有機物如何轉變為石油，為何它在北極的儲量如此之多？

作者：文/虞子期

石油作為地質勘探的主要對象之一，被人類賦予了“工業的血液”之稱，具有多種顏色和不可再生的顯著特點。石油的形成是一個相對漫長的過程，至少都需要經歷兩百萬年的時間，已發現的最古老的石油甚至達到了五億年之久。科學家們通過對石油中生物標記的觀察發現，在石油分子中存在的骨架結構，與生物體中所發現的相同。因此，幾乎所有的地球化學家都一致地認為，石油正是那些曾經生存過的有機體，在經過數百萬年的衰變之後所形成的。而在地球的北極圈內，其海洋和陸地的石油儲量就達到了地球的13%，那麽，到底是怎樣的過程將有機體變成了石油，為何它在北極的儲存量如此之多？

地球上的石油是如何形成的

石油烴的實例包括甲烷、瀝青質、丙烯和丙烷，但它們組成氫和碳原子的方式卻並不相同，其中的某些烴是氣態的，而另一些烴則是以液態的形式而存在，這便是為什麽它們分別被稱為天然氣和石油的原因。石油主要產生於海底凹陷中聚集的沉積物裡，當藻類、浮遊植物和其他海洋生物死亡的時候，會一起漂移到海底，它們共同形成的腐爛有機物沉積會掉落到構造板塊下沉的地方。其中的纖維素、蛋白質和木質素都會面臨快速分解，然後形成了糖和氨基酸。底層會因為沉積層積聚的越來越多，在其承受了越來越大的壓力後被壓實，導致了其本身的溫度持續上升。在地質時期的時候，這些升高的熱量會進一步催化該化學過程，從而導致了乾酪根的分子從有機分子的拆解組分中聚集。

石油的原料正是由這些乾酪根，以及那些持久脂質和細胞壁的殘余部分所組成。當溫度上升到120到300華氏度這個範圍的時候，期間壓力也隨之變得越來越高，這也意味著乾酪根層已經深埋一到三英裡的位置。然後在經過數千年或數千萬年的演變過程之後，乾酪根和其他分子中的“碳鍵”發生了斷裂，而在這個裂解的過程中，我們所謂的石油的簡單碳氫化合物分子也由此產生了。乾酪根的膨脹現象，不管是氣體還是液體，其實都跟我們日常生活中的壓力鍋很相似，周圍的岩石最終都會破裂，石油會從原岩中遷移到壓力相對較低的地方。

為什麽北極區域有這麽多的石油

如果你對地圖有所了解，那麽就會發現南極和北極有著明顯的不同，地球的北極是一個被大陸包圍的海洋。就憑這一點，便意味著該區域有大量的有機物質，並且它們會以浮遊生物以及藻類等死海生物的形式而存在，而這些物質正好就是最終演變為石油和天然氣的必要條件。與此同時，其周圍存在的大陸可以說明北極盆地含有高比例的大陸地殼，並且還佔據了海洋面積的大約50%左右。事實上，大陸地殼和該地區的其他構成部分（海洋地殼）相對，這個非常重要的屬性說明它們往往包含了所謂的盆地深凹陷，而這樣的地理特質更有利於有機物沉入其中。在一般情況下，如果淺海中擁有大量的氧氣，那麽它就無法被保留，但若其中的海水足夠深，那麽海洋也會被分層，也就是頂部的含氧水會和基地的缺氧條件分開。

有機物嵌入頁岩後被保存在缺氧的水中，然後這些物質保留了化合物，並最終成為了數百萬年後的重要能源。在這個複雜的演變過程中，大陸隨著數千年的侵蝕也提供了大量的沉積物，並通過巨大的河流匯入了大海。這些沉積物在流入盆地之後，會覆蓋該處的有機物質，然後隨著時間的遞進形成了堅硬多孔的材料，這被科學家們稱為儲層岩石。有機材料因為這種重複的分層受到了巨大壓力的作用，在數百萬年的時間裡開始升溫到30攝氏度，在這樣加劇的壓力和熱量下，有機物質就逐漸轉變為石油，而其中最高的溫度則會形成氣體。正是這大量的有機物質、豐富的沉積物、理想的潛在地質，共同造就了北冰洋的特殊環境，並使得該區域擁有如此異常的石油儲備量。

為什麽海上鑽井如此危險

近年來，隨著淺層化石燃料儲備和近岸鑽井位置的耗盡，從湖泊等水下位置開採石油的過程已經在越來越近的海岸地點進行，海上鑽井變成了一種趨勢和必然，而海上鑽探所導致的石油泄漏事件卻並不是個例。通常情況，鑽孔的深度越大，其發生火災、洩露等事故的風險也會相應地增加。隨著海上鑽井繼續推向新的深度，要不斷地在更深的水域鑽探、並進一步滲透到地下，要實現這個過程所需要的技術是異常複雜的，並且也難以做到完全沒有事故的發生。那麽，到底是什麽原因導致了海上鑽井如此危險的呢？

科學家表示，該系統非常複雜，涉及到從地面到海底18000英尺的範圍，在這個長長的地理區域內都有設備和鋼筋的存在，也因此而存在很多潛在的弱點，堤壩天然氣喜歡在我們連接到這個源頭的任何東西中找到弱點。而給海上鑽井設備帶來工程挑戰的另一個原因，便是惡劣的海上環境，冰和風暴都會對鑽井平台的功能構成威脅，並且它們與陸地的距離太遠，在緊急情況下額外的救援人員更難以迅速到達該區域。另外，在這些操作深度，鑽探運營經驗的不足，便是第三個造成事件發生的原因。最重要的是，當你在進行石油鑽探的時候，總有一種風險不僅會使生命受到威脅，而且還會帶來數英裡的海岸線和經濟被影響的風險。

發生石油泄漏後應如何清理

歷史上最臭名昭著的石油泄漏事件，是1989年的埃克森瓦爾迪茲災難。這場災難性的石油泄漏事件向阿拉斯加威廉王子灣發射了1100萬加侖的原油，並在很大程度上起到了警鍾的作用。當原油被油輪、煉油廠、儲存設施、水下管道或海上石油鑽井平台意外釋放到水體中時，就會發生漏油事故。溢油可能極其危險且對環境有害，需要盡快進行清洗。當發生溢油時，油會漂浮水面上形成數毫米厚的層，把握好時機對防止浮油擴散至關重要。清潔或控制漏油有四種基本方法，我們可以根據漏油位置、潛在危險、氣象條件、波浪和水流確定最適合的方法。

方法一是使用吊杆包含溢出物，並使用撇浮器從水面收集石油，長而有浮力的吊杆可以是固體或充氣管，圍繞並隔離浮油。第二種方法，則是使用分散劑分解油，化學分散劑可用於分解油、並加速其天然生物降解。但當分散劑可能影響海洋生物時，不應使用分散劑，因為化學品和分解的油可被海洋生物吸收。方法三是在溢油中添加生物製劑，沿著海岸線衝刷的油，可以通過被稱為生物降解的過程分解。當細菌和其他微生物將油分解成無害物質時，就會發生生物降解，清理人員可以通過添加氮和磷等肥料營養，來加速這種生物降解過程，從而促進微生物的生長。第四種方法則是讓石油自然分解，如果石油不可能汙染沿海地區或海洋生物，太陽、風、水流和波浪就可以分散和蒸發大多數油，儘管輕油比重油分散的速度更快。