石油及天然气的成因
2.10 有机质演化生烃过程的一般模式
第二章石油和天然气的成因2.10 有机质演化生烃过程的一般模式成烃环境：还原-强还原环境。
主控因素：初期--细菌生物化学作用；中后期--温度。
连续性：随埋深加大，地温增加，有机质逐步地连续地向油气转化。
阶段性：不同温度（深度）范围促使其转化的地质和理化条件不同，产物有明显不同。
油气形成与烃源岩埋藏深度关系一般模式1）生物化学生气阶段（未成熟阶段）深度：沉积物顶面～1500-2500米；温度： 10～60℃。
沉积物成岩作用阶段。
浅层以细菌生物化学作用为主；较深层以纯化学作用为主。
演化过程作为养料，被生物吞食、消耗。
细菌作用→CO 2、H 2O 、CH 4（生物气）。
聚合、缩合→干酪根：黄-浅褐色，Ⅱ型干酪根R o ＜0.5%。
少量液态石油。
水解 微生物酶作用类脂化合物蛋 白 质碳水化合物 木 质 素可溶单体有机质脂肪酸氨基酸 单糖酚1.3烃类组成的特征油气形成与烃源岩埋藏深度关系一般模式高分子量化合物为主，显示萘和四芳烃双峰四环分子显畸峰C22～C34碳数范围内高分子量正构烷烃有明显奇数碳优势2）热催化生油气阶段（成熟阶段）深度： 1500-2500～4000-4500m；温度：60℃～180℃。
沉积物后生作用阶段前期。
促使油气生成的主要因素：热催化作用（黏土矿物）。
干酪根演化达到了成熟（进入生烃门限）。
主要产物：大量液态石油，一定量天然气。
挥发性物质：二氧化碳、水、氮气、硫化氢 等。
大量中低分子量液态烃：进入主生油期（生油窗）。
一定量的气态烃（石油伴生湿气）。
残余Kerogen ：更加紧密，更富C 而少H 、O 及其它杂原子。
干酪根热力+催化剂 进入生烃门限大量化学键开始断裂； 杂原子(O 、N 、S)键破裂演化过程有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）烃类组成的特征R o一般为0.5～1.3%1.3正构烷烃：中低分子量分子为主，奇数碳优势消失。
环烷烃、芳香烃：碳原子数下降，多环及多芳核化合物含量降低。
石油是怎么形成的成因是什么
石油是怎么形成的成因是什么石油是一种粘稠的、深褐色液体，由不同的碳氢化合物混合组成，对于石油的形成你想了解吗?想要了解的话，一起和店铺来看看石油形成的一样吧!石油的形成原因传统认为，石油是从古代动物的尸体变化而来。
想而易见，石油是不可再生的能源。
不过，根据美国于2003年的一项研究，有不少枯干的油井在经过一段时间的弃置以后，仍然可以生产石油。
所以，石油可能并非生物生成的矿物，而是碳氢化合物在地球内部经过放射线作用之后的产物。
生物成油理论大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样，是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。
按照这个理论，石油是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的(陆上的植物则一般形成煤。
)经过漫长的地质年代这些有机物与淤泥混合，被埋在厚厚的沉积岩下。
在地下的高温和高压下它们逐渐转化，首先形成腊状的油页岩，后来退化成液态和气态的碳氢化合物。
由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻，它们向上渗透到附近的岩层中，直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多空的岩层中。
这样聚集到一起的石油形成油田。
通过钻井和泵取人们可以从油田中获得石油。
地质学家将石油形成的温度范围称为“油窗”。
温度太低石油无法形成，温度太高则会形成天然气。
虽然石油形成的深度在世界各地不同，但是“典型”的深度为四至六千米。
由于石油形成后还会渗透到其它岩层中去，因此实际的油田可能要浅得多。
因此形成油田需要三个条件：丰富的源岩，渗透通道和一个可以聚集石油的岩层构造。
非生物成油理论非生物成油的理论天文学家托马斯·戈尔德在俄罗斯石油地质学家尼古莱·库德里亚夫切夫(Nikolai Kudryavtsev)的理论基础上发展的。
这个理论认为在地壳内已经有许多碳，有些这些碳自然地以碳氢化合物的形式存在。
碳氢化合物比岩石空隙中的水轻，因此沿岩石缝隙向上渗透。
石油中的生物标志物是由居住在岩石中的、喜热的微生物导致的，与石油本身无关。
在地质学家中，这个理论只有少数人支持。
石油和天然气是什么
石油和天然气是什么？最初人们把自然界产出的油状可燃液体矿物称为石油，把可燃气体称为天然气。
随着对这些矿物的深入研究，认识到石油、天然气在成因上互有联系，在组成上都属于碳氢化合物，因此将它们统称为“石油”。
1983年第11届世界石油大会把石油定义为：自然界中存在于地下的以气态、液态和固态烃类化合物为主，并含有少量杂质的复杂混合物。
由于天然气常与石油相伴而生，它也是赋存于地下岩石孔隙中可燃矿产，与石油不同的是它以气态形式存在。
石油中的化学元素主要有碳、氢、氧、氮、硫，其中碳和氢约占95%-99%，剩下的氧、氮、硫和其他微量元素只占总含量的1%-5%。
不同产地的石油，各种烃类的结构和所占比例相差很大，主要包括环烷烃、烷烃和芳烃，它们俗称环石蜡、石蜡和芳香剂，这是石油的主要成分。
其中，环烷烃是石油中含量最多的化合物，通常占石油重量的一半。
石油的基本物理性质有密度、黏度、凝固点以及在荧光灯照射下发出的颜色各异的荧光等，其物理性质随其化学组成的不同而有明显的差异。
不同性质的石油，其开发、集输、贮存、加工差异较大。
我们了解石油的化学成分和物理性质的目的是为了寻找它、改造它和利用它。
比如石油的某些物理化学性质保留其形成时的特征，就像婴儿的“胎记”一样，专业人员通过潜心研究可以追溯它的形成、变迁和分布规律，从而找到更多的石油。
石油与煤炭等不可再生能源相比，具有很大的比较优势。
一是石油的能量密度高。
它的能量密度是干木材的2.5倍，是低等级褐煤的4倍。
二是石油燃烧后排放的污染物比煤炭少。
石油炼制产品燃烧后的单位能量所产生的二氧化碳比煤少20-25%，而二氧化碳是最主要的温室气体。
三是容易长距离运输。
石油及其精炼产品可以通过管道进行便捷和非常安全的运输，而且成本低廉。
石油还有一个明显优点是多种化学成分组成，意味着它是广泛的工业原料，通过炼制和加工可得到多种石油化工产品。
因此，石油在国民经济和社会生活中的地位和作用极为重要，被誉为“黑色的金子”，又被称为“工业的血液”。
第2章石油及天然气的成因
碳水化合物
蛋白质 类脂
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第二章 石油及天然气的成因
1、木质素 木质素的特点： 不易水解，但可被氧化成芳香酸和脂肪酸。
在缺氧的水体中，在水和微生物的作用下，木质素分
解，与其它化合物生成腐植酸，腐植酸又与烃类形成 络合物，从而成为烃类从陆上流到海洋的运载体。 与木质素具有相似结构的物质是丹宁，它们都是沉积有 机质中芳香结构的重要来源，是成煤的重要前身物，也 可生成天然气。
从而具备了丰富的生油原始物质。 在海洋或湖泊中，不仅有丰富的水生生物，还因水体起
到了隔绝空气的作用，阻止了有机残体的腐烂分解，于
是与矿物质一起被沉积埋藏起来。因此海洋、湖泊、三 角洲等古地理区域都是生油的有利地区。
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第二章 石油及天然气的成因
随着沉积盆地的不断下沉，沉积物不断加厚，地层的压力 与温度也不断增加，沉积物经历一系列的物理化学变化而
现在的分类方法，根据H/C和O/C原子比分类： Ⅰ型干酪根：H/C原子比较高（1.25~1.75），O/C原子比
较低（0.026~0.12），富含类脂物质，主要是由脂肪链组
成，多环芳烃和含氧官能团较少，是生油潜能最高的一 种干酪根。
Ⅱ型干酪根：常见类型，较高的氢含量，H/C原子比为
0.65~1.25，O/C原子比在0.04～0.13之间；属高度饱和的 多环碳骨架，含较多中等长度的直链烷烃和环烷烃，也 含多环芳烃和杂原子官能团，是良好的生油母质。
石油的热催化转化和脱沥青过程使石油的相对密度减小，
轻组分增加，饱和烃尤其是正构烷烃含量增加。 石油的氧化、生物降解作用使石油的相对密度和粘度增 加，胶状沥青状物质含量增加致使原油质量变差。
石油有机成因说的主要观点
石油有机成因说的主要观点石油是一种重要的能源资源，其成因一直是地球科学研究的热点问题。
在过去的几十年中，石油有机成因说已经成为了关于石油形成的主要观点之一。
本文将介绍石油有机成因说的主要观点，以及它对石油地质学和石油勘探开发的影响。
石油有机成因说认为，石油是由有机物质在地下深处经过复杂的化学和物理作用而形成的。
这种有机物质主要来源于海洋中的浮游生物和植物残骸，经过埋藏和压实后，形成了石油母质。
随着时间的推移，母质受到高温、高压等地质条件的影响，发生了热解反应，生成了石油和天然气。
石油有机成因说的主要观点包括以下几点：1. 石油是由有机物质在地下深处形成的。
这种有机物质主要来源于海洋中的浮游生物和植物残骸，经过埋藏和压实后，形成了石油母质。
2. 石油的形成需要一定的地质条件，主要包括高温、高压、缺氧和长时间的埋藏等。
这些条件可以促进有机物质的热解反应，产生石油和天然气。
3. 石油的化学成分和性质与原始有机物质的种类和组成有关。
不同种类的有机物质在热解反应中会产生不同的烃类化合物，从而影响石油的成分和性质。
4. 石油的形成和分布与地质构造和沉积环境密切相关。
石油主要分布在沉积盆地和地壳构造活跃带附近，这些地区的地质构造和沉积环境有利于石油的形成和保存。
石油有机成因说对石油地质学和石油勘探开发有着重要的影响。
首先，石油有机成因说为我们提供了石油形成的基本模型，使我们能够更好地理解和解释石油地质学现象。
其次，石油有机成因说为石油勘探开发提供了重要的指导思想。
根据石油有机成因说的理论，我们可以通过分析地质构造和沉积环境，确定有利于石油形成和保存的区域，并利用地球物理勘探技术和地质勘探技术进行勘探开发。
总之，石油有机成因说是关于石油形成的一种重要的理论，它为我们深入研究石油地质学和石油勘探开发提供了基本的理论框架和指导思想。
随着科学技术的不断进步，石油有机成因说的理论也在不断发展和完善，为我们更好地认识和利用石油资源提供了坚实的理论基础。
煤石油天然气是怎么形成的
煤石油天然气是怎么形成的煤、石油、天然气都是常用的燃料，那么煤石油天然气是怎么形成的?店铺在此整理了煤石油天然气的形成原因，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获!煤的形成原因煤炭，简称煤，是远古植物遗骸，埋在地层下，经过地壳隔绝空气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物，由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物，主要被人类开采用作燃料。
煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。
煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的，随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力。
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。
一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。
地壳下降的速度快，植物遗骸堆积得厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄，这座煤矿的煤层就薄。
又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层埋到地下更深的地方，有的又被排挤到地表，甚至露出地面，比较容易被人们发现。
还有一些煤层相对比较薄，而且面积也不大，所以没有开采价值，有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。
煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。
一座大的煤矿，煤层很厚，煤质很优，但总的来说它的面积并不算很大。
如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的，它的面积应当是很大的。
因为在远古时期地球上到处都是森林和草原，因此，地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚，因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质，又会被植物吸收，如此反复，最终被埋入地下时也不会那么集中，土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。
煤石油天然气演化过程的差异与成因联系
【煤石油天然气演化过程的差异与成因联系】引言：煤、石油和天然气是我们生活中不可或缺的能源资源。
它们的形成过程是一个漫长而复杂的过程，涉及地质、化学等多个学科领域的知识。
在这篇文章中，我们将探讨煤石油天然气演化过程的差异与成因联系，希望能够更全面地理解这三种能源资源的形成过程。
一、煤的形成过程及其成因1. 煤的形成过程煤是由植物残体经过长时间的生物、地质作用形成的矿物质。
在古代的湖泊、沼泽等地方，大量的植物残体被淤泥覆盖，经过压实和生物作用，逐渐形成了煤层。
2. 煤的成因联系煤的形成与地质构造和气候条件有密切关系。
火山岩熔岩或火山灰对植物的埋藏会促进煤的形成，而富含植物的泥炭质沉积岩则是煤的主要原料。
二、石油的形成过程及其成因1. 石油的形成过程石油是在地下深层由有机质经过热解、聚合等过程形成的烃类混合物。
大量的有机质在地下深层经过高温高压作用，逐渐转化为石油。
2. 石油的成因联系石油的形成与蕴藏地质构造有直接关系。
富含有机质的古生物富集区域和适宜的沉积环境是石油形成的重要条件，同时构造运动、地层断裂等地质活动也会影响石油的富集和分布。
三、天然气的形成过程及其成因1. 天然气的形成过程天然气是地质条件下由有机质经过厌氧条件下微生物作用形成的气态烃类。
大量的有机质在地下深层经过生物和地质作用，逐渐形成了天然气。
2. 天然气的成因联系天然气的形成与沉积环境和地质构造有密切相关。
有机质丰富的海相沉积和富有机质的盆地是天然气形成的主要地质环境，同时构造运动和地层压力也影响着天然气的生成和储集。
总结与回顾：通过对煤石油天然气演化过程的差异与成因联系的探讨，我们更加全面地理解了这三种能源资源的形成过程。
煤、石油和天然气的形成都与地质条件、沉积环境、构造活动等多种因素有密切联系，这也为我们更深刻地认识能源资源的形成提供了重要依据。
在未来的能源开发和利用中，我们需要更加重视地质条件和环境因素，以实现资源的可持续利用。
石油天然气的生成
§1油气成因理 论
有机成因论
3、动植物混成说
20世纪以来，石油中找到卟啉以及石油旋光性的发现， 成为油气生物起源的直接证据。波东尼1906年认为，动 植物都是油气生成的原始材料，它们同矿物质点一起形成 腐泥岩，后者经过天然蒸馏即可产生石油。混成说占据主 导后，人们关注更多的是有利生油气的有机组分。古勃金 在1932年认为，各种生物化学组成部分均可参与生油， 它们来自海洋动植物残体，也可来自陆地携入的生物分解 产物，含有这些分散有机质的腐泥就是生油气母岩。
(1)化学成分、元素 组成
主要由C、H、O组成， 并 含 有 少 量 N、S、P 和 其它金属元素。
其中：C，70-90%； H，3-10%；O，319%； H/C(原子比)，一般0.41.67；O/C 0.03-0.30； N，0.4～4%；S， 0.2%～5%；
早期成油说可概括为下列几点：
1.石油天然气是由分散在沉积岩中的分散有机质形成的； 2.脂肪、蛋白质和碳水化合物是主要生油母质。有机质从
沉积作用完结，从埋藏不深、温度不高的成岩作用早期 开始向石油转化。 3.有机质向石油转化中，菌解是必要媒介； 4.形成环境应是还原环境(否则发生氧化)；
5.石油形成是一个由微石油向成熟石油逐渐聚集的过程。 由于这些要求概括的共同之处是强调低温，成岩作
第二节 生成油气的物质基础
有机说的核心是认为石油起源于生物物质，通过 沉积作用保留下来，再转化成油气。
按照油气有机成因理论，生成油气的核心是 生物物质，生物死亡后的残体经沉积作用埋 藏于水下沉积物中，经过一定的生物化学、 物理化学变化形成石油和天然气。通过沉积 作用进入沉积物中并被埋藏下来的那部分有 机质叫沉积有机质。组成沉积有机质的生物 化学组成包括类脂化合物、蛋白质、碳水化 合物以及木质素4类。
第二章.石油成因理论
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 沉积物中的有机质在成岩作用的过程中， 为可溶有机溶剂中的沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根 沥青与不溶于有机溶剂中的干酪根两大 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。 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 世纪60年代后期， 世纪60年代后期 成石油的直接源泉。 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， 世纪70年代西欧的一些学者认为干酪根为生油的母质， 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。 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
成油时间 早期 晚期
在石油有机形成理论建立之后， 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 还是成岩晚期生成的。 晚期生成的 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， 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 世纪50年代， 物中发现了烃类，包括液态烃， 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 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 30 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。 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、 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， 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 有机质才能产生成熟的石油烃。同时也承认， 石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。 石油的主要生成期，但不排除早期转换所做的准备。
石油和天然气的成因
——浅海、半深、深湖，前三角洲
滨海
浅海（陆棚）
半深海（陆坡） 深海（深海平原）
高能环境海水 进退频繁 沉积物粗 不利于繁殖、 堆积和保存
水体营养丰富， 阳光充足 水体营养不足 水体较安静 生物不发育 生物大量繁殖 生物遗体下沉经历巨厚水体 最有利 大部分遭到破坏， 陆源有机质很少
我国主要大型陆相湖盆的发育特征
（三）干酪根
Kerogen
埋藏，并经一系列改造 新生沉积有机质（A） 原始OM 于成岩过程中
A：
可溶性有机质（可溶性沥青）：烃，含N.S.O化合物 不溶性有机质：干酪根 （占A总量的70~90%或更多）
干酪根：
是指沉积岩中不溶于碱、非氧化性酸（ HF、HCI）、非 极性有机溶剂（CCl4、CHCl3、苯、酒精）的分散有机质。
横座标：元素含量/样品重量，%； 纵 座标：频率，% C H O
S
N
N-样品数；m-平均值
干酪根的元素含量分布
（2）干酪根的结构 （2）干酪根结构
1）干酪根由核和链桥交联而成。链桥一般为脂肪链、 含硫、或含氧官能键，核和链桥表面可有些官能团。
-O醚
-S硫化物
-C- -C-O-O-CH3 O O
酮 酯 羧基
6. Bray等(1961)：正烷烃的奇偶优势研究 ——批判了沉积有机质直接成油说 7. 阿贝尔松（P.H.Abelson） (1963) ： 干酪根热解成油说（有机成因晚期成油说） 8. Phillippi等(1965) ：生油门限
8. 70年代初，法国著名地球化学家 Tissot 等 建立了干酪根热降解生烃演化模式，提出 并完善了干酪根晚期生烃学说，总结了油气 形成、演化与分布规律。
面，也都有不合逻辑之处。
石油天然气形成
●
海陆过渡相区：
三角洲：
陆源有机质源源搬运而来，原地的海相生物， 致使沉积物中的有机质含量特别高； 沉积速率较高，有机质被快速埋藏； 三角洲区域是极为有利的生油区域。
海湾及泻湖：
有半岛、群岛、沙堤或生物礁与大海相隔， 该半闭塞无底流的环境对有机质保存有利。
3、古气候条件 古气候条件也直接影响生物的发育；
故认为：在深约150km， 温度超过1500K、压力5000MPa下， 由于FeO及Fe3O4的参与，H2O与CO2还原而成烃类。
（二）、油气有机成因说
认为：石油由地质时期中的生物有机质形成； 在油气有机生成学说中，存在两种观点：
●
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，由沉积岩中分散有机质在生物化学作用下生成。
沉积有机质的来源
沉积有机质--从生物物质的发源地来说
⑴ 来源于盆地 本身的所谓原地 有机质，是普遍 存在的部分，也 是最基础的部分 ⑵ 来自被 河流等从周 围陆地携来 的异地有机 质 ⑶ 再沉积的 有机质，来自 经受侵蚀的古 老沉积层中的 化石有机质， 数量少。
1、生物体的基本组成 ⑴ 类脂化合物(脂类)：其化学组成与石油的化学组成
有机溶剂的分散有机质（享特，1979）。
2、干酪根的形成--分为两步
生物有机体--结构规 则的大分子聚合物(类
脂化合物、蛋白质等)
⑴ 有机质转化 为地质聚合物
结构不规则的简 单大分子所构成 的地质聚合物
干酪根的前身
生物化学及化学作用
⑵ 地质聚合物 转化成干酪根
沉积成岩作用过程中 埋藏到数十或数百米 缩合与聚合作用
2、生物体的元素组成
有机质基本成分和石油的元素组成对比表
第五章 石油和天然气的成因与生油岩
第五章石油和天然气的成因与生油岩[内容提要] 石油和天然气的成因历来有无机和有机学说之争。
本章首先概述了无机和有机两大学派的分歧，目前形成了晚期成油学说为主的石油现代成因理论，强调石油是沉积物（岩）中的不溶有机质（干酪根）在成岩作用晚期，经过热解作用生成的。
天然气的成因则多种多样，有生物成因气、油型气、煤型气及无机成因气。
烃源岩是油气生成的介质，对它的评价主要着眼于岩石的地球化学特征，而石油的地球化学对比则侧重于从方法上加以介绍，最后介绍了有关低熟油、煤成油方面的进展。
§1 石油成因概述按照生油原始物质的不同，石油成因假说可分为无机和有机两大学派。
前者认为石油是由自然界的无机物质形成的，后者则认为石油是由地质时期的生物有机质形成的。
在有机成因学派中，又可根据主张石油形成在沉积物成岩作用早期或晚期，分为早期成油和晚期成油两个分支。
现在看来，每一学说都有其产生和发展的实际依据和理论基础，虽然目前在石油形成理论中晚期成因学说占主要地位，但也不排除在某些特定的时期和地区无机成油（气）与早期成油气学说存在的可能，甚至占绝对优势的可能。
一．无机成因说主张：石油是由自然界中的无机物化合而成的，与有机物质无关。
“碳化说”（门捷列夫，1876）：地壳深处 3Fe m O n+4H2O（帜热）mFe3O4+C3n H8m宇宙成因说（索科洛夫，1889）：碳氢化合物是宇宙固有的，随后地球冷却被吸附凝结于地壳上部，沿断裂上升形成油气藏。
岩浆说（库德梁采夫，1950s）：地球深处存在C、H、O、S、N及其它灰份元素，由深处12000高温到地表，可依次形成甲炔基、亚甲炔基、甲基化合物和甲烷，这些活性基团加氢可生成从甲烷开始的各种碳氢化合物及一些复杂的含氮化合物。
高温生油说（切卡留克，1971）：实验发现，一些矿物在高温高压下，可分离出甲烷、乙烷，……因此他认为地壳中的油气是上地幔中的氧化铁与水反映所得。
致命要害：解释不了为什么世界上90%以上的石油都埋藏在沉积岩中，为什么石油具有只有生物有机质才有的旋光性、生物标志化合物等问题。
2.2 油气有机成因理论概述
第二章石油和天然气的成因2.2 油气有机成因理论概述《油气地质与勘探》2.2 油气有机成因理论概述油气有机成因说：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。
1）蒸馏说18 世纪中叶米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫 石油是煤在地下高温蒸馏的产物。
2）有机质地质作用的研究维尔纳茨基20世纪20年代初期系统研究了有机质的地质作用：《地球化学概论》、《生物圈》详细论述了石油的有机组成和石油有机成因的主要依据，提出了碳循环的模式。
3）石油中卟啉化合物和旋光性的发现20世纪30年代①特雷布斯（Treibs，1933）：发现并证实了卟啉化合物广泛存在于不同时代、不同成因的石油、沥青中，认为这些卟啉化合物来源于植物叶绿素。
②发现石油有旋光性。
——石油有机成因说的重要依据和有力支持。
4）混成说1932年古勃金含有各种类型的分散有机质的淤泥，在成岩早期产生分散状态的石油（微石油），在压实过程中和水一起进入储层，形成油气藏。
5）油气有机成因早期说的建立P.V.Smith（美国）、B.B.维尔别（前苏联）1952-1954年20世纪40年代，怀特莫尔等：生油过程仅仅是生物体中烃类物质的分离和聚集。
20世纪50年代，美国学者史密斯和前苏联维尔别等：石油是有机质在沉积物（埋藏成岩）早期生成的，是许多海相生物遗留下来的天然烃的混合物。
——早期生油说。
6）油气有机成因晚期说的建立①Bray 等（1961）发现：现代沉积物和生物体中的正烷烃碳数分布具奇偶优势，正脂肪酸碳数分布具偶奇优势，古老沉积岩和原油（或油田水）中不具此优势。
揭开了有机质成岩演化机理及其与石油形成关系研究的序幕。
6）油气有机成因晚期说的建立②阿贝尔松（P. H. Abelson，1963）：石油是沉积岩中占有机质70～90%的不溶部分（干酪根Kerogen）经过一定的埋藏演化，在成岩作用晚期，经热解产生的。
石油天然气地质 2-4油气成因模式
（二） 热催化生油气阶段
❖6.烃类组成的特征
正 烷 烃 环 烷 烃 芳 烃
1 52 53 50246 1 32 0 3 0 3 3
产生的烃类：正烷烃碳数及分子量递减，中 、低分子量的分子是正构烷烃中的主要组分，奇 数碳优势消失；环烷烃及芳香烃碳原子数也递减 ，多环及多芳核化合物显著减少。
有机质成熟的早晚及生烃能力的强弱，与有机质本 身性质有关。
凝析气和湿气的大量生成，主要是与高温下石油裂解有 关；石油焦化及干酪根残渣热解生成的气体量有限。
石油裂解与石油焦 化的模拟试验
(据A.K.Burnham等，1986)
(a)油、气正常生成率与温 度的关系； (b)油、气累计生成率与温 度的关系
湿气指数随温度变化的模拟试验(据A.K.Burnhan等，1986)
（三）热裂解生凝析阶段
❖5.演化过程及其产物
残余干酪根继续断开杂原子官能团和侧链，生成少量 水、二氧化碳、氮和低分子量烃类。同时由于地温超过了 液态烃存在的临界温度，已不再有液态烃生成，前期已生 成的液态烃类开始裂解，主要反应是大量C-C键断裂，包 括环烷的开环和破裂， C数烃→低C数烃，液→气。干酪根 残渣结构更紧密，暗褐色。
（一） 生物化学生气阶段
❖ 6. 烃类组成的特征——在有机质中所占的比重很小
正 烷 烃 环 烷 烃 芳 烃
0246 13203033
高分子量 正烷烃 C22～C34 范围内有 明显的奇 数碳优势
四环 分子 显畸 峰
高分子量 化合物为 主，显示 萘和四芳 烃双峰
（一） 生物化学生气阶段
在这个阶段生成的生物气，或称生物化学气，甲 烷含量在95%以上，属干气；甲烷稳定碳同位素值异 常低，介于-55～-85‰。
石油及天然气的成因
一部分是高级脂肪酸转化成两倍碳链的脂肪酮， 而酮随之还原成烃类。
二、异构烷烃的形成
来源之一是生物合成，与正构烷烃共生。 在海洋有机物和细菌的类脂化合物中的异 构脂肪酸是异构烷烃的前身。
大部分异构烷烃是干酪根中脂肪结构热 解而生成的。此时既生成饱和烃，也生成 不饱和烃，生成的烷烃经催化作用形成异 构烷烃。
目前大家比较公认是能够指导生产并正 确反映客观规律的有机成因学说。
第二节 石油的有机成因说
生成石油及天然气的原始物质：既有动 物又有植物，而以低等生物为主；
生成石油及天然气的环境：既有陆相生 油，又有海相生油。
一、生油的原始物质
现代有机学说认为，石油是地质时期中 生物遗体(或有机残体)在适当条件下生成的。
关于石油的成因，到目前为止，学术界还 有争论，没有完全弄清楚，主要原因在于： 石油在地下易于流动，现在找到的油、气藏的 地方往往并不是石油生成的地方 。 通过运移，现在的石油组成并不代表其本来面 貌。 石油的形成过程发生几亿年前的地层深处。
研究石油的成因必须解决三个问题： 生成石油的原始物质 。 原始物质变成石油的原因和过程 。 石油的运移和富集 。
沉积岩 中分散
的 有机质
沥青：溶于有机溶剂
干酪根：不溶于常用的有机溶剂， 是高分子聚合物，呈暗棕色细软粉 末，分散在沉积岩中，占80～99%， 是由有机残体演化而成的。
干酪根演化生成石油烃的三个阶段： 未成熟阶段：干酪根形成及生成甲
烷气阶段； 成熟阶段：干酪根裂解成油阶段 ； 过熟阶段：干酪根裂解成气阶段 。
干酪根在较高温度下裂解、环化、脱氢而 生成芳香烃。
本章思考题
石油天然气
1. 油气成因两大学派的根本分歧，两大学派的代表性观点，油气有机成因早期说和晚期说的根本分歧？ 答：（1）根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分为无机成因说:石油及天然气是在地下深处高温，高压条件下由无机物通过化学反应形成的有机成因说：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。
（2）无机成因说：泛宇宙说，地球深部的无机合成说。
有机成因说：早期有机成因论，晚期有机合成论。
（3）早期说（浅成说）：油气是沉积物中的分散有机质在地壳浅部，沉积物成岩早期，在细菌生物化学作用下生成的。
晚期说（深成说）：油气是有机质被埋藏到一定程度，达到一定温度，在热力和催化剂作用下转化成的。
2. 生物有机质的类型及其成烃潜力，干罗根类型划分及各类型相关特征？答：（1）生物有机质类型－生物体的有机组分（2）I型干酪根：一般为细纹层状或无定形粉末状，颜色为发暗的深色，具有较高的生油潜力。
热解产物主要是直链和支链烷烃。
Ⅱ型干酪根：具有较高的H/C 原子比和较低的O/C 原子比，生油潜能中等，热解时比I型干酪根产生的烃类要少。
Ⅲ型干酪根：具有较低的原始H/C 原子比（<1.0），而O/C 原子比高（0.2-0.3）热解产物很少，生油能力差，但在高成熟阶段也可形成可观的甲烷气体。
3. 有利于油气生成的大地构造条件，岩相古地理古气候环境，理化环境？答：（1）有利于有机质堆积、保存、转化的地质环境必须要有： ① 期稳定下沉大地构造背景（V 沉积≈V 沉降） ； ②较快的沉积（堆积）速度； ③足够数量和一定质量的原始有机质； ④低能、还原性岩相古地理环境 ——浅海封闭环境，半深－深湖、前三角洲 ⑤适当的受热和埋藏史。
（2）（3）促使有机质转化为油气的理化条件（物理、化学、生物化学条件）主要有： 细菌、催化剂、温度和时间 放射性、压力 4. 有机质向油气转化的过程，各阶段的主要特征？0.51.50.51384.5石油芳香族化合物，抗腐能力强，来自高等植物。
石油成因
（二物理化学条件）
有机质向油气转化的物理化学条件主要有细菌、温度、压力、催化剂。 细菌是地球上分布最广、繁殖最快的微生物。在成岩作用初期阶段，细 菌分解作用是主导作用。 温度可以加速化学反应进行。沉积有机质在埋藏深度不断加大，地层温 度不断上升的情况下，使有机质产生热解形成烃类。高温下，有机质变 质作用增强，裂解成气态物质（甲烷）和石墨。在油气形成过程中，温 度起主导作用。 压力可以促使加氢作用，使高分子烃变成低分子烃，使不饱和烃变成饱 和烃，对石油的质量有影响。 催化剂是指能够加速有机质向油气转化的物质。室内研究表明，在150200℃时硅酸铝催化脂肪、氨基酸以及其他类脂化合物，生成烃类化合物。
④灰岩晶洞和介壳以及封闭的砂岩透镜体中的油气只能源于沉积 有机质; ⑤油气的元素组成包括微量元素组成都与有机物质和有机矿床相 近； ⑥石油中检测出的卟啉、类异戊间二烯烷烃、甾萜类化合物被有 机地球 化学家称为生物标记化合物，它们的碳骨架仅为生物体所特有； ⑦石油以及绝大多数天然气的碳稳定同位素组成与生物物质的碳 稳定同位素组成接近； ⑧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； ⑨模拟实验表明，从多种有机质中可得到油气中的烃类产物； ⑩现代化的测试分析技术可从现代和古代沉积物中鉴定出各种油 气中的烃类。
石油和天然气是怎样形成的
石油和天然气是怎样形成的？对油气形成原因，学术界有三种不同观点：油气无机成因说、油气有机成因说和油气成因多元论。
不同的观点在不同的时期占有不同的地位和起了不同的作用。
一、油气是由无机物变来的－－油气无机成因说无机物就是与生命活动无关的东西。
无机成因说出现于18世纪后期至20世纪中叶，这一类假说认为石油的生成是由宇宙天体中简单的碳氢化合物或地下深处岩浆中所含的碳和氢以无机方式合成的。
地球形成初期，这些简单的碳氢化合物被岩浆或岩石吸收，然后转入地壳深处，经高温高压和复杂的化学作用，逐渐使分散的、少量的碳氢化合物集合起来，当岩浆上升冷凝时，分离出石油，这些石油沿裂缝、断裂运移到地下各处形成油藏。
油气无机成因说可以大致被归纳为两类：一是地球深处无机合成说。
这类成因说认为油气是在地球深处，在高温、高压和催化剂的作用下，由水、二氧化碳、氢等简单无机物反应形成的。
该学说由俄国科学家门捷列夫1876年提出。
他认为在地球内部水与重金属碳化物相互作用，可以产生碳氢化合物。
由于无法证实地球的深部存在金属碳化物，所以，这种学说没有得到人们的认同，但这是最早提出的有关油气形成的无机假说。
二是泛宇宙说。
该派学说认为包含烃类在内的有机化合物是在宇宙天体的无机演化过程中形成的，地球也不例外，在其形成时就包含有有机物。
陨石和行星中普遍发现了有机化合物，地球火山喷发和幔源岩浆岩中存在有机包裹体等，是这一类成因说的主要证据。
该学说由俄国化学家索可洛夫于1889年首次提出。
他认为碳氢化合物在地球形成的早期阶段就已形成了，后来被岩浆所吸收，当岩浆进一步冷却和体积收缩时，包含在其中的碳氢化合物就沿裂缝分离出来，即人们见到的石油、天然气。
地球深处合成说和泛宇宙说的共同点是：石油、天然气都是由无机物形成的，从地球深处而来的。
所不同的在于，地球深处合成说认为，地幔深处并没有现成的有机烃，而是由无机物在一定温度和压力条件下，合成为有机烃的。
而泛宇宙论认为早在地球形成的宇宙年代中，有机烃已经形成，缩入在地幔深处。
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3、蛋白质
蛋白质是生物体内一切组织的基本组成部分，细 胞中除水外，其余80%都是蛋白质。
它是20多种氨基酸分子通过肽键连接而成的复 杂的高分子化合物。在酸、碱、酶的作用下，蛋白 质发生水解形成氨基酸。有机体死亡之后，氨基酸 仍保存在遗骸中。
4、类脂
指所有不溶于水而易溶于乙醚、氯仿、苯 等低极性有机溶剂的脂状物质，其中包括： 油脂、蜡、萜类、烃类和色素等。
三、岩浆说
这是前苏联学者库德梁采夫在1949年 提出来的，他认为碳和氢不仅存在于太阳 和星球中，而且也存在于地球的岩浆中， 在高温高压下它们形成各种烃类。
无机成因的致命弱点：脱离了地质条件 来讨论石油的形成，而且将宇宙中发现的简 单烃类与复杂的石油烃类等同起来。
目前大家比较公认是能够指导生产并正 确反映客观规律的有机成因学说。
随着沉积盆地的不断下沉，沉积物不断加 厚，随着地层压力的增加，温度的不断升高， 沉积物经历一系列的物理化学变化而变成了沉 积岩。而含有分散有机质的沉积岩称为生油岩。
除了浅海外，内陆湖泊也有丰富的有机残 体，并具备还原条件，是良好的生油区 。
在我国除塔里木属于海相生油外，绝大多 数油田都是在陆相条件下形成的。
腐泥物质：来源于水生生 物，富含脂链、脂环、肽 链。
腐殖(泥) 物质
溶于NaOH水溶液的腐植酸 不溶于NaOH水溶液的胡敏素
随着埋藏深度的增加，腐殖(泥)物质最终完 全转化成胡敏素，与周围矿物质络合，稳定保 存下来，它们就是干酪根的前身物。随着埋藏 深度的进一步增加，胡敏素缩合，官能团损失， 演变成干酪根。
干酪根演化生成石油烃的三个阶段： 未成熟阶段：干酪根形成及生成甲
烷气阶段； 成熟阶段：干酪根裂解成油阶段 ； 过熟阶段：干酪根裂解成气阶段 。
1、干酪根形成及生成甲烷气阶段（未熟阶段） （1）干酪根的形成
蛋白质 碳水化合物
木质素 类脂
分解
氨基酸、糖、 酚、脂肪酸
氨基酸 糖、酚 脂肪酸
缩聚
腐殖物质：来源于高等植 物，以酚结构为主，脂肪 结构较少。
生物有机质的主要生化组成是：木质素、 碳水化合物、蛋白质、类脂。
与石油组成最相近的类脂在成油过程中 的作用最大，而木质素和纤维素在成气和成 煤过程中最重要。
1、木质素
木质素是高等植物的主要组成部分，不易水解， 但可被氧化成芳香酸和脂肪酸。在缺氧的水体中， 在水和微生物的作用下，木质素分解，与其它化合 物生成腐植酸。腐植酸又能与烃类形成络合物，从 而可以成为烃类从陆上流到海洋的运载体。
第二节 石油的有机成因说
生成石油及天然气的原始物质：既有动 物又有植物，而以低等生物为主；
生成石油及天然气的环境：既有陆相生 油，又有海相生油。
一、生油的原始物质
现代有机学说认为，石油是地质时期中 生物遗体(或有机残体)在适当条件下生成的。
形成沉积物中有机质的最重要的生物有四 种：浮游植物、浮游动物、高等植物和细菌。 其中的一小部分由于沉积在缺氧的环境中，被 泥沙埋藏而保存下来，最后转化成石油。
一、碳化物说
这是由俄国化学家门捷列夫于1876年 创立的，他认为在地球形成时期，使碳和 铁变成液态，相互作用形成碳化铁，保存 在地球深处，地表水沿着地壳裂缝向下渗 透与碳化铁作用而形成了烃类。
二、宇宙说
这是由俄国学者索科洛夫于1889年 提出的，其理论基础就是在一些天体中 发现了碳氢化合物，认为碳氢化合物是 宇宙中所固有的。
第二章 石油的成因
研究石油的成因问题，可以指导石油勘探、 预测石油的储量，更好地了解石油的化学组成上 某些特点。
本章的主要内容为： 石油的无机成因说 石油的有机成因说 石油中各族烃类的形成
关于石油的成因，到目前为止，学术界还 有争论，没有完全弄清楚，主要原因在于： 石油在地下易于流动，现在找到的油、气藏的 地方往往并不是石油生成的地方 。 通过运移，现在的石油组成并不代表其本来面 貌。 石油的形成过程发生几亿年前的地层深处。
与木质素具有相似结构的物质是丹宁，它们 都是沉积物有机质中芳香结构的重要来源，是成 煤的重要前身物，也可生成天然气。
2、碳水化合物
亦称糖类，几乎所有的动、植物及微生物中都 含有糖，糖的通式可用Cx(H2O)y表示，故称碳水化 合物。糖按分子大小可分为单糖、低聚糖和多糖。
多糖中对形成沉积岩中有机质最有意义的是纤 维素和半纤维素。
研究石油的成因必须解决三个问题： 生成石油的原始物质 。 原始物质变成石油的原因和过程 。 石油的运移和富集 。
关于石油生成的原始物质，有两大学派： 无机成因学派 有机成因学派
第一节 石油的无机成因学说
无机成因学派的论据主要有以下几点： 通过无机途径(例如：金属碳化物和水)
可以形成一定量的烃类。 许多天体上存在烃类。 火山喷出的气体和熔岩中含有烃类。
其元素组成和分子结构与石油烃类最接 近，因而被认为是生油的主要原始物质。
二、生油环境
温暖、潮湿的气候环境有利于生物的大量繁 殖和发育，从而具备了丰富的生油原始物质。
在海洋或湖泊中，不仅有丰富的水生生物，还因 水体起到了隔绝空气的作用，阻止了有机残体的腐 烂分解，于是与矿物质一起被沉积埋藏起来。
因此海洋、湖泊、三角洲等古地理区域都是生油 的有利地区。
三、有机残体的演化和油气生成的阶段性 通过对生油剖面的详细研究表明，只
有当生油岩埋藏到一定深度并具备一定温 度时，生油岩中的原始有机质才能转化成 石油烃。
沉积岩 中分散
的 有机质
沥青：溶于有机溶剂
干酪根：不溶于常用的有机溶剂， 是高分子聚合物，呈暗棕色细软粉 末，分散在沉积岩中，占80～99%， 是由有机残体演化而成的。
（2）干酪根的类型
干酪根是一种大分子的缩聚物，由于其分子量高而 具有较高的不溶解性；由于它不是均一的分子，而是由 相似的而又不同的结构单元所组成的杂乱聚合物。
最早的一种方法是把干酪根分为腐泥型和腐殖型。
腐泥型：H/C为1.3～1.7，呈富集状态时形成油 页岩，而呈分散状态时形成生油岩。
干酪根
腐殖型：H/C小于1.0；呈富集状态时形成煤， 而呈分散状态时分布于沉积岩中，最终形成天 然气。