早期地球大氣層氧氣含量很低,二氧化碳含量很高。自從蒸汽機時代以來,大規模燃燒煤和石油,二氧化碳的含量僅僅翻倍而已,遠不到0.1%。石油的形成歷史遠比煤炭古老,石油是由古代浮游生物遺骸(主要形成油型乾酪根)形成的,而浮遊動、植物出現的遠比陸地維管束植物(主要形成煤型乾酪根)早,憑藉大量浮游植物瘋狂的光合作用能力(不到24小時細胞數就能翻倍),只要其它營養鹽允許,完全可以閃電般瞬間固定掉早期大氣層中的大部分二氧化碳,石油的實際儲量很可能比煤還多。


問題的描述基本都沒有錯,唯獨最後一句的結論「石油的實際儲量很可能比煤還多」有問題。

即我們並不知道地球上的石油和煤炭到底有多少,也不知道到底是石油更多,還是煤更多。

因為這兩個問題對於實際勘探石油和煤炭沒有多大價值,所以基本沒有人去嚴肅的考慮它們。

既然要放眼30多億年的生物演化史來看待油氣和煤炭的形成與儲存,

那麼就必須將地質運動的破壞作用納入考慮範疇。

何意?

舉幾個例子,比如加拿大油砂。

這些油砂儲存在上白堊系McMurray組砂岩地層里,與地表之間只有幾米的表土。

所謂油砂,實際上就是原本位於地下較深處的砂岩地層被灌滿了更古老的(注1)原油,然後被地質運動帶到了地表。

西加拿大沉積盆地的簡單示意剖面,引自【1】

(注1:加拿大油砂的烴源仍有爭議,多數學者認為是源自古老泥盆紀-石炭紀沉積的海相地層)

假如我們將時鐘向後撥一千萬年,那時會怎樣?

太平洋向北美大陸的俯衝依舊如故,洛基山繼續抬升,加拿大地盾整體繼續發生緩慢抬升,

是不是有可能使目前富含油砂的白堊系地層徹底被風化殆盡,連同其中的油砂一起消失在歷史裡?

這是很有可能的,畢竟整個西加拿大盆地就是一個小小的前陸盆地,而目前的油砂暴露位置處在前陸盆地的斜坡帶邊緣,隨著撓曲作用的繼續發展,它是有可能被風化掉的。

西加拿大盆地的地質圖,出自【2】

不僅如此,這些油砂本身就已經是經歷了高度生物降解之後的原油殘留——富含重油和瀝青。假以時日,各種物理、化學和生物的破壞就會讓這些油砂中的烴類物質消散掉,以二氧化碳的形式重新加入碳循環。

一處白堊系砂岩地層露頭,下部含有原油,這是地下的砂岩油藏抬升破壞的結果。

第二個例子,來自新疆克拉瑪依,我又要拿黑油山說事了。

這是地下油氣沿著天然裂縫上涌,流出地面的現象,通常會在地表形成所謂的瀝青湖。

本質上,這也是地下深處油氣系統受到的一種破壞。

與之類似的是世界各地的泥火山。

噴發氣體和泥漿的泥火山,氣體通常含烴可燃。

(BBC紀錄片的畫面 https://www.bilibili.com/video/av507083/?p=2 )


所以,地下的油氣是有壽命的。

太過古老年代產生的油氣系統,一般都會受到地質運動的嚴重破壞,輕者重返地表,油氣在此過程里發生轉移或散失;重者要麼被岩漿燒毀,要麼變回二氧化碳重返大氣。

石油工作者在國內很多山地及丘陵都發現了古老的、靠近地表的、油氣散失殆盡的古油藏,那些裂縫、層面和孔隙里依然殘存的瀝青則無聲訴說著它們富含油氣的過往。

張家界大坪地區的震旦系燈影組古油藏,引自【3】

如果在知網使用「古油藏」進行搜索,你會發現,在青藏高原、雲貴高原、湘鄂山區、甚至鄂爾多斯的山地里,都找到了大量的古油藏。


回到問題本身,「是不是大部分煤和石油沒被發現」?

它的答案很騎牆:既是,也不是。

「是」的層面,表達在已知的含油氣盆地里,仍然有很大的油氣勘探空間,石油工作者每年都會提交大量的新增儲量——雖然越來越難找了,但總歸還是有的。

「不是」的層面,表達的是縱然地球生命歷史非常漫長,曾有大量的有機質形成並被埋藏進地層里生成油氣,但是油藏本身處在持續的地質運動過程里,它經常會因為地質運動而遭受破壞,其內的油氣發生轉移或者遭到破壞,油氣被岩漿燒毀,或者轉變為二氧化碳重返大氣。從這個意義上,很多人們想像中「茫茫多的油氣」實際上早就受到了破壞,變成你吸進肺里的那點二氧化碳、你吃進肚子里的豬肉白菜燉粉條子。

來,幹了這碗豬肉白菜燉粉條子

煤炭與油氣類似,唯一不同的在於油氣是流體,受到破壞時會溜走。

煤炭就要乖寶寶許多,受到破壞,那就破壞到底了唄……

煤田自燃,煤炭受到破壞的一個重要方式。

感謝閱讀。

參考文獻:

【1】Zhou, S., Huang, H., Liu, Y. (2008). Biodegradation and origin of oil sands in the Western Canada Sedimentary Basin. Petroleum Science, 5(2), 87–94. doi:10.1007/s12182-008-0015-3

【2】http://www.researchgate.net/figure/266596492_fig1_Figure-1-Geology-of-the-Alberta-Basin-and-study-regions-blue-Saline-Aquifer-Mapping

【3】劉安, 歐文佳, 危凱, et al. 張家界大坪鎮燈影組古油藏特徵及天然氣勘探意義[J]. 地質學報, 2017(8).


題主問本質上的是一個碳循環的問題。地球上的碳是在有機碳和二氧化碳之間轉換的,原本二氧化碳這麼多,怎麼現在二氧化碳和有機碳都不多了?是不是大部分有機碳還以礦藏的形式沒有發現? 這個問題不引入碳酸鹽和洋殼俯衝的概念是沒有辦法根本性解釋的。另外洋殼俯衝以後跟氧氣隔絕,很多碳仍然以有機形式存在。

自從植物出現後,地球大氣呈現出強氧化性,碳單質和碳氫化合物形式的碳元素只要接觸到空氣就迅速(地質時間尺度)地被化學或生物過程破壞,碳的主要固定方式不再是單質和碳氫化合物,而是氧化後的產物碳酸根。

這些碳元素與鈣鎂和其他金屬元素結合,不但形成雲貴的喀斯特地貌,而且有大量形成於海洋之中,或在陸地上形成又隨著大河沉積到海底。

這些海底的沉積物,包括可能有的煤礦和油藏,又有一部分隨著俯衝的洋殼回歸地球內部。

參見以下研究:http://html.rhhz.net/bmpg/html/20170201.htm 張立飛, 陶仁彪, 朱建江. 2017. 俯衝帶深部碳循環:問題與探討. 礦物岩石地球化學通報, 36(2): 185-196,作者提到:「Burton等 (2013)總結了新生代以來已知所有的火山岩碳釋放通量,認為不同源區的岩漿作用的碳釋放量5.4×10? g只佔俯衝進入地球深部碳總量(5.4~8.8)×1013 g的很小一部分。由此認為地球系統新生代以來俯衝進入地幔的碳基本都被保留在地幔中,且地幔中碳含量是逐漸增加的。「 引用Burton M R, Sawyer G M, Granieri D. 2013. Deep carbon emissions from volcanoes. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 75(1): 323–354


@Serena Yu 感覺這個問題不只應該從碳去哪裡了考慮,還應該從氧氣從哪裡來考慮。現有大氣層中的氧氣如果全部由二氧化碳以及水分解而來,那麼生成的有機物應該在幾百萬億噸量級。而現有探明的儲量,煤、石油、天然氣、可燃冰加起來,不同報道雖然數據差別很大,但都在幾萬億噸量級,這裡還差了整整兩個量級。

@雲舞空城 雲大的回答信息量很大,但總的來說似乎是說「破壞掉了」。但這麼大量的有機物,破壞掉了總要有個去向,「以二氧化碳的形式重新加入碳循環」是個含糊的說法,如果這裡面有一半在大氣中的話,大氣的二氧化碳就要翻幾十翻了吧。如果剩下一半最終有變成了 有機物,無論是什麼形式,量都還是比現在的探明儲量大幾十倍。

難道會埋入地幔深處?


還低陸地都還有很大一部分石油礦藏資源未發現,發現了目前技術手段無法開採的情況也有


不管是按照無機還是有機理論,現在發現的石油實在是太少了,我認為地下石油還很多,關鍵需要理論創新,新思路來指導


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