在大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家看來石油像煤一樣是古代有機物演變而來的。 按照這一傳統(tǒng)理論石油是由史前的海洋動物和藻類尸體經(jīng)過漫長演化并

最終形成的。通常陸地植物更容易形成煤炭而非石油。 這些史前時代的浮游生物或者藻類大量被掩埋在海底或者湖底的缺氧環(huán)境中。在此后漫長的地質(zhì)年代中這些有機體與底泥混合之后被成巖作用包裹在高溫、高壓的狀態(tài)中。這些古生物遺體首先形成臘狀的油母(kerogen又稱為油母巖礦)直到今天在全世界各地的油頁巖中仍然可以找到這種物質(zhì)。 之后油母被進一步加熱生成液態(tài)或者氣態(tài)的烴類。由于這些碳氫化合物(烴)比附近的巖石中的水輕它們就會向上滲透到附近的巖層中直到滲透到上面緊密無法滲透的、本身又多空的巖層中才會停止遷徙并聚集到一起的石油形成油田。

根據(jù)這種理論石油的生成并不是一件很容易的事情。因為它對溫度有著苛刻的要求溫度太低的話這些原料無法從油母中滲透出來溫度太高烴類又會通過熱裂解直接生成天然氣。 雖然各地因為地質(zhì)情況不同可能略有差異但比較典型的成油深度一般認(rèn)為是地下4公里到6公里處。當(dāng)然石油形成后又可能遷徙到更深或者更淺的地層中去。 迄今為止有機成油理論在指導(dǎo)油田的勘探方面發(fā)揮了重要作用。中國科學(xué)院院士、石油大學(xué)資源與信息學(xué)院教授王鐵冠告訴《財經(jīng)》記者目前世界上99%以上的油田都是在這一理論的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)的。

雖然有機成油理論已成為人類勘探新油田的利器，本身也日臻完善但隨著石油地質(zhì)工作研究的深入，一些不利于有機成因說的證據(jù)漸漸顯現(xiàn)出來。 人們注意到在世界上已發(fā)現(xiàn)的三萬多個油田中八個特大油田就占了全部儲量的一半左右。如果說石油是由史前古生物遺體演變而成的那么就不會出現(xiàn)這種情況因為生物在地球上的分布雖然并不均衡，有的地方多，有的地方少，但絕不會造成如此巨大差別。 就像你很難想象全世界一半的人口都集中居住在紐約、墨西哥城或者上海等八個特大城市中一樣。 而且，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。在一些專家看來，似乎在它的深部，有源源不斷的油氣供給。

無機生成興起

因此，從上個世紀(jì)50年代開始，挑戰(zhàn)主流的無機成油說(Abiogenic origin)應(yīng)運而生。 天文學(xué)家托馬斯·戈爾德(Thomas Gold)以及俄羅斯石油地質(zhì)學(xué)家尼古萊·庫德里亞夫切夫(Nikolai Kudryavtsev)算是最早的開創(chuàng)者。 這個理論認(rèn)為，在地殼內(nèi)已經(jīng)有許多碳，其中一些碳很自然地以碳氫化合物的形式存在，由于碳氫化合物比巖石空隙中的水輕，因此會沿巖石縫隙向上滲透，并最終形成油氣。 嚴(yán)格意義上來說，石油的無機生成理論，甚至可以追溯到元素周期律的發(fā)現(xiàn)者門捷列夫。 早在1876年，門捷列夫就在實驗室注意到，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)，生成類似石油的碳氫化合物。 受此啟發(fā)，他提出一種假設(shè)，認(rèn)為地球上有豐富的鐵和碳，因此在地球形成初期可以化合成大量的碳化鐵。這些碳化鐵又與當(dāng)時過熱的地下水作用，遂生成碳氫化合物，這些碳氫化合物沿地殼裂縫上升到適當(dāng)部位儲存冷凝，從而形成石油礦藏。

繼"碳化說"之后，1889年俄國的索柯洛夫也提出了石油成因的"宇宙說"。他認(rèn)為，地球在誕生伊始尚處于熔融的火球狀態(tài)時，吸收了原始氣中的碳氫化合物，隨著原始地球不斷冷卻，被吸收的碳氫化合物逐漸冷凝埋藏在地殼中，于是形成了石油。 進入上世紀(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)了大量的有機物質(zhì)，有力地支持了宇宙說。碳氫化合物不僅見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，人們甚至還找到了更復(fù)雜的有機物，但它們的形成都與生物作用無關(guān)。這些事實說明，許多有機物完全可以通過非生物途徑形成的。 在以上發(fā)現(xiàn)支持下，現(xiàn)代主張石油無機成因說的研究者認(rèn)為，在地球形成早期，甲烷及其他碳氫化合物形式就參與了地球的組成。之后，在地球內(nèi)部熱力和壓力的促使下，它們從深部釋放出來，在某種有利的環(huán)境下進一步合成變成了石油。 至于石油中含有的有機質(zhì)，無機成因說的主張者們認(rèn)為，那是原生石油在運移過程中受到了有機物的污染，從而造成了石油成分的復(fù)雜化。同時，他們也不否認(rèn)一部分石油可能來自古生物遺體的可能性。

中國石油天然氣總公司西北地質(zhì)研究所原高級工程師張景廉教授就是中國國內(nèi)研究無機成油理論的代表人物之一。 在對中國一些已知油氣田進行了分析、論證之后，他認(rèn)為像克拉瑪依油田、塔里木盆地巨量志留系瀝青、遼河油田原油等，或許都很難用傳統(tǒng)的有機生成理論解釋。

爭論仍將繼續(xù)

除了張景廉之外在中國國內(nèi)，中國科學(xué)院院士、著名的石油天然氣地質(zhì)學(xué)與地球化學(xué)專家戴金星，以及中國科學(xué)院蘭州地質(zhì)研究所的王先彬等人，同樣也是無機生成理論的推動和支持者。 不過到目前為止，張景廉在接受《財經(jīng)》記者采訪時自嘲地說，這一理論在國內(nèi)仍然還屬于"大逆不道"。 無機成油理論之所以未得到廣泛的認(rèn)同，中國科學(xué)院院士王鐵冠對〈財經(jīng)〉記者表示，是因為雖然取得了一定的進展，但無論在理論層面還是在實踐層面，都還存在著致命缺陷。在理論層面上，大部分科學(xué)家仍然認(rèn)為，石油無法承受地球內(nèi)部的溫度。在實際操作中，無機成油理論目前還無法指導(dǎo)實際的勘探活動。

不過，美國卡耐基研究院發(fā)布的這一最新成果，顯然進一步拓寬了我們的視野，為無機生成理論提供了新的支持。 利用金剛石砧壓槽和激光熱源，研究人員成功地使得甲烷所處的環(huán)境壓強超過2萬倍標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度也達到了從華氏1300度到2240度之間。這種極端環(huán)境，與距離地面40英里(約合64公里)至95英里(約合150公里)處的上地幔的環(huán)境非常類似。 結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，甲烷在這種環(huán)境中除了可以生成乙烷之外，還可以生成丙烷、丁烷、分子氫和石墨。而之前科學(xué)家認(rèn)為，在這樣的環(huán)境下，只可能生成石墨這樣耐高溫的物質(zhì)。 更令研究人員感到驚奇的是，他們發(fā)現(xiàn)這個化學(xué)反應(yīng)過程是可逆的。即把乙烷放在同樣的環(huán)境下，也可以生成甲烷，這表明在地球深處的這種合成烴類的反應(yīng)過程，更多是受熱力學(xué)控制的，并不一定需要有機物。 這一論文的作者之一的亞歷山大·戈查羅夫(Alexander Goncharov)教授指出，早在2004年美國印第安納大學(xué)的科學(xué)家就做過類似實驗。在相當(dāng)于5萬至11萬個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的環(huán)境下壓縮水、氧化鐵和方解石，然后將這些混合物加熱到1500攝氏度，以此模仿地幔中的環(huán)境。在化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后，研究人員在反應(yīng)產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了甲烷氣體。但這次,生成的有機產(chǎn)物更加復(fù)雜，顯然是又前進了一步。

當(dāng)然，對于這些合成化合物的穩(wěn)定性，以及類似的反應(yīng)能否在整個地幔中都可能發(fā)生，以及如何遷移到地殼中并最終形成油氣田的，都還需要進一步的理論和實驗來驗證。石油的無機生成理論，要獲得真正的認(rèn)可，仍任重而道遠。

不過，鑒于對于地球內(nèi)部的構(gòu)造和具體而復(fù)雜的演變過程、作用機理，人類迄今為止仍知之甚少。因此我們也不應(yīng)輕易否認(rèn)任何可能性，保持必要的關(guān)注，仍是必要的。(來源財經(jīng)雜志)