石油無機起源説
文藝春秋編 日本の論点PLUS 2005.07.28
石油資源は無尽蔵？
http://books.bitway.ne.jp/bunshun/ronten/ocn/sample/enquete/050728.html
原油価格（ＷＴＩ原油先物価格）が今月7日、１バレル＝62ドルと史上初めて60ドル台を突破し、その後も57ドル近辺で高止まりしている。上値を追う動きはようやく小康状態に入ったが、下落の気配は見られない。投機的な側面も多分にあるが、中国やインドの台頭などによる需要増が無視できない。今後も高い経済成長を続ければ、需要はさらに拡大していくだろう。
一方、供給サイドであるＯＰＥＣは、需要増に応じる形で今年3月に増産を決定。ところが、原油価格はなお上昇の一途をたどった。実はＯＰＥＣの生産能力は、70年代からほぼ横ばいのまま今日に至っている。この状態で増産するということは、そのまま生産余力の低下、つまり供給リスクの増大を意味する。実際、90年に、約865万バレル／日あった生産余力は、2004年後半には、30万バレル／日程度（除くイラク）にまで縮小した。ほんとうはこの需給逼迫懸念が油価を押し上げているのだ。
さらに、世界の多くの油田が遅くとも2010年までに生産のピークを越え、以降は減産に向かわざるを得ないとする「オイルピーク」説（2005年1月27日付本サイトで紹介）が、逼迫懸念に拍車をかけている。需要が増える一方で実質的に生産が減退するとなれば、いよいよ人類は脱・石油社会の構築を急がなければならない。
だが最近、これらの懸念を根底から覆すような説が注目されつつある。「石油無機起源説」と呼ばれるものだ。従来、石油は数億年前の動植物の死骸が堆積して化石化し、地熱と地圧の影響を受けて生成されたと説明されてきた。この化石を多く含む泥岩を根源岩といい、その上に堆積物が厚く累積した堆積盆地と呼ばれる場所で、さらにいくつかの条件が整って初めて、油田が形成される。これが有機起源説である。それに対して無機起源説は、もともと地球深部に大量に存在する炭化水素が、地殻の断裂を通じて地表に向けて上昇し、油田を形成したという。これは19世紀末から存在していた説だが、実際、堆積盆地ではなく、その下にある基盤岩の内部から油田が発見される例が少なからずある。
堆積盆地から石油が滲み落ちてきたとも考えられるが、周囲に油田や根源岩がない例がある。だとすれば、深部の炭化水素が上昇したと考えるほうが自然かもしれない。こういう場所は世界各地にあり、そのうち450箇所以上ですでに商業用の採掘が行われているという。たとえばベトナム沖では基盤岩に大油田群が見つかり、なかには、
28万バレル／日を記録したところもある。
米国科学アカデミーは2004年9月、実験室内で地球深部を再現し、無機物から炭化水素が容易に生成されたとする論文を発表。また米国石油地質家協会（ＡＡＰＧ）は今年6月、「石油の起源」と題する研究会議を開催し、無機起源説を初めてテーマとして取り上げた。無機起源説は、確実に市民権を得つつあるようだ。
もし無機起源説が正しいとすれば、石油はピークどころか地球内に無尽蔵に存在し、なお生成され続けていることになる。もちろん、その発見・採掘のための投資と技術の確立が大前提になるが、これが世界各国の政治・経済・社会に与えるインパクトは計り知れない。人類はエネルギーに対する認識のコペルニクス的大転換を迫られることになるだろう。
（島田栄昭 しまだ・よしあき＝『日本の論点』スタッフライター）
F.E.R.C Research Report
石油が無くなるって本当ですか？
http://www.ntv.co.jp/FERC/research/20001126/gimon01.html
2000/11/26 報告 報告者：山名 研一
現代の文明には欠かすことが出来ない物質である石油。近年、石油が数十年後に無くなると言われている。石油はメタンやエタンなどの炭化水素を主成分としてできた1000種以上の化合物の混合体で、動物や植物の死骸を原料に造られる。有機物を含む堆積岩が長い年月をかけ、地熱の作用やバクテリアにより分解され、石油や天然ガスに変化する。この有機成因説が1830年頃から通説となっていて、確かに石油の成分を調べると生物からしか生まれない葉緑素や血液に類似する物質が多く含まれている。しかし、この説に基づけばその埋蔵量に限りがあるというのだ！ジャパン石油開発の野本眞介氏によると、石油専門誌などの発表で石油の寿命はあと42年。新油田の発見や採掘技術の進歩で可採年数は伸びている。42年という数字はあくまで現在の消費量から算定した数字に過ぎず、中国など石油をあまり使用していない国々の消費が飛躍的に増大すれば、枯渇までの期限は短くなる。
アメリカコーネル大学天文学部のトーマス・ゴールド教授は、「実は石油は生物の死骸からではなく、地球の深部に大量に蓄えられている地球深層ガスが変化して地表まで染み出している物質である。」と語った。物質の想定量を考えると、現在の消費量ならばあと500年分はあると思われる。約46億年前の地球誕生の時、メタンなどの多量な炭化水素物質が地球内部の奥深くに閉じ込められ、それが石油の供給源になっている。木星や土星など太陽系惑星の大気中にはメタンが多く含まれており、隕石は多量の炭化水素物質を含んでいる。高温・高圧（深さ100～300キロメートル・温度1100～2400度・3～10万気圧）の場所では、一部の炭化水素は化学反応を起こし石油となり、岩盤の亀裂を通って地表近くで油田となる。
1986年、スウェーデン国家電力委員会は掘削チームを結成し、ダーナラ地方のシルヤン隕石孔の掘削を開始した（ Siljan Ring project）。3億6000万年前に巨大な隕石衝突した場所で、地殻の深部まで裂け目が入っている可能性があり、炭化水素も湧き出しやすい。更に、マグマが冷えてできた岩盤なため、生物の堆積物はほとんどない事がわかっているのだ。掘削から1年で地下6000ｍの地点で石油が発見され、通常の油田がある3000～
5000ｍよりも深部に石油があることを裏付けた。この油田発見は、有機成因ではなく地球深層ガスによって石油が作られているという事実を証明している。しかし、調査サンプルが少ないため仮説の域を出ない。石油が数十年で枯渇するか否かは、今のところ明言できない。それは石油生成メカニズムの更なる解明にかかっているのである。
http://www.science-frontiers.com/sf079/sf079g10.htm
The
Siljan Ring and T. Gold are back in the news again. A few
years ago, at Gold's instigation, private investors and the
Swedish govenment put up money to drill for oil and gas at
the Siljan Ring, some 200 kilometers northwest of Stockholm.
This granitic region is a meteor-created, shattered scar on
the earth's crust. It is in just such a spot that Gold
expects to find abiogenic petroleum and methane seeping
upward from deep inside the earth, where they have resided
since the earth was formed. Conventional petroleum geologists
have roundly ridiculed the Siljan Ring project; after all,
everyone knows that oil and gas derive from buried organic
matter.
Three
years ago, at a depth of 6.7 kilometers, the
"misguided" Swedish drillers pumped 12 tons of oily
sludge from the granite rock. "Just drilling fluids and
diesel-oil pumped down from the surface," laughed the
experts. This autumn (1991), more oil was struck in a new
hole only 2.8 kilometers deep. This time, only water was used
to lubricate the drill. How are the skeptics going to explain
this? Well, about 20 kilometers away, there are sedimentary
rocks; perhaps the oil seeped into the granite from there.
Rejecting this interpretation, the drillers are going deeper
in hopes of finding primordial methane. (Aldhous, Peter;
"Black Gold Causes a Stir," Nature, 353:593, 199l.
Anonymous; "Black Gold," The Economist, p. 101,
October 19, 1991. Cr. T. Brown)
Explorer
2002/11
Gas
Origin Theories to be Studied
http://www.aapg.org/explorer/2002/11nov/abiogenic.cfm
The
Siljan Ring project in Sweden was supposed to answer a
lot of questions about the origin of hydrocarbons, but not even
the sight of burning "water" ended the mystery. The
research -- and the increasingly intense debate continues.
The debate about cooking up hydrocarbons keeps getting hotter.
Some
scientists insist that all petroleum comes from abiogenic（非生物源の） processes, with
hydrocarbon development occurring in the Earth's mantle.
Most geochemists and petroleum geologists remain convinced that
crude oil and natural gas have organic origins.
Look for this dispute to intensify in 2003, with new heat coming
from an unexpected venue. In June, AAPG's typically sleepy
Hedberg Conference could be the spark that sets off scientific
fireworks.
Hedberg conferences address topics proposed by AAPG's Research
Committee. They take place in informal settings, with attendance
limited to 80-100 persons.
On June 9-12, however, a Hedberg Conference will be held in
London with the theme "Origin of Petroleum -- Biogenic
and/or Abiogenic and Its Significance in Hydrocarbon Exploration
and Production."
"The timing is right," said Barry Katz, a ChevronTexaco
Fellow in Houston and a member of the conference's program
committee. "Historically, what has been the big issue is
that there's essentially a Western and an Eastern school of
thought.
"On the Western side, we've gone through what you've
typically done in the scientific method," he noted.
"The Russian arguments have been just that, arguments. We
have yet to get them in a room to see what they have on the
table."
Katz said he hopes the leading theorists from both sides will
attend, so "we can have a balanced view and get everybody to
talk to each other. That's what the Hedberg conferences are all
about."
Is It
Commercial?
An explorationist might dismiss the entire controversy over
petroleum origination, except for two key points:
* Theorists of abiogenic petroleum tend to see hydrocarbons as
not just abundant but super-abundant, with no
possibility of constrained supply.
* Petroleum generated by abiogenic processes could occur
anywhere, so exploration need not be
limited to sedimentary basins, or to depths of only a few miles.
Modern theory directly links petroleum origination to organic
detritus, according to Michael Lewan, a research geochemist for
the U.S. Geological Survey in Denver.
"The modern, organic theory of the origin of petroleum
states that a portion of the lipid fraction of
micro-organisms deposited in anaerobic sediments is the original
source of petroleum," he said.
Proteins and carbohydrates make up 85-95 percent of the weight of
these micro-organisms, and are rapidly degraded by microbial
activity, Lewan said.
The remaining 5-15 percent can be preserved in anaerobic
sediments, representing "unique depositional conditions that
result in organic-rich, sedimentary-rock intervals in some
stratigraphic sequences," he explained.
Lipid material preserved in the original sediments polymerizes
into kerogen, an insoluble organic material, Lewan said.
"As these organic-rich rock intervals are heated with burial
in sedimentary basins, the hydrocarbon polymers within the
kerogen thermally crack through a free-radical mechanism to yield
liquid and gaseous petroleum hydrocarbons," he said.
Research in the lab and in the field demonstrates that petroleum
development can and does take place in the earth's crust, he
stated.
"I feel we've done a very good job of simulating production
of petroleum in the laboratory," Lewan said. "Between
the lab work and the fieldwork, we've put together a very good
picture."
Although hydrocarbons can be produced from inorganic sources, a
1993 study based on helium isotopes found that abiogenic
hydrocarbons account for less than 200 parts per million of
cumulative global production to date, Lewan said.
"Is it so diffuse that it never really accumulates? Is it
focused in certain areas where it can be accumulated?" he
asked.
"I don't think anybody has ever doubted that there is an
inorganic source of hydrocarbons. The key question is, 'Do they
exist in commercial quantities?'"
From
Russia, With Love
Various other theories oppose the organic-origin explanation. The
principal counter-theory is often called the abyssal, abiotic Russian-Ukrainian
theory of petroleum. 深淵の非生物的
In
1951, a group of Russian scientists issued a challenge to the
theory of organic petroleum origination. They claimed that
hydrocarbons are produced from inorganic materials, at
upper-mantle to lower-crust depths.
New controversy over that proposal resulted from a paper
published in August 2002 in the Proceedings of the National
Academy of Sciences (U.S.), "The evolution of
multi-component systems at high pressures: IV. The thermodynamic
stability of the hydrogen-carbon system: The genesis of
hydrocarbons and the origin of petroleum."
This paper, written by J.F. Kenney of Gas Resources Corp. in Houston and
three Russian co-authors, rejects the proposal that petroleum can
derive from "highly oxidized biotic molecules of low
chemical potential."
Drawing on scaled particle theory and simplified perturbed
hard-chain theory, Kenney et al. present an evaluation of the
chemical potentials and related thermodynamic affinities for
n-alkanes. They conclude:
"The H-C system does not spontaneously evolve heavy
hydrocarbons at pressures less than about 30 kbar, even in the
most favorable thermodynamic environment. The H-C system evolves
hydrocarbons under pressures found in the mantle of the Earth and
at temperatures consistent with that environment."
They also briefly describe the experimental production of
petroleum hydrocarbons using only wetted marble (CaCO3) and solid
iron oxide (FeO), in an apparatus allowing investigation at
pressures up to 50 kbar and temperatures up to 1,500A^° Celsius.
Kenney said there is no real debate about petroleum origination.
"There has not been any 'debate' about the origin of
hydrocarbons for over a century," he stated. "Competent
physicists, chemists, chemical engineers and men knowledgeable of
thermodynamics have known that natural petroleum does not evolve
from biological material since the last quarter of the 19th
century."
In their paper, Kenny et al. contrast the H-C system with the
H-C-O system, "which manifests consistently decreasing
chemical potentials with increasing polymerization."
They then discuss reactions involving C6H12O6, or glucose, as a
"typical biotic reagent." In response, Lewan noted that
neither carbohydrates nor proteins are now thought to have a part
in petroleum formation.
"Significant scientific advances over the last 40 years have
tested, modified and refined the organic theory for petroleum
formation in the Earth's crust," Lewan said.
"It is unfortunate that Kenney et al. have chosen to ignore
these efforts of other competent scientists, and elevate their
inorganic theory on the misconception that the organic theory is
based on carbohydrates being the source of petroleum."
The Golden Touch
No one in the United States has been more associated with the
theory of abiogenic petroleum than Thomas Gold, a professor of
astronomy at Cornell University, now retired.
"The only real opponents to this story (of abiogenic origin)
are in Western Europe and in the United States, and they are the
professional petroleum geologists," he said.
"The subject of organic chemistry was wrongly taken by
petroleum geologists long ago to mean chemistry of biologic
origins. You can still have a book of organic chemistry that has
nothing to do with organisms at all."
Gold most recently explained his theories of the origin of
petroleum in his 1999 book The Deep Hot Biosphere, which presents
the view that life on Earth exists to a depth of many miles.
That helps him explain the apparent organic constituents of
petroleum. In Gold's view, hydrocarbons form at a depth of 100 to
300 kilometers and take on some organic attributes as they
migrate upward.
"Oil is a very good nutrient for microbiology. In 1972, I
began to realize that the oil had soaked up biological molecules
that the petroleum itself had fed," he said.
Migration also explains another commonly offered piece of
evidence for organic petroleum, depletion of the carbon 13C
isotope, according to Gold.
Photosynthesis and other organic activity favor the stable 12C
isotope over the stable 13C isotope. The resulting 13C deficiency
is taken as an indicator of organic processes.
Petroleum shows the 13C depletion to an even greater degree than
its supposed organic source matter, but in a ratio similar to
that of the lipid fractions of those organisms.
Gold theorizes that carbon-bearing molecules diffusing through a
porous mass, in any process, results in fractionation that favors
the lighter 13C isotope.
"Biology is not a nuclear reactor. It can't make carbon-13
or carbon-12. But it's treated in the literature that the 12C-13C
preference is strictly a plant matter," Gold said.
"It's quite clear that there is an isotopic fractionation
occurring in the migration path."
More evidence of upward hydrocarbon migration from great depth
comes from the prevalent occurrence of helium with petroleum,
Gold said.
"We have two conflicting pieces of evidence. Petroleum
contains helium, which the plants cannot have concentrated,"
he said. "Petroleum also contains purely biological
molecules, which petroleum-fed biology deep in the ground could
concentrate.
"This (upward migration from great depth) is the only
explanation I've ever heard of to account for the amount of
helium brought up with petroleum."
Petroleum explorationists have good reason to care about the true
origin of hydrocarbons, Gold noted.
"For one thing, they always avoid drilling into the basement
rock," he said. "They've probably avoided drilling into
a large amount of very productive rock."
Also, in Gold's theory hydrocarbons continue to well up from the
mantle. He believes depleted petroleum reservoirs are refilling,
all over the world.
Seeing Is Believing?
A new perspective on isotopic analysis of abiogenic hydrocarbons
appeared in a letter to Nature magazine in April 2002,
"Abiogenic formation of alkanes in the Earth's crust as a
minor source for global hydrocarbon reservoirs."
Barbara Sherwood Lollar and four co-authors from the Stable
Isotope Laboratory at the University of Toronto reported their
analysis of gas from the Kidd Creek mine in Ontario, typical of
hard rock mines operating throughout the Canadian Shield.
"These gases had been known historically in the mines for a
very long period, up to 100 years, but nobody had investigated
them until the 1980s. In Precambrian rock, it's not intuitively
obvious where these hydrocarbons come from," said Sherwood
Lollar, a professor of geology at the university.
According to the authors, the Kid Creek gases were composed of
methane, ethane, H2 and N2, with minor concentrations of helium,
propane and butane.
"We knew that these were unusual in composition. They don't
look like thermogenic. They don't look like microbial,"
Sherwood Lollar said.
An unusual pattern of d13C values among C1-C4 alkanes provided
evidence of abiogenic formation. Additional support came from
study of d2H values.
"The inverse relationship of 13C isotope depletion and2H
isotope enrichment between C1 and C2 for the Kidd Creek samples
supports a polymerization reaction as the first step in the
creation" of higher hydrocarbons, the authors concluded.
日本経済新聞 2005/11/13
石油は無尽蔵か 「無機説」に脚光 議論なお不十分
ガソリンや灯油の高値に悲鳴を上げている人には朗報? 天然ガスや石油のもとになるメタンガスは地球の奥深くで合成され、無尽蔵にあるかもしれない。そんな仮説が専門家の間でささやかれている。常識破りの「石油無機起源説」を検証する。
今年６月にカナダで開いた米石油地質家協会(AAPG)年次総会。石油探査の専門家が集まる世界的な会議で、無機起源説をテーマに討論会が開かれた。異端視の説を取り上げるのは異例。話題を呼んだ。
石油は通例、大昔の生物の死骸が地下に埋もれて分解、適度な圧力・温度の下で長い時間かけて油になったと説明される。生物の死がい(有機物)が出発点の有機起源説だ。
定説に対し、無機起源説は地殻(岩盤)の底(深さ数十キロ)で岩石が水と反応してメタンガスができると説く。メタンは反応を重ねて石油や天然ガスなどに変化。岩盤の割れ目を伝って上昇し地層に蓄えられる。有機説を全面否定するのではなく、生物の死がいからできるのとは別に岩石からできる油もあるとする立場だ。
この説は１８７０年代、元素の周期律表を考案したロシアの科学者、メンデレーエフが最初に提唱。両説が並び立つ時期もあったが、二十世紀に入り米国が石油文明の頂点にたつとともに米国の地質学者が唱える有機説が主流になったとされる。現在は探査や埋蔵量の推定などすべて有機説に基づく。
無機説が今、注目される理由の一つは探鉱実績だ。「従来の考え方では存在を説明しにくい地層や、堆積層の下の深い岩盤で石油・天然ガスの貯留層が見つかっている」と、日本エネルギー経済研究所の中島敬史主任研究員は話す。
例えば、ウクライナで見つかった油田。ロシアには伝統的に無機説支持者が多いが、ウクライナ科学アカデミーが同説に基づいて探査をした結果、油田をあてたことを２００１年に公表した。「ほかにも、通常より深い基盤岩で油ガス田が見つかったベトナム沖など事例が増えている」と中島主任研究員。メタン合成を実験で再現した報告も現れた。米国立ローレンスリバモア研究所などの科学者チiムは、ダイヤモンド製の容器に地下深部にある岩石(方解石)と酸化鉄と水を閉じ込めた。これをセ氏千度以上、五万-十万気圧という地底を模擬した環境に置いたところメタンガスができたと発表した。同研究所のローレンス・フリート化学・材料科学局長は一地ド深くに未開発のメタン資源があることを示唆する成果だ一とする、、宇宙からも傍証が飛び込んだ。米航空宇宙局(＼ASA)が飛ぱした探査侵が今年一月、土星の衛星タイタンに達した。擦査機が送ってきた擾寒のタイタンの画像には地球の河川によく似た地形が写っていた、、XASAの科学音は一大昌に序在する液体のメタンやエタンが地表を浸食した跡一とみている、、㌧」れらの奇事実から無機説支持者は一生物のいない場所でもメタンが大量にできる一と強詞玄る。。無機説が認知されたとは現状では言えない二AAPGの討諭会も主張はすれ違い。十分な諭議は尽くされていない。
い基盤岩で油ガス田が見つかったべトナム沖など事例が増えている」と中島主任研究員。
メタン合成を実験で再現した報告も現れた。米国立ローレンスリバモア研究所などの科学者チームは、ダイヤモンド製の容に地下深部にある岩石(方解石)と酸化鉄と水を閉じ込めた。これをセ氏千度以上、５万ー１０万気圧という地底を模擬した環境に置いたところメタンガスができたと発表した。同研究所のローレンス・フリート化学・材料科学局長は「地下深くに未開発のメタン資源があることを示唆する成果だ」とする。
宇宙からも傍証が飛び込んだ。米航空宇宙局(NASA)が飛ばした探査機が今年１月、土星の衛星タイタンに達した。探査機が送ってきた極寒のタイタンの画像には地球の河川によく似た地形が写っていた。NASAの科学者は「大量に存在する液体のメタンやエタンが地表を浸食した跡」とみている。
これらの新事実から無機説支持者は「生物のいない場所でもメタンが大量にできる」と強調する。
無機説が認知されたとは現状では一言えない。AAPGの討論会も主張はすれ違い。十分な論議は尽くされていない。
むしろ石油は無尽蔵どころか、生産ピークが間近とする「ピークオイル論」もこのところ唱えられ、価格高騰の一因とも言われる。
タイタンのメタンに対しても惑星科学者は「有機物なしでメタンができるのは宇宙科学では以前から知られた事実」(杉田精司・東京大学助教授)と指摘する。実験によるメタン合成も無機起源の必要条件ではあるが十分条件ではない。
大深度から出るメタンガスについては地下の微生物が発生源とする見方もある。近年、太陽光も酸素もない岩盤の割れ目に様々な微生物が生息し「豊かな地下生物圏を構成していることがわかった」と地球物理の専門家は話す。無機起源でなくてもガスの存在を説明できる。
現代文明の「血液」とも言える石油。その起源をはっきりさせるには探査や科学調査を重ねデータをできるだけ公開することが必要だ。海洋研究開発機構の地球深部探査船「ちきゅう」は海底下７千メートルの深さまで調査孔を掘り抜く能力を備え、地殻が薄い海洋底ならマントル到達も可能だ。地球がふところ深く隠した資源を明るみに出すことができるかもしれない。