一.石油的成因——有機(jī)說(shuō)與無(wú)機(jī)說(shuō)之辯
世界上第一個(gè)試圖探索石油成因的是俄國(guó)科學(xué)家羅蒙諾索夫。他在1763年就提出一個(gè)假設(shè)：“地下肥沃的物質(zhì)，如油頁(yè)巖、碳、瀝青、石油和琥珀……都起源于植物。因?yàn)橛晚?yè)巖不是什么別的東西，而是古代從結(jié)果實(shí)的地方和從樹(shù)林里被雨水沖刷下來(lái)的爛草和爛葉形成的黑土，它像淤泥般地深埋在湖底……，樹(shù)脂和石油以它們的（重量）輕和樹(shù)脂的可燃性表明它們也是同樣成因的。”
后來(lái)又有人繼承和發(fā)展了羅蒙諾索夫的觀點(diǎn)，形成了石油有機(jī)說(shuō)理論體系，這一假說(shuō)可具體可概括為：石油是由埋藏在地下的動(dòng)植物遺體變來(lái)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(zhǎng)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(dòng)植物的遺體；這些生物有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)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(wú)數(shù)細(xì)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(chǔ)藏起來(lái)，最終形成規(guī)模較大的油田。
石油有機(jī)成因說(shuō)自提出以后，地質(zhì)研究工作者找到了大量的證據(jù)，用以說(shuō)明石油的有機(jī)形成過(guò)程。
盡管世界上找不到成分完全相同的兩種石油，但絕大多數(shù)石油都含有不同數(shù)量的碳?xì)浠衔铮@類(lèi)化合物很容易氧化，在200℃以上便會(huì)分解，因而它們只能來(lái)自生物，而不可能來(lái)自地球內(nèi)部和巖漿。另外，化學(xué)分析顯示，石油中碳12富集，碳13較貧。這種碳同位素比例與依賴光合作用的生物相似。
1980年底，一些美國(guó)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(wú)意中目睹了在高達(dá)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(jī)沉積物，就像處在石油廠的裂變?cè)O(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(jī)成因說(shuō)提供了現(xiàn)實(shí)證據(jù)，同時(shí)也修正了有機(jī)成因說(shuō)的一些推論，它說(shuō)明石油的形成不一定要經(jīng)歷上百萬(wàn)年的時(shí)間，也不一定要埋藏到上千米深的地下才能形成。
盡管有機(jī)成因說(shuō)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(jī)成因說(shuō)的證據(jù)漸漸顯現(xiàn)出來(lái)。人們注意到，在世界上已發(fā)現(xiàn)的3萬(wàn)多個(gè)油田中，有8個(gè)特大油田占了全部?jī)?chǔ)量的一半左右。如果說(shuō)石油是由動(dòng)植物演變而成的，那么就不會(huì)出現(xiàn)這種情況；因?yàn)樯镌诘厍蛏系姆植茧m然不均衡，有的地方多，有的地方少，但絕不會(huì)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(guó)南海地區(qū)的油氣藏時(shí)，一些西方的石油公司從有機(jī)成因觀點(diǎn)出發(fā)，在分析了當(dāng)?shù)氐貙又幸幌盗杏袡C(jī)指標(biāo)后，斷言這里不可能生成供大規(guī)模開(kāi)采的石油礦藏。而實(shí)際情況卻完全相反，南海地區(qū)打出了一個(gè)又一個(gè)高產(chǎn)油氣井。
因此，在過(guò)了一個(gè)世紀(jì)之后，石油成因的無(wú)機(jī)說(shuō)在學(xué)術(shù)界應(yīng)運(yùn)而生，它最早是由元素周期律的發(fā)現(xiàn)者門(mén)捷列夫于1876年提出來(lái)的。他在實(shí)驗(yàn)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(lèi)似石油的碳?xì)浠衔铩Ｊ艽藛l(fā)，他提出一種假設(shè)認(rèn)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(guò)熱的地下水作用，遂生成碳?xì)浠衔铮贿@些碳?xì)浠衔镅氐貧ち芽p上升到適當(dāng)部位儲(chǔ)存冷凝，即形成石油礦藏。
“碳化說(shuō)”在十九世紀(jì)末和二十世紀(jì)初曾流行一時(shí)，然而，地球內(nèi)部是否存在碳化鐵，卻是一個(gè)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(wú)法到達(dá)，這樣就不會(huì)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(jiǎn)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(diǎn)，所以門(mén)捷列夫的假說(shuō)流行了一個(gè)時(shí)期后就被人們拋棄了。
繼“碳化說(shuō)”之后，1889年俄國(guó)的索柯洛夫提出了石油成因的“宇宙說(shuō)”。他認(rèn)為，地球在誕生伊始尚處于熔融的火球狀態(tài)時(shí)，吸收了原始大氣中的碳?xì)浠衔铮S著原始地球不斷冷卻，被吸收的碳?xì)浠衔镏饾u冷凝埋藏在地殼中，于是形成了石油。
進(jìn)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(jī)物質(zhì)，有力地支持了宇宙說(shuō)。碳?xì)浠衔锊粌H見(jiàn)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(jī)物。它們顯然與生物作用無(wú)關(guān)。這些事實(shí)說(shuō)明，許多有機(jī)物完全可以通過(guò)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(wú)機(jī)成因說(shuō)的研究者認(rèn)為，在地球形成早期，后來(lái)生成石油的有機(jī)物便以甲烷及其他碳?xì)浠衔镄问絽⑴c了地球的組成，后來(lái)在地球內(nèi)部熱力和壓力的促使下，它們從深部釋放出來(lái)，在某種有利的環(huán)境下進(jìn)一步合成變成了石油。至于石油中含有的有機(jī)質(zhì)，無(wú)機(jī)成因說(shuō)的主張者們認(rèn)為，那是原生石油在運(yùn)移過(guò)程中受到了有機(jī)物的污染，從而造成了石油成分的復(fù)雜化。同時(shí)，他們也不否認(rèn)一部分石油可能來(lái)自生物，但大量的石油則來(lái)自地球的內(nèi)部。
但是，還是有反對(duì)者指出，索柯洛夫的觀點(diǎn)有一個(gè)先天不足，他們認(rèn)為地球形成時(shí)的大氣與現(xiàn)在差不多，不可能存在大量碳?xì)浠衔铮词褂械脑挘龅礁邷厝廴跔畹牡厍蛞苍缇头纸饬恕?
美國(guó)康奈爾大學(xué)的天文學(xué)家高爾德，站在無(wú)機(jī)說(shuō)的角度批駁有機(jī)說(shuō)時(shí)說(shuō)，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(chǔ)量也比原先根據(jù)生物生成說(shuō)估計(jì)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(duì)氦的濃集不起任何作用；再有，生物作用無(wú)法說(shuō)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(jī)說(shuō)與無(wú)機(jī)說(shuō)的爭(zhēng)論已持續(xù)了一個(gè)世紀(jì)之久，各自都有自己的理論依據(jù)和證據(jù)，誰(shuí)也說(shuō)服不了誰(shuí)，因此上說(shuō)，關(guān)于石油的形成問(wèn)題，至今難以定論。
二、石油——來(lái)自5.8億年前的太陽(yáng)系災(zāi)變
本文站在太陽(yáng)系演化的角度，提出一種新的假說(shuō)認(rèn)為，5.8億年前太陽(yáng)系發(fā)生了一場(chǎng)災(zāi)變，地球俘獲了大量的星云氣體，繼而通過(guò)無(wú)機(jī)過(guò)程形成了石油礦藏。
5.8億年前，宇宙中有一星云狀物質(zhì)團(tuán)撞入太陽(yáng)系，引發(fā)了一顆類(lèi)地大行星發(fā)生了爆炸。這一星云體裹雜著爆炸碎塊進(jìn)入了地球運(yùn)行軌道，其中一少部分物質(zhì)，在地球萬(wàn)有引力的吸引下，環(huán)繞在地球周?chē)纬闪说厍蛏献钤嫉拇髿狻倓傂纬傻牡厍虼髿鈽O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(guò)幾百萬(wàn)年，大氣層在散失熱量后逐漸冷卻。大氣中的高熔點(diǎn)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(lái)，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(guò)光譜分析確定彗星的化學(xué)成分有：氫（H）、碳（C）、氧（O）、硫（S）、碳?xì)浠–H）、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(dòng)、匯集，并經(jīng)過(guò)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(chǔ)藏地方來(lái)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(wú)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(lèi)似石油成分的分散碳?xì)浠衔铩８鼮橛腥さ氖牵S多油氣藏與金屬和非金屬礦床相伴，在勘探金屬礦時(shí)，有時(shí)會(huì)鉆出石油，鉆石油時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)了金屬礦床，這一現(xiàn)象對(duì)有機(jī)說(shuō)來(lái)說(shuō)是無(wú)法解釋的。
本文提出的石油成因說(shuō)與索柯洛夫的觀點(diǎn)很接近，同屬于石油成因的宇宙說(shuō)，只不過(guò)本文的觀點(diǎn)更名副其實(shí)些。兩者區(qū)別之處在于，石油的形成時(shí)間不同，產(chǎn)生機(jī)制各異。索柯洛夫認(rèn)為石油形成于地球誕生時(shí)的46億年前，而本文則認(rèn)為石油形成于5.8億年前。索柯洛夫宇宙說(shuō)認(rèn)為石油是熔融狀態(tài)的地表巖層吸收了原始大氣中的碳?xì)浠衔锒纬桑欢疚膭t認(rèn)為石油是由5.8億年前原始大氣層中的碳?xì)浠衔锝德涞孛胬淠桑虼怂淮嬖谒骺侣宸驅(qū)W說(shuō)所面臨的理論困難。
油氣田中氦元素的發(fā)現(xiàn)，可以說(shuō)是宇宙成因說(shuō)的一個(gè)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(yáng)的大氣中，可見(jiàn)氦在地球上是極其稀有的。然而，人們?cè)谠S多油氣田中卻發(fā)現(xiàn)了大量的氦，這是以往有機(jī)說(shuō)和無(wú)機(jī)說(shuō)都無(wú)法解釋的。這一發(fā)現(xiàn)證明，組成石油的物質(zhì)只能來(lái)源于宇宙。

標(biāo)簽：由于化石遠(yuǎn)古