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科學內容背景

海水中的碳變成海洋生物的外殼，碳就流出海洋這個儲存庫。有殻或無殼海洋生物死亡並分解後，殘
骸（連同裡頭的碳）會慢慢沉到海底。當碳抵達海底，就會形成沉積物，最後變成沉積岩。

化石燃料的形成（煤、原油和天然氣） 生物殘骸被掩埋而沒有分解，就可能變成化石燃料。每種化石
燃料的形成，都各有極其特殊的條件。

煤礦 煤是從植物而來。正常狀況下，當植物死亡就會開始腐敗分解。植物體的分解，要靠細菌、真菌
和微生物等需要氧氣才能存活的分解者。透過分解的過程，碳從植物體轉移到分解者的身體，以二氧
化碳的方式透過分解者釋出到大氣，或者直接進入土壤。如果植物被層層的沉積物覆蓋，在缺氧的狀
態下便不會有分解者，植物體內的含碳物質就不會被分解。幾百萬年之後，高溫與高壓可能把植物體
轉換成煤。沼澤與植物茂密的環境，是形成煤的好地點。目前開採的煤礦，許多來自泥盆紀時代的植
物。泥盆紀距今已有三億六千萬至三億年之久，當時全球遍布沼澤般的環境。樹木和其他植物倒塌並
掉進水池，當場立刻被泥巴掩埋。日積月累之後，越來越多泥巴覆蓋在上面、溫度和壓力越來越高，
原本的有機物改變，碳以外的物質逐漸消失，於是碳的含量越來越高，最後變成煤礦。據估計，10 呎
高的植物，才能變成 1 呎高的煤礦。

原油 死亡的生物體（動物或能行光合作用的生物）在海底或湖底沉積，就可能變成原油。原油的形成
過程，其實與煤礦類似，死亡生物體都經過層層泥巴堆積，這樣就阻絕了需要氧氣的分解者。同樣歷
經數百萬年，高溫與高壓就把生物體轉換成油脂。高溫與生物體上方沉積物的重量，把生物體內的水
分擠出，並且把體內儲存的能量（含碳化合物）分解成含碳、液態的物質，也就是原油。原本的泥巴
最終被擠壓成岩石，因此原油就像夾心餅乾那般，儲存於兩層石頭中間，原油就如同被封印或蓋子鎖
住，無法往上逃脫到地表。為什麼許多鑽油平台的地點都在海上，就是因為大部分的地殼上方都是海
洋。至於陸地上乾燥地區的油井，往昔在原油形成的階段，則是有水的區域。

天然氣 天然氣成分的 99％是甲烷。在陸地有水的區域或海底，有些死亡生物受到掩埋而沒有分解。
數百萬年之後，有些掩埋於底下的生物體轉變成天然氣，其他生物體則可能變成煤礦或原油。天然氣
的生成有兩種形式，主要取決於微生物是否存在，以及生物體的掩埋深度。深度較淺的地底，細菌、
真菌和其他微生物，會分解生物體。在這種缺氧狀態下，新陳代謝的產物就是甲烷。若在地殼較深層
處，微生物的作用就會減少，高溫與高壓會把水分以及其他易揮發的物質趕走，生物體的碳水化合物
也會分解成較小分子。通常說來，低溫環境（淺層地底）產生的原油和煤炭要比天然氣多；相反的，
高溫環境（深層地底）產出的天然氣會比原油和煤炭多。天然氣的密度比原油和煤礦低，因此會上升
到原油與煤礦的上方。

從大氣到地殼的碳流動（降水與岩石的風化） 雨水降落，通常會溶解大氣中小部分的二氧化碳，形成
碳酸。微量的碳酸與岩石裡的化學物質產生反應，並將岩石分解。某些岩石經過這樣的風化作用，最
終把碳酸釋放到陸上的水道。因為弱酸性的碳酸造成的岩石風化，大約造成每年 1 億噸的碳，從大氣
釋放到水道。

68 海洋科學序列教材
—G6-G8 進階海洋素養