煤和石油是怎么形成

煤,古代植物遗体经成煤作用后转变成的固体可燃矿产。

煤的形成：在地表常温、常压下，由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用，转变成泥炭或腐泥；泥炭或腐泥被埋藏后 ， 由于盆地基底下降而沉至地下深部，经成岩作用而转变成褐煤；当温度和压力逐渐增高，再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存。

煤的形成年代——在整个地质年代中，全球范围内有三个大的成煤期：　

(1)古生代的石炭纪和二叠纪，成煤植物主要是孢子植物。主要煤种为烟煤和无烟煤。　

(2)中生代的侏罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植物。主要煤种为褐煤和烟煤。　

(3)新生代的第三纪，成煤植物主要是被子植物。主要煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。

石油：以碳氢化合物为主要成分的，有色可燃性油质液体矿物。

石油的形成：研究表明，石油的生成至少需要200万年的时间，在现今已发现的油藏中，时间最老的可达到5亿年之久。在地球不断演化的漫长历史过程中，有一些“特殊”时期，如古生代和中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其身体的有机物质不断分解，与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积层。由于沉积物不断地堆积加厚，导致温度和压力上升，随着这种过程的不断进行，沉积层变为沉积岩，进而形成沉积盆地，这就为石油的生成提供了基本的地质环境。

大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样，是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。按照这个理论石油是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的。（陆上的植物则一般形成煤。）经过漫长的地质年代这些有机物与淤泥混合，被埋在厚厚的沉积岩下。在地下的高温和高压下它们逐渐转化，首先形成腊状的油页岩，后来退化成液态和气态的碳氢化合物。由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻，它们向上渗透到附近的岩层中，直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多空的岩层中。这样聚集到一起的石油形成油田。通过钻井和泵取人们可以从油田中获得石油。地质学家将石油形成的温度范围称为“油窗”。温度太低石油无法形成，温度太高则会形成天然气。虽然石油形成的深度在世界各地不同，但是“典型”的深度为四至六千米。由于石油形成后还会渗透到其它岩层中去，因此实际的油田可能要浅得多。因此形成油田需要三个条件：丰富的源岩，渗透通道和一个可以聚集石油的岩层构造。

为什么石油被称作是＂黑色的金子＂

早在 18 世纪中叶，前苏联化学家罗蒙诺索夫 ( 1763) 根据他对石油化学的研究，认为石油和煤炭一样是由泥炭在高温作用下 ( 蒸馏) 所生成。这是最早的石油有机成因论，常被称为蒸馏说。罗蒙诺索夫算得上是世界上最早研究石油并力图解释石油成因的学者。

20 世纪上半叶，有机成因理论得到大量实验的支持而获得了空前发展，有机成油说得到了大多数人的认可，其优势日趋明显。

有机学派混成说经过波东尼 ( G. Potonie，1906) 的发展，实际上已形成近代生油概念的雏形。波东尼认为动植物都是成油的原始材料，它们和矿物质点一起形成腐泥岩，后者再经天然蒸馏即可产生石油。在混成说基本确立之后，人们转而注意到有利生油的生物化学组分。于是又先后出现过脂肪说、碳水化合物说、蛋白质说等。

古勃金 ( И. М. Губкин，1932) 认为，各种生化组分均可参与生油，它们可来自海洋动植物残体，也可来自陆地携入的生物分解产物; 含有这些分散有机质的淤泥就是将来生成石油的母岩; 母岩在早期主要由于细菌的作用而产生分散态石油，晚期由于负荷加大将油水一起挤入多孔岩层，继后油水按比重分开并运移聚集到层内一定的部位后形成油气藏。此间俄国学者维尔纳茨基还研究了有机质的地质作用，在其 《地球化学概论》( 1933) 中详细讨论了石油的有机组成和有机成因，提出了碳循环模式。从此成油理论步入了地球化学研究阶段。古勃金和维尔纳茨基将石油有机成因说推向新的高度，形成了较为完整的烃源岩理论。

石油的有机成因观点逐步得到了地质学家和地球化学家的认同，但对有机质的成烃演化过程历来存在着各种各样的认识和假说，这些不同认识间的争论归结起来可概括为石油是成岩早期形成的还是成岩晚期生成的，这就是石油有机成因的早期成油说和晚期成油说。

史密斯 ( P. V. Smith，1954) 引进先进分析技术，首次在现代沉积物中发现了烃类。这是一次飞跃性的突破，他为此获得了诺贝尔奖。这一时期研究者从地质学、地球化学以及生物学等角度通过成烃母质、成烃过程、地球化学条件及物理-化学环境等方面论述了石油的早期形成与聚集。

20 世纪 50 年代中期开始，由于色谱，特别是气相色谱技术的应用，使地质体中微量可溶有机质的研究得到了快速发展。Bray ＆ Evans ( 1961) 和 Cooper ( 1963) 提出，现代沉积物和生物体中的正烷烃碳数分布具有奇偶优势，正脂肪酸的碳数分布具有偶奇优势，而在古老沉积物和石油中不具备这些优势。同时现代沉积物中烃类丰度极低，难以构成大规模油气聚集。这一发现动摇了沉积有机质直接成油 ( 早期成油说) 的观点，为有机质高温降解成油理论的发展开辟了广阔的前景。这一时期，石油工业和石油地质学发展迅速，有机地球化学成功地应用于石油成因和形成条件诸方面的研究上，石油有机成因理论得到进一步充实和发展。大量研究表明，石油的生成不仅是烃类的富集过程，更主要的是烃类的新生过程。在有机质改造过程中，只有达到一定温度或埋藏深度时，有机质才能大量转化成石油 ( Abelson，1953; Philippi，1965; Tissot et al. ，1972) 。Pusey Ⅲ ( 1973)根据古地温研究指出，原油在地下一定温度和深度范围内分布，提出了 “地温窗”和“液体窗”的概念。由于这些研究显示大量生油阶段是有机质处于成岩作用的晚期阶段，同时认为生油原始物质主要是岩石中的不溶有机质———干酪根，因此这一时期逐步形成了干酪根晚期成油理论。Tissot ＆ Welte ( 1978) 和 Hunt ( 1979) 先后发表了两部专著，对这一成烃理论作了系统的、科学的论述，形成了一个相当完整的成油理论体系。这一理论揭示了常规油气的生成演化规律，而据此衍生出油气潜力评价的地球化学参数和研究方法，已成为近代油气勘探的主要指导思想和准则，且取得了显著成效。

值得一提的是，唯海相生油论在相当一段时间内很盛行。但从 Кpзг ( 1923) 开始认为陆相植物是石油的原始物质，南廷格尔曾于 1939 年探讨过陆相生油的可能。20 世纪 40年代，我国学者潘钟祥、黄汲清等以中国油田实例丰富的资料，论证了陆相生油是客观存在的现实，动摇了唯海相生油论，现在陆相生油理论得到了普遍认可。

不难看出，在各个时期除主流派外，在某些问题某个环节上持有不同观点者不乏其人。但随着技术的进步和知识的积累，油气有机起源说不仅有了充分的论据，而且形成了相当完整的体系，从而被大多数业内人士所接受。

石油和天然气的成因是一个非常复杂的理论问题。尽管目前油气有机成因理论日臻完善，在油气勘探实践中发挥了重要的作用，但并不能由此否定油气无机成因理论的科学价值。

石油是一种粘稠的、深褐色液体，它的主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。并且分布范围非常广泛，人们为了开发和利用它们，也花费了不少功夫。另外，石油也被大家称作是“黑色的金子”。大家知道这是为什么吗?下面，我就来给大家科普一下吧。

石油是一种褐色或黑色的可燃性矿物油。它被人们誉为“黑色的金子”，也有人称它是“工业的血液”。

早在汉朝的时候，我国人民就已经知道用石油来烧饭点灯了。人民用钻井的办法，把石油从地底下取出来送进炼油厂，把中间的一部分提炼成为煤油，用来点灯、烧炉子都很方便，这样石油就一下子出名啦。后来，人们把石油里面比煤油轻的部分提炼成汽油、飞机的发动机做燃料;又把比煤油重的部分炼成柴油，给拖拉机的发动机做燃料。这些发动机叫做“内燃机”，它们的用处还多着咧。大的可以装在轮船、军舰和火车头上，小的可以用来抽水、打谷，还有更小的可以装在模型飞机上·····

可是，石油中还有比柴油更重的“重油”剩下来，该怎么办呢?于是，人们把重油中的油提出来，留下的沥青送去铺路。在沥青路上行车很平稳，灰尘也少，有人也叫“柏油路”。

从重油中提炼出来的油，还可以炼出各种各样的.润滑油。提起润滑油，往往把它当做配角而不去注意。其实，现代的机器没有它硬是不行。不但如此，就是用错了牌号也不行。如果你把普通的润滑油加到缝纫机里，踏起来准会十分费劲。喷气式飞机的发动机，有一根主轴每分钟要转一两万次，必须用特别的润滑油才行，如果加错了油，一定会出大事故。别看润滑油是个配角，却是非常重要的啊!

从石油中还能提炼出石蜡、凡士林、油漆溶剂等等，这些都是十分重要的工业原料。

石油有这么多的用处，自然是个“宝”了。因此人们给它一个称号：“黑色的金子”。

事情还没有结束，科学技术不断地在向前发展。

化学中有一门“有机化学”。它本来是专门研究生物—动植物—体内的化合物的，但这句话早就过时了。因为人们发现有机化合物里面都含有碳，并且大多数含有氢，所以有机化合物是碳和氢的化合物，在化学上又简称为烃。很多有机物除了含有碳、氢以外，还含有氧、氮、硫等其他元素，不过这些都只是碳氢化合物的“变种”—衍生物—罢了。人们又发现有机物分子里的碳原子是相互连接在一起的。最简单的分子只有一个碳原子，复杂的可以有成千上万个碳原子。它们排成的队形，简直象大型团体操那样千变万化，因此有机化合物的种类实际上是无穷无尽的。人们在逐步摸清底细的过程中，不但用人工方法造出了有机物，更造出了许多生物体内从来没有过的有机物，其中很多是十分重要的工业品。例如，合成染料和药品，早就大量生产了。从那时起，人类才真正有了“有机化学工业”。

这与石油有什么关系呢?

自从有了有机化学工业以后，人们就千方百计地替它找寻合适的原料。首先找到了煤，后来才找到了石油。石油也是碳氢化合物，所以把它作为有机化学工业的原料，可以说再合适也没有了。

你可知道，化工厂又是用什么样的石油原料呢?

在开采石油的时候，或者在炼油厂加工石油的时候，有一般气体产生，里面含有很多碳氢化合物。这股“石油气”在炼油厂用处不大，有时还要特意把它烧掉，以免发生危险。炼油厂里有时还产生一种“轻油”，它比煤油轻，但作为汽油却不合格，用处也不大。但是这股“石油气”和“轻油”正好是化工厂的合适原料。现在，石油化工厂除采用这两种轻质原料外，又向重质油方面发展了。

目前“石油化工”产品的种类越来越多，已经很难说出确实的数目了。在日常生活中见到的就不少，如做雨衣的聚氯乙烯;作梳子、肥皂盒等日用品的聚苯乙烯;做水壶的半透明塑料聚乙烯;称为“合成羊毛”的聚丙烯腈;“的确凉”的原料涤纶;象海绵一样的泡沫塑料;还有各种合成橡胶制品、药品、合成洗衣粉、染料、农药、香料和大名鼎鼎的塑料王“聚四氟乙烯”等都可以从石油中制造出来。

石油经过了人们的辛勤劳动后，它的用途是越来越广了。看来它将胜过金子，“黑色的金子”这个称号终究是要过时的。(余益年)