石油成因之謎

　　石油是當(dāng)今世界使用最普遍的能源和最重要的化工原料。然而關(guān)于石油的起源，自從100～200 年前，俄國兩位有名的科學(xué)家分別提出了石油的有機成因和無機成因以來，學(xué)者們也就分成旗幟鮮明的兩大學(xué)派，各持一說，至今仍爭論不休，難分勝負。世界上第一個試圖探索石油成因的是俄國的羅蒙諾索夫。早在1763 年，他就提出了以下觀點：地下肥沃的物質(zhì)，如油頁巖、碳、瀝青、石油和琥珀??都起源于植物。因為油頁巖不是什么別的東西，而是古代從結(jié)果實的地方和

　　從樹林里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。”

　　1876 年，俄國另一位著名人物、元素周期表的創(chuàng)始人門捷列夫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后又與過熱的地下水作用，遂生成碳氫化合物，而碳氫化合物類似于石油。已生成的碳氫化合物沿地殼裂縫上升到適當(dāng)部位儲存冷凝，形成石油礦藏。“碳化說”在上世紀(jì)末和本世紀(jì)初曾流行一時，但不久因為在地球深處并沒有發(fā)現(xiàn)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。這一期間，天文學(xué)家利用光譜分析，發(fā)現(xiàn)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(guān)。俄國的索柯洛夫即于1889 年推出石油成因“宇宙說”，認(rèn)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(xiàn)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。

　　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(rèn)為石油是火山噴發(fā)作用的產(chǎn)物，但世界上位于火山帶的油礦畢竟是極少數(shù)，這種學(xué)說無法解釋大量的不存在于火山帶的油礦的形成。到了1888 年，杰菲爾繼承羅蒙諾索夫的有機成因說，向無機成因說“發(fā)難”。他認(rèn)為所有石油都是海生動物的脂肪經(jīng)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(zhì)，然后再轉(zhuǎn)化成石油的觀點，其中有的強調(diào)海生植物的重要性，有的則說陸生植物對石油生成更有利。本世紀(jì)30 年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家古勃金綜合兩家意見，發(fā)表“動植物混合成說”，認(rèn)為動植物的混合物經(jīng)一系列變化更有利于生成石油。石油有機形成的最新理論認(rèn)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(zhì)一起，在低洼的淺海、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(huán)境。隨著低洼地區(qū)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(jīng)過生物化學(xué)、熱催化、熱裂解、高溫度質(zhì)等階段，逐漸轉(zhuǎn)化為石油和天然氣。

　　本世紀(jì)40～50 年代，人們普遍認(rèn)為石油烴類是沉積巖中的分散有機質(zhì)在成巖作用早期轉(zhuǎn)變而成的。有人在現(xiàn)代沉積物中發(fā)現(xiàn)了與沉積物幾乎同時形成的烴類物質(zhì)，在此基礎(chǔ)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(rèn)為，當(dāng)沉積物埋藏到較大深度，到了成巖作用的晚期、蘊藏在巖石中的不溶有機物質(zhì)—一酐酪根，才達到成熟熱解而生成石油，因此又被稱為“酐酪根生油說”。然而，無機成因?qū)W派并未偃旗息鼓。1951 年，在過去40 年中一直是有機成因論者的蘇聯(lián)地質(zhì)學(xué)家?guī)斓铝翰煞颍蝗?80 度大轉(zhuǎn)彎，創(chuàng)立“巖漿說”。他深信地球深處的巖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。它們在巖漿由高溫到低溫的變化過程中，自會發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，從而形成一系列石油中的化合物。然后伴隨著巖漿的侵入和噴發(fā)，這些石油化合物在地殼內(nèi)部的有利部位經(jīng)運移和聚集而形成石油礦藏。美國康奈爾大學(xué)的天文學(xué)家高爾德，1977 年起，在宇宙說和巖漿說的基礎(chǔ)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(chǎn)生。他反駁有機說的理由是：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)生物成因說估計的高出數(shù)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布高度集中的現(xiàn)象（指中東）。另外，按照傳統(tǒng)理論，花崗巖是火成巖，不可能有油氣，可是高爾德預(yù)言，瑞典中部一個歐洲最大的隕石沖擊坑——呈環(huán)狀的錫利延地區(qū)，系由花崗巖構(gòu)成，卻因有隕石撞擊產(chǎn)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里鉆了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。