地球上的煤炭石油可燃冰和水源于原始地球大气

             甘肃临夏国沣苗圃赵国锋13884035766

尽管煤炭和石油源于生物遗骸的观点并早已写进了教科书，“生物成因说”自然也成为社会主流观念，但我从学生时期对此保留着质疑。也曾有人提出石油源自宇宙，或是岩浆的猜测，本人认为都不够科学和严谨，由于他们无法解释许多的现实问题，他们没有从地球的诞生到演化历史整体的来分析问题，而是孤立地看待复杂的问题，不免犯盲人摸象的错误。

比如南极和北冰洋冰盖下原本就没有生命，何来生物遗体的堆积？没有生物何以形成石油煤炭？地球有生命以来，也不可能有储量如此巨大的生物体能量物质积累，更不可能有如此巨大数量的生物体一下子聚集在一起没有腐烂而且保存下来，更不可能不夹杂着泥沙等杂质变成比较纯净的煤炭石油，这绝对是不可能的。事实是石油和煤炭几十上百米深的富集区内石油和煤炭都比较干净，开采中没有发现大量的泥沙。其次在考古中从来没有发现，在生物遗骸富集的地方有一丁点的石油迹象，在地质年代不算久远的白垩纪恐龙化石丰富的地方连有机质都难以找到，恐龙蛋也已石化，更不要说地质年代更为古老的煤炭石油形成期。几十万几百万年前埋藏在地下深处的木头由硅钙物质交换替代石化变成了木化石或者阴沉木，阴沉木也称乌木，是石化不充分不完全，介于石头和碳质的中间产物，其成因和化学成分及物理属性与煤炭有着本质的区别。埋藏比较浅的树木直接腐化氧化分解，也未发现变成煤炭的证据。那么，依照“生物成因说”地质年代更为久远的植物动物遗体为何没有石化腐化却变成了煤炭石油呢？理性推理，时间越长越石化或者腐化氧化，越不可能成为煤炭石油。迄今发现的所有考古现象都否认煤炭石油是源于古代生物的成因说。虽然在池塘底部生物质堆积可以形成草炭，但那不是煤炭，只是没有完全腐烂的动植物和藻类有机质，更确切的说是农家有机肥料。

生命来自海洋，也许你会说石油是原始海洋生物形成的。假设石油是原始海洋生物形成的，石油就不可能埋藏在深海，因为石油比水要轻，即使能形成石油天然气，天然气散发到大气中，石油也只能漂浮在水面上。生物成因说又如何解释大洋深处的石油天然气和冻土层及海底的可燃冰呢？又怎么解释页岩气和页岩油的形成呢？

因为石油煤炭形成于原始地球大气，在地球上生命出现亿万年前就有了。按理煤炭石油埋藏的地层要比生物化石埋藏年代还要早很多地质时期才符合这一论断，煤炭石油储藏的地质时期应该没有生物活动的遗迹。虽然在元古代以后的地层发现了石油煤炭，但不能说明石油煤炭就是这一时期形成的，也无法证明是生物形成的。因为石油是液态，由于早期的地球地质活动非常活跃，在高温高压下埋藏在地层的石油会向和岩浆一样向着压力小的地方流动，以至于像流出地表，形成露天煤矿和浅表油田。所以，不能在那个地层发现石油和煤炭就想当然地认为石油煤炭就是这一地质时期形成的。石油煤炭的形成时期应该比现在发现的最早的煤炭石油的地质时期还要远。

煤炭石油含硫量不同也是应为在地层埋藏的时候受到的地热影响大小不一造成的。这就像温泉中含硫量不同是一样的原理。

大家知道地球形成初期温度非常高，曾经是高温熔岩流体，比金星温度还要高，像炼钢炉。由于温度很高，液态化的熔岩由于比重不同发生分层，铁元素等沉积到内核，成为地磁来源。比重大的放射性元素沉积到内核经过几十亿年的演化，大部分放射性物质由于衰变损失掉，剩余的集中到内核还在发生核反应，至今地球内核还保持着熔化流体状态，这就是地热地震和板块运动的能量根源。

陨石大多是解体的天体碎片，主要是由硅酸盐和铁镍及硫氧碳氢等元素组成，由此可以推知初期的地球物质成分与陨石大致类似。由于原始地球是高温熔融体，这样的形态便于把小行星及流星融入一个完整的球体。地球七大板块有可能是当初的七个小行星，是它们共同组成的地球。

由于温度非常高必然产生气化现象，高温还使得地球矿物质发生物理变化和化学反应。由于氟氯氧硫分子是强氧化剂，被大量消耗成为硅酸盐硫酸盐卤化物等高温下化学性质稳定的矿物质储存在地球岩石中，沉淀下来。不稳定的被分解气化，其中一部分分解、挥发性物质被气化成为水汽、二氧化碳、氮气，氢气，甲烷、氨气，一氧化碳、硫化氢、二氧化氮等气体飘散在大气中。当时地球大气压远高于当今的大气压，是高温高压环境，浓密的的大气包裹着高温的地球。由于大气中的氧气在高温高压下易于和氢气一氧化碳甲烷等物质发生氧化生成水汽二氧化碳和一氧化碳。所以原始地球大气中氧气的成分肯定非常少，这一点个很关键，这为原始地球大气层合成烷烃类等各种有机物创造了条件。

试想一下把海水全部气化了，大气压会有什么变化？会不会和深海海底的压强一样高？

由于原始地球温度很高，浓烟被日，大气层非常厚，压强有成百上千个大气压，加上尘埃闪电持续存在催化作用，这样的环境下水汽二氧化碳甲烷氢气一氧化碳氮气等物质足以形成碳氢化合物及蛋白质等大分子有机物，但是蛋白质在高温下易于变性分解和碳化，必须在特定的温度和环境下才能保持稳定。这也说明了高温高压下原始地球大气主要生成的有机质就是石油。这点完全与现实状况一致。而蛋白质的形成起码是在温度降低到一定程度，蛋白质形状能保持稳定的条件下，也就是在石油海洋形成以后，水的海洋形成过程中才发生的，因为这一时期恰好符合温度比较恒定的条件，便于蛋白质的保存。蛋白质的生成就为地球生命的诞生创造了充分必要条件。

其实石油煤炭天然气和水来自地球原始大气的这一事实,只要倒着逆向思维就不难理解。试想如果地球升温到上千度，变成火球，会有什么变化？首先，海洋不复存在，所有的水变成水汽漂浮到大气层里。其次，石油煤炭等会汽化裂解，主要以氢气甲烷及烷类、芳烃类、酯类、醛类等含氧碳氢化合物及其他含硫碳氢化合物和碳黑等类物质飘散到大气中，石油煤炭中挥发剩余的碳会变成石墨。同时飘散在空气中的这些一部分碳黑及有机物和空气中的氧气发生化学反应生成水、二氧化碳和一氧化碳，再次把空气中的氧气消耗殆尽。再次，岩石中的容易受热分解的矿物质碳酸盐硝酸盐磷酸盐硫化物等分解成二氧化碳二氧化氮二氧化硫硫化氢等气体飘散到大气。于是地球大气又恢复到原始地球形成时的模样。

然后，我们来一次时光旅行，看看地球逐渐降温会发生什么变化？原始地球高大气压下大气温度在2000——120摄氏度之间会发生很多无机物生成有机物及有机物之间的化学变化，因为有机化学反应在一定的条件下都是可逆的，比如水和一氧化碳反应生成二氧化碳和氢气，氢气和一氧化碳反应生成甲烷和水，氢气与二氧化碳反应生成甲醇和水。甲烷氢气一氧化碳水等物质就可以在原始地球高温高压粉尘电离等环境作用下容易合成烷烃类等有机物质，也就是原油的主要成分。当今地球大气压基本稳定，温差不过100多摄氏度，还能出现水汽冰雪的巨大变化，压差几百上千个大气压，温差几百上千摄氏度所发生的变化一般人很难想象。

随着地球地表温度逐渐降低，原始大气中沸点低的大分子有机物首先液化固化像雨雪一样降下来，随着大气温度不断降低，沸点次低点的有机物也降下来，最终随着地球温度降低形成石油的海洋。这一过程就如同石油裂解汽油柴油的逆向反应。

石油煤炭生物成因假说无法解释的，在没有生命的南北极冰层下面为何有石油煤炭资源的问题，在“大气成因说”下顺理成章。这是因为煤炭的成因和石油一样来自原始地球大气，石油的形成要比生命出现早亿万年。煤炭形成是由于石油流动到火山和地热资源比较多的地方后，这里的地球岩石温度还比较高，长期保持大约200-500摄氏度的温度，地热和低海拔的大气再次对原油长期加热，导致原油再次气化，剩下的物质成为油渣，形成类似于天然沥青的东西。这类物质在长期高温高压及复杂地质作用下最终形成煤层。这就像蜜蜡琥珀是由松柏树脂形成的有机质宝石是一样的原理。由于各地的温度差异及气化程度不同，石油就形成天然沥青、烟煤和无烟煤。石油也因为同样的原因形成不同种类的重质油、凝析油、轻质油和天然气。

烟煤和天然沥青无论外形和物质构成上都比较接近了，天然沥青和烟煤中都有高分子有机化合物，两者主要都是由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，只不过是烟煤比天然沥青的碳含量高一点，氢含量低一点罢了。所以天然沥青可以看作是煤和石油的过渡产物，因为沥青受热发生裂解反应，就会生成碳和烷烃类。这和食用油烧焦了会变黑，会冒烟是一样的原因：就是高温下石油会分解出碳和一些烷烃类等物质。

油页岩中同时存在石油和煤就交好的说明了煤和石油形成存在同源关系。

无独有偶，科学探测证实木卫六上存在甲烷和乙烷等的碳氢化合物湖泊。木卫六的大气层及岩体中有着丰富的碳水化合物，但大气中氧气含量不高。这点与地球早期的大气成分有点类似，因为行星的演化过程大都差不多，有所差异只是因为处在不同的环境和在不同的历史阶段造成的。

由于氧元素是强氧化剂在原始地球高温环境下容易发生化学反应形成各种矿物盐，氧元素容易被矿物岩石固化，所以原始地球大气氧含量非常低，远远没有当今这么高，所以很少发生有氧的氧化反应，即氧元素很少参与碳氢化合物的化学反应，所以原始大气在高温高压及闪电作用下形成石油和水汽，地球经过漫长的降温之后，大气中的石油经过液化“降雨”成为原始地球以碳氢化合物为主的石油的海洋。由于那时大气温度还在150摄氏度以上，还没有达到水的液化点，水汽只能留存在大气中，之后经过漫长降温，石油煤炭被风沙携带的砂石及地质变化埋藏地下。

同理，高温使得甲烷也留存在大气中不能形成可燃冰。那时的火山地震等地质活动和岩浆流动还是很频繁，地球如同一锅粥，地壳容易发生起伏错位变化，出现裂隙，石油就会倒灌，这就是页岩油的成因，页岩气是石油再次受热分解的产物。

高压低温是甲烷水合物形成并能保存至今的必要条件，所以在古大洋远古冰盖下及永久冻土层至今保留有可燃冰。由于水石油和甲烷曾经是就是原始地球大气的主要成分。石油海洋形成以后，水的海洋形成以前，随着大气温度温度降低到一定程度，甲烷和水在原始大气的高压下形成可燃冰像冰雪一样降落在地球上。可燃冰形成后由于永久冻土层冷冻，冻结在内陆冻土层中。这些可燃冰因为比水重，在海水巨大压力下至今保持固体形态没有“解冻”永久深埋在深海底部。

随着温度继续下降，正真的水汽形成降雨，开始形成由水组成的海洋。地球气温由于水汽蒸发吸热调节，温度稳定在100——-60摄氏度之间，石油变成沥青一样的固体，此时雨水和干燥漫长的冬季风交替夹带着泥沙和沙石把盆地中的煤炭和凝固的石油覆盖起来，埋葬在地下。古代盆地低洼的地方直接被湖泊海洋覆盖，形成如今的海洋盆地和沙漠盐碱地（远古海盆地）的石油煤炭天然气资源。这就是远古海盆地石油煤炭天然气可燃冰资源丰富的原因，也是探寻石油煤炭天然气资源的唯一依据。

由于水对温度的传导和调节作用，水的海洋的形成加速了地球和大气的降温，随着大气温度不断降低，降雨使得大气中水汽不断减少，大气压进一步下降，水的汽化点也由大约150摄氏度降低到大约100摄氏度。水的海洋的形成让原始地球的大气层变薄，大气压和气温终于接近现代的大气压和气温。

形成水的海洋以后，此时地球大气里不易液化和固化的二氧化碳氮气氧气氦气等气体渐渐成为了大气主要成分。此时的大气除了二氧化碳浓度非常高，氧气浓度非常低之外与当今空气成分本质上已经没有太大的差异了。由于二氧化碳浓度高，二氧化碳随着降水溶进海洋变成碳酸和水里溶解的钙离子发生化学反应，碳酸钙析出沉积，形成当今随处可见的海相石灰岩沉积层。这一变化导致二氧化碳在大气成分中所站的的比例急剧下降，氮气和氧气含量相对上升。直到出现适合孕育出生命的大气和水土环境，大气一直保持相对稳定的大气构成。

微生物中的细菌藻类和植物的出现使得大气的成分发生了进一步的变化，它们能够在常温常压下吸收消耗二氧化碳、氨气、氮气、硫化氢、二氧化硫、甲烷和无机盐，合成糖和氨基酸等有机生命物质，这也旁证了有机物还可以在常温常压下通过生物酶生物电在生物体内合成，实现从无机变有机的生物化学反应，并释放出大量氧气。藻类和植物让二氧化碳在空气中的比例进一步下降，氧气进一步上升，此时的大气更加接近现代大气。大气氧气含量的提升为高级生命和动物的出现创造了条件。

总之，地球的演化史，主要就是地球大气的温度成分及气压的变化的历史，因为地球大气圈及地表的水圈和岩石圈变化直接决定和影响着生物圈内生命的产生和生存的状况。地球生物圈的优化和绝佳自我修复的生态系统环境为大量各类生命的诞生创造了条件，氧气含量的提升也为高等生命和尤其动物的出现创造了必要的条件。