石油地质学 第四章 油气成因理论及烃源岩

五、有机成因晚期成油说
4.干酪根具有不同的类型，而不同类型的干酪 根进入生油阶段所需的温度不一样，生成烃类 的产物和数量也不一样；
5.随埋深加大，有机质(干酪根)由成熟过渡到过 成熟阶段，已生成的石油发生裂解； 6.由于地壳运动等影响，埋藏深度变浅，达不到 油气生成所需温度，成油作用可中断；当埋深 再度加大，只要原始干酪根尚未“枯竭”，仍 可多次生成大量石油。
作为石油起源假说，主要有以下几种：
③岩浆说（库特梁采夫，1951）认为地球深部岩浆存在碳、
氢及微量元素，岩浆冷却时形成烃类；
他还指出：因为岩浆中形成石油的过程在不断进行着，古老 的油气通过扩散作用早已逸散消失，所以，所有的油藏，包括寒 武系中的油藏，都是年青的油藏。并且，依靠石油才在地球上产
生了生物，石油中含有生物所需要的一切化学元素，因此，石油
补充1.模拟表明，从多种有机质中可得到油气的烃类产物；
补充2.石油中检测出各类生物标志化合物，其碳骨架仅为生物 体所特有； 补充3.石油及大多数天然气的碳同位素组成与生物物质的碳 同位素组成接近；
补充4.灰岩晶洞和介壳及封闭的砂岩透镜体中油气只能源于 沉积有机质；
油气有机成因
主张沉积物所含原始有机质在成岩过程中，逐步转 主张沉积物埋深到较大深度，到了成岩作用晚期或 化为石油和天然气，并运移到邻近的储集层中去。 后生作用初期，沉积物中的不溶有机质达到成熟， 热降解生成大量液态石油和天然气。
②宇宙说(索科洛夫,1889)：主张在地球呈熔融状态时， 碳氢化合物就包含在它的气圈中；随着地球冷凝， 碳氢化合物被冷凝岩浆吸收；最后，它们凝结于地 壳中而成石油。
由于碳化物说和宇宙说所依据的由无机物制成 简单碳氢化合物的实验，至今未找到任何实地证据 说明在自然界也发生过这样的过程，相反却找到越 来越多的有机生成证据。所以，二十世纪以来，上 述古典的石油无机生成假说逐渐被人们忘记了，但 是，至二十世纪五十年代，前苏联地质界又兴起了 无机生成思潮。
4.油气元素组成与有机物质相近；
5.油层温度很少超过100摄氏度；有些深部油层温度可达141℃。
三、油气有机成因证据
6.生成石油到聚集成藏所需时间大约不到一百万年；研究发 现：在近代沉积物中确实存在着油气生成的过程，至今还 在进行着，而且生成的油气数量也很可观。
7.古代、现代沉积物中检测出类似油气中的烃类。
石油和天然气的成因是一个非常复杂的理论问题，尽管目前油气 有机成因理论日臻完善，在油气勘探实践中发挥重要的作用，但并不 能由此否定油气无机成因理论的科学价值。
第四章
石油和天然气的生成与烃源 岩
第一节 油气成因理论发展概况
第二节 生成油气的物质基础 第三节 油气生成的动力条件 第四节 有机质演化与成烃模式 第五节 天然气的成因类型及特征
不是来自有机物质，恰好相反，有机物质却是来源于石油。
④高温高压说（切卡留克，1971）认为深部生成烃类，沿
断裂进入沉积岩；
⑤蛇纹岩化说(耶兰斯基，1966)，提出橄榄石的蛇纹石化 可形成烃类；
根据这些学说：寻找油气应在地壳深处、岩浆活动、 岩浆岩发育的地方。
实践中，无机学说无法解释许多问题：
1. 99.9%的油气与沉积岩有关，分布在沉积岩中。
但是，必须注意，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，不能由于晚期生油说的卓越贡献而完全 排斥早期生油的可能性。在干酪根晚期生烃理论广泛为国际石油界所 接受的同时，在世界上许多国家的油气勘探实践中，不断发现有 “未—低成熟”石油的存在，即在根本不具备成熟烃源岩的地区发现 了石油，甚至在发育“未—低成熟”烃源岩的地区，已探明的石油储 量超过成熟烃源岩的可能生油量。这表明自然界中确实还存在相当数 量的各类早期生成的非常规油气资源。也就是说，沉积物中含有某些 生烃活化能低的特定的生烃母质，可以在低温早熟生成油气，即为低 熟油气。众多低熟油气资源的发现，促进了未熟-低熟油理论的形成 和发展，也是对早期生烃学说的肯定。这一理论的形成无疑将进一步 充实与完善油气成因理论，促使油气资源评价技术方法的改进和发展， 拓宽油气勘探领域。因而宜将两种观点统一起来，把原始有机质生成 石油和天然气视为一个统一的发展演化过程。
第二节 生成油气的物质基础
1、干酪根的定义
Kerogen
晚期生油说：认为沉积物埋藏到较大深度，到了成岩作 用晚期或后生作用初期，沉积岩中的不溶有机质（干酪根） 达到成熟，热降解生成大量液态石油和天然气。
第二节 生成油气的物质基础
一 、 生 油 气 母 质 及 其 化 学 组 成
2、蛋白质(Protein)
它是生物体中一切组织的基本组成部分，是生物体赖以生 存的物质基础。在生物细胞中，除水外，80%以上的物质为蛋 白质，约占动物干重的50%，同时它是生物体中含氮化合物的 主要成份。蛋白质性质不稳定，在酸、碱或酶的作用下发生水 解形成氨基酸。氨基酸在一定条件下脱羧、去氨基生成低分子 烃类。所以，氨基酸是各种低分子石油烃类的先体。
三、油气有机成因证据
1.世界99.9%以上石油都产自沉积岩，而在大片火成岩、变质 岩出露地区，没有工业石油； 2.从前寒武纪至第四纪更新世的各时代地层都有石油。在地壳 上的出现，与地史上生物的发育和兴衰密切相关，具有一致性； 在油气田剖面中，含油气层位总与富含有机质层位有依存关系；
3.世界上既没有化学成分完全相同的两种石油，也没有成分完 全不同的两种石油；所以，石油的相似性是主要的，这正好说 明它们的成因可能大致相同，而它们在成分上的差异性则可能 同原始生油物质和生成环境的不尽相同以及油气生成后的经历 变化有关。
2.难以说明实验室和深部无机合成的简单烃与石油组 成复杂性之间关系。
3.石油中普遍存在生物成因信息，如姥姣烷、降姥姣 烷、植烷等，石油也不能在高温下保存等。
反之，用有机成因观点来解释，则比较合 理一些。
二、油气有机成因说
主张油气有机成因说的学者认为，油气是地质时 期中生物选择在适当条件下生成的。 干馏说(罗蒙诺索夫，1763)煤在地下受热、干镏生烃。 动物说(E.Engler，1869)实验证明动物脂肪可合成烃 类。 混成说(波东尼，1906)动、植物首先生成腐泥岩、再形 成石油，使有机成油说成为较完整的学说。 五十年代，P.V史密斯，G.T菲力普等研究取得了宝 贵成果，证实为有机质生成油、气。
第二节 生成油气的物质基础
一 、 生 油 气 母 质 及 其 化 学 组 成
4、木质素(Lignin)和丹宁
二、沉积有机质
定义
生物体及其分泌物和排泄物可直接或间接进入沉积物中， 或经过生物降解作用和沉积埋藏作用保存在沉积物或沉积
岩中，或经过缩聚作用，演化生成新的有机化合物及其衍
生物，这些有机质通常被称为沉积有机质。
5.石油的旋光性，可由非旋光物质合成，卟
啉也可无机合成(近期有人认为)。
作为石油起源假说，主要有以下几种：
①碳化说（门捷列夫，1876），认为在地球内部水与金属 碳化物相互作用，可以产生碳氢化合物；
3FemCn+4mH2O→mFe3O4+C3nH8m
碳化物说认为，在地球形成时期，温度很高，使碳和铁变为 液态，互相作用而形成碳化铁。由于它们密度较大，被保存在 地球深处。后来，地表水沿地壳断裂向下渗透，与碳化铁作用 产生碳氢化合物，后者又沿着断裂上升到地壳的冷却部分。有 些碳氢化合物浸透了岩石，形成油页岩、藻煤等；有些碳氢化 合物在地表附近受到氧化，形成地沥青等产物；如果碳氢化合 物上升到地壳比较冷却的部分，冷凝下来形成石油，并在孔隙 性岩石中聚集便可形成油藏。
较复杂的结构。
第二节 生成油气的物质基础
一 、 生 油 气 母 质 及 其 化 学 组 成
1、脂类（Lipids）
又称类脂化合物，它们包括的范围很广，其中包括一些化学结构和 化学成份不相同，但物态和物理性质与油脂相似的化合物，如磷脂、脂 肪、蜡、甾类、萜类等化合物，它们是生物维持生命活动不可缺少的物 质之一。尽管它们的化学组成不同，但它们也有共性，即不溶于水而溶 于低极性的有机溶剂中。动植物的脂肪是最重要的脂类，它们分布于动 物的皮下组织、植物的孢子、种子及果实中，细菌和藻类也含有丰富的 脂类。 脂类化合物极 易水解为脂肪酸和 甘油，脂肪酸化学 性质稳定，所以沉 积岩中脂肪酸分布 相当广泛。脂肪酸 在沉积物演化过程 中，易发生脱羧反 应，失去CO2转化 为正构烷烃 。
第二节 生成油气的物质基础
一 、 生 油 气 母 质 及 其 化 学 组 成
3、碳水化合物(carbonhydrate)
又称糖类，是自然界分布极广的一种有机质。它 是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物，尤以植物含量最 高。主要由C、H、O三种元素组成。按其水解产物可 分为单糖、双糖和多糖。多糖是天然高分子化合物， 在自然界分布很广，一般不溶于水，个别能在水中形 成胶体溶液。
早期生油说 晚期生油说
四、油气有机成因早期成油说
1.石油和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、 成岩作用早期开始。因此，称为“石油有机成 因早期成油说”。
五、有机成因晚期成油说
干酪根 1.成油物质是干酪根；
2.沉积有机质进入到一定埋深、成岩作用达到 一定程度，主要受到温度的作用，发生热降解， 开始进入石油生成主要时期； 3.促使干酪根向油气转化的决定性因素是：温 度，时间对温度起补偿作用；压力、催化、放 射性等因素也有影响；
第六节 烃源岩
第七节 油源对比
第二节 生成油气的物质基础 一、生油气母质及其化学组成
根据油气有机成因理论，生物体是生成油气的最初来源。 生物死亡之后的残体经沉积作用埋藏于水下的沉积物中，经 过一定的生物化学、物理化学变化形成石油和天然气。其中