記得上中學的時候,在地理課上就看到關于地球石油的形成、分布方面的知識,當時書上面說地球上的石油是不可再生資源,僅靠人類開發利用20年,然後就枯竭了。20多年過去了,人們對石油的開發利用強度不降反增,而且至今也沒有枯竭。那麼,這是否意味着20多年前專家的判斷是錯誤的?又或者像一些人說的那樣,石油反而是一種可再生資源呢?
地球上石油的儲量
随着科學技術的不斷發展,人類對地球的起源、生命的誕生、宇宙的奧秘等這些“高精尖”領域的探索取得了一個又一個理論和實踐上的突破,這些都強有力地支撐着人類文明的發展。然而,即使科學水平近百年來呈現日新月異的進步,人類對自然以及宇宙空間的視野也越來越廣闊,人們對腳下的土地、對地球上廣袤的海洋等這些“本土财富”仍然知之甚少,對地底和海洋的探測,與動辄幾億幾十億光年的地外探測成果相比,顯得太微不足道了。
關于地底所蘊藏的石油,到底有多少這個問題,完全不像我們數一把米有多少顆、測量一桶水有多重這麼簡單,因為一把米、一桶水就擺在那,它們是能夠完全界定出數量邊界來,但是地底下的石油,包括煤炭、天然氣、金屬礦藏在内,雖然我們在一定程度上能夠研究推測出它們的産生來源和過程,但是由于地下岩層結構的複雜性、地質運動的不可預測性、包容礦藏邊界的不可确定性,同時再加上勘測技術的有限性,我們并不能完全精确地掌握、也不可能全面地掌握所有礦藏的埋藏地點、形狀特征以及邊界區域,這就如同我們在一間黑屋子裡來摸索裡面到底撒了多少米粒一樣的道理。
所以,人類對地球石油儲量的預測,是基于一定曆史時期,在一定的科學技術水平的大背景下,根據所探測到的資源量和對地質結構、地質運動的特點,綜合起來進行的判斷,随着科學技術水平的發展,這種判斷是帶有不斷修正和動态變化特征的一個過程。比如,在上世紀初,美國研究機構預測地球上的石油僅能供人類使用10年。到了上世紀中葉,科學家們又說僅能供人類使用50年。而到現在,有關研究機構預測地球上剩餘的石油探明儲量為1.7萬億桶(2300億噸左右),同時預測地球上石油的總儲量為1萬億噸,按照目前石油每年開采量約50億噸、已探明的石油儲量中的40%能夠被開采來計算,地球上的石油還可以供人類使用18年左右。
石油到底是怎麼産生的?
石油是主要由烴類有機化合物(占比80-90%)以及少量的硫化物、氧化物、氮化物和瀝青物質所構成的黏稠液體。而關于石油是如何形成的這個話題,長期以來科學界有兩種截然不同的聲音,一種是有機物生成說,另一種是無機物生成說。
有機物生成說:簡單來說,就是大量富含有機質的動植物殘骸被埋入地下,在漫長的地質作用下,與周圍的岩石、泥沙等構成了有機質淤泥,并且與外界環境相隔離,在沉積作用和厭氧細菌的作用下,有機質逐漸被分解,形成包含許多有機質的小油滴,逐步向地層深入沉積和聚集,随着地層深度的增加,溫度和壓力逐漸提高,小油滴的活性越來越強,沿着岩石縫隙最終聚集到底部砂岩層中,形成貯油層。
有機質油滴在高壓高溫環境,部分烴類有機物會發生碳鍊斷裂,形成分子量較小的氣态物質,從而在油層的上部形成天然氣。而周圍“阻擋”油體流動的岩層在高壓環境下,會有部分油滴壓入岩石,形成貯油層的邊界,或者生成油頁岩。
無機物生成說:其主要觀點是,形成石油的有機質,并不是來源于動物和植物的殘骸,而是來自于地球本身,說到底就是自然環境中所富含的無機碳和氫。支撐無機物生成說的論斷,又可以分為兩個途徑,一是來源于地球内部的岩漿,地球内部碳和氫無素,在高達3000攝氏度的岩漿環境中,會通過化學反應生成甲基态物質,随着岩漿的上湧流動,溫度不斷降低,在此過程中又生成甲烷和其它氣态或者液态烴類有機物,在壓力的作用下,這些烴類有機物最終在多孔隙的沉積岩中富含,最終形成石油。
還有一種途徑就是來源于地球内部的碳化物。地球形成之初,内部富含大量的碳和鐵元素,在地下高溫高壓環境中,形成了碳化鐵這種金屬碳化物。地球上形成海洋之後,大量的水滲入地殼之下,碳化鐵與高溫水之間發生化學反應,形成了碳氫化合物,最後也被地下巨大的壓力壓進沉積岩中,形成了石油。
雖然從石油的主要組分來看,上述兩種論斷都可以解釋得通,但是,如果将目前所發現的石油與其所在岩層的地質條件、以及地球的地質活動聯系起來,我們不難發現,石油礦藏一般都是規模很大,存在于大規模的沉積岩層中,而這些大規模的沉積岩在地球上的分布是非常不均衡的,而無機物生成說并不能完美地解釋這種區域分布的巨大差異性。所以,石油有機物生成說已經成為科學界關于石油起源的主流觀點。
地球上石油看上去用不完的原因
按照以上石油的起源假說,無論是有機物還是無機物生成說,石油的形成都需要漫長的地質作用過程,少則幾千萬年、多則上億年。而人類對石油開發利用的速率,與石油生成所需要的時間相比,的确是“入不敷出”,所以,即使地球上的石油儲量再多,按照這種開發利用速率,遲早會有用盡的那一天。而之所以不同時期專家們都會有“多少年之後石油會用盡”,偏偏多少年後還是這種說法,并不是說石油用不完或者總量不變,而是另有原因,我想主要有以下幾個方面:
一是勘探技術的進步。石油本來就擺在那裡,關鍵是你發現了沒有。随着石油勘探(特别是海洋勘探)、鑽井技術的不斷進步,随着時間的推移,人們勢必會在更多的地方發現油田的存在,而這些地方在幾十年前是實現不了有效勘探的。這樣,探明石油儲量的增加,為人們延長開發利用時間奠定了基礎。
二是開采技術的進步。石油被探明存在了,在一定的科學技術水平下并不意味着這些石油都能夠被開采,隻有那些儲量大、開采難度不高、開采成本低的才會首先被開采,現在能夠被開采的石油也僅占到探明儲量的30-40%。随着開采技術的進步,那些原本難以開采的石油、或者沒有開采完的石油,就有可能重新被開采出來,這無形中也延長了開采時限。
三是一些石油的衍生礦藏也相繼被開采利用。比如天然氣、頁岩油、可燃冰等等,這些開采出來的産品,通過一定的生産加工工藝,也都可以達到或者超過石油作為燃料、化工原料的用途,從而拓寬了石油類産品的供應和利用範圍。
四是新能源的替代。在全球能源緊缺的大背景下,風能、太陽能、核能、生物質能、地熱能、水能等新型能源、清潔能源在一次能源消費中的比重越來越大,石油的消耗占比呈現下降趨勢,在一定程度上使得石油的開采利用年限得到提升。
總結一下
從現有人類對能源需求日益增加的趨勢來看,如果按照現有對石油的開采利用程度,地球上的石油終究會有耗盡的一天。隻不過随着勘探和開采技術的進步、能源結構的調整和利用效率的提高,石油的使用年限在不斷地被拉長而已。
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