第5章油气的生成
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有机 C 结构
Ⅰ型 高 低 1.25-1.75 0.026-0.12
直链
Ⅱ型 较高 中等 0.65-1.25 0.04-0.13
饱和多环C
Ⅲ型 低 高 0.46-0.93 0.05-0.30 多环芳香烃及 含O 官能团
生物来源 生油潜能
实例
水生浮游生物
海相浮游与微生 物的混合有机质
大
中等
松辽K2q1
第5章油气的生成
第5章油气的生成
2.干酪根的数量 干酪根约占总有机质的80～90%，是沉积有
机质的主体。
根据杜朗(1980)估算，沉积岩中干酪根总 量1016t，而化石燃料最大资源量分别是：石油 4×1011t、气2×1011t、页岩油5×1011t、油页岩 1012t、地沥青3×1011t，煤和富有机页岩分别为 1013t和1014t。
第5章油气的生成
§2 石油成因的现代理论
一、成油的原始物质—干酪根
(一)沉积有机质的形成和分布
有机学说的核心就是石油起源于生物物质。 其生物化学组成：类脂物、碳水化合物、蛋白质、木质素 活的有机体死亡后，其分解过程可有三种途径：
沉积有机质由两部分组成：一部分是保留原先活的有 机体化学结构的继承性物质，如地球化学化石或生物标记 化合物；另一部分是非继承性物质，即原有机体分解成简 单低分子，再聚合成结构复杂的高分子物质。
大 陆 , 陆 棚 , 陆 坡
粘 土 和 页 岩
0 . 9 9
碳 酸 盐 岩
0 . 3 3
砂 岩
0 . 2 8
0 . 8 2 0 . 0 8 0 . 0 9
大 洋 粘 土 和 页 岩 碳 酸 盐 岩 硅 质 沉 积
0 . 2 2 0 . 2 8 0 . 2 6
0 . 0 7 0 . 1 0 0 . 0 4
第5章油气的生成
(二) 干酪根
干酪根(kerogen) ：沉积岩中不溶于碱、非氧化型 酸和有机溶剂的分散有机质。
沉积岩中的 有机质可以分为 两部分，不溶的 干酪根与可溶的 沥青，后者包括 烃类、胶质和沥 青质等。
第5章油气的生成
随深度增 加，干酪根含 量的减少与可 溶烃含量增加 的对应关系密 切——揭示了 二者间的内在 联系。
第五章 石油和天然气的成因与生油岩
•石油成因概述 •石油成因的现代理论 •天然气的成因
•石油的地球化学对比
第5章油气的生成
§1 石油成因概述
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） 宇宙成因说（索科洛夫，1889） 岩浆说（库德梁采夫，1950s） 高温生油说（切卡留克，1971） 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。实 验室合成生成的仅是一些烃分子，远不是代表油、 气本身的复杂混合物。第5章油气的生成
第5章油气的生成
有机质是沉积物中的常见成分，但它的含量变化很大， 90%以上的沉积有机质呈分散状态存在于沉积物之中，一般含 量＜10%，在暗色泥岩中为0.8～2%。
沉积物中有机质的含量与生物物质的产量、原始有机质的 保存条件、堆积速度以及沉积物的粒度等因素有关。
表5—1 不同沉积物中的有机碳分布
沉 积 环 境 平 均 值 重 量 与 岩 性 ( 质 量 % ) ( 1 0 1 6 t )
第5章油气的生成
1．干酪根的成分和结构 高分来自百度文库聚合物，没有固定的化学成分，分子
式可用[C12H12ON0.16S0.43]x表示。 五种元素的重量百分比平均为：C－76.4%，
H－6.3%，O－11.1%，S－3.65%，N－2.02%。 干酪根在结构上是一种复杂的三维大分子，
它有很多结构单元(核)，多个核通过桥键相联结， 在桥和核上都可能具有官能团。
这一理论目前已经成为石油生成的主流学说。
第5章油气的生成
总结：
▲ 应该看到，原始有机质从沉积，埋藏到转化为石 油和天然气，是一个逐渐演化的过程，在承认晚期成 油起主要作用的同时，也不能一概否定早期成油的影 响，如未/低熟油。 ▲ 现在看来，液态石油的成因主要是晚期成因，而 天然气的成因条件较为宽松，成因机制也多种多样。
干酪根总量约比化石燃料总量大1000倍， 非常充足。
第5章油气的生成
3.干酪根的类型
(1)化学分类
根据390个干酪根 样品，按H/C和O/C原 子比表示在范氏图上， 可将干酪根分为三种 主要类型（Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ型）。
第5章油气的生成
三种类型干酪根的特征对比表
干酪根类型 原始H 含量 原始O 含量 H/C 原子比 O/C 原子比
第5章油气的生成
B．在现代或近代的沉积物中，观察到有机质向烃类 的转化；C．某些细菌是有机物质加氢、去羧基转化 为类石油物质的媒介，而这一过程完成于沉积物埋 藏不深的阶段，说明烃类只能在成岩早期生成。
难点：a. 世界上发现的原生油气藏几乎都在上新世 (N2)以前；b. 现代沉积中的烃类性质与真正的石油 不同：以甲烷为主，缺乏C2-8重烃；正烷烃分布曲线 上具奇数碳优势，而石油中奇偶碳几乎相等。
发展趋势：如根据对塔里木、准噶尔盆地干酪根、 沥青的Pb、Sr、Nd（铌）同位素地化研究，认为 干酪根为壳源，沥青则为幔源。
46亿年前宇宙大爆炸 与地球的形成
第5章油气的生成
二．早期有机成油说
主张：石油是地质历史时期中生物有机质 在还原环境中转化而成的，且形成于沉积物成 岩作用的早期。
依据：A．实验发现，一些生物组分如类 脂物、蛋白质、碳水化合物在一定条件下都可 生成烃类；
第5章油气的生成
三．晚期有机成因说
1960s以来，由于分析手段的提高和认识水平的 飞跃，晚期有机成油学说逐渐占了上风。通过对生 油剖面的详细研究表明，只有当含有丰富有机质的 沉积物(称为母岩/源岩)被埋藏到一定温度和深度 时，有机质才会显著地产生大量石油烃。 Abelson （1963)提出，石油是沉积物(岩)中的不溶有机质 (称为干酪根Kerogon)在成岩作用晚期，经过热解 生成的。
济阳Es3
泌阳Eh 第5章油气的生成中东K
陆地高等植物
小,但可生气 鄂尔多斯C-P
莺-琼E2
（反
均 处 于 未 成
映 三 种 类
熟型
阶干
段 ）
酪 根
结
构
的
Ⅰ型 高 低 1.25-1.75 0.026-0.12
直链
Ⅱ型 较高 中等 0.65-1.25 0.04-0.13
饱和多环C
Ⅲ型 低 高 0.46-0.93 0.05-0.30 多环芳香烃及 含O 官能团
生物来源 生油潜能
实例
水生浮游生物
海相浮游与微生 物的混合有机质
大
中等
松辽K2q1
第5章油气的生成
第5章油气的生成
2.干酪根的数量 干酪根约占总有机质的80～90%，是沉积有
机质的主体。
根据杜朗(1980)估算，沉积岩中干酪根总 量1016t，而化石燃料最大资源量分别是：石油 4×1011t、气2×1011t、页岩油5×1011t、油页岩 1012t、地沥青3×1011t，煤和富有机页岩分别为 1013t和1014t。
第5章油气的生成
§2 石油成因的现代理论
一、成油的原始物质—干酪根
(一)沉积有机质的形成和分布
有机学说的核心就是石油起源于生物物质。 其生物化学组成：类脂物、碳水化合物、蛋白质、木质素 活的有机体死亡后，其分解过程可有三种途径：
沉积有机质由两部分组成：一部分是保留原先活的有 机体化学结构的继承性物质，如地球化学化石或生物标记 化合物；另一部分是非继承性物质，即原有机体分解成简 单低分子，再聚合成结构复杂的高分子物质。
大 陆 , 陆 棚 , 陆 坡
粘 土 和 页 岩
0 . 9 9
碳 酸 盐 岩
0 . 3 3
砂 岩
0 . 2 8
0 . 8 2 0 . 0 8 0 . 0 9
大 洋 粘 土 和 页 岩 碳 酸 盐 岩 硅 质 沉 积
0 . 2 2 0 . 2 8 0 . 2 6
0 . 0 7 0 . 1 0 0 . 0 4
第5章油气的生成
(二) 干酪根
干酪根(kerogen) ：沉积岩中不溶于碱、非氧化型 酸和有机溶剂的分散有机质。
沉积岩中的 有机质可以分为 两部分，不溶的 干酪根与可溶的 沥青，后者包括 烃类、胶质和沥 青质等。
第5章油气的生成
随深度增 加，干酪根含 量的减少与可 溶烃含量增加 的对应关系密 切——揭示了 二者间的内在 联系。
第五章 石油和天然气的成因与生油岩
•石油成因概述 •石油成因的现代理论 •天然气的成因
•石油的地球化学对比
第5章油气的生成
§1 石油成因概述
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） 宇宙成因说（索科洛夫，1889） 岩浆说（库德梁采夫，1950s） 高温生油说（切卡留克，1971） 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。实 验室合成生成的仅是一些烃分子，远不是代表油、 气本身的复杂混合物。第5章油气的生成
第5章油气的生成
有机质是沉积物中的常见成分，但它的含量变化很大， 90%以上的沉积有机质呈分散状态存在于沉积物之中，一般含 量＜10%，在暗色泥岩中为0.8～2%。
沉积物中有机质的含量与生物物质的产量、原始有机质的 保存条件、堆积速度以及沉积物的粒度等因素有关。
表5—1 不同沉积物中的有机碳分布
沉 积 环 境 平 均 值 重 量 与 岩 性 ( 质 量 % ) ( 1 0 1 6 t )
第5章油气的生成
1．干酪根的成分和结构 高分来自百度文库聚合物，没有固定的化学成分，分子
式可用[C12H12ON0.16S0.43]x表示。 五种元素的重量百分比平均为：C－76.4%，
H－6.3%，O－11.1%，S－3.65%，N－2.02%。 干酪根在结构上是一种复杂的三维大分子，
它有很多结构单元(核)，多个核通过桥键相联结， 在桥和核上都可能具有官能团。
这一理论目前已经成为石油生成的主流学说。
第5章油气的生成
总结：
▲ 应该看到，原始有机质从沉积，埋藏到转化为石 油和天然气，是一个逐渐演化的过程，在承认晚期成 油起主要作用的同时，也不能一概否定早期成油的影 响，如未/低熟油。 ▲ 现在看来，液态石油的成因主要是晚期成因，而 天然气的成因条件较为宽松，成因机制也多种多样。
干酪根总量约比化石燃料总量大1000倍， 非常充足。
第5章油气的生成
3.干酪根的类型
(1)化学分类
根据390个干酪根 样品，按H/C和O/C原 子比表示在范氏图上， 可将干酪根分为三种 主要类型（Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ型）。
第5章油气的生成
三种类型干酪根的特征对比表
干酪根类型 原始H 含量 原始O 含量 H/C 原子比 O/C 原子比
第5章油气的生成
B．在现代或近代的沉积物中，观察到有机质向烃类 的转化；C．某些细菌是有机物质加氢、去羧基转化 为类石油物质的媒介，而这一过程完成于沉积物埋 藏不深的阶段，说明烃类只能在成岩早期生成。
难点：a. 世界上发现的原生油气藏几乎都在上新世 (N2)以前；b. 现代沉积中的烃类性质与真正的石油 不同：以甲烷为主，缺乏C2-8重烃；正烷烃分布曲线 上具奇数碳优势，而石油中奇偶碳几乎相等。
发展趋势：如根据对塔里木、准噶尔盆地干酪根、 沥青的Pb、Sr、Nd（铌）同位素地化研究，认为 干酪根为壳源，沥青则为幔源。
46亿年前宇宙大爆炸 与地球的形成
第5章油气的生成
二．早期有机成油说
主张：石油是地质历史时期中生物有机质 在还原环境中转化而成的，且形成于沉积物成 岩作用的早期。
依据：A．实验发现，一些生物组分如类 脂物、蛋白质、碳水化合物在一定条件下都可 生成烃类；
第5章油气的生成
三．晚期有机成因说
1960s以来，由于分析手段的提高和认识水平的 飞跃，晚期有机成油学说逐渐占了上风。通过对生 油剖面的详细研究表明，只有当含有丰富有机质的 沉积物(称为母岩/源岩)被埋藏到一定温度和深度 时，有机质才会显著地产生大量石油烃。 Abelson （1963)提出，石油是沉积物(岩)中的不溶有机质 (称为干酪根Kerogon)在成岩作用晚期，经过热解 生成的。
济阳Es3
泌阳Eh 第5章油气的生成中东K
陆地高等植物
小,但可生气 鄂尔多斯C-P
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均 处 于 未 成
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熟型
阶干
段 ）
酪 根
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