當(dāng)你給自己的愛車加油時,你是否想過汽油是從哪里來的?相信你從書上已經(jīng)得知,汽油是由石油煉制而成,石油埋藏在地下,是很久以前動植物死亡后演化而來。
但是很多人半信半疑:石油的“身世”真的是這樣嗎?動植物死后要么被其他動物吃掉,要么被風(fēng)吹雨打很快腐爛、分解,又怎么會變成地下的石油?
為揭開石油的身世之謎,石油科學(xué)家已經(jīng)研究了200多年,形成了許多不同的觀點,彼此爭論不休,至今仍然沒有形成統(tǒng)一的認(rèn)識。
這些觀點可歸為兩大類,即“無機說”和“有機說”。二者的根本區(qū)別在于,“無機說”認(rèn)為,石油來自于自然界的非生物,“有機說”則認(rèn)為石油由生物的遺體經(jīng)復(fù)雜的物理和化學(xué)變化轉(zhuǎn)變而成。
這兩類觀點都能從一定角度解釋石油的身世。發(fā)現(xiàn)元素周期律的著名俄國化學(xué)家門捷列夫,就是“無機說”最有影響的代表,他認(rèn)為石油是地下重金屬碳化物與含氫化合物反應(yīng)生成的。還有人認(rèn)為石油來自于宇宙固有的碳?xì)浠衔,也有人認(rèn)為石油是巖漿侵入地殼過程中無機碳和含氫化合物反應(yīng)生成的。
“有機說”起源于18世紀(jì)俄國的蘇蒙諾索夫,他認(rèn)為石油是煤在地下經(jīng)受高溫蒸餾的產(chǎn)物。還有低等動物為主生油的“動物說”和藻類為主生油的“植物說”,也有人認(rèn)為石油與煤一樣源于高等植物。19世紀(jì)初,波東尼認(rèn)為動植物能生油。還有觀點認(rèn)為石油來自于生物體固有的碳?xì)浠衔。?jīng)過200多年發(fā)展,逐漸形成了較為成熟的生油理論——生物遺體先演變成干酪根,進(jìn)而生成石油。
需要指出的是,上述兩類學(xué)說都能從一定角度解釋石油的身世,目前沒有充分的證據(jù)證明誰對誰錯。但目前多數(shù)專家都接受了干酪根生油理論。
我們現(xiàn)在使用的石油非常古老,最年輕的石油也有6000多萬歲了,而且生物的遺體變成石油,要經(jīng)歷數(shù)百萬年的時間。由此可見,石油是多么可貴。那么,生物的遺體如何歷經(jīng)數(shù)百萬年,一步步演變?yōu)槭停?/p>
第一步就是大量生物死亡。在水體中,生活著大量的微生物和微體生物,他們繁殖速度驚人,比如硅藻如果不受限制,一天之內(nèi)可繁殖到和地球一樣大。由于新陳代謝,這些生物中每天也有不計其數(shù)死亡。海洋學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),海洋中的浮游生物每年的死亡量可達(dá)5500億噸。這些大量死亡的生物是形成石油的雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。
第二步就是生物遺體和泥沙一同沉積,并不斷被上層沉積物掩埋。這發(fā)生在三角洲、淺海,閉塞的湖泊等區(qū)域,這些區(qū)域水體安靜、含氧量低,生物遺體不會全部被分解,一部分得以沉積和保存。下層沉積物不斷被上層新的沉積物掩埋、壓實,被埋藏到較深的部位。在正常的地質(zhì)條件下,需要5000到1萬年才能形成1米厚的沉積層。
第三步是生成干酪根。在沉積時期,由于微生物的發(fā)酵活動,沉積的有機物中的蛋白質(zhì)、多糖等會被降解,大部分有機物會聚合成不溶于有機溶劑的有機物——干酪根,這是一種腐殖組分。干酪根是沉積有機質(zhì)的主體,約占總有機質(zhì)的80%~90%。小部分會生成瀝青,瀝青是大家非常熟悉的,柏油路都是用瀝青鋪的。
最后一步就是干酪根在特定溫度下生成石油(包括天然氣)。在地下不超過60℃的部位,干酪根生成石油極少。超過60℃,石油大量生成。低溫超過120℃時,低分子甲烷氣(即天然氣)大量產(chǎn)生。這其中經(jīng)歷了大量的催化裂化和熱裂化的化學(xué)反應(yīng)。
這樣一步一步,經(jīng)過幾百萬年,石油終于形成了。