就像如今人們的“手機(jī)電量焦慮”一樣，人類很久以前就開始擔(dān)心地球上的石油要不夠用了，估算著石油的“續(xù)航”極限。幾十年前，有人給出的答案是50年。幾十年后，有人的答案還是50年。

石油被稱為流動(dòng)黑金、工業(yè)血液。如此重要，它會(huì)枯竭嗎？

(資料圖片僅供參考)

為何擔(dān)心了這么多年，地球上的石油還未告急？技術(shù)發(fā)展，石油“用之不竭”的愿望能實(shí)現(xiàn)嗎？人造石油行不行？新能源距離替代石油還有多遠(yuǎn)？

全媒體系列科普欄目——大師課堂《科學(xué)家講科學(xué)》，20位院士名家暢談熱點(diǎn)事件，為公眾科普答疑。

本期節(jié)目中，中國(guó)科學(xué)院院士王鐵冠、《博物》雜志編輯部主任劉瑩與您一起探路石油勘探發(fā)掘的“高能”現(xiàn)場(chǎng)。

50年之后又50年？

如今，石油以各種各樣的形式參與著人類生活。從塑料到口紅，從化肥到瀝青，當(dāng)然還有汽油、煤油，各類石油產(chǎn)品用途廣泛、多樣。

為什么人們擔(dān)心了這么多年，石油的“續(xù)航”極限卻被一推再推？

對(duì)此，王鐵冠院士表示，技術(shù)發(fā)展很重要。“技術(shù)的發(fā)展和對(duì)儲(chǔ)量的估計(jì)不可同日而語(yǔ)了。”

以大慶油田為例，剛發(fā)現(xiàn)它時(shí)，我們對(duì)其地下兩米以內(nèi)的油層不具備開采能力。后來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩米以內(nèi)薄油層中原油的開采，大慶油田儲(chǔ)量也隨之翻番。在被勘探開發(fā)超過(guò)60年后，大慶油田常規(guī)油氣資源已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)的中后期。石油人開始向源內(nèi)青山口組頁(yè)巖油進(jìn)軍。去年，大慶油田古龍頁(yè)巖油勘探宣布取得重大戰(zhàn)略性突破。

圖片來(lái)源：央視新聞

劉瑩比喻稱，就像探進(jìn)去一個(gè)吸管。“最開始我們可能只利用少部分最容易開采的石油，但現(xiàn)在已經(jīng)可以把深層的石油利用起來(lái)。”

在擔(dān)心“石油會(huì)枯竭”了很長(zhǎng)一段時(shí)間后，有的觀點(diǎn)又走向另一個(gè)極端，認(rèn)為石油越采越多，用不完。

對(duì)此，王鐵冠院士表示，并不是這樣的。“畢竟生成石油要以千萬(wàn)年計(jì)，而人類開采和使用石油的速度非常快。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，化石燃料終將被新能源代替。”

新能源、人造石油能替代石油了嗎？

如今各類新能源技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)發(fā)展，那么石油要被新能源替代了嗎？

王鐵冠院士指出，目前，各種新能源的技術(shù)尚未發(fā)展成熟到可以完全替代化石能源。“技術(shù)上要可行，經(jīng)濟(jì)上也要合適。在我們可預(yù)見的將來(lái)，化石燃料包括石油和天然氣，恐怕還不容易被替代。”

作為能源，等真的到了石油能被完全替代的一天，石油就沒用了嗎？別忘了那些石油產(chǎn)品。“到那時(shí)候，恐怕化石燃料就要被當(dāng)作寶貴的原料來(lái)使用了”。王鐵冠說(shuō)。

目前，關(guān)于石油的成因，有無(wú)機(jī)成因和有機(jī)成因的說(shuō)法。國(guó)際上，有機(jī)成因的觀點(diǎn)較為主流。該觀點(diǎn)認(rèn)為，生物死亡后被埋藏在地下，地下溫度增加但通常不超過(guò)200℃時(shí)，經(jīng)過(guò)幾千萬(wàn)年這樣漫長(zhǎng)的時(shí)間，可以引起干酪根裂解而生成石油。

這說(shuō)的是天然石油的由來(lái)。那么，石油能不能人造呢？

能。油母頁(yè)巖也就是油頁(yè)巖，是一種富含干酪根的頁(yè)巖。將油頁(yè)巖開采后加熱，進(jìn)行蒸餾、干餾，就可以將干酪根中復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)的大分子裂解出烴類，生成可作為燃料油的頁(yè)巖油或進(jìn)一步將其制成汽油和柴油，這就是人造石油的途徑之一。

油頁(yè)巖和頁(yè)巖油實(shí)物樣品（圖片來(lái)源：遼寧省檔案館公眾號(hào)“遼寧檔案”）

我國(guó)人造石油工業(yè)在上世紀(jì)50年代得到較快發(fā)展。遼寧撫順及廣東茂名是我國(guó)重要的人造石油生產(chǎn)基地。

但是，王鐵冠院士指出，從經(jīng)濟(jì)層面考量，人造石油成本太高。

找尋原油的“DNA密碼”

在油氣勘探中，常利用石油的“DNA密碼”——生物標(biāo)志化合物來(lái)讀取原油的信息。生物標(biāo)志化合物的分子骨架保留了生物體的分子骨架，能表征有機(jī)物質(zhì)的生物來(lái)源。比如，通過(guò)生物標(biāo)志化合物可以探究石油是由哪套地層生成的，也可以指示石油是哪類生物形成的。

王鐵冠院士介紹：“石油是運(yùn)動(dòng)的，人們找到石油的地層、地點(diǎn)不是生成石油的地方。通過(guò)生物標(biāo)志物進(jìn)行油源對(duì)比，可以知道哪套地層能發(fā)育生成油頁(yè)巖，油源是否充分，對(duì)勘探有指示意義。”

目前，C18～C23 13α(正烷基)-三環(huán)萜烷系列是唯一由中國(guó)學(xué)者鑒定、命名的生物標(biāo)志化合物。

受訪者供圖

1978年，在一次野外地質(zhì)勘察時(shí)，王鐵冠撿到一塊灰綠色碎石。在放大鏡下，看到當(dāng)中含有瀝青，這成功地引起了他的注意，因?yàn)槭偷刭|(zhì)工作中常把天然瀝青看作油苗，他當(dāng)即選點(diǎn)進(jìn)行人工槽探，挖出了三米八厚的黑色瀝青砂巖。通過(guò)有機(jī)地球化學(xué)分析和同位素年齡測(cè)定等方法，王鐵冠確定這是一處古油藏。

當(dāng)時(shí)，儀器和分析手段有限，十年后，王鐵冠團(tuán)隊(duì)用氣相色譜—質(zhì)譜儀從中檢測(cè)到一個(gè)當(dāng)時(shí)在國(guó)際文獻(xiàn)中未報(bào)道過(guò)的新化合物系列。后來(lái)，經(jīng)過(guò)色譜—質(zhì)譜標(biāo)樣共注，在1990年，他們確定了這一新的生物標(biāo)志化合物的結(jié)構(gòu)，并將其命名為13α(正烷基)-三環(huán)萜烷。

王鐵冠院士表示，迄今僅在我國(guó)元古代的地層和油苗、瀝青中，檢測(cè)到13ɑ(正烷基)-三環(huán)萜烷系列的生物標(biāo)志物，可能寓意該系列化合物是元古代時(shí)期的標(biāo)志性產(chǎn)物，對(duì)于我國(guó)古老地層和深層油氣勘探具有實(shí)際意義。

此外，生物標(biāo)志化合物還可以應(yīng)用在對(duì)海上原油污染的追溯上，借助生物標(biāo)志物找到是哪艘油輪發(fā)生泄漏。

監(jiān)制丨高巖

策劃丨郭靜

編審丨富賾

主持人丨鶴佳

編輯丨劉飛 潘雨薇

標(biāo)簽： 生物標(biāo)志化合物 人造石油 化石燃料