疑問很久 - 地球科學討論

※ 引述《void (*Ptr)》之銘言：
: 關於石油的
: 先聲明 這絕對不是作業 因為我非地質相關科系的(化學相關科系) 判板上高手解答
: 1.為什麼 全世界近一半的油藏在中東?有什麼特別的原因可以解釋嗎?
: 2.聽說 埋藏石油的岩層大都是石灰岩?why?
: 3.石油是微生物形成的嗎?還是說不一定要是微生物??
: 4.現金大多數的石油 是生成於哪個地質年代啊?
: 感謝回答

剛剛查其他資料時又看到相關的文章，就順便po上來好了。

http://www.cas.cn/html/Dir/2002/03/18/2115.htm

石油天然氣有第三種成因嗎?----青年學者李漢韜提出原始大氣演變石油天然氣

對於支撐現代文明社會進程的石油天然氣資源的來源及成因，在科學家們
不斷深化研究中，其成因來源基本已有定論，這就是石油天然氣有機成因說和
無機成因說。特別是有機成因說目前已被普遍接受。但很多地學工作者在實際
工作中往往發現一些「兩說」解釋不清的現象。昆明石油局規劃設計所青年學者
李漢韜在較長時間研究後提出「原始地球的原始大氣是地球內石油天然氣生成的
內因之一」。對於這一全新的石油天然氣成因認識，引起了科學界的關注。日前
他在《地質地球化學》雜誌上發表了這一研究結果。

李漢韜告訴記者，由於石油具有生命有機物才具有的旋光性，並且存在某些
生物標誌的化合物，如噗林化合物、異戊間二烯烴、萜類和甾烷類化合物，石油
天然氣的有機成因說已經普遍被接受。有機成因說認為：石油天然氣來源於有機物
，海洋或湖泊中的微生物死亡後，它們的遺體被迅速埋藏免遭細菌的分解，當沉積
到一定厚度後，在溫度壓力適宜的條件下，便轉變成石油天然氣。但實驗證明，
石油天然氣有機成因說並非絕對。無機成因說認為：石油天然氣是由碳化無機物
反應形成的，以L‧高契爾的闡述最具有說服力。他認為原始大氣中的二氧化碳和
氫氣首先反應生成一氧化碳和水，一氧化碳再與水照類似於費-托合成反應模型
無機合成各種烴類，當溫度在180℃～400℃時，特別是存在鎳、鐵、二氧化碳的
情況下能生成各種沸點的烴類及少量的酸、酮、醛、酯、醇等有機物。

隨著現代科學的發展，特別是天文學家發現宇宙中存在大量天際有機分子，
其中甲烷是主要成分，這就說明有機物並非是石油天然氣的惟一來源，石油天然氣
的形成可能十分複雜，是多種因素綜合的結果。李漢韜的研究就是從原始地球的
原始大氣組成入手，分析其演化歷程以及可能形成的有機物，重新探討石油天然氣
的形成。

探測器發回來的資料表明近日行星表面溫度高，一般質量小，大氣組成以二氧
化碳為主；遠日行星由於遠離太陽，表面溫度低，甲烷、氨等分子量較小的物質
也能以固態、液態的方式存在；巨行星遠離太陽，氣體組成則以氫氣、氦氣為主。

地球質量大於近日行星，又遠遠小於巨行星，原始大氣組成必定以二氧化碳
為主，同時還含有大量的氨氣、甲烷，此外還含有少量的乙烯、乙炔、氫氣、氦氣
、一氧化碳、硫化氫、氰化氫和水蒸氣。原始大氣中的甲烷、二氧化碳、硫化氫等
氣體是天然氣及可燃冰的主要成分。

1953年，美國學者米勒設計出模擬原始大氣化學反應的實驗，他將燒瓶中的
空氣抽掉，泵入甲烷、氫氣、氨氣等混合氣體模擬地球的原始大氣，然後暴露在
連續放電的條件下，結果得到了20多種有機物，其中包括11種氨基酸。

原始大氣合成有機物需要能量，這些能量主要來源於太陽能以及地球內部的
火山爆發。地球處在離太陽約1.5億公里的特殊位置，使得地表溫度既不太高，也
不太低。溫度太低，沒有足夠的能量；溫度太高，合成的有機物不穩定。月球離
地球約38萬公里，質量約為地球的1/81。由於它們彼此靠得很近，受到的潮汐力
非常大，使得地殼活動劇烈，其劇烈程度遠遠大於與地球相鄰的金星和火星，頻頻
發生地震和火山爆發。火山爆發時產生的高溫為原始有機物合成提供了能源。在
火山爆發的同時，釋放出鉑、鎳、鐵、硫等元素及其氧化物，而這些物質正好為
有機物的合成起催化作用。

除此之外，天空中的放電，宇宙射線的照射，隕石或彗星同大氣碰撞時發出的
衝擊波等等，亦有利於原始有機物的合成。

原始大氣合成的烴類可能以正烷烴為主，也有異烷烴、環烷烴和芳香烴。由於
原始大氣含有水蒸氣，原始大氣合成的烴類降落地面後，遇到酸、鹼、鹽等化合物
，便進一步合成脂肪酸、氨基酸、多肽、原始蛋白質等。除此之外，還能合成具有
生物標誌的化合物，如噗林化合物、萜類和甾烷類化合物。

原始大氣合成的烴類是石油的主要成分，脂肪酸、氨基酸等有機物在高溫時能
降解為烴類。但是，由原始大氣以化學方式直接合成的有機物非常有限，只有在
出現結核現象，能吸附、過濾原始大氣中的二氧化碳、甲烷、氨氣等氣體，類似
生物生長後，才會大量產生有機物。

由於原始大氣的還原性極強，合成的有機物能長期保存。某些有機物具有極性
基團，彼此相互吸附、聚結，並與某些金屬離子配合，從而形成類似於葉綠體之類
的有機結核體。結核現象在物質世界中普遍存在，如常見的癌症和結核病等。無機
物中也會出現結核現象，如海洋中的錳結核，它是一種球狀塊狀的錳與鐵的結核塊
，直徑從半厘米到25厘米，個別達到1米以上，切開來看，裡面像洋蔥頭一樣層層
相疊，顏色從暗黑到褐色，最常見的是土黑色，全身有很多細孔，具有過濾作用，
海水通過這些細孔時，錳、鐵等元素便被吸附下來，因而能以驚人的速度不停地
生長。

由原始大氣合成的這種有機結核體也能像錳結核過濾海水一樣過濾原始氣體，
大量吸附大氣中的二氧化碳、甲烷及氨氣，並利用光能合成新的有機物。由於原始
大氣具有很強的還原性，沒有細菌分解，故有機結核體能長期保存，並大量沉積下
來。早期的有機結核物或許能溶於有機溶劑，部分受熱能降解為石油的重組分、
瀝青質等。而後期的有機結核體一般不溶於有機溶劑，成為地層中的乾酪根或煤。

有機結核體長期遭受紫外線的照射，便進一步演變成為具有細胞分裂功能的
原始生命、原始細菌和原始藻類。原始藻類出現後，大量吸收原始大氣中的二氧
化碳並放出氧氣，原始大氣逐漸由還原性變成氧化性，這時期的生物體仍能大量
沉積，受熱能降解成烴類，形成少量、分散的煤氣、沼氣，但不能形成石油天然
氣。

李漢韜分析了原始油氣藏的形成過程。他認為，原始地球類似於現在的金星或
火星，表面是一個砂塵的世界，沒有水，也沒有海洋。原始有機物合成後，飄蕩到
低溫地區，便會像雨水一樣降落在地球表面，在低窪的地方聚集起來。如果這些
區域滲透性極好，如像中東、裡海等沙漠地區，這些有機物便滲透到地下去，在
地層孔隙中儲藏起來，原始有機物出現結核後，分子量越來越大，並且具有較強
的粘性，一般不再滲透到地下，而是留在地面，與砂子發生進一步反應出現成岩
作用，形成堅硬、緻密、非滲透的覆蓋層，將早期的地層圈閉起來，形成原始油
氣藏。

另外，地殼運動很容易破壞原始油氣藏，原始油氣藏的石油天然氣便沿著斷層
、裂縫運移到新的地層，並且會溶解新地層的有機物，成為新的油氣藏。與原始
油氣藏相比，石油天然氣的成分更複雜。

由於石油天然氣的比重小於水，在強大的地層壓力下，有向上運動的趨勢，
一旦遇到裂縫或斷層，便會從下面的古老地層運移到上面的更新的地層，比如我國
的陝甘寧、新疆等地，國外的墨西哥灣曾有石油從地下流出。儘管在許多中生代
以後的地層中發現了石油天然氣，但早在地球形成之初，那時生命還沒有起源，
就有石油、天然氣形成了。因此，石油天然氣埋藏深度較深是理所當然的。

李漢韜最後總結他的觀點說：

(1)石油天然氣是一種以烴類為主的混合物，它的成分十分複雜，以無機物合成
主產物為主，也含有機物和生物遺體分解物。

(2)石油天然氣的形成貫穿著從地球的誕生到生命的形成的整個過程，與天體
運動、地殼運動、原始大氣的演變以及生命的誕生密切相關。

(3)地層中大量有機物主要來源於有機物結核。有機物結核是生命起源最關鍵的
一步，但有關細節尚待實驗檢驗。

(據《科學時報》)

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