煤石油天然氣是怎么形成的

　　煤、石油、天然氣都是常用的燃料，那么煤石油天然氣是怎么形成的?學習啦小編在此整理了煤石油天然氣的形成原因，供大家參閱，希望大家在閱讀過程中有所收獲!

　　煤的形成原因

　　煤炭，簡稱煤，是遠古植物遺骸，埋在地層下，經過地殼隔絕空氣的壓力和溫度條件下作用，產生的碳化化石礦物，由碳、氫、氧、氮等元素組成的黑色固體礦物，主要被人類開采用作燃料。煤炭被人們譽為黑色的金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀以來人類世界使用的主要能源之一。煤被廣泛用作工業(yè)生產的燃料，是從18世紀末的產業(yè)革命開始的，隨著蒸汽機的發(fā)明和使用，煤被廣泛地用作工業(yè)生產的燃料，給社會帶來了前所未有的巨大生產力。

　　煤炭是千百萬年來植物的枝葉和根莖，在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質，由于地殼的變動不斷地埋入地下，長期與空氣隔絕，并在高溫高壓下，經過一系列復雜的物理化學變化等因素，形成的黑色可燃沉積巖，這就是煤炭的形成過程。

　　一座煤礦的煤層厚薄與這地區(qū)的地殼下降速度及植物遺骸堆積的多少有關。地殼下降的速度快，植物遺骸堆積得厚，這座煤礦的煤層就厚，反之，地殼下降的速度緩慢，植物遺骸堆積的薄，這座煤礦的煤層就薄。又由于地殼的構造運動使原來水平的煤層發(fā)生褶皺和斷裂，有一些煤層埋到地下更深的地方，有的又被排擠到地表，甚至露出地面，比較容易被人們發(fā)現。還有一些煤層相對比較薄，而且面積也不大，所以沒有開采價值，有關煤炭的形成至今尚未找到更新的說法。

　　煤炭是這樣形成的嗎?有些論述是否應當進一步加以研究和探討。一座大的煤礦，煤層很厚，煤質很優(yōu)，但總的來說它的面積并不算很大。如果是千百萬年植物的枝葉和根莖自然堆積而成的，它的面積應當是很大的。因為在遠古時期地球上到處都是森林和草原，因此，地下也應當到處有儲存煤炭的痕跡;煤層也不一定很厚，因為植物的枝葉、根莖腐爛變成腐植質，又會被植物吸收，如此反復，最終被埋入地下時也不會那么集中，土層與煤層的界限也不會劃分得那么清楚。

　　但是，無可否認的事實和依據，煤炭千真萬確是植物的殘骸經過一系統的演變形成的，這是顛簸不破的真理，只要仔細觀察一下煤塊，就可以看到有植物的葉和根莖的痕跡;如果把煤切成薄片放到顯微鏡下觀察，就能發(fā)現非常清楚的植物組織和構造，而且有時在煤層里還保存著像樹干一類的東西，有的煤層里還包裹著完整的昆蟲化石。

　　在地表常溫、常壓下，由堆積在停滯水體中的植物遺體經泥炭化作用或腐泥化作用，轉變成泥炭或腐泥;泥炭或腐泥被埋藏后，由于盆地基底下降而沉至地下深部，經成巖作用而轉變成褐煤;當溫度和壓力逐漸增高，再經變質作用轉變成煙煤至無煙煤。泥炭化作用是指高等植物遺體在沼澤中堆積經生物化學變化轉變成泥炭的過程。腐泥化作用是指低等生物遺體在沼澤中經生物化學變化轉變成腐泥的過程。腐泥是一種富含水和瀝青質的淤泥狀物質。冰川過程可能有助于成煤植物遺體匯集和保存。

　　據國人自創(chuàng)理論《地球熱核演變說》中記載，當碳元素由一些較輕的元素聚變形成后的一定時期里，它與原始大氣里的氫元素反應生成甲烷，隨著溫度下降，氧氣變得越來越活潑，它氧化、聚合了甲烷形成了石油分子，由于長時間的氧化、聚合，石油分子越來越大，形成了大量的近似瀝青的物質，當早期地球頻繁的火山熔巖噴發(fā)在瀝青上時，由于熔巖密度大，沉入石油底部對其隔絕空氣加強熱，導致碳氫鍵斷裂，釋放氫氣，形成煤炭。(一部分石油分子不是甲烷經氧化、聚合而形成的，它們是在地球溫度較高時，由碳、氫直接形成不飽和烴聚合而成的)。

　　石油的形成原因

　　研究表明，石油的生成至少需要200萬年的時間，在現今已發(fā)現的油藏中，時間最老的達5億年之久。但一些石油是在侏羅紀生成。在地球不斷演化的漫長歷史過程中，有一些“特殊”時期，如古生代和中生代，大量的植物和動物死亡后，構成其身體的有機物質不斷分解，與泥沙或碳酸質沉淀物等物質混合組成沉積層。由于沉積物不斷地堆積加厚，導致溫度和壓力上升，隨著這種過程的不斷進行，沉積層變?yōu)槌练e巖，進而形成沉積盆地，這就為石油的生成提供了基本的地質環(huán)境。大多數地質學家認為石油像煤和天然氣一樣，是古代有機物通過漫長的壓縮和加熱后逐漸形成的。按照這個理論石油是由史前的海洋動物和藻類尸體變化形成的。(陸上的植物則一般形成煤。)經過漫長的地質年代這些有機物與淤泥混合，被埋在厚厚的沉積巖下。在地下的高溫和高壓下它們逐漸轉化，首先形成臘狀的油頁巖，后來退化成液態(tài)和氣態(tài)的碳氫化合物。由于這些碳氫化合物比附近的巖石輕，它們向上滲透到附近的巖層中，直到滲透到上面緊密無法滲透的、本身則多空的巖層中。這樣聚集到一起的石油形成油田。通過鉆井和泵取人們可以從油田中獲得石油。地質學家將石油形成的溫度范圍稱為“油窗”。溫度太低石油無法形成，溫度太高則會形成天然氣。

　　非生物成油的理論天文學家托馬斯·戈爾德在俄羅斯石油地質學家尼古萊·庫德里亞夫切夫(Nikolai Kudryavtsev)的理論基礎上發(fā)展的。這個理論認為在地殼內已經有許多碳，有些碳自然地以碳氫化合物的形式存在。碳氫化合物比巖石空隙中的水輕，因此沿巖石縫隙向上滲透。石油中的生物標志物是由居住在巖石中的、喜熱的微生物導致的。與石油本身無關。在地質學家中這個理論只有少數人支持。一般它被用來解釋一些油田中無法解釋的石油流入，不過這種現象很少發(fā)生。

　　天然氣的形成原因

　　天然氣的成因是多種多樣的，天然氣的形成則貫穿于成巖、深成、后成直至變質作用的始終，各種類型的有機質都可形成天然氣，腐泥型有機質則既生油又生氣，腐植形有機質主要生成氣態(tài)烴。

　　生物成因

　　成巖作用(階段)早期，在淺層生物化學作用帶內，沉積有機質經微生物的群體發(fā)酵和合成作用形成的天然氣稱為生物成因氣。其中有時混有早期低溫降解形成的氣體。生物成因氣出現在埋藏淺、時代新和演化程度低的巖層中，以含甲烷氣為主。生物成因氣形成的前提條件是更加豐富的有機質和強還原環(huán)境。

　　最有利于生氣的有機母質是草本腐植型—腐泥腐植型，這些有機質多分布于陸源物質供應豐富的三角洲和沼澤湖濱帶，通常含陸源有機質的砂泥巖系列最有利。硫酸巖層中難以形成大量生物成因氣的原因，是因為硫酸對產甲烷菌有明顯的抵制作用，H2優(yōu)先還原SO42-→S2-形成金屬硫化物或H2S等，因此CO2不能被H2還原為CH4。

　　甲烷菌的生長需要合適的地化環(huán)境，首先是足夠強的還原條件，一般Eh<-300mV為宜(即地層水中的氧和SO42-依次全部被還原以后，才會大量繁殖);其次對pH值要求以靠近中性為宜，一般6.0～8.0，最佳值7.2～7.6;再者，甲烷菌生長溫度O～75℃，最佳值37～42℃。沒有這些外部條件，甲烷菌就不能大量繁殖，也就不能形成大量甲烷氣。