记得中学的时候,地理课上看到过地球上石油的形成和分布的知识。当时书上说地球上的石油是不可再生资源,人类只开采利用了20年,然后就枯竭了。20年来,人们对石油的开采利用强度不减反增,至今没有枯竭。那么,这是否意味着20多年前专家的判断是错误的呢?还是像有些人说的,石油反而是可再生资源?
地球上的石油储量
随着科技的不断发展,人类在探索地球起源、生命诞生、宇宙奥秘等“高精尖”领域取得了一个又一个理论和实践上的突破,有力地支撑了人类文明的发展。然而,即使近百年来科学水平进步神速,人类对自然和宇宙空的视野却越来越宽广。人们对脚下的土地、地球上浩瀚的海洋等“本土财富”还知之甚少。对地下和海洋的探索,与耗费数亿、数十亿光年的地外探索成果相比,实在是太微不足道了。
地下有多少油的问题,不是数一把米,量一桶水的重量那么简单,因为一把米,一桶水就在那里,它们完全可以定义数量边界。然而,地下的石油,包括煤炭、天然气和金属矿床,虽然我们可以在一定程度上研究和猜测它们的成因和过程,但是,由于地下岩石结构的复杂性,地质运动的不可预测性,包含矿床边界的不确定性,以及勘测技术的限制,我们无法完全准确地掌握所有矿床的埋藏位置,形状特征和边界面积,这就像我们在一个黑暗的房间里试图找出里面有多少粒米。
因此,人类对地球石油储量的预测,是以一定的历史时期为基础,在一定的科技水平背景下,根据探测到的资源和地质构造、运动的特点。随着科学技术的发展,这种判断是一个不断修正、动态变化的过程。比如上世纪初,美国研究机构预测地球上的石油只能供人类使用10年。到上世纪中叶,科学家说它只能被人类使用50年。截至目前,相关研究机构预测地球上剩余探明石油储量为1.7万亿桶(约2300亿吨),而地球上石油总储量为1万亿吨。按照目前每年约50亿吨的石油产量和已探明石油储量的40%可以开采计算,地球上的石油还可以供人类使用18年左右。
石油到底是怎么形成的?
石油是一种粘稠液体,主要由烃类有机化合物(占80-90%)和少量硫化物、氧化物、氮化物、沥青组成。关于石油是如何形成的话题,长期以来科学界存在两种不同的声音,一种是有机质生成论,一种是无机物生成论。
有机质生成:简单来说就是地下埋藏了大量富含有机质的动植物遗骸。在漫长的地质作用下,它们与围岩、淤泥形成有机质淤泥,与外界环境隔绝。在沉降作用和厌氧菌的作用下,有机物逐渐分解形成含有许多有机物的小油滴,逐渐沉积积累在地层中。随着地层深度的增加,温度和压力逐渐升高,小油滴的活性越来越强。
当油滴处于高压高温环境时,一些烃类有机物会使其碳链断裂,形成小分子量的气态物质,从而在油层上部形成天然气。而在“阻挡”油体流动的周围岩层中,部分油滴会在高压下被压入岩石中,形成油藏的边界或产生油页岩。
无机物生成论:其主要观点是,形成石油的有机物不是来自动植物的遗骸,而是来自地球本身。归根结底是自然环境中富含的无机碳和氢。有两种方法来支持无机物生成的理论。一种是来自地球内部的岩浆,其中没有碳和氢元素。在高达3000摄氏度的岩浆环境中,会通过化学反应生成甲基物质。随着岩浆的上涌,温度会不断降低,在这个过程中会生成甲烷等气态或液态烃类有机物。在压力下,这些烃类有机物最终会富集在多孔沉积岩中,最终形成石油。
另一种方式是来自地球内部的碳化物。地球形成之初,里面有大量的碳、铁元素,碳化铁是在地下高温高压的环境下形成的。地球上形成海洋后,大量的水渗入地壳,碳化铁与高温水发生化学反应,形成碳氢化合物,最终被巨大的地下压力压入沉积岩,形成石油。