有机成因和无机成因之争不仅仅是理论之争.doc

有机成因和无机成因之争不仅仅是理论之争由中国地球物理学会流体地球专业委员会主办的流体地球科学与巨型成矿带及重大自然灾害学术研讨会日前在北京召开。会上，来自大庆油田勘探开发研究院崔永强博士的用幔源油气理论指导石油工业报告引起与会者热烈反响，再次引发理论界对石油成因是无机还是有机的深入探讨和关注。石油有机成因和无机成因之争不仅仅是理论之争，还涉及到国家石油战略和石油安全。为了让读者对石油成因理论有更多的了解，中国化工报记者对崔永强博士等业界专家进行了采访。有机成因理论被质疑“石油有机成因的3个主要理论依据已经动摇，即石油具有生物分子特有的旋光性，石油具有生物分子特有的生物标记化合物，99%的石油发现于富含有机质的沉积盆地。因为在地幔岩捕虏体和陨石中萃取的有机分子同样发现了旋光性和生物标记物，这说明所谓的生物标记物及有机分子的旋光性并非生物所特有。”崔永强开门见山地说，而99%的石油发现于沉积盆地，是因为发现石油的沉积盆地对应巨厚的上地幔软流层隆起，且软流层隆起幅度越高，上覆盆地含油性越好;上地幔软流层隆起幅度低或不隆起，其上覆沉积盆地则是贫油盆地。上地幔软流层隆起幅度与盆地含油性呈正相关关系，说明决定盆地油气丰度的根本原因是地幔流体而非沉积层中的有机质。崔永强还表示，石油有机说最具代表性的是干酪根热降解生油模型，需要将干酪根加热到200250以上。这在沉积盆地的沉积层中是难以实现的，大庆油田的所谓生油层温度只有60，有的盆地更低。而且，干酪根热降解模型是一个吸热模型，而这又不符合热力学第二定律。因为热力学第二定律要求自然发生的过程必须是放热的、熵增的，但干酪根本身作为异常复杂的高分子团，通过吸热形成高度有序的烃类、石墨，是个熵减的过程。此外，干酪根热降解模型把干酪根描述为分散有机质，它在沉积层中是高度分散的，它形成的烃类也是高度分散的，而我们在油气藏中看到油气是高度集中的，由地层中高度分散的有机质到高度集中的油气藏，这个过程仍然是一个熵减的过程。一个自然发生的过程同时具备吸热和熵减两个特征，这是不符合热力学第二定律的。崔永强认为，有机成因理论试图用漫长的地质时间来补偿干酪根降解模型中化学反应温度的不足，从而提出了时间温度补偿原理，但这是无法实现的。因为发生化学反应的前提是必须在活化温度以上。对一个尚未开始的化学反应，根本不存在化学反应时间长短的问题。“传统理论中关于油气二次运移的上生下储之说，要求低密度油气向下运移到高密度的水中，同样违背物理学的基本常识。”崔永强说。在他看来，有机成油论其实起源于对地球表层，最多是上地壳浅表的观察，是从动植物可以提炼油脂这样一种直观经验出发，对上地壳沉积岩层中有机物的演化做出的主观推测。这种推测与大地构造的形成过程没有建立联系，与地球本身的天体物理形成过程也没有建立联系。也就是说，有机成油理论只能在一个极小的理论设定范围内，获得逻辑上的自洽性，一旦越出这个范围，在整个基础地质学、地球物理学和地球化学的统一知识框架内，有机成油论不仅无法获得支持，反而会因自相矛盾、漏洞百出，而陷于逻辑上不能成立的境地。 无机成因理论已系统化那石油无机成因又是什么理论?崔永强向中国化工报记者介绍说，无机成因，也可称为幔源油气理论，因为离开地幔烃碱流体，无机成因便无从谈起。这个理论从现象的归纳和对有机成因的质疑发展到今天，已经能够在岩石、流体、构造3个方面从理论上进行推演。幔源油气的基础理论包括烃碱流体地球化学理论和大陆层控构造理论。烃碱流体地球化学理论指出，地幔是石油、天然气的根源，烃和碱是地幔流体两大组成部分，有烃必有碱、有碱必有烃。这个理论让我们从地幔岩石、地壳岩石，直至沉积层和油气藏这个完整的路径中看到烃类运移和演化的踪迹。这个理论中的石油与矿床学中的有机质、金属非金属矿产伴生的烃是一个概念、一个来源。大陆层控构造理论则揭示了深部构造与上地壳、沉积层构造的必然联系，为软流层中的地幔流体突破刚性上地幔和下地壳，上涌进入中地壳、上地壳和沉积层指明了构造途径。这就跳出了有机成因用泥岩和页岩里说不清来源的烃来证明油气藏中的烃这样一个仅仅局限于沉积层的死循环，跳出了在干酪根生油假设下对储层的石油和泥岩中的干酪根、有机质地球化学特征没完没了的对比。“烃碱流体地球化学理论和大陆层控构造理论不仅解释了地球内动因及整个地壳变化，还解释了地幔流体变动带来的地壳岩石圈的变动过程，解释了大陆上各层次构造形成的原因，解释了地表物质水、空气、基本生物的来源，解释了地壳中的物质岩石、矿物的来源和形成机制等。石油、天然气的形成原因与分布规律只是这套整体理论体系中的一部分而已，在这个统一的理论体系内部，每个分支理论在逻辑上是自洽的，至少油气的无机成因论不仅回答了有机成油论无法解释的问题，而且不存在任何内在性的逻辑矛盾。”崔永强说。据中国化工报记者了解，我国已有一大批石油无机成因的研究学者，经过多年的潜心研究，在各自领域取得了成果，包括大庆油田研究院原副总地质师郭占谦教授、中国科学院兰州地质研究所所长王先彬。我国著名地球物理学家李庆忠院士曾多次撰文，呼吁打破思想禁锢，重新审视生油理论。中国石油勘探开发研究院西北分院高级工程师张景廉等人通过对克拉玛依油田乌尔禾沥青脉，塔里木盆地志留系沥青砂岩、寒武系、奥陶系干酪根，以及辽河油田原油古近系有机质干酪根等的铅、锶、钕同位素及微量金属元素的地球化学研究，获得了一系列原油无机生成的重要证据。而这些石油无机成因的地球化学证据，目前还没有国外报道，属于我国原创性工作。中国科学院戴金星院士领导的团队应用天然气地球化学原理对中国东、西部天然气藏进行了系统研究，并最终确认中国东部二氧化碳气藏是地幔来源，松辽盆地徐家围子断陷深层火山岩中的烃类气藏也是地幔来源。针对有学者质疑无机成因没有油气田的证据，崔永强表示：“事实上，在以往的勘探中，我们已经在火山岩和变质岩等基岩中发现了大量油气藏，有机成因是用上生下储模式解释这些油气来源的。其实，这些基岩位于沉积岩下部。沉积岩若是能够形成油气，在水浮力的作用下，只能向上运移，不会向下渗透入基岩的。因此，基岩中发现的油气资源应是来自于地幔的。”据了解，国外已经成功地应用无机成油理论指导了石油勘探开发实践。据俄罗斯方面的报导，世界上已经有261个油田是在无机成油论指导下发现的。目前全球平均钻井成功率只有45%，而前苏联科学家在无机成油论指导下的钻井成功率则高达93%。中国科学院肖序常院士也指出，在世界上已经发现的大油气田中，实际上有2/3是无机成因的。乌克兰顿涅茨油田、越南白虎油田、松辽盆地徐家围子深层气田等，都有确凿的具体材料表明，在基岩中发现了足够商业产量的油气藏，这些油气只能是来自幔源的。而在实验室化学方面，早在19世纪60年代，在实验室内就证明了无机物可以生成石油之类的碳氢化合物。法国化学家别尔特罗1866年完成了这方面的试验。现在被无机成油论者广泛引用的费托反应，其原理是由费舍尔于1921年提出的，后来与托布罗什在实验室中完成。按这一原理，1935年在德国出现了世界上第一个“人造石油”工厂，年产量2.5万吨。专家盼无机成因理论获高层支持然而，尽管有一批中国科学家从各个角度证明了石油无机成因论的可成立性，并指出了以该理论指导我国石油天然气勘探开发的前景，但这些学说似乎还没有被从事油气勘探开发实践的主流学术界所接受，更没有被石油开发决策者所重视。崔永强介绍说，前苏联经过几十年的研究，最终提出石油生成无机论，这个理论确保了前苏联和俄罗斯石油天然气出口大国的地位，石油收入全球第二。所以，我国首先要积极引进和吸收俄罗斯的无机生油理论成果。专家指出，石油行业是资源和技术高度密集的产业，如果没有高层决策者的决断和支持，如果没有主流学术界的配合，要想使其在实践中发挥效力是根本不可能的。同时，中国尚未从根本上接受石油无机成因说的原因有观念上的，也有体制上的，还有具体个人因素的，不一而论。“这是一项大型的、长期的科学研究，没有一家独立的石油无机成因研究机构，是不可想象的。”崔永强告诉中国化工报记者，“我已经向中石油领导建议设立中石油幔源油气研究中心，设置中石油幔源油气重大专项予以支持，用体制和制度来保障无机成因理论的继承和发展，我国第一代著名的石油地质学家李德生院士对此非常支持。”崔永强认为，幔源油气理论将给予全人类对油气资源的充分供给，世界石油产量也从来没有减少过，而一波又一波基于有机成因的石油枯竭论，不过充当了国际油价节节攀升的推手而已。崔永强也坦陈：“要让石油企业最终承认石油无机成因而放弃石油有机成因，还要走过一段漫长而艰辛的道路。但是，幔源油气理论已经取得重大科学进展这一事实，和它对中国石油工业发展的重要意义是不容忽视的。既然石油地质学包括有机成因和无机成因，如果我们只搞有机成因不搞无机成因，中国石油地质学就只有半壁江山，中国石油工业就只有半壁江山。所以，无论是国家层面，还是企业层面，设置无机成因的独立研究机构应该是理所当然的事情。”“创新发展中国石油地质学，是国家石油安全的迫切要求。石油地质学来自实践又高于实践，大力开展科学实验，及时消化吸收各学科发展的最新成果，是石油地质学走向科学的必由之路。只有坚持学术民主，才是石油地质学发展的康庄大道。只要充分认识到石油理论是国家石油战略的组成部分，充分认识到科学民主对科学繁荣的重要性，充分把握国家利益高于一切的原则，就一定能够把中国石油地质学创新发展落到实处。”最后，崔永强这样说道。相关评论理论创新需要自信理论的标新立异从来都需要勇气，更需要自信。在哥白尼提出“日心说”之前，人们普遍认为，世界是以地球为中心的，是毋庸质疑的，没有为什么。哥白尼的伟大，在于他多问了一个“为什么”。为了弄个明白，哥白尼曾跟着老师在教堂的塔顶上观察星空。他相信研究天文学只有两件法宝：数学和观测。他30年如一日，每天坚持观测天文现象，终于取得了可靠的数据，提出了“日心说”，并在临终前终于出版了他的不朽名著天体运行论，实现了天文学的根本变革，推动了世界科学技术的发展。一直以来，人们好像更习惯于不假思索地接受一些“正统”理论。比如中小学课本就曾告诉我们，石油的原料是生物的尸体，生物遗体沉降于海底或湖底并被淤泥覆盖之后，氧元素分离，碳和氢则组成碳氢化合物。无数人认定这一理论是天经地义的，而并没有多问一个为什么。但当我们先入为主地无条件接受这一理论时，另一些科学家却向这一理论发起了挑战。他们提出了质疑的声音，并且这种声音越来越强：石油并非有机成因，而是无机形成的，是从地球深处“冒”出来的，是幔源气经过地壳深处特珠环境的“合成”，形成了今天我们赖以生存的石油。石油有机成因和无机成因之争不仅仅是理论之争，它事涉国家石油战略和石油安全，事涉我们每一个人的切身利益。其实，石油有机成因说到底本来就是一种假说，这种假说受当时科技条件的局限，难以得到论证，这就为后来有机和无机百年以来的争论埋下了伏笔。但石油到底是有机还是无机，站在今天科学技术的高度，已经不再是件难事。而如今，横垣在我们面前的，似乎已经不再是命题的真伪，而是一种观念。按照前苏联一位权威专家的说法，石油有机成因理论仿佛成了“皇帝的新衣”，虽然不少人看到这个“皇帝”并没穿衣服，但就是不愿意说出这个事实。石油无机成因理论虽然并非我国科学家提出，但我国却有这么一批科学家坚持实事求是，勇于理论创新，并且从各自专业的角度，潜心科学研究，提出了若干原创性的理论，有力地支持了这一理论。虽然这一理论多年以来显得另类，不受正统权威待见，但这并不妨碍他们追求真理的勇气和决心，他们是我国石油地质理论界的骄傲。一直以来，我国是一个贫油大国，贫油、少气的资源禀赋成为制约我国经济发展的瓶颈。但我国真的贫油吗？或许，我国贫的并不是石油，而是石油理论的创新；少的也不是天然气，而是理论创新的自信。从这个意义上说，支持石油无机成因理论，并以这种理论开展找油实践，或可从根本上摘掉我国贫油的帽子。 相关评论我们支持无机成因理论 中国科学院院士、著名地质学家肖序常：利比亚的石油产量是一天100多万桶，哪儿有那么多的生物？这就是个问题！不仅这一处，在阿拉伯地区，伊朗、伊拉克、阿曼这些地区，特别是科威特等地方，一天也是很多万桶石油。地下的油气由生物生成的是很少数。 美国著名经济学家、地缘政治家威廉恩道尔：石油有机成因理论是西方设置的理论骗局。那么在石油有机成因假说之下所做的一切，就是在浪费我们的资源、时间和金钱，它是美国石油战略的一部分。它蒙蔽了我们真正应该取得的勘探成果和科学成就。 大庆油田勘探开发研究院博士崔永强：自从元素周期律的发现者门捷列夫于1876年提出石油的碳化说以来，石油有机成因和无机成因的争论已达百年之久。大量的科学实验成果、勘探成果和航天成果已经证实，石油无机成因理论不但成立，而且可以大规模成藏。2005年1月14日，欧洲航天局“惠更斯”号探测器登陆土卫六，证实了在土卫六的北半球存在充满液态甲烷的海洋、湖泊等地形。土卫六和地球同为太阳系的两个星球，由此证明烃类是天体物质的组成部分。 原化工部化学矿产地质研究院教授级高级工程师李扬鉴：有机成因理论认为，油气都是由干酪根有机质演变而来。但现在根据地球化学的研究，这一观点站不住脚。第一，干酪根里面的氢很稀少，而