油气成因研究综述

油气成因研究综述
石油天然气的形成必须要有物质基础，还要遵循客观的演化规律，对于它的成因有机成因说和无机成因说的对峙已久，至今仍然存在争议，而两派争议的核心自然是对油气的起源物质和生成演化过程的认识不同。

简单的说，有机成因说认为油气是地下分散在沉积岩中的植物、动物有机质转化而成，无机成因说主张油气是在地下深部高温高压的环境下，由无机物转换而来，这两种争论从其产生延续至今。

标签：天然气；石油；有机成因说；无机成因说
1 油气有机成因说
有机成因说是18世纪中叶提出的，主要理论有“蒸馏说”、“动物说”、“植物说”、“动植物混合说”、“晚期成油说”等。

最主要的证据有：a.目前发现的油田大都分布在沉积岩中；b.前寒武纪到第四纪的每个时代岩层里都发现了石油；c.从油气剖面中看出含油气层位与富含有机质的层位有相互依存的关系；d.目前发现的石油中化学成分并不完全相同，也没有完全不同；e.石油组分中的元素和有机质中的元素相近；f.在模拟实验中可以从有机质中提取到在油气中含有的烃类物质；g.油层的温度大都低于100℃；h.石油大都有旋光性。

下面将以时间顺序介绍有机成因的各个学说。

1.1 高温蒸馏说
18世纪中叶苏联的罗蒙诺索夫提出高温蒸馏说，他是最早提出有机学说的学者，他认为石油是煤在地下受到高温蒸馏的产物。

1.2 动物说与植物说
在18世纪60年代，有机学派根据实验和观察，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，植物说认为可能成为生油气的藻类有绿藻、蓝藻、硅藻及甲藻。

从1888年起，Hoefer和Engler对多种动植物的脂肪酸进行了实验，进一步完善了该学说。

1.3 动植物混成学说
20世纪初，波东尼认为动植物都可以成为油气生成的基础材料，它们和矿物质点一起形成腐泥岩，腐泥岩经过天然蒸馏可产生石油。

进而在1932年古勃金各种生物化学组成部分均可参与生成油气，他们可以来自海洋的动植物残体和从陆地携带进海洋的生物分解产物，含有这些有机质的腐泥就是生油气的母岩，一开始时石油以纤维油滴的形式分散于粘土淤泥的母岩中，而后在压力的作用下运移聚集形成油气藏。

在这个过程中温度并不高，其间有厌氧菌的参加，压力也在不断增加。

这些都使得早期成油理论得到进一步发展。

1.4 晚期成油说
晚期成油说即干酪根热降解成油说，在20世纪初期，学者们认识到了原油成分与密度随着温度和沉积岩变质程度加深而不断变化；到了50年代，气相色谱图的发展，加快了地质体中的微量可溶有机质的研究，借机可以更加系统的研究沉积岩沉积物以及石油中的脂肪酸、烷烃的成因及分布特征。

经过了大量的研究，人们认识到石油的生成不仅是烃类的富集过程，更重要的是烃类的新生过程。

1969年Vassoevich提出石油生成的“主要阶段”和“主要相”的概念；1973年Pusey 通过对古地温的研究，发现石油在地下一定温度和深度范围内分布，由此提出了“液体窗”和“地温窗”的概念。

这些都为晚期成油说奠定了坚实的基础。

晚期成油说认为沉积物埋藏的一定深度之后，到了成岩作用的晚期，沉积岩中一些不溶有机质达到成熟，进而热解生成大量油气。

这种观点在油气成因研究中被广泛认可。

2 油气无机成因说
油气无机成因说是在19世纪后期至20世纪中叶提出来的，其中著名的理论包括宇宙说、碳化说、陨石说与岩浆说等，他们认为油气的生成是由宇宙天体中的碳氢化合物或者是地下深处岩浆中所含的碳和氢通过无机方式合成的。

2.1 碳化说
碳化说是在1876年由门捷列夫提出的，他观察到石油起源同煤相联系的提法与实际中观察的剖面有矛盾，在试验中他发现碳氢化合物可以通过无机合成來得到，因此他提出“石油是地下深处的重金属碳化物与下渗的地下水相互作用生成的”。

油气生成的过程是重金属碳化物与水发生反应生成金属氧化物和石油蒸汽。

这种观点有一个很大的弱点：地下究竟有无重金属碳化物，还没有确凿的证据。

2.2 宇宙说
在19世纪末期由索科洛夫提出，他的理论依据是发现一些天体中含有碳氢化合物，在水星、天王星、土星及彗星的头部都有发现。

所以他认为碳氢化合物是宇宙固有的，在地球处于熔融状态时，碳氢化合物就包含在它的大气圈里，随着地球的冷凝，碳氢化合物也被冷却的岩浆吸收，随着这些碳氢化合物沿着裂隙向地表移动，聚集起来便形成了油气藏。

对于这种观点也有它解释不通的地方，地球早期的碳氢化合物分子量小，结构也相对简单，而现在开采出来的石油分子量很大，结构也很复杂。

2.3 岩浆说
岩浆说是前苏联库得梁采夫提出的，他在火山喷发岩中发现了沥青，在岩浆岩中也找到极少数的石油，这些石油的形成同基性岩浆冷却时碳氢化合物的合成有关，正是由于高温高压的条件，使得很多不饱和的碳氢化合物被聚合成饱和的
碳氢化合物。

他的理论表明地球上先有了石油才有了生物，不是石油来自于有机物，而是有机物来自于石油。

2.4 高温成因说
这是由俄国切卡留克提出的，他根据金刚石合成的实验，发现石油形成于上地幔古登堡层内，在高温高压的条件下，铁的氧化物被还原成烃类。

2.5 蛇纹石化生油说
俄国科学家耶兰斯基认为，有些油田被发现于蛇纹岩或者是蛇纹化强烈的橄榄岩中，因此他认为油气可以通过橄榄石的蛇纹石化作用形成，这种蛇纹石化作用多发生在地壳深部的坳陷，所生成的油气沿着裂隙升入沉积岩中形成油藏。

在上述两种成因说中，目前有机成因说被多数人认可，而且占了绝大优势，但是在有机成因说中仍然有很多不能解释的矛盾，比如大量生物死亡后是如何才能聚在一起分解的；而无机成因说也有确凿的证据：在实验室中确实可以通过无机合成的方法生成石油中的碳氢化合物；在目前开发的油田中也可以找到无机成因的油气。

这些原因都不得不使人重新审视油气的成因，因此还诞生了油气成因的二元论。

参考文献
[1]常向春.石油地质学[M].石油工业出版社，2004，8.
[2]李汉韬.原始大气的演变与石油天然气的形成[J].地质地球化学，1008-0244（2001）01-0104-04.
[3]妥进才.深层油气研究现状及进展[J].地球科学进展，2002，8.
[4]王兰生.对目前国内油气无机成因理论的几点看法[J].石油勘探与开发，2006，12.
[5]杜建国，张友联.油气成因理论研究进展[J].矿物岩石地球化学通报，1996，4.。