遠在千里之外的利比亞近來動盪不安,國際能源總署(IEA)表示,該國原本一天原油產量130萬桶,如今幾乎停擺;該國強人領袖格達費更宣稱將炸毀油田,此舉造成國際油價不斷向上飆漲。
石油造就了工業革命,卻也因為稀有性,每每在國際情勢有所波動的同時,使得油價隨之上漲,各國無不努力尋找替代能源,至今卻尚未找到在經濟效益上足以替代的能源型態,石油如此稀有的礦產資源究竟是如何形成?
過去對於石油究竟是由有機物(生物)或無機物(非生物)生成一直有所爭論,近代根據地質與地球化學專家的研究,從石油中找到所謂的生物指標,才底定石油是由生物遺骸經過長時間複雜化學作用生成。
所謂生物指標是石油生成的過程中,有部分生物遺骸化合物不因高溫高壓與時間的影響被分解,仍舊殘存於石油當中。科學家從這些化合物的分子結構中,可追溯形成該石油的有機物種類、年代與當時環境,藉此探究石油的成因。
生物遺骸所生成的產物,通常由天然氣跟液態石油依不同比例混合而成,不同種類的生物遺骸可生成不同的石油成分與油氣比例。生物遺骸要生成石油,需要倚靠特殊的環境條件,在腐敗前被快速掩埋使之與氧隔絕。事實上,僅有少於千分之一的生物遺骸在這樣的條件催生下,才能形成石油的前身─「油母質」。
油母質的生成是一種在低溫環境下進行的化學反應,溫度不超過攝氏五十度,期間倚靠一種「厭氧細菌」將生物遺骸中的碳氫化合物、碳水化合物、蛋白質等物質分解成單分子體後,再聚合成油母質。
之後透過地層變動與沉積,這層油母質會不斷的被往下擠壓,當油母質所處的地層位置愈下層,該處地底溫度愈高,達攝氏一百到一百五十度時,該環境條件就會讓油母質轉化成液態石油或天然氣。
石油生成的原理看似容易,然而其生成的關鍵因素在於時間,石油的生成時間約達千萬年之久,但過去地球中長久歷史中孕育而成的石油礦藏,卻趕不上人類近兩百年來的大量使用,短短時間將面臨石油耗竭的問題。
在專家評估地球蘊藏的石油礦產即將耗竭的同時,各國無不努力開採與探勘是否還有其他未被發現的油礦,以求國內石油的穩定供應。台灣近日在查德礦區開採到油礦,使得中油公司大為振奮,事實上,石油的開採如同大海撈針,相當不易。
石油就像「地下水」一樣,會在地底下隨著地質斷層構造與地層變化流動,中央大學地球科學系教授林殿順表示,石油與天然氣蘊藏於地下構造高區、儲油氣層側向變薄、尖滅處,地球物理學家可透過球物理方法(如反射震測、重力與磁力)探測地下哪些地方有構造高區、地層尖滅等處,再結合其他資訊判斷有無油氣儲存。
鑽井取到地下岩石標本,才可得知該處岩石曾經有油氣流經。地球化學專家則會針對既有的石油,分析其中生物指標,去推斷生成條件與年代,進而推斷出何處可能還有石油蘊藏。
在經過許多不同領域專家學者的資料彙整與分析之後,才對可能蘊藏石油的地方鑿井進行探勘,石油蘊藏的深度往往在數公里的地底下,要挖掘這麼深的油井所費不貲,加上前期的研究分析,開採一個油井的投資約從數十億元起跳。
然而,石油礦產在地底中屬於流動型態,台灣大學地質科學系黃武良教授表示,石油流動很緩慢而且很稀疏,要遇到阻礙才停留下來,並經過長期匯聚富集形成油藏,若鑿在油藏的地方就可生產石油。如果鑿入的區域僅是石油流動的路徑,或曾流經的區域就無足夠量石油可生產,所有的投資可能在鑿開的那一瞬間付諸流水,這也是石油開採不易之處,因此探測石油就是尋找可以讓石油停頓的油藏。