煤炭和石油是怎么形成的？

專(zhuān)家解說(shuō)：

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?，比石油更輕的碳?xì)浠衔飫t成為天然氣。煤礦與石油的成因很類(lèi)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(chēng)為“石油源巖”。埋沒(méi)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(lái)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(mǎn)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(méi)之中，有60%是產(chǎn)生了恐龍稱(chēng)霸地球時(shí)期所形成的石油源巖，所形成的“黑色頁(yè)巖”則遍布世界各地。黑色頁(yè)巖主要是由未經(jīng)氧化的藻類(lèi)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(yè)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(lèi)等浮游植物極易繁殖的環(huán)境。 淺海地區(qū)的藻類(lèi)等浮游植物因而出現(xiàn)大幅增加和大量死亡的現(xiàn)象，周?chē)募?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(wú)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(guò)程和地球環(huán)境歷史。 生命的演化大概有下述的過(guò)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(wàn)年前的古生代寒武紀(jì)時(shí)期，爆發(fā)性的演化才開(kāi)始，大約4億4500萬(wàn)年前，生命也登上了陸地。 4億4000萬(wàn)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(lèi)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(wàn)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(lèi)便在湖沼中開(kāi)始繁殖。由此也產(chǎn)生了以藻類(lèi)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(wàn)年前時(shí)期，被子植物和針葉樹(shù)林開(kāi)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(shù)木的樹(shù)脂成為輕質(zhì)原油的原料，形成新的石油源巖。針葉樹(shù)林的增加竟使得木材取代了藻類(lèi)，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(zhǎng)足的進(jìn)步，我們已逐漸可以取得有關(guān)石油原料性質(zhì)，以及由熱能引起的變化過(guò)程等的詳細(xì)資料。由此種資料即能進(jìn)一步了解原料生物遺骸逐漸堆積時(shí)的環(huán)境狀況。 大約1億7000萬(wàn)年到200萬(wàn)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(méi)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。煤炭的形成原因: 煤炭的形成原因?yàn)楣糯参锏臍埡訉咏化B，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間受到細(xì)菌的生物作用，以及地殼變動(dòng)、環(huán)境高溫、高壓等因素，使這些物質(zhì)經(jīng)煤化作用轉(zhuǎn)變成煤炭。在煤化的過(guò)程中，亦會(huì)產(chǎn)生甲烷（天然氣的主要成分），有些逸散至大氣中，部份則被封閉在地殼中，形成儲(chǔ)氣層，這也是采煤工作危險(xiǎn)的主因之一。