2017年11月，中石油传出重大消息，我国石油勘测队在新疆玛湖发现了一个超大型油田，面积约为2800平方千米，已探明储油量达12.4亿吨。这是我国继大庆油田之后，又发现的一个超大型油田。玛湖超大型油田地区除了拥有丰富的石油资源外，还发现了大量天然气、煤炭和铀矿等资源。

煤炭、石油、天然气集中成矿没有什么稀奇，值得注意的是，它们常与金属或者非金属矿床相伴生。在勘探矿藏的过程中，会常常出现这样的情形，在寻找油气矿藏时，意外地发现了金属矿藏，或是在找金属矿藏时，意外地发现了油气田。例如，在对我国的鄂尔多斯、二连浩特、吐哈、松辽等地的油气矿藏进行勘探时，都发现这些油田的上方往往赋存铀矿，呈现出“上铀、下油”的现象。显然，这不是一种偶然的巧合，这种油气矿产与其他金属或非金属矿藏伴生，表明两者之间存在一定的内在联系。

传统的“化石成因”理论认为，煤炭、石油、天然气都是地壳运动的产物。远在3亿多年前的古生代，和1亿多年前的中生代以及几千万年前的新生代时期，大量植物残骸经过复杂的生物化学、地球化学、物理化学作用后转变成煤。植物从死亡、堆积、埋藏到转变成煤，经过一系列的演变过程，这个过程称为“成煤作用”。成煤过程分为两个阶段，“泥炭化阶段”和“煤化阶段”。前者主要是生物化学过程，后者是物理化学过程。

化石理论认为，石油是古代动物遗体经过堆积，由于地壳运动深埋地下，经过一系列的生物化学作用，生成了石油和天然气。因此煤炭、石油、天然气也被称作是“化石能源”。化石成因理论与其他金属矿藏、非金属矿藏以及放射性元素都毫无关联，对于上述新疆玛湖等油气田中油、铀伴生现象，传统的化石成因理论根本无法解释。

化石成因存疑

除了油、铀伴生现象之外，传统的煤炭、石油、天然气“化石成因”理论有着诸多难以解释的客观现象。

一、煤矿

1、在煤田，一般煤层厚度是3米到10米。大型煤田煤层厚度最大可达100米以上，一个矿区煤储量达数百万亿立方米。在我国，“准格尔煤田”面积达到1723平方千米、总储量362亿吨、累计厚度100米以上。“沙尔湖煤田”面积为1400平方千米、储量640亿吨、有25个层面、总厚174.9米、单层厚度最高达141米。我国已发现的最大的煤田是位于山西、陕西、内蒙古交界的“神东煤田”，面积达到3.12万平方千米，总储量2236亿吨。

全球最大煤田，贯穿了整个美国东部的9个州，煤炭储量超3000亿吨。煤田的大概长度是1200千米，宽度有50~300千米。厚度大概在500~900米范围内上下浮动，它有煤的面积达到了18万平方千米。

煤田

我们知道，煤与木炭的燃烧值不一样，煤的燃烧值约为3.4×107焦/千克，木材燃烧值约为1.26×107焦/千克，每千克煤的热量是木材的2.7倍。煤的密度约为1.8吨/立方米，木材的密度约为0.5吨/立方米，每立方米煤的重量是木材的3.6倍。单位体积煤的能量是木材的9.7倍，将近10倍。假如一个煤田煤层有30米厚的话，其燃烧释放的能量大约需要有300米厚的木材来对应，这还不包括由木材转化为煤损失的能量。

如果按照“化石”理论，准格尔煤田、沙尔湖煤田需要分别积聚1723平方千米，和1400平方千米的面积，厚度要达到1000米和1749米厚的木材。美国的大煤矿就更加恐怖了，需要18万平方千米范围内，同时堆积5000米至9000米厚的木材。

是什么力量可以把如此巨量的树木聚集在一起而形成一个煤田呢？在历史上存在如此丰富的原始森林且在同一时刻迅速沉入地下吗？这样巨大煤田用植物成因很难解释。

2、我们知道煤矿在地下并不很深，有的还是露天的，一般几米到1000多米不等。在这个地壳的深度，地温不会超过100℃。如果要达到成煤需要的温度，必须沉入地下深处，经过成千上万年的“煤化”，再经过地壳运动，重新上浮到地表附近，才能形成这样的煤矿。这样的神操作有可能吗？

3、一般来讲，树木的根部占树木体积的四分之一左右，但是在煤层中并没有出现像树根那样盘根错节的部分，而是厚度均匀、平滑如镜。如果说煤炭真的由树木堆积而成，那么煤层的顶层和底部，都不会像现实中煤矿这样平滑整齐，而一定呈浸润状的存在。

4、有的煤层中间夹杂的煤矸石，同样预示着树木成煤理论的不合理。以沁水煤田为例，在近7米的煤层里分布着5层夹矸，这些夹矸中，厚的14厘米，薄的只有3厘米，并且是大范围存在。这些夹矸均匀平滑，与煤层分层界限平整且明确，并无树木枝干盘根错节的特点，并且这些夹矸不是局部存在，而是几公里甚至几百公里的普遍存在。

5、煤矿分布极不平衡。资料显示，亚洲煤炭储量占世界总储量的58%，北美占30%，其余大陆占12%，其中欧洲占8%，非洲不超过1%。煤炭储量集中在苏联、美国、中国等十个国家，而在非洲、格陵兰岛煤炭储量却极其匮乏。按照树木成煤的理论，即使有地质变动，全球的煤炭资源分布也不应该这么不均衡。

6、如果按照有机成因理论，多层煤层需要多次叠加的地壳运动才能形成，可检测结果显示，相邻煤层的煤炭属于同一地质年代，即碳的同位素相同，这显然用植物成因难以解释。

二、石油

1、石油分布也极不均衡。传统理论认为，石油像煤一样是古代有机物演变而来的。按照这一理论，石油是由史前的海洋动物和藻类尸体经过漫长演化形成的。但是，人们注意到在世界上已发现的三万多个油田中，八个特大油田就占了全部储量的一半左右。如果说石油是由史前古生物遗体演变而成的，那么就不会出现这种情况。因为生物在地球上的分布虽不均衡，但绝不会造成如此巨大差别。就像我们很难想象全世界一半的人口都集中居住在纽约、墨西哥城或者上海等八个特大城市中一样。

2、当初在勘探中国南海地区的油气藏时，一些西方的石油公司从有机成因观点出发，在分析了当地地层中一系列有机指标后，断言这里不可能生成可供大规模开采的石油矿藏。而实际情况却完全相反，南海地区打出了一个又一个高产油气井。

3、有些油田在垂直方向上分布很深，而且越往深处成油条件越好，似乎在它的深部，有源源不断的油气向着表层供给。

4、在几十年前钻探无果的地方，近几年却探出了丰富的石油、天然气，说明这些石油、天然气极有可能是近几十年内才生成的。

三、天然气

1、进入20世纪60年代以后，随着射电望远镜的发明，天文学家利用光谱分析，在宇宙中发现了大量的有机物质。探测发现，宇宙中存在多达120种以上的有机物质，其中有一些更是聚集成直径达若干光年的巨大有机分子云。例如，1974年在银河系的人马座方向，发现了多达8000亿亿亿升的乙醇分子云。这些似乎又证明，碳氢化合物的合成完全不需要依赖生物的转化，可以在无机环境下形成。

2、在陨石中，人们找到了复杂的有机物。它们显然与生物作用无关。这说明，许多有机物完全可以通过非生物途径获得。

3、观测发现木星、土星、天王星、海王星这些有浓密大气覆盖的类木行星，大气中都有一定数量的甲烷等有机气体存在。包括地球、火星两个有大气覆盖的类地行星以及土卫六等有大气覆盖的卫星，大气中都有不同比例的甲烷存在。土卫一泰坦，也有冻结的液态甲烷和氨汇入湖泊和沼泽中。甲烷就是天然气的主要组分，要知道，甲烷暴露在大气表层，会被紫外线照射而分解，除非得到源源不断的补充。

天文学家研究还发现，火星大气上存在大量甲烷，其数量随地点不同而不断变化。因为甲烷会在火星大气中迅速扩散，火星上必然有不断提供甲烷的源泉，表明甲烷很可能是地壳下面发生的化学反应产生，并不断溢出火星地表的。就在2019年6月24日，美国好奇号火星车的团队公布了观察到的甲烷漂浮在火星大气中的甲烷羽流。这是好奇号火星车集中检测到的最大量的甲烷，按照体积计算，这些甲烷在火星空气中的含量为10亿分之21。

目前，中美两国的火星车都在火星上漫游，现场拍摄的照片，证明这个星球一片荒凉，除地球外，上述的其他天体上，并没有任何生物痕迹，天然气的“化石”理论，在这些星球上是不可能成立的。

4、煤、油、气储存深度的不同。煤的储存深度在300~1000米，而石油储存深度一般在1000~3000米，与煤的差异较大。难道说动物遗体掩埋的地方更深、树木掩埋得更浅吗？这显然不符合一般自然规律。

由此可知，化石燃料的生成也许与地壳的温度或者压力有关，其来源也许与动植物遗体关系不大。

无机生成理论

虽然“化石理论”影响巨大，占据煤炭、石油、天然气成因的主流地位，但也存在不同的声音。早在1876年，门捷列夫就提出一种假设，认为地球上有丰富的铁和碳，因此在地球形成初期可以化合成大量的碳化铁。这些碳化铁又与当时过热的地下水作用，遂生成碳氢化合物，这些碳氢化合物沿地壳裂缝上升到适当部位储存冷凝，从而形成石油矿藏。这也被称作“无机生成理论”。

20世纪50年代初，苏联人还发现废弃的油田可以自我修复，即“自充式”油田。他们认为石油是在地壳深处的高温高压下自然生成的，与钻石的生成条件相仿。苏联就此发现了石油来源的全新理论。认为“原油和天然气与地下埋藏的生物没有内在联系，它们是地球深处涌出的太初物质。”苏联在这种理论指导下，成绩斐然，使苏联在20世纪80年代一跃成为世界上最大的石油生产国之一。

2009年，美国卡耐基研究院利用金刚石砧压槽和激光热源，成功地给甲烷加压到超过2万标准大气压，温度增加到704℃~1227℃之间。这种极端环境，与距离地面64千米至150千米处的上地幔的环境非常类似。结果他们发现，甲烷在这种环境中除了可以生成乙烷以外，还可以生成丙烷、丁烷、分子氢和石墨。更令研究人员感到惊奇的是，他们发现这个化学反应过程是可逆的。这表明在地球深处的这种合成烃类的反应过程，更多是受热力学控制的，并不一定需要有机物。这一成果，为无机生成理论提供了新的支持。

由于在以上种种发现的支持下，现代主张石油无机成因说的研究者认为，在地球形成早期，后来生成石油的有机物便以甲烷及其他碳氢化合物形式参与了地球的组成，后来在地球内部热力和压力的促使下，它们从深部释放出来，在某种有利的环境下进一步合成变成了石油。至于石油中含有的有机质，无机成因说的主张者们认为，那是原生石油在运移过程中受到了有机物的污染，从而造成了石油成分的复杂化。同时，他们也不否认一部分石油可能来自生物，但大量的石油则来自地球的内部。

综上所述，煤炭、石油、天然气这些所谓化石能源有可能不是化石成因，而是地球的“太初物质”埋藏地下，在一定温度压力条件下生成的。

太初物质

如果这些化石能源真是来源于太初物质，那么太初物质是些什么，怎样形成的煤炭、石油、天然气的呢？

前文已经详述过，人们对古陨石的研究发现，有短暂的同位素（如铁-60）的踪迹，该元素只能在大质量天体爆炸，以及寿命较短的恒星中形成。这显示在太阳形成的过程中，附近发生过大爆炸。

宇宙中的大爆炸有好几个类型，其中有一种称作“Ia型超新星”爆炸，这是一种“热核爆炸”型大爆炸，这种爆炸对于我们探索地球的形成有着极其重要的意义。

Ia型超新星爆炸是因白矮星吸积伴星物质，质量突破1.44倍太阳质量的钱德拉塞卡极限，星体自身引力超过电子简并压，星体内物质间电荷斥力无法支撑原有的内聚力，导致星体坍缩。坍缩过程中，一部分引力能转化为热能，导致星体温度急速升高。当温度达到碳、氧等物质聚变温度（约8亿开尔文），引发失控的热核反应，星体发生爆炸，最终形成行星状星云。

超新星内部的核聚变反应极为剧烈。它必须保持特别快的反应速度，释放出足够的热量，才能支撑自身的体积。恒星中，核聚变到了26号元素铁，就会停止。星体内部核反应如果停止，无法提供能量，内部开始降温降压。就无法提供足够强大的能量维持自身原有体积。由于超新星的体型巨大，外层的巨量物质就会急速向内部跌落，由于引力提供的加速度，物质的掉落速度达到亚光速，在星体中心发生超级对撞，一瞬间铁之后的元素都被制造出来了，甚至出现元素周期表后面几百位的元素，成为一系列“超大原子核”，甚至可能向“中子态”转化，形成“中子态物质块”。

Ia型超新星爆炸时，星体质量刚刚超过1.44太阳质量，外层能供给的物质，还远不足凝聚成为中子星的质量，中心部位无法凝结成为中子星，更不能凝聚成黑洞。

星体一生都在放热、发光，内部能量严重亏空。在Ia型超新星爆炸过程中，已经没有足够的能量将所有物质都炸成尘埃和气体。爆炸中部分质量转化成为能量，而相当一部分质量会以“超固态”碳、氧、硅、镁、铁等物质的碎块状态、“超大原子核”碎块状态，或者“中子态”物质碎块状态存在，爆炸将它们和气体、尘埃一起抛散在宇宙空间里。

爆炸将大大小小若干块“碎块”投入了前太阳星云中，它们成为太阳系星体建筑材料中的一部分。由于这些碎块的介入、吸引和凝聚作用，围绕一些大的碎块周围分化出一块块的稠密区域，并逐渐凝聚成为太阳系大家族。也就是说，我们地球诞生时，除了普通物质外，体内就可能混杂了大量的超固态碳。

在距离太阳约2.17~3.64天文单位的外层空间区域里，聚集了大约50万颗以上的小行星，被称为小行星带。小行星带由原始太阳星云中的碎块构成的，而这些碎块也是上一代星体发生超新星爆发产生的。由于种种原因，没有能够凝聚成为较大的行星，至今保持了原有的一盘散沙的状态。

小行星带包含两种主要类型的小行星。在小行星带的外缘，靠近木星轨道的，以富含碳质的C-型小行星为主，此类小行星占总数的75%以上。如果在地球形成之初，有超固态的碳质的碎块，作为太初物质进入地球内部，这就会成为地球内部碳元素的来源，也是生成煤炭、石油、天然气的物质基础。

来自外星的佐证

水星是最靠近太阳的行星，但它表面不少区域呈黑色，所以它所反射的太阳光线比月球还要少得多。一直以来，科学家们备受水星黑色表面成因的困扰。

月球表面有着丰富的富铁矿物，决定了月球部分表面反射阳光的亮度偏低，而水星表面的富铁矿物十分稀有，它为什么会有暗弱的区域存在呢？

2015年，由约翰霍普金斯大学应用物理实验室PatrickPeplowski率领的科学团队，利用美国宇航局的“信使号”探测器在距离水星地表60英里的轨道进行探测，获得了翔实的数据。

水星表面图

2015年4月，信使号探测器在完成其他任务后，撞向了水星表面。探测器上的“中子分光仪”取得的数据证实，当信使号经过颜色最深的区域时，接收到了水星地表产生的大量低能中子。低能中子是高碳存在的标志，研究人员确认，水星表面含有丰富的碳。

此前，科学家们基于模型与模拟，认为水星的黑色表面是由于碳的逐渐积累形成的，而这些碳则是来源于进入太阳系的彗星。通过此次研究，研究人员认为，碳并非来源于彗星，而更有可能是在水星内部形成的，通过冲击作用来到水星表面。现在所见的水星表面，可能是水星残留的古老地壳与火山岩和喷射物混合的产物，水星地表下面似乎有着类似地球上的煤矿一样的存在。

2021年7月，由“好奇号”火星车拍摄的火星表面全景图被上传到网上。从全景图上看，火星表面有大量的黑色“岩石”暴露火星地面上，俨然像我们地球上的露天煤矿。

水星、火星都没有植物，水星上有类似地球煤矿的存在，火星上也有疑似地球煤矿的存在，这些都在强有力地证明，我们地球上的煤矿，大概率不是来源于植物遗体的堆积和煤化，而是来自宇宙中的太初物质，是天成的无机矿脉之一。

矿脉天成

我们前面已经介绍过，超固态物质非常重。在地球生成之初，混杂在地球内部超固态的碳，由于重力的原因，会沉积在地下深部。当它们遇到合适的温度、压力，吸聚一定能量后，将缓慢还原成为正常的碳原子。由于碳的比重小于岩浆，碳将会向地表汇集。如果此时的地表已经凝固，它们会在地壳之下汇聚一起，随着地球表面进一步冷却、固化，进而形成煤矿。

进入地球内部的中子态物质碎块，会不断生成大量的放射性核素。放射性核素是不稳定的，它们会自发的蜕变，成为另一种核素，同时放出各种射线，这就叫做放射性衰变。放射性衰变形式有多种，如β-衰变、β+衰变、EC衰变、IT衰变、N衰变、P衰变、SF衰变等。

其中，p衰变释放出质子，质子获得一个电子，就成为一个氢原子。N衰变释放出的是中子，单个的中子很不稳定，在自然环境下，约15分钟左右就会转变为质子。

我们知道，中子穿透力极强，普通物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子则是由原子核和核外电子构成的，而原子核只占原子体积的几千亿分之一。中子本身不带电荷，因此几乎可以毫无阻碍地通过原子核之间的缝隙，穿透普通物质，包括金属物质。

但如果这些中子遇到超固态物质就不同了，超固态物质虽然保持着原来物质的原子结构，但原子核之间的间隙已经被积压得所剩无几。可想而知，中子闯入这种超固态物质之中只有两种结果：一是被原子核吸收，成为原有元素的同位素；二是在这些物质之中像无头苍蝇一样跌跌撞撞，四处碰壁，被滞留在超重物质之中，很快蜕变为质子（氢原子核）。

如果地球上中子态物质碎块，与超固态的碳相遇，将会提供形成碳氢化合物所需的氢。如果此时它们处于合适的温度和压力条件下，就会形成石油，或者天然气。

如果地球深处的“奇异物质”碎块P衰变和N衰变所释放出来的质子和中子受到阻碍，没有能够透出地表，射向宇宙空间的话，这将成为地表之上氢元素的来源。

如果一些氢元素没有被利用汇聚一起也可以成为氢气藏。2018年，在美国卡罗莱纳海湾中就发现了大量的纯氢渗透出来，每天高达2700立方米。

碳酸盐岩在一定条件下分解出碳元素，也可以作为石油、天然气碳元素的来源之一。地球内部从奇异物质上脱落、释放出来的氢元素，在地球内部高温、高压环境里，与碳元素合成碳氢化合物是顺理成章的事。

虽然大部分的“化石能源”用无机成因解释更加合理，但我们并不能排除动植物的遗体产生煤炭、石油、天然气的可能。

例如，在西伯利亚苔原和欧洲很多沼泽都有泥炭层，从很久以前起，泥炭沼泽附近的居民都知道可以作为燃料使用，因此很多当地居民有将泥炭掘回家当过冬的燃料，这些泥炭与褐煤的成分很相似，不排除在一定条件下煤化成矿。

可做燃料的泥炭

再如，页岩油就更像是沉积的有机物质形成的。不少油页岩形成于坳陷盆地中，如中国松辽盆地以及鄂尔多斯盆地油页岩。这些含有油页岩的盆地，其构造活动微弱，沉积物常以细碎岩屑为主，可分为沼泽成、湖成和海成三类。