煤、石油、天然氣是怎樣產(chǎn)生的

【專家解說】：天然氣的產(chǎn)生 科學(xué)家們認(rèn)為，天然氣的形成多數(shù)與生物有關(guān)，例如礁型的天然氣資源。在地質(zhì)歷史中，海洋里生存著大量的生物，它們在生長過程中具有分泌鈣質(zhì)骨骼的能力，在水深、溫度、光照和海水含鹽度適宜的條件下，這些生物一代又一代地繁殖，便形成了堅(jiān)固的生物礁。研究得知，鈣藻類、海綿、水螅、苔蘚蟲、層孔蟲、珊瑚等等都曾是地質(zhì)歷史中的造礁生物，現(xiàn)代海洋中的生物礁就是由珊瑚和藻類共同形成的。在漫長的地質(zhì)史中形成的礁體厚度巨大，它們死亡后，被沉積物覆蓋并埋藏在地層深部，在長期的地質(zhì)作用下，逐漸成為石油和天然氣形成的物質(zhì)基礎(chǔ)?？茖W(xué)家們通過對(duì)地史時(shí)期和生物礁的研究發(fā)現(xiàn)，在礁體的生物骨骼遺骸中具有成千上萬的孔洞和空隙，含有較理想的孔隙度和滲透率，它們?yōu)槭秃吞烊粴獾男纬珊蛢?chǔ)集提供了便利條件。早在上世紀(jì)80年代，我國就已在湖北、四川等地找到了一批產(chǎn)量豐富的礁型天然氣田。 石油是怎樣形成的？ 石油的原料是生物的尸體，生物的細(xì)胞含有脂肪和油脂，脂肪和油脂則是由碳、氫、氧等3種元素組成的。生物遺體沉降于海底或湖底并被淤泥覆蓋之后，氧元素分離，碳和氫則組成碳?xì)浠衔铩? 我們已經(jīng)在地球上發(fā)現(xiàn)3000種以上的碳?xì)浠衔?，石油是由其?50種左右的碳?xì)浠衔镄纬傻模仁透p的碳?xì)浠衔飫t成為天然氣。煤礦與石油的成因很類似，但煤是植物的化石，又是固態(tài)。 大量產(chǎn)生碳?xì)浠衔锏膸r石即稱為“石油源巖”。埋沒于地中的石油源巖受到地?zé)岷蛪毫Φ挠绊?，再加上其他多種化學(xué)反應(yīng)之后就產(chǎn)生石油，而石油積存于巖石間隙之間便形成油田。 地殼變動(dòng)而石油生成 我們最近逐漸了解地球內(nèi)部的變化與石油的生成有十分密切的關(guān)系，在描述此種關(guān)系之前,讓我們先來了解一下地球內(nèi)部的狀況。 地球的半徑大約是6400公里，覆蓋地球表面的地殼下方是由巖石形成厚達(dá)2900公里的“地慢”，其下方則是由金屬形成的“地核”，并以大約5100公里深處分界，分為“外核”與“內(nèi)核”。外核主要是由液態(tài)金屬鐵組成，內(nèi)核則主要是固態(tài)鐵。 地球表面鋪滿堅(jiān)硬的“板 塊”，厚度約有100公里，是由向上噴出的“洋脊”產(chǎn)生的，’在 緩緩移動(dòng)到“海溝”后就沉降于 另一板塊下方。 80年代后期，人們學(xué)會(huì)捕捉地震波傳遞到地球內(nèi)部時(shí)的立體圖，于是發(fā)現(xiàn)令人驚訝的地慢活動(dòng)狀況。高溫又巨型的上升流“超級(jí)卷流”由地底涌上后，以蘑菇形態(tài)分別存在于夏威夷和非洲大陸正下方。此外，低溫的巨型下降流“冷卷流”則以水滴形態(tài)占據(jù)亞洲大陸及南美洲大陸正下方的冷卷流似乎是沉降到地函底部。 我們現(xiàn)在的知道的是，地幔內(nèi)部落熱對(duì)流是以冷卷流向超級(jí)卷注移動(dòng)的形態(tài)而形成的。此種運(yùn)動(dòng)不僅影響板塊運(yùn)動(dòng)，似乎也對(duì)整個(gè)地球的地質(zhì)和環(huán)境的變化產(chǎn)生很大的影響。 超級(jí)卷流是石油制造者？ 現(xiàn)在全球生產(chǎn)的石沒之中，有60%是產(chǎn)生了恐龍稱霸地球時(shí)期所形成的石油源巖，所形成的“黑色頁巖”則遍布世界各地。黑色頁巖主要是由未經(jīng)氧化的藻類等浮游植物遺骸堆積而成。由此可知當(dāng)時(shí)必須有可讓浮游植物繁殖又不會(huì)產(chǎn)生氧化的缺氧環(huán)境條件，大量的黑色頁巖才會(huì)形成。 最近發(fā)現(xiàn)，石油源巖在此時(shí)代的形成似乎與超級(jí)卷流運(yùn)動(dòng)的活化可以促使由地下涌出的地幔物質(zhì)所形成的洋脊體積增大，海面因而上升，使得較低的陸地變成淺海，而淺海則具有可當(dāng)石油原料的藻類等浮游植物極易繁殖的環(huán)境。 淺海地區(qū)的藻類等浮游植物因而出現(xiàn)大幅增加和大量死亡的現(xiàn)象，周圍的細(xì)菌為分解其殘骸而消耗氧氣，于是出現(xiàn)了缺氧環(huán)境。 地球溫暖化也會(huì)改變深層海水的流動(dòng)狀況，由于高緯度地區(qū)與低緯度地區(qū)海水的溫度高低不同，較低溫但含有豐富氧氣的高緯度地區(qū)深層海水會(huì)流向低緯度地區(qū)海洋。但地球溫暖化的現(xiàn)象減少。氧氣較少的海域因而擴(kuò)大，無法氧化的浮游植物便逐漸堆積，所留下的大量有機(jī)物則形成石油源巖。 生物的演化改變了石油的性質(zhì) 由于石油的原料是生物的遺骸，因此調(diào)查石油的性質(zhì)便可以得知古老時(shí)期的生物演化過程和地球環(huán)境歷史。 生命的演化大概有下述的過程。生命是于38億年前誕生，并逐漸地進(jìn)行演化，到了距今5億5000萬年前的古生代寒武紀(jì)時(shí)期，爆發(fā)性的演化才開始，大約4億4500萬年前，生命也登上了陸地。 4億4000萬年至4億年前時(shí)期，石油源巖的主要成分是當(dāng)時(shí)繁茂的浮游植物所形成的耐碳?xì)浠衔?。另一方面，羊齒類植物在此時(shí)期繁瑣盛于海岸近處，因此以陸上植物為原料的石油源巖也出現(xiàn)了。 2億9000萬年前，廣大的陸地普遍出現(xiàn)由裸子植物組成的森林，并到處形成被沼澤地包圍的湖沼，藻類便在湖沼中開始繁殖。由此也產(chǎn)生了以藻類為原料的新種石油源巖，這也是陸上植物的繁盛促使新性質(zhì)石油源巖誕生的一例。 9000萬年前時(shí)期，被子植物和針葉樹林開始逐漸擴(kuò)張到高緯度地區(qū)和高地，因而出現(xiàn)以陸地木材為原料的石油源巖。另一方面，樹木的樹脂成為輕質(zhì)原油的原料，形成新的石油源巖。針葉樹林的增加竟使得木材取代了藻類，成為石油源巖的主要原料。 最近石油性質(zhì)的分析技術(shù)有長足的進(jìn)步，我們已逐漸可以取得有關(guān)石馱?閑災(zāi)剩?約壩扇饒芤?鸕謀浠??痰鵲南晗缸柿稀S紗酥腫柿霞茨芙?徊攪私庠?仙?鏌藕≈鸞ザ鴉?鋇幕肪匙純觥? 大約1億7000萬年到200萬年前所發(fā)生的全球性規(guī)?！鞍柋八乖焐竭\(yùn)動(dòng)期”也造出了巨油田，在此時(shí)期，分布于廣大范圍的1億年前前后形成的石油源巖都沒入地中?，F(xiàn)有的石油和天然氣有大約3分之2就是此時(shí)期形成的。 石油是怎樣形成的 2 石油是當(dāng)今世界極其重要的工業(yè)能源，被稱作“工業(yè)的血液”，素有黑色金子之稱。石油這種黑棕色的，粘稠的液體，以前面滲透到人類生活的許多領(lǐng)域。那么，石油是如何形成的呢？ 經(jīng)過長期的研究，以證明石油是由古代有機(jī)物變來的/在古老的地質(zhì)年代里，古代海洋或大型湖泊里的大量生物、動(dòng)植物死亡后，遺體被埋在泥沙下，在缺氧的條件下逐漸分解變化。隨著地殼的升降運(yùn)動(dòng)，它們又被送到海底，被埋在沉積巖層里，承受高壓和地?zé)岬暮婵?，?jīng)過漫長的轉(zhuǎn)化，最后形成了石油這種液態(tài)的碳?xì)浠衔铩? 據(jù)估計(jì)，全世界海底石油的總儲(chǔ)量在3250億噸，占整個(gè)地球石油儲(chǔ)量的三分之一。而且這些石油多分布在中國近海、中東、波斯灣、墨西哥灣、西非幾內(nèi)亞灣和北海等淺海海底。 石油和天然氣的化學(xué)成分，暴露了它們的來源，它們都是有機(jī)物，應(yīng) 當(dāng)與古代生物有關(guān)系。一部分科學(xué)家認(rèn)為，油氣（石油和天然氣）是伴隨著沉積 巖的形成而產(chǎn)生的。遠(yuǎn)古時(shí)期繁盛的生物制造了大量的有機(jī)物，在流水的搬運(yùn)下， 大量的有機(jī)物被帶到了地勢低洼的湖盆或海盆里。在自然界這些巨大的水盆中， 有機(jī)物與無機(jī)的碎屑混合，并沉積在盆底。寧靜的深層水體是缺乏氧氣的還原環(huán) 境，有機(jī)物中的氧逐漸散失了，而碳和氫保留下來，形成了新的碳?xì)浠衔?，? 與無機(jī)碎屑共同形成了石油源巖。 在石油源巖中，油氣是零散地分布的，還沒有形成可以開采的油田。此時(shí)， 水盆底部的沉積物，在重力的作用下，開始下沉。在地下的壓力和高溫的影響下， 沉積物逐漸被壓實(shí)，最終變成沉積巖。而液體的石油油滴們拒絕變成巖石，在沉 積物體積縮小的過程中，它們被擠了出來，并聚集在一處，由于密度比水還輕， 所以石油開始向上遷移。幸運(yùn)的話，在巖石裂隙中穿行的石油，最終會(huì)遭遇一層 致密的巖石，比如頁巖、泥巖、鹽巖等，這些巖石缺少讓石油通過的裂隙，拒絕 給石油發(fā)通行證，石油于是停留在致密巖層的下面，逐漸富集，形成了油田。含 有石油的巖層，叫做儲(chǔ)集層，拒絕讓石油通過的巖石，叫做蓋層。如果沒有蓋層， 石油會(huì)上升回到地表，最終消失在地球歷史的塵煙中，保留不到人類出現(xiàn)的時(shí)候。 內(nèi)容：石油和天然氣的化學(xué)成分，暴露了它們的來源，它們都是有機(jī)物，應(yīng) 當(dāng)與古代生物有關(guān)系。一部分科學(xué)家認(rèn)為，油氣（石油和天然氣）是伴隨著沉積 巖的形成而產(chǎn)生的。遠(yuǎn)古時(shí)期繁盛的生物制造了大量的有機(jī)物，在流水的搬運(yùn)下， 大量的有機(jī)物被帶到了地勢低洼的湖盆或海盆里。在自然界這些巨大的水盆中， 有機(jī)物與無機(jī)的碎屑混合，并沉積在盆底。寧靜的深層水體是缺乏氧氣的還原環(huán) 境，有機(jī)物中的氧逐漸散失了，而碳和氫保留下來，形成了新的碳?xì)浠衔?，? 與無機(jī)碎屑共同形成了石油源巖。 在石油源巖中，油氣是零散地分布的，還沒有形成可以開采的油田。此時(shí)， 水盆底部的沉積物，在重力的作用下，開始下沉。在地下的壓力和高溫的影響下， 沉積物逐漸被壓實(shí)，最終變成沉積巖。而液體的石油油滴們拒絕變成巖石，在沉 積物體積縮小的過程中，它們被擠了出來，并聚集在一處，由于密度比水還輕， 所以石油開始向上遷移。幸運(yùn)的話，在巖石裂隙中穿行的石油，最終會(huì)遭遇一層 致密的巖石，比如頁巖、泥巖、鹽巖等，這些巖石缺少讓石油通過的裂隙，拒絕 給石油發(fā)通行證，石油于是停留在致密巖層的下面，逐漸富集，形成了油田。含 有石油的巖層，叫做儲(chǔ)集層，拒絕讓石油通過的巖石，叫做蓋層。如果沒有蓋層， 石油會(huì)上升回到地表，最終消失在地球歷史的塵煙中，保留不到人類出現(xiàn)的時(shí)候。 煤炭是怎樣形成的 煤炭被人們譽(yù)為黑色的金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀(jì)以來人類世界使用的主要能源之一。雖然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，由于石油的日漸枯竭，必然走向衰敗，而煤炭因?yàn)閮?chǔ)量巨大，加之科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭汽化等新技術(shù)日趨成熟，并得到廣泛應(yīng)用，煤炭必將成為人類生產(chǎn)生活中的無法替代的能源之一。 煤炭是千百萬年來植物的枝葉和根莖，在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質(zhì)，由于地殼的變動(dòng)不斷地埋入地下，長期與空氣隔絕，并在高溫高壓下，經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化等因素，形成的黑色可然化石，這就是煤炭的形成過程。 一座煤礦的煤層厚薄與這地區(qū)的地殼下降速度及植物遺骸堆積的多少有關(guān)。地殼下降的速度快，植物遺骸堆積得厚，這座煤礦的煤層就厚，反之，地殼下降的速度緩慢，植物遺骸堆積的薄，這座煤礦的煤層就薄。又由于地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使原來水平的煤層發(fā)生褶皺和斷裂，有一些煤層埋到地下更深的地方，有的又被排擠到地表，甚至露出地面，比較容易被人們發(fā)現(xiàn)。還有一些煤層相對(duì)比較薄，而且面積也不大，所以沒有開采價(jià)值，有關(guān)煤炭的形成至今尚未找到更新的說法。 煤炭是這樣形成的嗎？有些論述是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加以研究和探討。一座大的煤礦，煤層很厚，煤質(zhì)很優(yōu)，但總的來說它的面積并不算很大。如果是千百萬年植物的枝葉和根莖自然椎積而成的，它的面積應(yīng)當(dāng)是很大的。因?yàn)樵谶h(yuǎn)古時(shí)期地球上到處都是森林和草原，因此，地下也應(yīng)當(dāng)?shù)教幱袃?chǔ)存煤炭的痕跡；煤層也不一定很厚，因?yàn)橹参锏闹θ~、根莖腐爛變成腐植質(zhì)，又會(huì)被植物吸收，如此反復(fù)，最終被埋入地下時(shí)也不會(huì)那么集中，土層與煤層的界限也不會(huì)劃分得那么清楚。 但是，無可否認(rèn)的事實(shí)和依據(jù)，煤炭千真萬確是植物的殘骸經(jīng)過一系統(tǒng)的演變形成的，這是顛簸不破的真理，只要仔細(xì)觀察一下煤塊，就可以看到有植物的葉和根莖的痕跡；如果把煤切成薄片放到顯微鏡下觀察，就能發(fā)現(xiàn)非常清楚的植物組織和構(gòu)造，而且有時(shí)在煤層里還保存著像樹干一類的東西，有的煤層里還包裹著完整的昆蟲化石。值得探討的是它為何形成得如此集中，而且又是那么如此的優(yōu)質(zhì)呢？ 記得上小學(xué)的時(shí)候，我家住在離城不遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，每當(dāng)盛夏雨季來臨時(shí)，一場暴雨過后，村子中央就會(huì)出現(xiàn)一條湍急的“小溪流”，我們許多小朋友就會(huì)跑到那里面去嬉戲，那小溪流也會(huì)因暴雨停止時(shí)間的延長，而變得越來越小，最后干涸。但在沒有斷流之前你會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多水流處卻被沖下來的木棍兒、雜草等漂浮物堵塞，形成一個(gè)個(gè)小的水坎兒。為了能讓水流通暢，我們不時(shí)地把那些小水坎扒開，有的時(shí)候也會(huì)借此筑起一道小溪上的“堤壩”。既便是現(xiàn)在居住在城里，一場暴雨過后，街道上很多地方也會(huì)出現(xiàn)各種各樣的漂浮物截住了水流，堵塞了下水道口，而且很多漂浮物又被集中地滯留在一個(gè)地方的現(xiàn)象。 小巫見大巫，由此我們便可以推斷出煤炭的形成可能與洪水有直接關(guān)系。如果沒有洪水那樣強(qiáng)大的力量和搬運(yùn)的功能，煤炭的形成絕對(duì)不會(huì)那么集中，也不會(huì)那么優(yōu)質(zhì)。 我們可以設(shè)想一下，在千百萬年前的地質(zhì)歷史期間，由于氣候條件非常適宜，地面上生長著繁茂高大的植物，在海濱和內(nèi)陸沼澤地帶，也生長著大量的植物，那時(shí)的雨量又是相當(dāng)?shù)某渑?，?dāng)百年一遇的洪水或海嘯等自然災(zāi)害降臨時(shí)，就會(huì)淹沒了草原、淹沒了大片森林，那里的大小植物就會(huì)被連根撥起，漂浮在水面上，植物根須上的泥土也會(huì)隨之被沖刷得干干凈凈，這些帶著須根和枝杈的大小樹木及草類植物也會(huì)相互攀纏在一起，順流漂浮而下，一旦被沖到淺灘、灣叉就會(huì)擱淺，它們就會(huì)在那里安家落戶，并且象篩子一樣把所有的漂浮物篩選在那里，很快這里就會(huì)形成一道屏障，并且這個(gè)地方還會(huì)是下次洪水堆積植物殘?。ㄒ矔?huì)有許多動(dòng)物的殘?。┑牡胤?。當(dāng)洪水消退后，這里就會(huì)形成一道逶迤的堆積植物殘骸的丘嶺，再經(jīng)過長期的地質(zhì)變化，這座植物殘骸的丘嶺就會(huì)逐漸地埋入地下，最后演變成今天的煤礦。 那么也許有人會(huì)問，1998年中國遭受的一場罕見的水災(zāi)，為何沒有出現(xiàn)這樣的情況呢？我認(rèn)為，那是因?yàn)橹袊壳暗纳指采w率很低，而且有森林的地方多在高海拔地區(qū)，在平原到處是糧田，幾乎到了沒有什么森林可淹的境地，只不過是淹沒了一些農(nóng)田的防護(hù)林，并且農(nóng)田防護(hù)林的樹木很稀少，而且樹木的根須又十分的發(fā)達(dá)，抓地抓得十分牢固，短時(shí)間的浸泡、沖擊不會(huì)造成多大危害。而森林中的樹木就不同了，很多樹木都擠在一起生活，它們?yōu)榱宋程柕哪芰?，拼命地往上長，根須并不發(fā)達(dá)，一旦一處樹木被洪水連根撥起，就會(huì)連帶成片的樹木被洪水毀掉，就如同放木排一樣，順流漂浮而下，勢不可擋，最后全部堆積在一個(gè)地方。 另外，由于人類對(duì)大自然認(rèn)識(shí)的增強(qiáng)，抵御突發(fā)性自然災(zāi)害的能力不斷提高，興修水利，筑起堅(jiān)固的堤壩，加固江堤、河堤，大大地減緩了兇猛洪水的沖擊力，泛濫的現(xiàn)象少了，甚至乖乖地聽從人類的召喚，并把兇猛的洪水變成了電能、動(dòng)能、熱能，造福于人類，服務(wù)于人類社會(huì)。 不僅洪水有搬運(yùn)動(dòng)植物這樣的能力，而且潮汐、臺(tái)風(fēng)、海嘯也具備這樣的能力。由于地震、火山噴發(fā)等因素引起的海嘯，可以使海浪掀起三、四十米還高，并且在頃刻之間把一個(gè)島嶼上的動(dòng)植物掃蕩一空；把海岸線附近的一切生物全部洗劫。 再者，地球表面上的物質(zhì)不可能永久的一成不變地等待著地球進(jìn)行沉降運(yùn)動(dòng)的，而且地球表面上的物質(zhì)是在不斷地循環(huán)流動(dòng)著的。因此，“水災(zāi)說”是使煤炭形成得如此集中、優(yōu)質(zhì)，還是有一定的道理的，是有說服力的，也是能夠令人信服的。 地球表面上的物質(zhì)不可能永久的一成不變地等待著地球進(jìn)行沉降運(yùn)動(dòng)的，而且地球表面上的物質(zhì)是在不斷地循環(huán)流動(dòng)著的。因此，“水災(zāi)說”是使煤炭形成得如此集中、優(yōu)質(zhì)，還是有一定的道理的，是有說服力的，也是能夠令人信服的。 煤炭千真萬確是植物的殘骸經(jīng)過一系統(tǒng)的演變形成的，這是顛簸不破的真理，只要仔細(xì)觀察一下煤塊，就可以看到有植物的葉和根莖的痕跡；如果把煤切成薄片放到顯微鏡下觀察，就能發(fā)現(xiàn)非常清楚的植物組織和構(gòu)造，而且有時(shí)在煤層里還保存著像樹干一類的東西，有的煤層里還包裹著完整的昆蟲化石。值得探討的是它為何形成得如此集中，而且又是那么如此的優(yōu)質(zhì)呢？ 由于古代的在植物大量沉積,被深深的埋在地層下,受到高壓和高溫,經(jīng)過幾億年的時(shí)間,變成煤炭 煤礦和其它礦一樣，是層狀的，且不是到處都有，如果是地表植物積聚而成，則不會(huì)那么集中，應(yīng)該到處都有，所以我認(rèn)為，書上所說的不對(duì)。碳元素是地球故有的，地表的碳大部分以化合物形式存在，地心的碳以單質(zhì)形式存在，地心的碳向地表噴出時(shí)，一部分為鉆石，一部分為石墨，大部分為煤（不同條件下形成不同的物質(zhì)），和其它大部分礦的成因一樣。 植物當(dāng)被壓在地下，在長時(shí)間的缺氧高壓的條件下便會(huì)形成煤。 石炭紀(jì)地球植物大繁盛，為煤的形成形成的強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)，后來的造山運(yùn)動(dòng)為煤的形成提供了外部條件。經(jīng)過常年累月，便有了煤。