油气成因l理论

1、石油天然气成因理论概论资信研 10-8 班地质工程钟娟娟Z10011作为国家的战略性资源，油气对国民经济的发展发挥着至关重要的作用。其中，石油向来被誉为 “工业的血液 ”，其重要性不言自明。现代经济社会的发展在很大程度上依赖于油气资源的勘探与获取。而油气成因问题的研究则是为了更好地确定勘探方向，更有效地探寻支撑经济社会发展的油气能源。从物态上看，石油与天然气是流体 ,在地下一定条件下 ,它不断流动 ,现在所找到的油气藏并非其生成地方 ,而是经过一定距离运移而聚集起来的；从化学组成上看，石油与天然气的组份很复杂 ,并非单一物质 ,且在地下运移过程中或其它条件的改变 ,其成份也在发生变化 ,其现今

2、的组成并不代表其原貌 .；从认知层面来看，油气成因研究涉及众多学科门类，具有很强的复杂性、综合性，需要专业化、综合化、广泛化的知识体系作为基底进行研究；由于分离及鉴定手段的限制,目前对石油组份的了解尚不充分，缺乏对石油及其成油母质过渡形式的明确认知。如上众多因素导致石油成因这一复杂问题的争论从未真正停止过。各家众说纷纭，各有特色。在众多对油气的认识中，基本可分为有机成油说和无机成因说两大学派。其中，有机成因学派认为，生物体是油气生成的最初来源，油气是在地球上生物起源之后，在地质历史发展过程中，由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。而无机成因学派则认为石油是在地壳深处、在地下高温高压条件下由

3、无机物通过化学反应形成的。现今，有机成因说占据主导地位，是指导当前油气勘探的主要理论依据 .油气有机成因说又具体分为早期成油说和晚期成油说两大类。其中，早期成油说认为，石油烃类是地壳浅处，沉积物成岩作用早期，由沉积岩中的分散有机质在生物化学作用下生成的。晚期成油说认为，石油是有机物质被埋藏后，在一定深度、一定温度，在热力作用和催化剂作用下，由有机物质转化而来的。早期成因说主张沉积有机质在成岩过程中，逐步转化为石油和天然气，并运移到临近的储层中去；晚期成因说认为沉积物埋藏到一定深度后，到了成岩作用晚期或后生作用初期，沉积岩中的不溶有机质才开始发生热降解，生成大量的液态石油和天然气。有机成因说认为

4、，油气生成需要满足两个基本条件：1 / 5有利于油气生成的丰富的有机质和向油气转化的相应。油气有机成因学说认为，生物有机质的存在及数量多少，是油气生成的内在物质基础。成油气的沉积有机质主要有四大类：脂类化合物，蛋白质，碳水化合物及木质素和丹宁。在此基础上还需定的地质条件和物化条件。其中，从大地构造方面来看，持续下沉的沉积盆地利于生物生长及沉积物沉积，从而为油气生成聚集提供有利场所。从岩相古地理条件来看，海相之浅海及三角洲区、陆相之深水半深水湖泊是油气生成的最佳场所。另外，油气的生成还需具备一定的外部条件，一定的温度、压力、细菌、催化剂、放射性是促成有机质向油气转化的有利条件。其中，在有机质向油

5、气转化的过程中，温度是最有效、最持久的作用因素。温度的不足可以用延长反应时间来弥补，温度与时间可以互相补偿：高温短时作用与低温长时作用可能产生近乎相同的效果。另外，压力、细菌、催化剂以及放射性对油气的生成亦发挥着不可或缺的作用。在有机质和外在形成环境兼具的条件下，有机质呈阶段性向油气转化。包括如下四个阶段：（一）生物化学生气阶段（二）热催化生油气阶段（三）热裂解生油气阶段（四）深部高温生气阶段有机成因说的主要依据如下：（ 1）90%以上的石油产于沉积岩中，而大片岩浆岩、变质岩区无石油产出。（ 2）从前寒武到第四纪的各时代沉积岩中，都找到了石油，但在个时代地层中分布不均匀，且于各时代沉积岩中有机

6、质的总量呈正比，油气在地壳中的出现和富集程度与地史上生物的发育兴衰息息相关。2 / 5（ 3）在近代海湖相沉积中发现了有机质向石油、天然气转化的过程。（ 4）各地、各时代，石油既有相似性又有区别。虽然世界上的石油没有成份完全相同的 ,但所有石油的元素组成和化合物组成是相近的或相似的 ,说明它们的成因可能大致相同（ 5）石油中含的卟啉化合物 ,异戊间二烯型化合物 ,甾醇类化合物被有机地球化学家称为生物标志化合物，它们的碳骨架仅为生物体所有。（ 6）石油普遍具有旋光性，这主要与含有化学结构不对称的生物标志化合物有关。（ 7）石油烃类中，有一些组分的结构与生物某些组分的结构具有相似性。油气的元素组分

7、包括微量元素组成都与有机质和有机矿床相近。（ 8）石油主要分布于低温小于 150C的中浅层，说明其是在相对低温的条件下形成的。（ 9）模拟实验表明，从有机质中可得到油气中的烃类产物。（ 10）现代化的检测分析技术可以从现代和古代沉积物中鉴定出各种油气中的烃类。无可否认，油气有机成因说在当前占据优势地位并日臻完善，在油气勘探实践中也发挥了重要作用，但并不能因此就完全否定油气无机成因理论的科学价值。近年来，一些无机成因天然气的发现，为无机烃理论提供了重要依据，在石油天然气的勘探开发中也偶见与传统石油有机成因理论相悖的现象，一些难以用传统的油气有机成因理论圆满解释的现象。油气无机成因说的存在也并非毫

8、无道理可言。与有机成因说不同，无机成因说认为，石油是在地壳深处、在地下高温高压条件下由无机物通过化学反应形成的，认为石油来源于地幔，是地幔沿着地壳裂隙上涌过程中的衍生物，任何物体都是在特定的内力和外力作用下，处于力的动态平衡而显现的一种物质形态。该学说认为油气的物质基础是无机物而非有机物，这是与有机成因说的根本分歧所在。3 / 5无机成因说亦提出油气生成还需要一定的外部条件，石油是在地幔发生热膨胀，在特定地质环境中形成的。指出其外部影响因素包括一定的裂隙压强、适宜的温度以及相当程度的碳氢化合物气体浓度。无机成因说认为油气生成过程如下：超高压和高温的条件下，地幔的原子、原子核等层次上的物质在地壳

9、裂开以后，地幔的超高压状态被打破，原来的稳定结构被破坏，使之发生热膨胀，不断地释放内能而蜕变为岩浆。沿着裂缝上涌的岩浆由于发生热膨胀而不断耗散内能，在特定的压强和温度下，重新达到内力和外力平衡，进而演化出 100 多种元素。石油就是地幔发生热膨胀时，在特定的环境中形成的一种新物质形态。油气无机成因理论并非毫无根据可言，支撑该理论的依据包括如下几个方面：（ 1）实验表明，可由无机物合成烃。（ 2）火山喷出的气体和熔岩流中含有烃类。（ 3）许多天体上存有烃类（甚至植烷、姥鲛烷、卟啉、旋光性）。（ 4）石油的旋光性可由非眩光物质合成。石油中的卟啉也可无机合成，况且，这些成分还可以是石油运移过程中从外

10、界攫取的。（ 5）生命起源于烃类。已知甲烷和氨可以合成氨基酸，后者经热缩合又可成为蛋白质 -生命的基础物质。也就是说，远在生命出现之前，石油就已经存在了。（ 6）石油的分布常受断达上地幔的深断裂控制，深断裂正是烃类向上运移最好的途径。（ 7）有机说难以解释储量巨大的石油聚集。（ 8）有机生油研究中使用溶剂抽提出来的烃类是干酪根的破坏产物，在抽提前本不存在。4 / 5毋庸置疑，无机成因说提出的证据令人耳目一新，但就目前情况而言，该学说尚不成熟，且远离油气地质实际，目前还未能有效指导油气勘探实践。此外，学说本身也存在若干难以解释之处。对于无机成因说，不能因为其尚不成熟就对其全盘否定；对于有机成因说，亦不能因为其当前占据主导地位就对其盲目推崇。真理具有相对性并受具体的时空条件限制。当前被认定是真理的一些理论、观点，只是人们在一定阶段内所获取的正确认知，并不等同与绝对真理。我们不应迷信于某一种或某几种理论而停滞继续探索与进步。正确认识油气成因问题具有重大的实践指导意义，对油气的勘探工作