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发表时间:2019-11-1 13:31

[原创]地壳油煤循环形成机理 ----石油和煤炭的形成机理探讨



ysy1060 发表在 科学探索 华声论坛 http://bbs.voc.com.cn/forum-148-1.html


地壳油煤循环形成机理
----石油和煤炭的形成机理探讨

石油和煤炭是怎么形成的?一直有很多争议。
石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说,前者较广为接受,认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成,属于生物沉积变油,不可再生;后者认为石油是由地壳内本身的碳生成,与生物无关,可再生。
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可燃沉积岩,这就是煤炭的形成过程。当然也存在很多反对意见,比如如果是腐质堆积而成,必然分布广泛,杂质泥沙混杂,不会像煤矿那么集中,土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。
本人不赞成石油和煤炭的有机形成理论,认为石油和煤炭来自无机物的多种演变,是地壳中油煤循环形成的,不仅地球存在石油和煤炭,与地球环境近似的金星和火星,也会存在石油和煤炭。
以下是本人的观点,欢迎各位专家指正。

一、地球上碳的来源:
地球上的碳元素来源于宇宙大爆炸,由于大爆炸是扩散的,每个细微小环境均不相同,构成奇点的“粒子粥”中的夸克、胶子等,随着温度和压力的降低,随机组成各种元素,H和N居多,其中也包括C元素。
大爆炸还在持续,体积逐步扩大,温度和压力逐步降低,元素结构日益稳定,这时会触发相邻元素间的化学反应,产生各种稳定物质、化合物等。
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大爆炸形成的烟云还在扩大,温度进一步降低,整个空间弥漫着一堆堆云状的星际物质,这就是星云,而星云,实际上是各种原始物质的大杂烩,包括C和C的化合物,只是由于稀薄和超低温,稳定的弥漫在无垠的宇宙中。
引力开始发挥作用,相邻的星云物质开始汇聚,由于大爆炸赋予的原始速度和方向,与引力收缩的速度和方向不可能完全一致,于是旋涡产生了,宇宙到处都是螺旋状星云,且大螺旋星云中套着中等螺旋星云,中等星云中又套着小螺旋星云。
螺旋星云继续收缩,星系、恒星、行星产生了。

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这个过程可能需要数十亿年。
由于太阳系是由同一大块星云产生的,所以本质上说太阳系中,太阳、水星、地球、火星、土星、木星等原始构成是基本相同的,此时这些星球的原始构成,如果要找一个现在保存最好的参照物的话,应该是天王星、海王星和冥王星。
C和C的化合物也随机的分布其中。

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随着时间的衍变,太阳的质量越来越大,终于有一天点燃了聚变反应,成为太阳。
地球等行星也日益凝聚和稳定,内部放射性物质放射,内部温度逐步提升。只是这种放射性物质的效果和速度远远不能和核聚变相比。
炽热的太阳,大幅度提高了地表的温度,加速了地表气体物质粒子间的运动速度,当随机布朗运动的气体粒子运动能量超过地球引力时,这些轻量物质就开始逃逸。
就这样,地表中的轻量物质从氢开始逃逸,一直到水分子时基本到达平衡。地表物质逐步重物质化,沉淀加凝固,地壳产生了。
地球内部也在放射性能源作用下,温度日益升高,重沉轻升,逐步分离成地核、地幔、地壳等现在地球结构。
凝固的地壳锁住了地球内部的构成成分,但累积的地球内部能量需要发泄,地壳裂缝、火山口等都是地内物质发泄的突破口。
构成地球基本组成成分的C元素和C的化合物也在此背景下,开始了成油、成煤之旅。

二、石油和煤炭的形成:

存在于地球内部的C元素和化合物,在地球内部极高的温度和压力下,如同沸腾的稠粥中气泡一样,开始逐步向地表汇集,一同汇集的还有水等各种比重、熔点、沸点都较低的物质,这些物质一路向上,直到遇到凝固的地壳。
凝固的地壳如同一个密封的锅盖锁住了这些汇集的物质,越集越多,同时在地壳下部高温和高压下,C的化合物和水等物质,产生油化反应,O元素被更富活性的物质置换,C和H行成碳链,从而形成富集的油矿。

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这些原始石油由于比重小,寻缝导隙,一路继续向上,逐步侵入地壳内部。
这样,在地壳的裂隙中,在不同的岩层之间,就会形成比较集中的油田。
这种油田大多埋藏深,且是从地壳内部往上发展,无任何地表表现,一般不容易被发现,也没有相应的探矿理论。
只是地壳是由破碎的岩层组成,不是铁板一块,因此存在各种各种的薄弱环节,在压力的作用下,这些石油就会逐渐向地表渗透,离地表越来越近。
这个渗透的过程很漫长,在渗透的过程中,也会逐步与地幔物质相隔离,随着温度和压力的逐步降低,原先随石油一起运动的地幔物质逐步凝固滞留,就像石化工业的分馏一样,不同物质逐步分离。

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当然也有剧烈的释放,就像火山喷发一样,地壳下汇聚的石油随火山裂缝直接喷发,只不过此时的石油组分会在熔岩和剧烈降低的压力中迅速分解氧化,变成二氧化碳喷出火山口。

岩石的比重要远高于石油的比重,且液态的石油很容易通过微小的缝隙,这种特性造成的唯一后果就是在某一个时期会溢出地表,覆盖地表的低洼地带,形成原油的湖泊,这个原油的湖泊会在极短的地质时间内,甲烷、汽油等轻组馏分快速挥发,进入地表碳循环,只留下粘稠的沥青等物。
未溢出地表但失去压力和密封的原油,会在时间的作用下形成沥青矿,溢出地表的原油也会形成沥青湖。
沥青湖覆盖了地表,地表本身就是动植物茂盛之地,地表的森林等植被,还有一些动物,就被凝固在沥青湖中。

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大自然的作用总是“削有余以补不足”,岩石崩塌,水流搬运,泥沙覆盖,在漫长的时间作用下,沥青湖最终会被沉积岩等地层,深深的掩埋在海洋、湖泊、陆地的地下。
压力又开始扩大,空气再度被隔绝,温度也开始升高(温度升高可以来自热),此时的沥青湖开始了碳化反应,原油的残留物开始碳化成煤炭和煤层气,煤层气逸出或存留在空隙中,煤炭被层层压实。
这就是几乎所有的煤矿都是集中的、片状的原因,也是煤炭中几乎都有和沉积地层几乎相同的动植物遗迹的原因。

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地壳的运动是永不停息的,不断有高山隆起,也不断有断层塌陷,在流水和风的搬运下,低洼处的沉积层会越来越厚,在地球46亿年的历程中,这样的运动一刻都没有停止,昨天的地表已经变成今天的地下,昨天的地下也可能在搬运等作用下成为地表。

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就这样,地表的沥青湖变成了地下的煤矿,而随着越来越厚的沉积层覆盖,煤矿也离地表越来越深,压力和温度也越来越高,在温度和压力,以及一定条件下,煤炭和地下水再度重启油化反应,重新生成石油。
这同样需要漫长的过程,而中间产物就是煤、油混合矿。当然,煤、油混合矿也会出现在油变煤的过程中。而各种天然气、煤层气基本伴随着油化、碳化反应的全过程。
煤矿一旦变成石油,外在的煤层形态就会随外部压力而改变。

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现在的找油理论,基本上寻找的都是这一类原油,它伴生着相应的地质年代,也能找到相应地质年代动植物的痕迹,同样,说石油是化石能源的误解也由此而来。
煤重新变成石油后,又恢复了液体、气体的形态,在地壳中再度开始游离,在地壳运动的裂缝中,有可能重新回到地表,开始又一次油煤循环的变身。

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我相信我们今天所开发的煤矿和油田中,一定存在第二次、第三次成煤成油的矿藏,毕竟地球历史有足够的外延。也相信油煤变身中,有很小的概率会出现不同时期的生物化石等遗迹,出现“时空错乱”的情况。
地表碳循环所形成的生物遗体,绝大部分腐烂分解,重新进入地表碳循环,只有极少部分能够碳化或分解成沼气后还能进入深地层变成原油。就算有,也是分散的、零散的,无法形成大规模油田和煤矿。

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石油在长时间的露天放置后会挥发凝固,在隔绝空气的条件下加温会碳化,这个过程已经为我们熟知。
煤化油的技术,我们在工业上也已经广泛使用。
固体的煤炭会越埋越深,液体和气态的油气资源会在压力的作用下上升,会同无处不在的水等物质,以及截然不同的温度和压力,在漫长的时间下,碳元素、油气、煤炭,一直处于变化之中。

我相信:基于不同理论,我们可以找到更多的石油。
同样,我也相信:在与地球相似的金星和火星地壳中,也同样能找到石油和煤炭,包括在地表上的沥青矿。
以上,欢迎指正。

完稿于20190729

作者声明:本帖为本人原创,未经本人和华声论坛许可,不得转载




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回复时间:2019-11-2 10:04
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回复时间:2019-11-19 11:41
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回复时间:2019-11-20 15:29

原帖由 guodesheng 于 2019-11-19 11:41 发表
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地表上所有动植物死亡后都会腐烂分解,会被其他细菌、动植物吸收,进入地表碳循环,而且沉积过程中泥沙永远比有机质多,不可能形成富集的、界限清晰的煤矿。




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回复时间:2019-11-23 08:38
但有一个事实,是所有人不能忽视的,在大陆上,盆地,是石油,煤炭,天然气的根基。盆地内大量碳元素怎来的?

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回复时间:2019-11-25 08:56

原帖由 guodesheng 于 2019-11-23 08:38 发表
但有一个事实,是所有人不能忽视的,在大陆上,盆地,是石油,煤炭,天然气的根基。盆地内大量碳元素怎来的?



我在上面已经说的很清楚了:地球内部碳元素在高温高压下汇集并产生油化反应,生成的原油由于轻且流动,就会寻缝导隙向地表运动,最终逸出地表,在低洼处汇集成湖,轻的蒸发重的沉淀形成沥青湖,然后又会被泥沙掩盖,沉入地下。




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