中国专家学者协会会员 耿志琦
传统的能源地质有机说认为,含能源资源的沉积岩系,在一定的构造条件下,如古气候、古生物、积岩古地理环境中,形成含能源资源的沉积盆地的沉积填充。沉积盆地的沉积体中的古地理环境,是决定能源聚集的重要条件。随着油、气、煤地质学的深入发展,地质学家更加认识到,这些岩系首先是在一定构造空间(盆地)内填充的沉积,它是具有三维空间形态的沉积体。也就是说它有封闭的空间。在这个空间中,在高温度、高压力的长久作用下,就形成了石油、天然气。时至今日,这些有机沉积岩系是在多高温度、多大压力、什么样的生化作用、多长时间就形成了石油、天然气,没有较准确的阐述。可以这样说,现在比较认同的能源地质“有机说”生成石油、天然气理论,既没有准确的理论推导,也没有实验室生成石油的实际验证,它还是一个需要完善的初级理论模型。
我们知道,长久以来,有关石油、天然气的生成理论一直存在两种不同的假说:一种是有机说,一种是无机说(非生物的)。无机说认为,无机的碳、氢等元素,在一定的地质、理化环境中,也能形成石油、天然气。可是近代以来,特别是人类在地壳几公里深度上,不断开采出石油、天然气,这些事实似乎完全证实了“有机说”的成立。在地壳几公里的深度上,是当前人类钻探技术容易达到的深度。至于地壳10公里以下的探孔,世界上目前寥寥无几。其实,在这个层面上也可能存在由“无机说”生成的石油。可是,由于钻孔很少,无法充分验证,于是对于“无机说”也能形成石油、天然气,便逐渐被人类淡化、遗忘。
我们认为,“无机论”形成石油、天然气也是完全正确的。特别是当钻探技术容易达到10公里以下的深度时,就会找到由无机的碳、氢等元素形成的石油、天然气。同时我们认为,由“无机物”论述所形成的石油、天然气,还在不断地形成中。
第一,首先我们知道,地球内部的碳元素、氢元素是很丰富的,它们有的以单质态存在,有的以化合态存在。这在有关的地球构造、地球化学的论述著作文章中,都有较详细的描述。第二,当前的地球科学论证表明,在地表以下100公里处的温度约为1300℃;1000公里处的温度约为2000℃;2900公里处的温度约为2700℃;地核处的温度最近的估算表明,它可能已经达到5500℃;这个温度值已经远远超出以前估计的3200℃。我们应当注意到,现代太阳物理的研究表明,太阳表面的温度不到6000℃,而地核处的5500℃已经接近了太阳表面的温度。第三,关于压力的估算。最近的研究数据表明,从地表到地下24公里处,压力从1×105Pa增加到0.6×109Pa;地下670公里处,压力增大到24×109Pa;地下2891公里处,压力增大到136×109Pa;直到地下6371公里地心处,压力会增加到364×109Pa。以上叙述的三个条件,即有碳、氢等元素,又有高温高压的理化指标,在地球深部,石油、天然气是完全可以形成的。
作者早在1990年4月6日的《科技日报》的一篇名为“地球能分四层吗?”的论文中,以及在1986年的《自然杂志》的“地球内部的气态圈层”的一文中,曾经指出,在地球内部2787~3000公里处的这个层面中,存在着近120公里厚的全球范围的高温高压气态圈层。这个圈层中的气体,碳和氢是其中较多的元素之一,当然还有氧、氮等元素,这些元素,在高温高压下是完全可以形成石油、天然气一类的物质。这些高温高压的石油、天然气,以及高温高压的气态物质,会沿着地幔的某些通道和裂隙慢慢进到地壳以下10公里左右的深度构造部位处,动态地聚集起来,也就是石油或天然气聚集的空间部位。这个论点的直接观察的事实是,当火山爆发时,高温高压的气、液、固三态复合体喷出地面,其物质成分含有丰富的碳、氢元素和天然气。一般探测到的火山爆发开始源为地下10公里以下,直至数百千米深度。另外,当大地震发生时,从地壳裂隙中可以喷出天然气、石油物质。再者,据有关的新闻报道,人们已经在北美墨西哥湾发现大油田,储油部位在地下10公里以下。按照“有机论”生成石油说,是无法解释这个部位会有石油生成的。而只有“无机论”生成石油说,才可以解释北美墨西哥湾的石油生成现象。这就得出一个合理论断,无机的碳、氢元素,在高温高压下是可以生成石油、天然气的,并且它还在地球深部不断生成中。
以上只是一个概略论述,作者今后将会与地学界的同仁一起,继续深入研究,以便更深入的了解“无机”生成石油、天然气的本质过程。▲