油气成因理论认识

关于油气成因的认识

xx9

回顾众说纷纭的石油成因争论，主要体现为有机起源与无机起源两大派别的对垒。19 世纪中叶，随着采油事业的兴起，石油成因广泛引起了学者们的兴趣。进入20 世纪，由于在石油中找到了生物起源的直接证据，即卟啉和旋光性，其核心即石油起源于生物物质，自此有机起源学说一直占据主导地位，并一直指导我们的勘探事业至今，在此理论的指导下，人们也确实找到了成千上万的大大小小的油气田。

油气成因争论的核心是起源物质和油气生成过程。因此，油气成因学说历来是无机起源和有机起源两大学派对垒。而在有机学派中，又分为早期成油说和晚期成油说两种。

一、油气无机成因说

19 世纪中叶，近代石油工业的兴起，引起了许多学者对油气成因研究的兴趣。因而各种无机起源学说应运而生，其中最完整、最有影响的是1876 年著名俄国化学家MeHgej提e出B碳化物说。他认为把石油起源同煤相联系的提法与实际观察到的油田剖面有矛盾，而在当时已有许多实验可由无机合成途径产生烃类，于是他提出石油是地下深处炽热的重金属碳化物与沿裂缝下渗的水相互作用而生成。如：

3FemCn＋4mH

20 T mFe

3O

4+C

3nH

8m

所生成的石油蒸气在涌向地壳过程中冷凝在多孔岩层中，当条件适宜时就可形成油气藏。

1889年另一无机学派的典型代表C OKO提出了宇宙说，他依据对太阳系中的木

星、土星、天王星和海王星等行星的气圈中以及彗星的尾部等天体光谱分析发现有甲烷，以及烃类化台物可由Fischer-Tropsch反应无机合成：

nCO+2nH

2— (-CH

2)n+nH

2O

C OKO认为碳氢化台物是宇宙中固有的，在地球尚处于熔融状态时即已存在于大气圈中，后随着地球的冷却收缩，被凝结于地壳上部，并沿裂隙分离出来，当有孔隙性地层和其上被非渗透层覆盖时则可聚集成油气藏。

1904年Coste把石油起源与火山活动相联系又提出了火山说。

1．有机成因的不足

1．在中亚的红色地层中找到了石油以后，前苏联的石油地质专家就提出：

红色泥岩也能生油。玉门老君庙油田都是红色地层，上第三系底部白杨河组中只有30 m厚棕褐色泥岩，找不到生油层，于是来了个白垩系生油，倒灌至志留系及第三系的说法。塔里木盆地叶城柯克亚油田在红色第三系中打出了千吨井，找不到生油层，又解释为它是通过断层与侏罗系沟通，侏罗系生的油侧灌到第三系里来。

2．“生油层”不断深移

在找油的实践过程中，许多盆地经历了不断往深处寻找生油层的过程。例如，对我国准噶尔盆地及塔里木盆地的生油层的认识都走过一段“渐进式的路程”。20世纪50年代，在石油地质报告中，人们首先认为是侏罗系生油。60年代找到克拉玛依油田后，认为是三叠系克拉玛依组生油。80 年代又说是二叠系生油。

3．晶洞和盆地基底以下地层含油

I960年克拉玛依油田八区大断裂下盘克256井于2 818 m进入古生界基底，在2 830m〜2 838 m取心见两处火成岩晶洞中含油，岩性为流纹岩，有石英斑晶，晶洞

中含油，四氯化碳试验呈黄色，晶洞互不连通。1966年在克256 井南 4 km 的检乌8 井3 008 m 经二叠系底砾岩进入古生界基底，在3 021 m〜3 022m 基底岩石中取心又见流纹岩，灰白色，具黑色玻璃质的流纹状结构，有石英斑晶，晶洞中含稠油，加四氯化碳呈浅黄色。上述情况用有机生油理论是很难解释通的。在伏尔加—乌拉尔含油区的鞑靼隆起处钻的两口井，穿过基底 2 000m〜3 000 m,在前寒武系花岗岩和变质岩中，发现轻质油、沥青和烃气。

4．“低熟油”之质疑

按有机生油理论研究者的解释，低熟油就是未达生油门限条件下生成的石油。例如，我国东部松辽等盆地及西部柴达木盆地就存在不少所谓“低熟油”资源。传统生烃理论认为，镜煤反射率v 0.5%的源岩不能生成工业油气。

2 石油无机生成的证据

油气勘探的实践说明，有直接或间接的证据证明石油是可以无机生成的。

（1）油气田的分布存在许多发人深省的现象，例如油气田常伴随着铁、

锰、钨、钼、铅、锌、铜、钒等金属热液矿床分布。此类现象可以间接地说明，油气的生成可能与地球深部物质有关。研究表明，上述油田原油中5个亲铁元素的含量远远高于其在中国陆壳中的平均含量。戈尔德施密特在元素的地

球化学分类中指出，亲铁元素在地球圈层的分配，主要集中于铁—镍核中。特别是铼金属被公认为地球的核幔成分，在地壳圈层中浓度极低。

（2）天体和火山中的发现。近10年来，专家学者发现以其他形式存在的无机成因天然气。如彗星尾端存在固体甲烷；从天上掉下来的陨石中多次发现了富含挥发成分的烃类物质，已经有许多刊物正式做过报道。世界上每年都有大量的火山喷发，经测定，其气体中含有大量的一氧化碳和很重的碳同位素，

分析表明属甲烷分解而成。东非大裂谷基伍湖底层水中含大量的甲烷，其单位

体积水中的甲烷含量比水体其他部位大 1 000〜10 000倍，而湖底几乎没有沉积物，整个湖区由新的火山岩组成，湖岸还有活火山存在。最不容置疑的实例是：

位于斯德歌尔摩西北的斯里扬古陨石坑中，从波罗的海地盾深部的结晶基底岩石中首次获得了石油，基底之上并无沉积层。

(3)实验室的成功。合成石油的原料为CO和H2,其反应式为(即费一托反应)：

nCO+( 2n+ 1) H2- CnH2卄2+nH2O反应发生的条件为：

温度300C〜400C，压力200 MPa左右，Fe, Co, Cr, Ni作催化剂。而上述反应发生所需的原料及条件，在陆壳中是完全具备的。

(4)深部油气的发现。依照干酪根热解成油3个阶段的模型,石油生成的最大深度应该是4 000 m,可实际情况并非如此，6 000m以下地层中仍有石油赋存。

1984 年9 月部署在塔北沙雅隆起雅克拉构造上的沙参2 井,钻至井深5 391.80 m,在奥陶系白云岩中获日产原油1 000 m3,天然气200万m3的高产油气。1997年,在塔里木盆地又发现了我国第一个深层古生代大油田———塔河

油田。2004年中石化西部新区部署在准噶尔盆地昌吉坳陷北坡的永 1 井,在5

900 m〜6 100 m侏罗系试获工业油气流。亚洲第1深井------- 塔深1井，在8

408 m 仍发现有液态烃存在。

(5)石油聚集量的问题。加瓦尔油田石油储量有107X 108,加拿大西部沥青砂岩中的重质石油储量竟达1 000亿t，如果折算成液体，还得加倍。可是，沉积岩中的有机质含量很低，是无法满足如此巨大的需要量的。

50 年代以来,无机成因学派展示的证据,令人耳目一新,但作为一种学说,仍不够成熟。

首先，它明显远离油气地质实际，未能有效地指导油气勘探实践；其次，无机学说难以协调实验室和深部无机合成的简单烃类与石油组成复杂性之间的关系；第三，石油中普遍存在生物成因信息，与无机成烃过程有尖锐矛盾。

二、油气有机成因说

主张油气有机成因说的学者认为油气起源于活的有机体，即由地史中动植物的遗体转化而来。19 世纪中叶以来，不少研究者根据自己的观察和实验，提出成油原始有机质以低等动物为主的“动物说”，以藻类为主的“植物说”，以及“动植物混成说”。