石油是怎么形成的？地球上为什么那么多石油？

问题描述：石油是怎么形成的？地球上为什么那么多石油？

领域专家：这个问题比较具有争议性，目前科学界的主流观点还是认为石油是由远古生物形成的。

石油的主要成分是碳氢化合物。目前，石油的成油机理分为生物成油和非生物成油两种学说。石油主要存在于地壳上层部分。

生物成油理论

大多数地质学家认为石油是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。生物成油说被教科书采纳并被广泛传播，认为石油是古代生物死亡后沉积，并经过漫长的演化形成的，属于生物沉积变油，不可再生。

在这上亿年的时间内，经过海陆变迁等地质运动的影响，这些生物沉积物形成沉积岩并被卷入地壳，在地壳内部的高压下脱氧，最终形成石油，并通过向上渗透形成油田。研究表明，石油的生成至少需要200万年的时间。据化石显示，地球上最早的生命出现于35亿年前，也就是说，我们现在所用的石油都是上亿年前的生物形成的。

非生物成油理论

这个理论认为在地壳内有许多碳，有些碳本身就以碳氢化合物的形式存在。石油中的生物标志物是由居住在岩石中的喜热微生物导致的，与石油本身无关。在地质学家中这个理论只有少数人支持。

该理论认为石油是由地壳内本身的碳生成的，与生物无关，可再生，石油其实就是地球内部自然形成的矿物。不过目前该理论并没有获得太多的证据支持，其是否正确还有待考证。

目前最主要的争议还在于地球上为什么有那么多石油，也就是石油是否可再生。地球上的远古生物是否能够形成这么多石油，目前还有待确认。网传的油田枯木逢春，则完全是谣言。石油资源之所以到现在还没有枯竭，是因为又发现了新的油田，而且现在的石油开采逐渐从陆地转向海洋了。

石油就算是可再生资源，也并非是无穷无尽的，当人类的消耗速度大于石油的再生速度时，石油就会面临枯竭。这就好比水资源，地球表面70%都被水覆盖，但可供人类利用的却很少。我们不可能为了寻找石油，把地球表面都开采遍，那我们自己住哪儿，地球上的生态环境也会被严重破坏。因此，发展新型能源还是有必要的，可以减少环境污染。

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领域专家：

石油资源是目前人类工业发展不可替代的能源，有着举足轻重的作用，主要是由各种烷烃、环烷烃、芳香烃等组成的混合物。现在关于石油的形成有两种观点：一是生物化油，二是石化油。

生物残骸沉积变油

这种方式目前是被大多数人接受的，认为现在的石油是主要是由远古时期海洋或湖泊中生物残骸沉积最终变成石油。远古生物死后残骸的有机质会不断的囤积积压，与淤泥一起形成混合物，在不断的囤积中变成了沉积层，上层不断的被各种物质挤压。在漫长的时间里碳氢氧等重新组合，最终生成也要的石油和天然气。由于它们的密度原因被不断的向上推挤，最终就形成了富含石油的的断层。

石化油

该种理论最早由俄罗斯石油地质学家尼古莱·库德里亚夫切夫提出，后期天文学家托马斯·戈尔德延伸了该理论。这种理论的主要思想就是认为地壳的一些碳元素有的以碳氢化合物的形式存在，最终自然形成跟生物残骸无关，如果石油真的是这样形成的，那意味着石油是可再生的能源。

目前最被大家接受的还是生物残骸形成石油的理论，因为石油目前为止只在地球上发现存在，并且在地球上的分布位置也并不是均匀的，这跟生物聚集程度就有了关系，同时石油中也发现了大量的生物有机质。因此这种石油形成理论也最被认可。

至少目前来说这种理论是最被接受的，如果随着发展有了更多的发现，甚至是在根本不可能有生物的天体上发现石油的存在，这就足以可以推翻第一种理论了。

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领域专家：我个人是认同石油的生物起源的，因为石油是一系列分子量较高的有机物，包括交联的长链烃和杂环芳香烃等等，而且还含有少量的硫、磷等成分，这种组合看起来非常像是生物体构成物质降解的产物。因为天然形成的有机物一般都比较简单，像甲烷、乙烷、单环的苯等等，且难以以如此丰度富集于一处，形成复杂粘稠的混合物——原油。而原油就源自于同样具有复杂高分子形态的干酪根（油母质）。

上图：干酪根的复杂交联高聚分子形态

对干酪根的深度研究确定了石油和天然气乃至煤的共同起源

一个比较有说服力的石油生物起源的证据就是“干酪根”（又被称为“油母质”），干酪根是kerogen音译词。地球上有大量的干酪根储量，据估计全球有10^16吨，这是全球最大的有机物库，全部埋藏于地下。是全球现生活着的生命体有机物总量的一万倍。

上图：一块地道的干酪根

据地质学家研究，干酪根在生物体内有机物质降解的沉积成岩过程中形成。有机物质来源可包括湖泊和海洋藻类以及浮游生物和陆地高等植物。 在成岩过程中，来自例如原始有机物质中的蛋白质和碳水化合物的大量生物聚合物部分或完全分解（这种分解过程可以看作是光合作用的逆转）。然后这些分解得到的有机物单元可缩聚形成新的地质性聚合物。 以这种方式形成聚合物是干酪根相关的大分子量和多种化学组成的原因。这些聚合通常与一种或多种其他矿物（如钙和硅质）组分的形成和沉降同时发生产生类似油页岩的沉积岩。并且分为若干类型：

I型：湖相藻类/腐殖质型

这种干酪根富含脂类衍生物质，主要来自湖泊淡水藻类，在缺氧湖泊底部沉积形成，而很少在海洋环境中沉积形成；其成分包含藻酸盐、无定形有机物、蓝细菌、淡水藻类和少量的陆地植物树脂当中的蛋白质和脂质前体形成，具有很少的环状或芳香结构，显示出在加热下容易产生液态烃（油）的倾向。含有I型干酪根的页岩在常规石油干馏方面是最有潜力的沉积岩类型。

II型：海相浮游生物型

II型干酪根主要来源于海洋海洋浮游生物和藻类体内的有机质，在还原性（缺氧）的沉积环境中形成，硫含量通常高于其他干酪根类型。尽管II型干酪根的热解产生的油比I型少，但产生的量仍然足以使带有II型的沉积矿床成为石油烃源岩，在加热下产生油气混合物。

III型：腐殖质型

III型干酪根来源于陆生植物体内的有机物质，包括纤维素、木质素（一种由将纤维素串结合在一起的苯基-丙烷单元形成的非碳水化合物聚合物）以及萜烯和酚类。煤炭就是是一种主要由III型干酪根的有机物沉积岩。III型干酪根产油量是最低的，在加热下主要产生气体（最近的研究表明，III型干酪根在极端条件下实际上可以生产油）。

IV型：惰性/残基型

IV型干酪根主要包括多环芳烃形式的惰性有机物，没有生产碳氢化合物的潜力。

当干酪根沉积在岩层中时，由于地壳中的岩石应力和地热梯度，随后的沉积和渐进的埋藏或覆盖层提供了逐步升高的压力和温度，导致干酪根组成的进一步的转化，包括氢，氧，氮，硫及其相关化学基团的丢失，以及随后的异构化和芳构化，使得干酪根达到热成熟状态。芳构化使得干酪根混合物中的分子堆积，并反过来驱动干酪根的物理特性的变化，例如分子密度、镜质体反射率和孢子着色度（随着深度/热成熟度增加，黄色至橙色至棕色至黑色）的增加。

国内外对于干酪根以及石油的生物起源研究已经相当成熟，以至于相关的术语都直接采用生物来源作为干酪根的分类命名，诸如藻型（对应湖相型）、浮游生物型(对应海相型)、腐殖质型（对应陆相型）,所以石油的生物质起源在业界没有质疑。干酪根的巨大储量使得全球产生了不少的石油和天然气储量，但实际上这些油气资源不过是干酪根资源的一小部分。还有大量的干酪根储藏量并未达到形成油气的程度。

我们也不应该低估微生物在数十亿年来对地球面貌的改造，10^16吨的干酪根并不算多，想想——地球的氧气几乎都来自于微生物的固碳作用，而大量的岛礁都是建立在藻类和软体动物的尸体之上。

上图：藻类尸体堆积形成的层叠岩

上图：层叠岩剖面，能够观察到微生物生长的过程，这是用时间堆积起来的奇迹。

所以我们有理由相信，干酪根也经历了这样的历程。[问答·小宇堂——未经授权，严谨转载]

石油和天然气的形成

当干酪根在地壳中加热到合适的温度时（产油温度范围50-150°C，产气温度范围150-200°C）不同类型的干酪根或释出原油或释放天然气。当这些干酪根以高浓度存在于岩石中，例如富含有机物的泥岩页岩时，它们就可能形成烃源岩（烃源岩包括油源岩、气源岩和油气源岩，习惯上通常叫作生油岩）。富含干酪根但未加热到所需温度以产生碳氢化合物的页岩则可能形成油页岩沉积物（也就是现在美国大张旗鼓开采的页岩油）。

上图：石油和天然气的产生过程，图片很形象，大家意会吧。

领域专家：

这个问题，学习过石油地质专业的小油瓶来回答最合适不过了~~

石油的成因，在学术上有两大流派，一个是有机成因说（大多数人认可的），另一个是无机成因说

大多数人认可的有机成因说

顾名思义就是石油是来自生物体中的有机质转化而来的，生物体中的有机质要首先转化成一种特殊的有机质，这种特殊的有机质叫做“干酪根”，再由干酪根转化成石油，不过这个转化需要非常苛刻的条件。

（1）不断下沉的低洼地形条件

生产石油的有机质主要以水中浮游动植物或称腐泥型的有机质为主，这些有机质首先做的是能够保存下来，保存需要特定的地质条件，大家都知道水往低处流，泥沙和有机质在水的携带下，在低洼的地区沉积下来。

河水携带泥沙和有机质在低洼地区沉积

所以首先地质条件就是要有个低洼的地形，根据他的大小我们又称他为盆地或者凹陷，并且这是一个漫长的过程，可能要几千年，上万年甚至上亿年。

这个过程中如果随着地壳运动上升，他就能保持低洼，一直接受沉积物，使得地层厚度变大（划重点，后边会介绍厚度大的作用），反之如果随着地壳的运动上升，低洼幅度就变小，接受的沉积物就变少，如果升到水面之上，非但沉积物有机质得不到补充，反而被风化剥蚀掉了，因此不断下沉的低洼地形条件才能保证有机质的保存，而这些不断下沉的低洼地形条件就是现在石油人勘探石油的重要理念，要想找油，你得先找盆（这个盆就是指沉积盆地）。

（2）缺氧的环境

生成石油的必备条件必须是缺氧的“还原条件”，这就是要求接受沉积物后的洼地水体能保持封闭或半封闭，与氧隔绝，防止有机质的氧化和逸散。

（3）一定的埋藏深度和地下温度

干酪根变成石油的温度范围大概在100-130度，因为地下温度从浅到深是逐渐升高的，早先的沉积物不断被新的沉积物所覆盖，埋藏也就越来越深，而地下的温度是随着深度的增加而增加的，所以有机物质要达到一定的埋藏深度时才能转化成石油、

（4）埋藏时间

除了温度的因素以外，还与埋藏的时间长短有关，不过温度和时间可以互补，如果温度低一些埋藏时间长一些也行或者是温度高一些，但是埋藏时间短一些。

因此，石油的生产必须满足这4个条件，必须要有不断堆积的有机质，然后在缺氧的“还原环境“，在一定的地层温度、深度和合适的埋藏时间下，就能生产石油了！

按照有机成因说，由于地球不断地演化，在地球形成后的漫长的50亿年时间里，源源不断的动物、植物、浮游生物、都会化作有机质，在满足以上条件后转化为石油！

门捷列夫提出的无机成因说

无机成因说是以前苏联的门捷列夫为代表，他认为，地球深处的金属碳化物在高温下与水其反应，生成乙炔，随后凝聚成烃，石油来源于地壳深部和地幔内的含烃类物质，目前的勘探也证实，有些天然气来源于地幔。无机成因论者指出，有机论无法解释巨大的石油资源量，有些油田的石油资源量远远超过沉积物的生烃量。

但是无机成因说有个致命的弱点，脱离了地质条件讨论石油的形成，将发现的简单烃类与复杂的石油烃类等同起来，利用这套理论，根本无法找到石油并开采！

而且按照无机成因说，石油是来源于地壳深部和地幔内的含烃类物质，那么随着金属碳化物的不断反应，来自地壳深处的含烃类物质就会源源不断形成石油，那么人类再也不会缺石油了。。。

领域专家：石油是怎么形成的，可以说我们人类现今生活着的地球，从远古走到至今，给我们人类提供了数不清的各种资源，但它们最初都是怎么形成的，而石油又是怎么形成呢。

石油和水一样，是形成地球的一个组成部分，当然，煤炭也是这样，就像铁矿石等矿物一样与地球同岁。关于为什么煤里面有琥珀和木头的残余？就像页岩里面有鱼化石一样，属于地壳变迁所至，缅甸等地区土壤里面有琥珀一样。都是偶然发生的事情，我们都知道蘑菇属于菌类，极易腐败，但确实有蘑菇化石存在。

石油和天然气主要来自地球内部的自身合成，地壳运动上升形成煤炭，由二氧化碳加水加高温高压(吸能)→油气→燃烧(放能〉→放出Co2和H2o，植物之光合作用自然合成纤维素→烧后成C02和H2o，也是一个吸能与放能的过程，也说明了我对油气生成过程的依据，二者过程称二氧化碳循环，由古生物降解的是少数，陆地生物不可能，因很快分解，估计是海底微生物吧，木卫2有天然气就是实例。

地球生命之上千万次化学过程和植物的光合作用促以说明地球环境可以创造化合物。更说明地球自创了上百种基本原素，当然太阳能也是关键。

地球物质生成，一，高温高压高磁是基础，二，太阳能参与的自然进化。地球内环境机理没搞清就肓目说，生命，水，油气，原素来自其它星球是不科学的。什么都来自外星，那地球内环境又怎么解释。

这个星球自诞生以来就不缺乏各种元素原料。碳和氢就是这样。地球地址结构的复杂性，产生了十分多样的地质条件，如高温、高压、储存、运移，等等，这些都是地壳中液体物质如石油诞生和积累并保存下来并在今天发挥作用的前提。

无论是生物成因说，还是非生物成因说，在“碳+氢”合成碳氢化合物这个基本化学反应机制前面，都不过是各有倾向性的过程描述或者说猜想而已。

领域专家：好吧，石油到底是怎么形成的，目前还有很多的争议，但主要的观点有两种，第一种是生物沉积形成，有一些科学研究认为，石油的自然形成至少需要二百万年左右。

那么今天人类看到的石油，很多都是古生代和中生代时期，大量的植物和动物死亡之后的结果。

这些植物和动物死去之后，身体中的有机物和地壳中的沉淀物进行混合，时间久了就形成了一些特殊的沉积层。

然后沉积层又在漫长的地壳运动当中，形成了沉积岩以及沉积盆地，于是石油就在这个过程中逐渐诞生，并且深埋在地球的地壳深处，等待着人类发现。

第二种观点是非生物形成，一些研究认为地球的地壳当中有很多的碳，其中有一些碳是以碳氢化合物的形式存在的。

这些碳氢化合物会沿着地层进行渗透，最后在合适的地方进行聚集，当碳氢化合物的量达到一定程度的时候，石油自然而然就形成了。

但这种观点有一个问题，就是石油当中是含有水分的，而水一般很难出现在地壳深处，因为地壳深处的温度非常高，所以科学家还是倾向于第一种，但第一种观点也绝非无懈可击。

因为地球上的石油储存量太大了，就算把地球上所有生物都转化成石油，也无法达到这个量，所以石油到底是怎么形成的，目前还没有一个绝对的定论......

领域专家：石油的化学成分是短链烷烃、环烷烃和芳香烃的混合物，比如甲烷、丙烷、乙烷。石油是现代工业应用中最重要的资源，通途多种多样。现在很多国家为了石油而大打出手，比如中东地区战乱和委内瑞拉局势的背后，很大的原因都是夹杂了美国石油利益在里面，可见石油对一个国家的重要程度。

大多数地质学家认为石油是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。生物成油说被教科书采纳并被广泛传播，认为石油是古代生物死亡后沉积，并经过漫长的演化形成的，属于生物沉积变油，不可再生。

在这上亿年的时间内，经过海陆变迁等地质运动的影响，这些生物沉积物形成沉积岩并被卷入地壳，在地壳内部的高压下脱氧，最终形成石油，并通过向上渗透形成油田。研究表明，石油的生成至少需要200万年的时间。据化石显示，地球上最早的生命出现于35亿年前，也就是说，我们现在所用的石油都是上亿年前的生物形成的。

一个比较有说服力的石油生物起源的证据就是“干酪根”（又被称为“油母质”），干酪根是kerogen音译词。地球上有大量的干酪根储量，据估计全球有10^16吨，这是全球最大的有机物库，全部埋藏于地下。是全球现生活着的生命体有机物总量的一万倍。

地球物质生成，一，高温高压高磁是基础，二，太阳能参与的自然进化。地球内环境机理没搞清就肓目说，生命，水，油气，原素来自其它星球是不科学的。什么都来自外星，那地球内环境又怎么解释。

这个星球自诞生以来就不缺乏各种元素原料。碳和氢就是这样。地球地址结构的复杂性，产生了十分多样的地质条件，如高温、高压、储存、运移，等等，这些都是地壳中液体物质如石油诞生和积累并保存下来并在今天发挥作用的前提。

无论是生物成因说，还是非生物成因说，在“碳+氢”合成碳氢化合物这个基本化学反应机制前面，都不过是各有倾向性的过程描述或者说猜想而已。

而地球上的石油呢？它们源于地球形成之初，宇宙中各种尘埃中聚集了大量的石油，这些尘埃和大块岩石相互聚集碰撞，组成了地球，分散的有机物根据相似相溶原理本能的富集在一起形成如今的油田。这就是地球上大量石油的来源！

目前主流的观点认为石油的来源是生物尸体在高温高压下转变成液体碳氢化合物，这些化合物富集形成油田，但是这个观点无法解释为什么会有如此多的石油？石油碳总量远大于地球上有史以来生物的碳总和。

目前最被大家接受的还是生物残骸形成石油的理论，因为石油目前为止只在地球上发现存在，并且在地球上的分布位置也并不是均匀的，这跟生物聚集程度就有了关系，同时石油中也发现了大量的生物有机质。因此这种石油形成理论也最被认可。

领域专家：石油是怎么形成的？地球上为什么那么多石油？

石油对于整个世界来说是一种不可或缺的能源，也是全球离不开的化工原料来源，简单的说世界不可一日无石油，否则整个能源、经济、生活等方方面面都会停摆！对石油的认识上来看大家的意见无疑都是统一的，但对于石油的形成却是有这两极分化！主要分歧在于生物成因和非生物成因，两者理由各不相同，下面我们来一一了解下。

一、生物成因

这是我们从小接受的教育，植物形成煤炭，动物形成石油，也许这是大家留在印象中能够脱口而出的石油成因说法，当然生物成因并非是如此简单分类，而是有一个过程，当然各种观点也将在这个过程中展现！

上图是生物成因中的形成过程，当然来源并非只是动物，也包括植物，个中的关键环节干酪根是能将动植物和石油从前到后能串接起来的关键因素！

干酪根指的是在沉积岩中不溶于非氧化型酸和碱以及非极性有机溶剂的沉积有机质！它被公认为是在石油和沉积有机质中最为关键的中间环节，沉积有机物质的大部分都是干酪根！根据相关研究表明，80%以上的石油烃类是干酪根转换而来！但干酪根成分复杂，并无固定成分结构！

支持生物成因的另一个重要因素是石油馏分具有的旋光性，生物有机质与之特性一致，这也是生物成因的另一个重大支持点！

二、石油非生物成因

超新星爆发后的残骸中存在大量的碳氢化合物，而地球的物理化学作用则能在某些条件下促使这种化合物相更复杂的成分发展！另在陨石中也有发现类似烃类物出现，这是支持无机成因的另一个观点！另外国外也有类似无机成因指导石油勘探与开采的成功案例

当然现在主流仍然比较倾向于有机成因，但无机成因也有相当的市场，不过无论是有机还是无机都改变不了它可能是有限的这种说法，毕竟即使从地壳中渗出也是需要富集时间的，因此我们在能源结构的改变上是势在必行的，而且石油能源的污染也不容忽视，未来走向使用多种来源的电能也许是必然的选择，但是有作为工业原料这个属性也许将难以改变，不过只要不污染空气就行！

领域专家：石油作为人类目前工业发展用的最多的燃料，催生了很多化学工业产品，被称为“工业的血液”。

从各种车型用的柴油、汽油到摆在家里的有些塑料家椅家具，甚至是你身上穿戴的服装服饰，都离不开石油的开采和利用。

你可能很难想象那种深黑色粘稠的液体，是如何最终变成能驱动你跑车运作，甚至作为带在身上靓丽的首饰品，但事实上确实如此。

石油怎么来的？为什么地球上会有那么多石油？

石油的来源，在现今科学界，一直有争端和分歧。但主要有两种学说占据主流：①生物油学说②石化油学说。

这两种学说都有各自的优点和缺点，在过去，前一种学说被广为接受，这也是很多人听说过的版本——认为石油是由远古生活在海洋和湖泊的生物在死亡后身体残骸被分解，与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积岩，在巨大的压力和温度下，经过漫长的演化过程中最终变成的，这是不可再生的。

而后一种，则是很多人不曾听说的：支持后者的科学家认为石油是岩石层里本身的碳在合适的压力和温度下生成的，可再生。

我们听说过最多的版本，有个致命缺陷——科学家发现，把地球上过去生活过的所有生物100%全部转化为石油，成油量和地球上已经探明的储油量相差过大。

而石化油也有缺陷——石化油理论认为是岩石中存在的碳氢化合物沿着岩石缝隙向上渗透积累形成的，是不可能形成在沉积岩里的，这和现今地球上99%的沉积岩石油也是矛盾的；对于石油中存在的生物标志物，石化油理论更是没法解释。

总之，石油的来源可能有多种，生物油和石化油，甚至是水油（富含大量有机物的水）都有可能。

而地球上的石油，实际上量并不是很大，科学家根据已经探明的石油量，加上探明不可开采的，和未探明可开采以及不可开采的，估计地球上石油的储量，按照目前石油的消耗速度，也不过100年。

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领域专家：石油的化学成分是短链烷烃、环烷烃和芳香烃的混合物，比如甲烷、丙烷、乙烷。石油是现代工业应用中最重要的资源，通途多种多样。现在很多国家为了石油而大打出手，比如中东地区战乱和委内瑞拉局势的背后，很大的原因都是夹杂了美国石油利益在里面，可见石油对一个国家的重要程度。

既然石油如此重要，那么石油又是如何诞生的呢？

一般认为石油是由古代生物的尸体经过地下高温高压催化脱去氧而形成的。这些生物尸体多数是海洋或者湖泊中的动物，因此我们现在开发的油气田在古代很可能都是海洋，之后沧海桑田，海洋变成了陆地，这些海洋生物的残骸经过上亿年是沉积和变化最终生成了石油。

还有人认为石油的产生和生物没有任何关系：地球上存在一定丰都的碳，所以这些碳经过加氢脱氧之后形成了石油。

由于人类对于地球的认知还是太少，所以真正的石油形成原因还有待进一步确定。