第二章石油成因理论

有机质来源 化石燃料
海生、湖生 以油、油页岩、藻 煤和残植煤为主
陆生 油气
陆生 以气和腐植 煤为主
陆生强氧化 或再循环 无油、少量气
第二节 生成油气的物质基础
四. 干酪根类型划分
化学分类
蒂索将干酪根按 H/C 和 O/C 原 子比将干酪根分为三种类型： I型：H/C原子比较高，H/C 为 1.25~1.75,O/C 原子比在 0.1~0.02 之间。以链状结构较多为特征， 主要来源于低等水生生物藻类， 富含脂类和蛋白质分解的产物， 在沉积过程中藻类物质选择性聚 集，有机质发生强烈的生物降解 作用。这种类型生成液态烃的能 力强，为生油的主要母质。相当 于腐泥型干酪根。
第二节 生成油气的物质基础
二、生油的原始物质－分散有机质
烃类：沉积岩中可溶于有机溶剂的物质。

沥青：可溶于有机溶剂的物质，是烃类和非烃类物质的化合物。 干酪根：沉积岩中不溶于非氧化型的酸、碱和非极性有机溶剂 的分散固体有机质（或常温、常压下不溶于有机溶剂的固体有 机质，或不溶于有机质的高分子残渣）。
第一节 油气成因理论
成油时间 早期 晚期
在石油有机形成理论建立之后，争论的焦点转为石油是成 岩早 期还是成岩晚期生成的。 20世纪50年代，早期成油主张相当活跃,当时，斯密特在现代沉积 物中发现了烃类，包括液态烃，得出了石油是在沉积的早期形成的 理论,突破了 30～ 40年代特拉斯克关于现代沉积物不存在烃类的著 名研究,这是一个飞跃的突破。为此，斯密特曾获得了诺贝尔奖。 因为早期生成的烃与晚期生成的烃无论在数量上或是在质量上均 有较大的差别。最近的一、二十年来，菲利比.蒂索、阿尔伯莱切特 等对生油剖面的详细研究表明，当母岩埋深到一定的温度和深度时， 有机质才能产生成熟的石油烃。同时也承认，在成岩作用的晚期是 石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。
第二节 生成油气的物质基础
II 型 ： H/C 原 子 比 大 约 在 0.3 ～ 1.4 之 间 ， O/C 原 子 比 在 0.2~0.02之间。富含不同长度的脂肪族链及饱和环烷烃，也含有 多环芳香烃及杂原子官能团。主要来源于海相浮游植物及浮游动物， 如分散状存在，是生成大量油气的原始物质。 III型：H/C为1.0~0.3，O/C原子比在0.4～0.02之间。主要含 多环芳香烃及含氧官能团，还有一些脂肪族链被联接在多环网格结 构上。主要来源于高等植物，它们被河流带入海、湖成三角洲或大 陆边缘环境中。该类干酪根生油潜力较小，但在深部可以成为生气 的来源。 我国主要含油气盆地泥岩干酪跟以II型为主，I、III型为辅。 掌握要点：各种类型干酪根的原始物质、沉积环境及产物。
草 质
木 质
镜质组
煤 质
情质组 丝质体 微粒体 巩膜体 残余型（Ⅳ） 煤质型（Ⅳ） 0.60－0.50 0.3－0.25 ＜2
四. 干酪根类型
有机质原始类型
腐泥型 腐殖—腐泥型 腐泥—腐殖型
藻质体
无定形
孢 粉 角质体 树脂体 木栓体
结构镜质体 无结构镜质体
元 素 分 析
岩 石 热 解 分 析 红 外 光 谱 分 析
第一节 油气成因理论
二．石油的有机成因说
有机学说的最早提出人是18世纪苏 联的罗蒙诺索夫，他认为石油是煤 在地下经受高温蒸馏的产物。 19世纪初波东尼认为动植 物都能生成石油，也称动 植物混成说。 斯密特在现代沉积物中发 现了烃类，包括液态烃， 得出了石油是在沉积的早 期形成的理论，突破了 30～40年代特拉斯克关于 现代沉积物不存在烃类的 著名研究，这是一个飞跃 的突破。为此，斯密特曾 获得了诺贝尔奖。
Tissot分类 中国分类 原始H/C原子比 原始O/C原子比 生烃潜力S1+S2 （kg/t岩石）
藻质型 （Ⅰ）
腐泥型（Ⅱ） 腐 泥 型（Ⅰ）
腐植型（Ⅲ） 腐植型（Ⅲ） 1.0－0.70 0.3－0.2 ＜2
1.70-1.50 ＜0.1 ＞6
1.50－1.30 ＜0.2－0.1 6－ 4
腐殖型 光学分类 透射光 反射光 化学分类 I型 IIA型 IIB型 III型

降解潜率(D,%）
IH（mg/g有机碳） IO（mg/g有机碳） 2930(cm-1)/1600(cm-1)
＞50
＞800 ＜40 ＞3.0
10－50
800－500 60－40 ＞3.0 ＜150 150－50 ＜0.4
＜10
1460(cm-1)/1600(cm-1)
＞1.20
1.20－0.45
＜0.25
19世纪，有机学派提出了一些新的 方案，如以低等动物为主的动物说 和以藻类为主的植物说。也有人主 张石油与煤同源于高等植物，只是 沉积环境不同而已。
石油有 机成因
20世纪的50～60年代， 有人提出了原生说， 认为石油起源于生物 体中固有的烃类。据 估计海洋植物每年可 以产生12×106t烃，如 有0.01%被保存下来， 一亿年即可满足世界 石油储量。但生物体 中的原生烃含量太少， 更难以富集，不宜作 为生油的主要原料。
第一节 油气成因理论
在动植物混成说之后，人们又注意到有利于生油的生物化 学组份，1932年前苏联的古勃金认为，各种生物化学组份都可 参与生油。它们来自海洋的动植物残体，也可以是从陆地携带 入的生物分解产物，含有这些有机物质的淤泥，就是将来生成 石油的母质。母岩在早期由于细菌作用而产生分散态石油，晚 期由于负荷加大，将油水一起挤入多孔的地层中，而油水按比 重分开，形成了油藏和气藏。
解决石油成因问题涉及广泛的地质学科和化学学科。
第一节 油气成因理论
石油成因 无机 一．石油的无机成因学说 有机
石油的有机成因说盛行于19世纪中叶，较为有代表性的 学说有三个： 碳化说（门捷列夫的学说影响最大－19世纪中期） 石油是在地下深处的重金属碳化物与下渗的水相互作 用所形成的，经化学反应生成的蒸汽在冲向地壳的过程中 冷凝在地层孔隙里，在有一上覆的非渗透层遮挡时，可集 中形成油气藏。
第一节 油气成因理论
中间产物 干酪根
沥青
沉积物中的有机质在成岩作用的过程中，逐渐地转化成 为可溶有机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大 部分。 20世纪60年代后期，一些前苏联学者倾向于把沥青视为生 成石油的直接源泉。

20世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质， 而沥青为干酪根热解过程的中间产物。
第一节 油气成因理论
四. 石油有机成因的证据

世界上已经发现的油气田99.9%都分布在沉积岩中。 各个时代的地层中都发现了石油（前寒武~第三纪）。 世界上石油的化学成分相似，说明他们的成因可能相同。
石油中富集的微量元素与岩石圈的相比相差很大。
油藏所在的地层温度较低（<100 ℃ ），含大量的低温有机化 合物。
第一节 油气成因理论
石油成因问题是石油地质学中研究的重要问题之一， 对待这个问题的研究已争论了一个世纪，其原因主要有 四个：

石油是可以流动的物体，产出地点非同生成地点。
石油是成分复杂的有机化合物，对外界途径的变化 较为敏感，它的不同组份可能有不同的生成经历。


对石油与原始母质之间的过渡形式缺乏明确的认识。
第一节 油气成因理论

宇宙成因说（索柯洛夫－19世纪晚期）
某些天体中发现有碳氢化合物，它们是宇宙中所固有的，在地 球处于熔融状态时，气圈中就存有碳氢化合物，后来随着地球的 冷却，而被吸附并凝结在地壳的上部，在沿着裂缝溢向地表的过 程中，便可以形成油气藏。

岩浆说（库德梁采夫－20世纪50～70年代）
第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根镜下特征
第二节 生成油气的物质基础
烃源岩中的干酪根分类(据陈荣书，1989，补充)
孢粉学分类（透射光） 煤 岩 学 分 类
显微组分（反射光） 显微组分细分 （反射光）
藻 质
絮 质
壳 质 组
烃类
生油原始物质 沥青 干酪根
ห้องสมุดไป่ตู้
第二节 生成油气的物质基础
三.生油的原始物质－干酪根
干酪根在沉积物中的含量可占70～90％（88～99％ ）。
MAB抽提物(甲醇—丙酮—苯混合溶剂):
是极性很强的富含 N 、 S 、 O 的重质化 合物。元素组成接近于干酪根，可以代表 干酪根降解生烃过程中的中间产物。由此 人们认为有机质生油在很大程度上是干酪 根向沥青和烃类的转化过程。但也有一小 部分抽提物是直接从有机体中继承下来的。 干酪根颜色 : 是黑色或褐色的粉末，它不 是单组份，而是复杂的高分子聚合物。 干酪根元素组成（平均）： C 占 76.4 ％； H占6.3％、O占11.1％和及少量的S、N。 不同类型原始物质干酪根成分、结构和 特征也不相同，因此，对干酪根的研究是 相当复杂的。
对近代沉积物进行试验模拟可以产生石油烃类。
第一节 油气成因理论
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无机
有机
？
第二节 生成油气的物质基础
一、生油的原始物质－有机残体
1．脂类 天然有机质与石油的平均元素组成 脂类是指动植物的油脂。油脂易水解生成脂肪酸和醇。脂肪 元素组成（质量百分数） 酸只要通过去羧基或加氢即可产生烃类。 C H S N O 2．碳水化合物 碳水 是植物的主要组成部分。它们在自然界分布中数量丰富，但 44 6 － － 50 化合物 不利于保存，易被喜氧细菌所消耗或被分解成水溶物质。其中 63 5 0.1 0.3 31.6 木质素 所含的纤维素较为稳定，是成煤的重要母质之一。 53 7 1 17 22 蛋白质 3．蛋白质 76 12 － － 12 脂 类 是不同氨基酸的聚合物。是生物体内的重要成分，是组成细 79 6 5 2 8 干酪根 胞的基础物质。但易受喜氧细菌的破坏而不利于保存。 84 10 3 1 2 沥 青 4．木质素 84.5 13 1.5 0.5 0.5 石 油 仅存在于高等植物中，抗腐能力强，是成煤的重要母质。