煤石油天然氣是怎么形成的
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(jīng)過地殼隔絕空氣的壓力和溫度條件下作用，產(chǎn)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(chǎn)的燃料，是從18世紀末的產(chǎn)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(chǎn)的燃料，給社會帶來了前所未有的巨大生產(chǎn)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(zhì)，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(jīng)過一系列復(fù)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(guān)。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(gòu)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(xiàn)。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(guān)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(yīng)當進一步加以研究和探討。一座大的煤礦，煤層很厚，煤質(zhì)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(yīng)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(yīng)當?shù)教幱袃Υ婷禾康暮圹E;煤層也不一定很厚，因為植物的枝葉、根莖腐爛變成腐植質(zhì)，又會被植物吸收，如此反復(fù)，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(jù)，煤炭千真萬確是植物的殘骸經(jīng)過一系統(tǒng)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(xiàn)非常清楚的植物組織和構(gòu)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(jīng)泥炭化作用或腐泥化作用，轉(zhuǎn)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(jīng)成巖作用而轉(zhuǎn)變成褐煤;當溫度和壓力逐漸增高，再經(jīng)變質(zhì)作用轉(zhuǎn)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(jīng)生物化學變化轉(zhuǎn)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(jīng)生物化學變化轉(zhuǎn)變成腐泥的過程。腐泥是一種富含水和瀝青質(zhì)的淤泥狀物質(zhì)。冰川過程可能有助于成煤植物遺體匯集和保存。
據(jù)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(yīng)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(zhì)，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(dǎo)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(jīng)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(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)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(gòu)成其身體的有機物質(zhì)不斷分解，與泥沙或碳酸質(zhì)沉淀物等物質(zhì)混合組成沉積層。由于沉積物不斷地堆積加厚，導(dǎo)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(zhì)環(huán)境。大多數(shù)地質(zhì)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(jīng)過漫長的地質(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)學家尼古萊·庫德里亞夫切夫(Nikolai Kudryavtsev)的理論基礎(chǔ)上發(fā)展的。這個理論認為在地殼內(nèi)已經(jīng)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(dǎo)致的。與石油本身無關(guān)。在地質(zhì)學家中這個理論只有少數(shù)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(xiàn)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(zhì)作用的始終，各種類型的有機質(zhì)都可形成天然氣，腐泥型有機質(zhì)則既生油又生氣，腐植形有機質(zhì)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(nèi)，沉積有機質(zhì)經(jīng)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(xiàn)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(zhì)和強還原環(huán)境。
最有利于生氣的有機母質(zhì)是草本腐植型—腐泥腐植型，這些有機質(zhì)多分布于陸源物質(zhì)供應(yīng)豐富的三角洲和沼澤湖濱帶，通常含陸源有機質(zhì)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(chǎn)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。