石油的生成

石油的生成

石油和煤炭、自然气一样，都称为“化石能源”，是远古生物

死亡后埋藏在地下经过千百万年形成的能源。对于油气来源的熟悉，基本上分为无机成油学说和有机成油学说两派。

无机成油学说认为，石油是由地下深处的自由氢和固相碳在合适

的条件下反应生成的，然后沿着地层断裂渗透到地壳深处或上地幔

并保存下来；或者，石油是在地球形成初期生成，在地壳冷凝时以“烃雨＂的形式降落下来并聚集成油气藏。其基本观点就是认为，

石油是在高温柔高压条件下通过化学反应生成的，而非来自有机生

物体。无机成油学说主要包括碳化物说、宇宙说和岩浆说等。

有机成油学说又分为早期成因学说和晚期成因学说。两者都认为

是沉积有机质在地下经过万亿年的物理和化学作用，降解生成液态

石油和自然气的。

由于油气的生成发生在地质历史时期，过程特别简单，无法演化

再现，其讨论存在肯定的难度。但就目前所发觉的具有工业价值的

油气田（藏）来说，主体应是有机成因的，基本上是在有机成油理

论指导下找到的，因此有机成油学说在世界范围内得到了比较广泛

的认可。

有机成油学说之所以得到广泛的认可，是由于其理论得到了石油

化学组成的支持，依据主要是：

（1）几乎全部的油田都是在沉积岩中发觉的，而沉积岩中可以见

到丰富的生物遗迹（如化石等）；

（2）生物体中的三大组成部分，蛋白质、碳水化合物和脂肪在肯

定条件下可以通过试验形成与石油中碳氢化合物类似的物质；

（3）在石油中发觉的血红素和叶绿素等有机物质，前者来自动物

的血液，后者则来自植物的叶绿素。因此，石油是生物死亡后转变

而成的观点，论据比较充分，有机成油学说得到了大多数人的认同，现在油气生成的讨论方法和内容都是建立在这种观点的基础上的。

有机成油学说还存在着是海洋生物生成石油，还是陆上河流、湖

泊中生物生成石油的争辩。一般认为，中东地区的沙特阿拉伯、科

威特等国的油田是海相地层生油，而中国的大多数油田则是陆相地

层生油。

早在10亿年前，地球上开头消失生物，随着生物的进化，数量和

种类越来越多，生物大量地繁殖和死亡，例如，一个藻类植物在相

宜的条件下，理论上8天内就可以繁殖1036个后代。大量的生物，

尤其是海洋和湖泊中的浮游生物，死亡后一部分成为其他生物的食

物而被消耗，大部分有机质被氧化变成二氧化碳逸散掉了，只有人

小部分随着泥沙沉积下来，成为生成油气的物质来源。这个过程有

点儿类似在沼泽和湖泊边见到的富含有机质的淤泥，假如再经过上

亿年的地质演化，这些淤泥有可能也会生成石油。尽管生物遗体被

保存下来并最终转化成石油的比例很低，但考虑到巨大的个体基数

以及长久的地质时间，其肯定数量是特别可观的。有机成油学说认为，不同类型的生物有机质在成油过程中的作用并不相同，石油是

由史前的海洋动物和藻类尸体中的类脂演化形成的，含木质素和纤

维素较高的陆上植物则一般形成煤和气体。

在地球不断演化的漫长历史过程中，有一些“特别＂时期，如古

生代和中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其身体的有机物质

不断分解，与泥沙或碳酸盐沉积物等混合形成沉积层。由于沉积物

不断地积累加厚，沉积层渐渐变为沉积岩，进而形成沉积盆地，为

石油的生成供应了基本的地质环境。被埋在厚厚的沉积岩下的有机质，在地下高温柔高压的作用下渐渐转化，首先形成蜡状的油页岩，再渐渐转化成液态和和气态的碳氢化合物。由于碳氢化合物比四周

的岩石轻，会渐渐向上渗透到四周的岩层中，直至渗透到上面紧密

且无法渗透的、本身多孔的岩层中，聚集到一起形成油气藏。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，温度太高则会形成自然气。石油形成的深度在世界各地有所不同，但是“典型的深度为4000－6000米。由于石油形成后会渗透到其他

岩层，故实际的油气藏可能要浅得多。因此，油气藏的形成需要三

个条件，即丰富的烃源岩、渗透通道和可以聚集油气的岩层构造。

与有机成油学说不同，无机成油学说不承认有什么生油岩，而是

认为石油发源于地球深部，来源于地慢中碳和氢等元素的化学反应，反应产物沿地幔和地壳裂缝上涌过程中，在地质构造中形成的衍生物。在地壳运动过程中，局部发生断裂，沿裂缝上涌的岩浆由于在

地壳裂缝中所受的压强减小，体积大幅度膨胀而形成大量的岩浆气，根据肯定的组分组成形成气体分子，如甲烷、水等。岩浆中不断析

出的气体，使裂隙中的压力和温度不断上升，形成烃类分子的密度

连续增大，内聚力不断加强，在高温柔高压作用下趋向于形成更简

单的结构，即甲烷－乙烷－丙烷－丁烷。当裂隙中的气态碳氢化合

物浓度及裂隙中的压力进一步上升时，就会使低碳烃聚合为高碳烃，气态烃类变成了液态烃类－石油。石油在形成之初，由于颗粒微小，可以随着热量向上运动，在裂隙的上方大量聚合，进一步融合成更

大的油珠。当密度较大的油珠进一步融合时，所受重力将大于岩浆

气体热膨胀时所产生的向上推力，于是纷纷堕落或沿着裂隙壁面流

向裂隙的底部。岩浆气体在堕落的石油里上浮时，在高温柔高压的

作用下，快速化合为石油，使石油不断地增加，慢慢地就形成了油藏。

无机成油学说普遍认为烃类至今仍在源源不断地生成和积蓄之中，石油的隐藏量几乎是取之不尽的；无机成因油气不仅存在，而且远

景巨大，将有可能比有机成因的油气潜力大得多。较典型的就是对

中东油气富集的熟悉，在波斯湾地区，几十个油气田分布在一条

500英里长的地带上，只占不到地球表面积的2％，却拥有世界可采

储量的50％以上。这些油气藏显示了很宽的地质年龄谱，而且烃类

产在构造和地层变化都很大的环境中，而这里的石油组成却极为相像，因而推想它们具有同一来源。不少地质学家把其来源归由于来

自地幔的无机成因烃源。从这一点上来说，或许有机成油学说认为

石油枯竭之时，正是无机成油学说可以定论之时。

但是，无机成油学说也有许多无法自圆其说的地方，如世界上已

发觉的油气藏99．9％分布在沉积岩中；石油在地层时代的分布上