石油是怎樣形成的?為什么全世界的石油都集中在幾個大油田里?陸地上和海洋里的石油形成原因是一樣的嗎?

【專家解說】：石油是由埋藏在地下的動植物遺體變來的。石油一般生成在古代的沉積盆地或淺海和湖泊中，在漫長的地質(zhì)年代里，這里堆積了幾百米至幾千米厚的沉積物，其中埋有許多動植物的遺體；這些生物有機物質(zhì)經(jīng)過幾百萬年的地質(zhì)變化及一系列的物理化學(xué)變化，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o數(shù)細小的油珠；油珠再匯成油流，油流則集中遷移到地殼中具有封閉構(gòu)造的地層中儲藏起來，最終形成規(guī)模較大的油田。

1980年底，一些美國科學(xué)家潛入加利福尼亞灣瓜伊馬斯海盆，考察那里的海底熱泉，無意中目睹了在高達600℃的熱泉作用下，堆積在這里承受著海水和地層巨大壓力的有機沉積物，就像處在石油廠的裂變設(shè)備中一樣，正在分解裂變成石油。

瓜伊馬斯海盆的這一發(fā)現(xiàn)為石油有機成因說提供了現(xiàn)實證據(jù)，同時也修正了有機成因說的一些推論，它說明石油的形成不一定要經(jīng)歷上百萬年的時間，也不一定要埋藏到上千米深的地下才能形成。

盡管有機成因說日臻完善，但隨著石油地質(zhì)工作研究的深入，一些不利于有機成因說的證據(jù)漸漸顯現(xiàn)出來。人們注意到，在世界上已發(fā)現(xiàn)的3萬多個油田中，有8個特大油田占了全部儲量的一半左右。如果說石油是由動植物演變而成的，那么就不會出現(xiàn)這種情況；因為生物在地球上的分布雖然不均衡，有的地方多，有的地方少，但絕不會造成如此巨大的差別。

人們還注意到，有些油田在垂直方向上分布很深，而且越往深處成油條件越好，油氣的產(chǎn)量高、壓力大，似乎在它的深部有源源不斷的油氣供給。

頗有意味的是，當(dāng)初在勘探中國南海地區(qū)的油氣藏時，一些西方的石油公司從有機成因觀點出發(fā)，在分析了當(dāng)?shù)氐貙又幸幌盗杏袡C指標(biāo)后，斷言這里不可能生成供大規(guī)模開采的石油礦藏。而實際情況卻完全相反，南海地區(qū)打出了一個又一個高產(chǎn)油氣井。

因此，在過了一個世紀(jì)之后，石油成因的無機說在學(xué)術(shù)界應(yīng)運而生，它最早是由元素周期律的發(fā)現(xiàn)者門捷列夫于1876年提出來的。他在實驗室看到水與金屬碳化物（碳化鐵、碳化鋁）能在高溫高壓下起化學(xué)反應(yīng)，生成類似石油的碳氫化合物。受此啟發(fā)，他提出一種假設(shè)認為，地球上有豐富的鐵和碳，在地球形成初期可以化合成大量的碳化鐵，以后又與過熱的地下水作用，遂生成碳氫化合物；這些碳氫化合物沿地殼裂縫上升到適當(dāng)部位儲存冷凝，即形成石油礦藏。

“碳化說”在十九世紀(jì)末和二十世紀(jì)初曾流行一時，然而，地球內(nèi)部是否存在碳化鐵，卻是一個未知數(shù)；再者，即使存在碳化鐵，地球內(nèi)部的高溫卻又使水無法到達，這樣就不會產(chǎn)生水和碳化鐵的化學(xué)反應(yīng)；更何況石油的化學(xué)成分非常復(fù)雜，水和碳化鐵的簡單反應(yīng)不能形成如此多樣的成分。由于存在著如此多的疑點，所以門捷列夫的假說流行了一個時期后就被人們拋棄了。

繼“碳化說”之后，1889年俄國的索柯洛夫提出了石油成因的“宇宙說”。他認為，地球在誕生伊始尚處于熔融的火球狀態(tài)時，吸收了原始大氣中的碳氫化合物，隨著原始地球不斷冷卻，被吸收的碳氫化合物逐漸冷凝埋藏在地殼中，于是形成了石油。

進入二十世紀(jì)六十年代以后，天文學(xué)家利用光譜分析，在宇宙中發(fā)現(xiàn)了大量的有機物質(zhì)，有力地支持了宇宙說。碳氫化合物不僅見于一些行星的大氣里和彗星的彗核中，有的甚至可以構(gòu)成巨大的分子云。在隕石中，人們還找到了更復(fù)雜的有機物。它們顯然與生物作用無關(guān)。這些事實說明，許多有機物完全可以通過非生物途徑獲得。

在以上發(fā)現(xiàn)支持下，現(xiàn)代主張石油無機成因說的研究者認為，在地球形成早期，后來生成石油的有機物便以甲烷及其他碳氫化合物形式參與了地球的組成，后來在地球內(nèi)部熱力和壓力的促使下，它們從深部釋放出來，在某種有利的環(huán)境下進一步合成變成了石油。至于石油中含有的有機質(zhì)，無機成因說的主張者們認為，那是原生石油在運移過程中受到了有機物的污染，從而造成了石油成分的復(fù)雜化。同時，他們也不否認一部分石油可能來自生物，但大量的石油則來自地球的內(nèi)部。

但是，還是有反對者指出，索柯洛夫的觀點有一個先天不足，他們認為地球形成時的大氣與現(xiàn)在差不多，不可能存在大量碳氫化合物，即使有的話，遇到高溫熔融狀的地球也早就分解了。

美國康奈爾大學(xué)的天文學(xué)家高爾德，站在無機說的角度批駁有機說時說，世界上油礦的規(guī)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(jù)生物生成說估計的高出數(shù)百倍之多；最難以解釋的是許多油氣田中含有大量的氦，但生物對氦的濃集不起任何作用；再有，生物作用無法說明世界油田分布高度集中現(xiàn)象（指中東）。

圍繞著石油成因，有機說與無機說的爭論已持續(xù)了一個世紀(jì)之久，各自都有自己的理論依據(jù)和證據(jù)，誰也說服不了誰，因此上說，關(guān)于石油的形成問題，至今難以定論。

5.8億年前，宇宙中有一星云狀物質(zhì)團撞入太陽系，引發(fā)了一顆類地大行星發(fā)生了爆炸。這一星云體裹雜著爆炸碎塊進入了地球運行軌道，其中一少部分物質(zhì)，在地球萬有引力的吸引下，環(huán)繞在地球周圍，形成了地球上最原始的大氣。剛剛形成的地球大氣極其渾濁，外層溫度較低，主要以星云體的化學(xué)成分為主；而內(nèi)層溫度較高，主要以行星爆炸后的塵土顆粒和金屬元素為主。經(jīng)過幾百萬年，大氣層在散失熱量后逐漸冷卻。大氣中的高熔點物質(zhì)和比重較大的物質(zhì)陸續(xù)向地面降落，塵土顆粒形成了地表沉積巖石層，金屬元素則形成了各種金屬礦藏，而外大氣層中的星云氣體降落于地表后，形成的就是石油礦藏。

由于彗星也是由星云氣體演化而來，因此石油應(yīng)與彗星的化學(xué)成分相近或相同。天文學(xué)家通過光譜分析確定彗星的化學(xué)成分有：氫（H）、碳（C）、氧（O）、硫（S）、碳氫基（CH）、氨基（NH）、羥基（OH）C2、氰基（CN）、一氧化碳（CO）、氨基（NH2）、水（H2O）、氰化氫（HCN）、甲基氰（CH3CN）等。地球原始大氣中也同樣含有這些物質(zhì)，它們就是形成石油的原始材料。當(dāng)這些物質(zhì)沉降于地面后，在剛剛形成不久的沉積巖石層中液化、流動、匯集，并經(jīng)過一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，最終形成了石油礦藏。

從石油的儲藏地方來看，世界上已發(fā)現(xiàn)的油氣田有99%以上產(chǎn)生在沉積巖中。無論在古老的沉積巖中，還是后期形成的沉積巖中，都普遍含有類似石油成分的分散碳氫化合物。更為有趣的是，許多油氣藏與金屬和非金屬礦床相伴，在勘探金屬礦時，有時會鉆出石油，鉆石油時，卻發(fā)現(xiàn)了金屬礦床，這一現(xiàn)象對有機說來說是無法解釋的。

本文提出的石油成因說與索柯洛夫的觀點很接近，同屬于石油成因的宇宙說，只不過本文的觀點更名副其實些。兩者區(qū)別之處在于，石油的形成時間不同，產(chǎn)生機制各異。索柯洛夫認為石油形成于地球誕生時的46億年前，而本文則認為石油形成于5.8億年前。索柯洛夫宇宙說認為石油是熔融狀態(tài)的地表巖層吸收了原始大氣中的碳氫化合物而形成；而本文則認為石油是由5.8億年前原始大氣層中的碳氫化合物降落地面冷凝而成，因此它不存在索柯洛夫?qū)W說所面臨的理論困難。

油氣田中氦元素的發(fā)現(xiàn)，可以說是宇宙成因說的一個最有利佐證。氦是宇宙中豐度僅次于氫的一種元素，在星云體中存在比例很高。但是，地球上氦元素的存在比例卻是極低的，人們最早發(fā)現(xiàn)氦元素，不是在地球上，而是在太陽的大氣中，可見氦在地球上是極其稀有的。然而，人們在許多油氣田中卻發(fā)現(xiàn)了大量的氦，這是以往有機說和無機說都無法解釋的。這一發(fā)現(xiàn)證明，組成石油的物質(zhì)只能來源于宇宙。



如果石油形成于5.8億年前太陽系的那場災(zāi)變，那么這種宇宙成因說在太陽系中就應(yīng)該具有普遍意義，太陽系內(nèi)所有類地行星和大質(zhì)量衛(wèi)星都有形成油氣礦藏的可能性。

水星，質(zhì)量是地球質(zhì)量的0.055倍，表面沒有水，大氣極其稀薄，氣壓是地球的50億億分之一，晝夜溫差很大；表面形狀和月球一樣，凹凸起伏，環(huán)行山星羅棋布。根據(jù)太陽系演化與災(zāi)變理論，水星與衛(wèi)星有著相同的起源，在形成之初，和地球一樣也有大氣層，具備形成石油的條件。但是，由于水星的質(zhì)量太小，在太陽和周圍行星引力作用下，水星的原始大氣很快就散失掉了，大氣中的碳氫化合物隨之揮發(fā)，所以水星上不可能形成油氣礦藏。

金星，地球的姊妹星，大小、質(zhì)量、密度、乃至表面形態(tài)都與地球接近。5億年前的大氣環(huán)境與地球相似，因此可以斷定，在金星的沉積巖層中積聚著碳氫化合物，存在著與地球類似的油氣礦藏。

火星，質(zhì)量為地球質(zhì)量的0.11倍，大氣非常稀薄，表面氣壓僅相當(dāng)于地球上空30 — 40公里處的大氣壓，主要成分為二氧化碳，溫度在20℃—140℃之間。火星探測器在火星表面曾拍攝到寬闊而蜿蜒曲折的干河谷，說明火星上曾有過海洋和河流的存在。因此，可以斷定，火星表面的沉積巖層中，一定蘊藏著石油礦藏。

冥王星，太陽系邊緣最遠的一顆行星。按太陽系起源與災(zāi)變說的觀點，它和水星及衛(wèi)星一樣，具有共同的起源。但不同的是，冥王星在進入行星軌道之前，它是一個星云氣體和類地行星爆炸碎塊的混合物，進入行星軌道之后，星云氣體一部分在冥王星表面直接凝結(jié)，一部分則組成了冥王星的大氣。由于冥王星溫度極低，背著太陽一面溫度為-253℃，所以在冥王星上形成的不是液體石油，而是一層冰凍態(tài)的碳氫化合物，一種原始形態(tài)的石油。

除了類地行星以外，太陽系中一些大質(zhì)量衛(wèi)星也極大可能地存在著石油礦藏。如土衛(wèi)六就有濃密的大氣，其厚度為地球大氣層厚度的10倍；大氣中含有甲烷、乙烷、乙烯、乙烯等氣體?？梢酝茢?，在土衛(wèi)六形成之初，應(yīng)該具備形成石油礦藏的條件。當(dāng)然，對地球人來說，人們最關(guān)心的還是月球是否存在石油的問題。由于與水星相同的原因，月球沒有吸附住原始的大氣，大氣中的碳氫化合物沒能在月球表面凝結(jié)，所以月球上不可能有石油礦藏。

地球上石油礦藏的形成，與太陽系演化存在著密切關(guān)系，這些碳氫化合物是由天外星云物質(zhì)凝結(jié)而成，與生物作用無關(guān)。