石油的童年——探祕石油成因

石油是當今世界使用最普遍的能源和最重要的化工原料。然而關於石油的起源,自從100—200年前,俄國兩位有名的科學家分別提出了石油的有機成因和無機成因以來,學者們也就分成旗幟鮮明的兩大學派,各持一說,至今仍爭論不休,難分勝負。

石油的童年——探秘石油成因

世界上第一個試圖探索石油成因的是俄國的羅蒙諾索夫(Михаил Васильевич Ломоносов)。早在1763年,他就提出了以下觀點:“地下肥沃的物質,如油頁岩、碳、瀝青、石油和琥珀……都起源於植物。因為油頁岩不是什麼別的東西,而是古代從結果實的地方和從樹林裡被雨水沖刷下來的爛草和爛葉變成的黑土,它像淤泥般沉在湖底……樹脂和石油以它們的(重量)輕和樹脂的可燃性表明它們的成因也是同樣的。”

石油是怎麼形成出來的呢?

無機成因說

1876年,俄國另一位著名人物、化學家門捷列夫(Дми́трий Ива́нович Менделе́ев)提出了一個截然不同的觀點:地球上有豐富的鐵和碳,在地球形成初期可能化合成大量碳化鐵,以後又與過熱的地下水作用,遂生成碳氫化合物,而碳氫化合物類似於石油。已生成的碳氫化合物沿地殼裂縫上升到適當部位儲存冷凝,形成石油礦藏。“碳化說”在上世紀末和本世紀初曾流行一時,但不久因為在地球深處並沒有發現大量碳化鐵的跡象,而且地球深處也不可能有地下水存在,此說漸漸被人們所否定。

石油的童年——探秘石油成因

這一期間,天文學家利用光譜分析,發現太陽系某些行星大氣層和彗星核部都有碳氫化合物存在。它們顯然與生物作用無關。俄國的索柯洛夫即於1889年推出石油成因“宇宙說”,認為地球在誕生伊始尚處於熔融的火球狀態時,吸收了原始大氣中的碳氫化合物。隨著地球不斷冷卻,被吸收的碳氫化合物也逐漸冷凝埋藏在地殼中形成石油。反對者則指出,地球形成的大氣成分與現代大氣差不多,不可能存在大量碳氫化合物;即使有的話,遇到高溫有熔融狀的地球也早就分解了。

石油的童年——探秘石油成因

人們把“碳化說”、 “宇宙說”稱為無機成因說。還有一種無機成因說,叫“火山說”。持“火山說”的人不多,他們認為石油是火山噴發作用的產物,但世界上位於火山帶的油礦畢竟是極少數,這種學說無法解釋大量的不存在於火山帶的油礦的形成。

有機成因說

到了1888年,傑菲爾(Jefil)繼承羅蒙諾索夫的有機成因說,向無機成因說“發難”。他認為所有石油都是海生動物的脂肪經過一系列變化而形成。不久又有人提出植物殘骸在湖或海底受溫度壓力等影響生成有機質,然後再轉化成石油的觀點,其中有的強調海生植物的重要性,有的則說陸生植物對石油生成更有利。

20世紀30年代,前蘇聯科學家古勃金(И.М. Иван Михайлович Губкин)綜合兩家意見,發表“動植物混合成因說”,認為動植物的混合物經一系列變化更有利於生成石油。石油有機形成的最新理論認為,形成石油和天然氣的有機物包括陸生和水生的生物,而以繁殖量最大的浮游生物為主。它們同泥沙和其他礦物質一起,在低窪的淺海、海灣或湖泊中沉積下來,首先形成有機淤泥,有機淤泥被新的沉積物所覆蓋,造成與空氣隔絕的還原環境。隨著低窪地區不斷沉降,沉積物不斷加厚,有機淤泥承受的壓力和溫度也不斷加大,經過生物化學、熱催化、熱裂解、高溫度質等階段,逐漸轉化為石油和天然氣。

石油的童年——探秘石油成因

20世紀40—50年代,人們普遍認為石油烴類是沉積岩中的分散有機質在成岩作用早期轉變而成的。有人在現代沉積物中發現了與沉積物幾乎同時形成的烴類物質,在此基礎上提出了有機成因早期成油說,又稱“分子生油說”。

60年代,取代“分子生油說”的是晚期成油說。晚期成油說認為,當沉積物埋藏到較大深度,到了成岩作用的晚期、蘊藏在岩石中的不溶有機物質—一酐酪根(Kerogen),才達到成熟熱解而生成石油,因此又被稱為“酐酪根生油說”。

石油的童年——探秘石油成因

然而,無機成因學派並未偃旗息鼓。1951年,在過去40年中一直是有機成因論者的蘇聯地質學家H•A•庫德梁採夫,突然180度大轉彎,創立“岩漿說”。他深信地球深處的岩漿中不僅存在碳和氫,而且還有氧、硫、氮及石油中的其他微量元素。它們在岩漿由高溫到低溫的變化過程中,自會發生一系列的化學反應,從而形成一系列石油中的化合物。後來俄羅斯人在遠東開發油氣時發現,有一些油田深部的飽和度高於淺層。支持他們慢慢就形成無機生油的觀點。

美國康奈爾大學(Cornell Universit)的天文學家高爾德,1977年起,在宇宙說和岩漿說的基礎上,多次提出:石油來自地球深處,而且早在45億年前地球形成時就已產生。他反駁有機說的理由是:世界上油礦的規模比其他任何沉積礦體大得多,已查明的油氣儲量也比原先根據生物成因說估計的高出數百倍之多;最難以解釋的是許多油氣伴生氦,但生物對氦的濃集不起任何作用;再有,生物作用說明世界油田分佈高度集中的現象(指中東)。

另外,按照傳統理論,花崗岩是火成岩,不可能有油氣,可是高爾德預言,瑞典中部一個歐洲最大的隕石衝擊坑——呈環狀的錫利延(Siljan)地區,系由花崗岩構成,卻因有隕石撞擊產生巨大裂縫,足以使地下深處的碳氫化合物流到地殼表層。為此,瑞典國家能源局在隕石坑裡鑽了7口500米左右深的探井,居然都見到了少量天然氣,似乎證實了高爾德的假說。

石油的童年——探秘石油成因

有機生油和無機生油最大的差別是,有機生油講橫向運移,無機生油認為以縱向運移為主,即沿斷層運移。所謂斷層就是通道,無機生油既然是深部成因的,那就應該到結晶基岩裡面找油。越南的白虎油田,深入到花崗岩1500米,仍然有油氣顯示,這是有機生油論無法解釋的。至於說公認白虎油田是無機成因的油田,也不一定。花崗岩確實滲透率很低,但裂縫很發育,側向運移過來的可能性也不是沒有的。

雖然無機成因說在學術上假說不斷,證據頻出,但石油業內的主流觀點仍是有機成因。

爭議了半天,權且認為我們天天為之奮鬥的石油天然氣,都是萌萌的生物演化而來,反正絕對不是這麼來的↓↓↓

石油的童年——探秘石油成因


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