當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”認為,石油來自于自然界的非生物,“有機說”則認為石油由生物的遺體經(jīng)復雜的物理和化學變化轉變而成。
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家門捷列夫,就是“無機說”最有影響的代表,他認為石油是地下重金屬碳化物與含氫化合物反應生成的。還有人認為石油來自于宇宙固有的碳氫化合物,也有人認為石油是巖漿侵入地殼過程中無機碳和含氫化合物反應生成的。
“有機說”起源于18世紀俄國的蘇蒙諾索夫,他認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”,也有人認為石油與煤一樣源于高等植物。19世紀初,波東尼認為動植物能生油。還有觀點認為石油來自于生物體固有的碳氫化合物。經(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,進而生成石油。
需要指出的是,上述兩類學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。海洋學家研究發(fā)現(xiàn),海洋中的浮游生物每年的死亡量可達5500億噸。這些大量死亡的生物是形成石油的雄厚的物質基礎。
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、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的主體,約占總有機質的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反應。
這樣一步一步,經(jīng)過幾百萬年,石油終于形成了。