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石油枯竭理論是騙人的?會不會石油并非來自生物,而是來自地幔?

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幾十年前,就有觀點認為石油用不了多久了,因為石油是遠古時代的生物死亡后被埋進地下,在高溫高壓環(huán)境中慢慢轉化成的,它們的數(shù)量極為有限,然而到了現(xiàn)在,石油卻依然被源源不斷地開采出來。這樣的情況就不免令人產(chǎn)生疑問,會不會石油枯竭理論是騙人的?



實際上,盡管這個問題有基于生物成因的合理解釋,比如說技術的進步讓人類能夠開采過去難以觸及的深層油氣藏,非常規(guī)油氣資源(像頁巖油、致密油)的開發(fā),使得原本無法利用的儲量被納入可開采范圍,還有一些老油田,通過現(xiàn)代提高采收率的手段,也能在原有基礎上繼續(xù)開采出石油。

但圍繞石油來源的問題,確實存在另一套解釋,其內容簡單來講就是,至少有一部分石油并非來自生物,而是來自地幔。下面我們就來具體了解一下。

最初的懷疑,其實來自一些工程實踐中的“違和感”,人們在鉆井時,經(jīng)常會遇到一個很直觀的問題,那就是有些油井實在太深了,最深的甚至可達到1萬米。



要知道人類目前發(fā)現(xiàn)的化石記錄,大多集中在地表以下幾千米的沉積巖中,極少超過五千米,所以從理論上來講,如果石油真的來自生物遺骸,那么這些“原材料”就應該不會出現(xiàn)在特別深的地方。

那問題就來了,1萬米深的油氣是怎么來的?難道遠古生物真的“主動”跑到這么深的地方去?顯然不可能。

對此,一個常見的解釋就是,地殼在漫長的時間里不斷運動,原本在表層的沉積物可能被推擠、俯沖到更深處。

不得不說,這確實是地質學中的常見過程。但問題在于,這種過程通常伴隨著劇烈的壓力、溫度升高以及巖石的變形甚至熔融,在這種環(huán)境下,脆弱的有機分子結構很難完整保存,更別說再慢慢轉化為石油了。

除此之外,還有一個更讓人困惑的現(xiàn)象,那就是石油居然會出現(xiàn)在結晶基巖中。

所謂結晶基巖,就是那些在地球早期形成、由巖漿冷卻結晶而成的巖石(比如花崗巖),這類巖石沒有經(jīng)歷過沉積過程,按傳統(tǒng)理論來說,里面應該不可能包含任何生物遺骸,但實際情況卻是,一些油氣藏就偏偏出現(xiàn)在這些地方。

再來看一些讓傳統(tǒng)理論略顯吃力的現(xiàn)象。比如說石油分布和古代生物繁盛程度之間,并不總是同步,有些時期生物異常繁榮,但對應地層中石油并不豐富,而有些生物并不算特別興盛的時期,卻形成了大量油氣資源。



又比如說,一些油田在長期開采后,產(chǎn)量下降,被認為接近枯竭,但過了一段時間再檢測,發(fā)現(xiàn)壓力有所恢復,甚至還能重新產(chǎn)出一定量的石油,而如果把油藏看成一個完全封閉、不可再生的系統(tǒng),這種現(xiàn)象就很難解釋。

正是在這種背景下,人們開始嘗試另一種思路,會不會有些石油并非來自生物,而是來自地幔?

20世紀后期,一些研究團隊開始嘗試在實驗室中模擬地球深部環(huán)境,他們選用的原料都是地球內部常見的無機物,例如碳酸鈣、水和氧化鐵等。

在實驗過程中,研究人員把這些原料放進高壓裝置中,施加類似地幔環(huán)境的壓力和溫度——大致相當于地下上百公里、上千攝氏度的條件。

實驗結果表明,在完全沒有任何生物參與的情況下,系統(tǒng)中確實可以生成碳氫化合物。最簡單的是甲烷,稍復雜一些的還有乙烷、丙烷,甚至更重的分子,這些物質的組成,與天然氣和石油的主要成分很是相似。

雖然這種實驗并不意味著“地球深處一定在大規(guī)模生產(chǎn)石油”,但它至少證明了一件事,那就是從化學上講,石油不一定非要依賴生物才能產(chǎn)生,在合適的溫度、壓力和物質條件下,無機反應本身就能生成這些化合物。



所以一個合理的推測就是,地幔區(qū)域長期處在高溫高壓狀態(tài),而且富含碳、氫、氧等元素,從條件上看,它完全具備了發(fā)生類似反應的能力。

接下來就輪到一個更現(xiàn)實的問題:如果地幔生成了這些碳氫化合物,那它們是怎么跑到我們能夠開采的地方來的?

這里就要引入地殼結構了。簡單來講,地殼并不是一整塊嚴絲合縫的外殼,而是充滿裂隙、斷層和各種構造通道,所以從理論上來講,地幔生成的氣體和液體,就有可能沿著這些通道慢慢往上移動,而在這個過程中,它們中的一部分就有可能會停留在適合儲存的巖層中,形成油氣藏。



可以看到,這個理論看上去還是比較合理的,但需要指出的是,傳統(tǒng)的生物成因理論并沒有因此被推翻,事實上,它在很多場景下依然解釋力很強。

比如說在沉積盆地中,富含有機質的巖層經(jīng)過加熱分解,生成石油,這一過程有大量地球化學證據(jù)支持,很多原油中還能檢測到所謂的“生物標志物”,這些分子結構明顯帶有生命活動的痕跡。

所以問題就逐漸變得不是“哪個對哪個錯”,而是“各自適用于哪些情況”。

或許我們可以認為,在淺層沉積盆地中,由生物遺骸轉化而來的石油占據(jù)主導地位,而在更深部,或者特殊地質環(huán)境中,可能存在無機化學過程生成的油氣,而這兩類來源并不是完全隔離的,它們可以通過斷裂系統(tǒng)發(fā)生混合,形成成分復雜的油氣藏。

這種“多源模型”雖然不如單一理論那樣簡潔,但或許更貼近真實世界的復雜性。

當然了,就算一部分石油并非來自生物,而是來自地幔,也不意味著石油枯竭理論是騙人,因為即使存在非生物形成的石油,其形成速率也很可能遠低于人類的開采速度,對于人類來講,這依然不是取之不盡的資源。

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