煤、石油、天然气是三大化石能源。它们都是由古代生物的遗骸,经过几千万年甚至上亿年的时间变成的。那么石油,到底是由动物遗骸,还是植物遗骸,还是其他古菌变成的呢?

说到石油,大家能够想到的是从油井中喷涌出黑色的、黏稠的液体。实际上石油有无色的、橙色的、红色的、绿色的……

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各色原油

石油的主要成分是烃类化合物,以饱和烃为主,含有少量芳烃等不饱和烃。经过精馏,分离不同温度下的产物,就能得到汽油、柴油、航空煤油、石蜡、沥青等多种粗加工产品。石油不仅可以作为燃料,还是重要的化工原料,可以用于合成塑料、纤维、化肥、药品。可以说,石油制品与我们的日常生活息息相关。

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石油来源的两种假说

石油在形态上与固态的“化石”相差甚远,成分上也并非一般的矿石。那么问题来了,它之前是什么生物呢?

在学术界,关于石油的来源,一般有两种学说。石化油学说,认为石油是由地壳岩层里面的碳形成的,是一种可再生的能源。

另一种学说认为是生物沉积变油,古代生物质在地底下经过复杂演化变成石油。地底下其实是个关键词,包括了无氧、压力、温度(每向下30cm温度升高1℃)及微生物活动等诸多条件。

地质证据

地质研究人员对大庆油田所处的松辽盆地中与石油同处一个地层的页岩、油岩(含有石油的岩石)进行了分析。

他们在这些白垩纪地层的岩石中发现了轮藻和叶肢介的化石。现存的轮藻只生活在浅水水域中。叶肢介是一种节肢动物,生活在,现存叶肢介生活在陆地淡水水域中。这说明在1亿多年前的大庆油田是个古代湖泊,后来这里发生过一次缺氧事件,凑齐了石油的形成条件。

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轮藻和叶肢介

化学分析证据

通过地质研究,至少我们能推断出,石油应该是水生生物的生物质演变来的。那我们怎么断定是植物还是动物呢?这时候就要用到化学分析了。

比如我们经过化学分析就发现植物的纤维素与木质素就是煤的原料——纤维素的碳原子骨架结构与煤的类石墨化结构(碳原子以正六边形排布,连接成层状)很相近。

生物界分三大类就是动物、植物和真菌。一亿年前的真菌已经进化出了几丁质外壁可以留下地质痕迹,而之前的研究中并没有发现真菌的踪迹,因此基本排除了真菌形成石油的猜想。而动物界与植物界的核心区别,是有无叶绿体。几乎不存在含有叶绿体的动物,而叶绿体里富含叶绿素,那么我们在石油里面找找叶绿素。

如果古代植物的叶绿素会变成某种化学物质,检测到这种物质,那石油就是植物变的,反之就是动物变的。好巧不巧,正好有一种化学物质符合预期:马来酰亚胺类物质,它被确认是叶绿素的降解产物或衍生物,你可以把它看成叶绿素的碎片。

在松辽盆地的页岩、油岩样品中,研究人员检测了马来酰亚胺类在样品中的含量。

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经过检测,在松辽盆地岩石及原油样品中,存在相当含量的马来酰亚胺及其衍生物,而且埋藏深度越深、有机质成熟度越高的岩石样品,苯基取代的马来酰亚胺系列含量占比越高。

同时,研究人员检测到了几种特殊的马来酰亚胺类:Me,i-Bu马来酰亚胺和Me,n-Pr马来酰亚胺。这两种物质来源于光合绿硫细菌,光合绿硫细菌的存在,证实了松辽盆地古湖泊曾经经历过缺氧事件。

现在,我们基本确定了,石油是植物遗骸变成的,而且在这种变化中,水生植物占主导地位。

现在我们可以说,在一亿年前,松辽盆地还是一片湖泊,湖底生活着大量的藻类。在缺氧事件和地质运动后,这些水生植物被埋在了地底,经过几千万年的复杂变化,最终在地底形成了大庆油田。

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编辑|张毅

审核|吴新

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