目前科学界大部分理论更支持古生物形成石油的“有机成油学说”,只有小部分理论支持“无机成油学说”。
几乎每隔一段时间,世界油价就会因为各种因素产生波动,因为石油和煤炭、天然气一样都属于资源型商品,即便已经了解了其成分,但仍不可以人工合成,也无法商业取代。虽然表面上看石油属于流通型商品,但在当今世界发展的大格局下,谁掌握了石油谁就拥有“财富”,所以正如我们所看到的那般,某些中东国家仿佛受到了老天爷的眷顾,仅依靠石油就能盆满钵满。看到这里,人们难免会发出疑问,石油到底是怎样形成的呢?
为什么世界分布如此不均匀呢?未来有一天石油真的会枯竭吗?那带着这几个疑问,我们就结合地理科学来详细探讨一下。
科学界对于石油形成的说法主要有两种,分别是有机成油学说,和无机成油学说,先讲一讲大部分人更倾向的有机学说。
有机学说认为,石油是沉积的有机质,在地下经过亿万年的物理和化学作用,最终降解生成了液态石油和天然气,而有机质的来源主要是远古生物的尸体。地球上开始出现生物的时间,最早可以追溯到30几亿年前,在漫长的时间演化过程中,这些生物不断地进化繁殖和死亡,尽管生物尸体大部分都会消亡在食物链当中,只有一小部分能转化为有机质沉淀下来,但考虑到庞大的生物基数,以及几十亿年的地质时间,所积累的数量也相当可观,最终一些海洋动物和藻类尸体演化成了石油,而陆地上的植物则形成了煤碳和气体。
另外,根据石油有机学说的论据,大部分地质学家都认为,海洋地区生成的海相成油层,往往会比陆地生成的陆相成油层,所蕴含的石油要更加丰富,因为海洋生物不但沉积率更高,且体内所含的类脂元素也更全面,所以降解为石油的量也就更多,而陆地植物则含有更多的木质素、纤维素,最终形成的煤碳和气体也就更多,像中东沿海地区的油田大部分都是海相生油层,而我国的油田则大部分都属于陆相生油层,所以中东沿海国家的石油蕴藏量往往更加丰富。
但不管是海相成油还是陆相成油,在生物尸体的前置条件下,有机学说认为石油终有一天会枯竭。支撑石油有机成油学说的依据主要有三点,第一点,地球99%以上的油田,都是在沉积岩中发现的,而沉积岩中保留有丰富的生物遗迹,这说明石油与生物沉积有千丝万缕的关系。
我们可以根据地质运动来推演一下,古生代和中生代大量动植物死亡后,构成其身体的有机物质不断分解,并与泥沙或者碳酸盐沉积物混合成了沉积层,由于沉积层不断地堆积加厚,在重力的作用下逐渐演变为沉积岩,当沉积岩内的有机质,遇到地下高温和高压双重加热和压迫时,首先形成蜡状的油页岩,进而再逐渐转化为液态的碳氢化合物,由于碳氢化合物要比附近的岩石质量轻,所以在地球地质运动下会逐渐向上渗透,最终聚集到一起就形成了油藏,这相当于从物理反应上印证了有机学说。
第二点,生物个体主要由三大部分组成,分别是碳水化合物、蛋白质以及脂肪,而经现代科学验证,这三种物质在一定的条件下,完全可以形成与石油中,碳氢化合物类似的物质,所以这从化学反应上印证了有机学说。第三点,通过对石油成分进行拆解分析,我们发现石油中的卟啉类化合物,与动物体内的血红素,以及植物所含有的叶绿素非常相似,因此石油是生物死亡后演变而成的观点,论据相对比较完善。
不过,石油有机成油的过程,毕竟是发生在地球地质时期,距离现在实在太过遥远,当前根本无法进行实际的物理、化学演化实验,所以很多人对该学说仍然存在有质疑。更为重要的是,随着地球石油勘探技术越来越成熟,以及人们对油田的认识也越来越深入,出现了很多有机成油学说无法进行解释的数据,比如沙特阿拉伯的加瓦尔油田,是地球上已探明储量最大的陆上油田,其总储量超过了700亿桶,占整个波斯湾地区的30%,但根据石油有机成油学说的理论来计算,形成如此规模的油田,至少需要27万亿立方米的生物尸体,且还要达到100%的石油转化率,这听起来确实有点恐怖,也正是因为这一现象比较难以解释,所以诞生了石油无机成油学说。
石油无机成油学说认为,石油来源于地球深部,是地球深处的自由氢以及固相碳,在合适的条件下发生化学反应而生成的,并在地质运动下沿着地层断裂带,逐渐渗透到了地壳深处保存了下来。我们简单推演一下无机学说所认为的原理,地壳运动过程中局部发生断裂会形成裂缝,地球内部岩浆在沿着裂缝上涌的同时,因体积膨胀而析出了大量的岩浆气,当这些岩浆气不断聚集为气态烃化合物,且受到的压力和温度不断升高时,就会使低碳烃聚合为高碳烃,最终气态烃变成了液态烃,而液态烃就是石油的基础组成部分。
石油在形成之初,由于颗粒比较小,可以随着地热向上运动,在裂隙的上方不断聚合,进一步融合成更大的油珠,而这些大油珠进一步融合后,就会在重力的作用下回落到裂缝当中,从而进一步压迫岩浆气形成新的油珠,最终在一次次循环过程中,渐渐就形成了油藏,这个过程有点类似于降雨生成的过程,只不过降雨是遇冷,而油珠是受热,但两者都是在形成与下降之间往复循环,所以无机成油学说认为,石油蕴藏量取之不尽用之不竭。
同样,石油无机成油学说也对中东石油丰富做了解释,其认为中东石油富集且成分极为相似,正是因为有着统一的裂缝来源,否则波斯湾周边不会出现海相油田与陆相油田并存的现象。当然了,无机成油学说也存在无法解释的地方,比如前面所说的地球99%以上的油田都是在沉积岩中发现的,这一点与无机成油学说所认为的裂缝不相匹配。另外,石油中还含有大量的生物成分证据,如果成油过程中没有生物加入,那就无法解释这些生物成分的来源。最为重要的是,石油形成以后,无法在高温环境中保持稳定,更不可能与高热岩浆气并存,所以支持石油无机成油学说的人始终占少数。
最后,不管是有机学说,还是无机学说,都认为石油蕴藏量,会因为储油层的岩石结构不同而不同,因为石油最初形成时均匀的分散在岩层孔隙当中,就像充满水的海绵一样,是在地球超压、构造应力等综合作用下,才逐渐流动汇集到一起,所以才最终呈现出地球石油分布极度不均匀的现象。