ المصائد الطبقية بسبب تضاؤل سماكة طبقة من صخور ذات مسامية ونفاذية كبيرة مثل الصخر الرملي من أحد الجوانب، بحيث تدمج مثلا في طبقة صخر الغضار غير المنفذة.
ثم يختزن النفط والغاز الطبيعي في الطبقة المسامية ذات النفاذية الكبيرة داخل المصيدة.
4. المصائد المركبة : العديد من مصائد النفط والغاز الطبيعي لا تو جد منفردة، ولكنهاتتكون من نوعين أو أكثر من المصائد معا، ومعظم المصائد المركبة تتكون من المصائد التركيبية والمصائد الطبقية.
