生油理论的发展

生油理论的发展
----油气地球化学
CUG 021103班从过去到现在，人们在长期寻找、勘探和研究油气的基础上，提出各种生油假说。

不断地发展、改进完善，直至今天，干酪根热降解成油理论，逐步被大多数人接受，但是
世界上第一个试图探索石油成因的是俄国的罗蒙诺索夫。

早在1763年，他就提出了以下观点：地下肥沃的物质，如油页岩、碳、沥青、石油和琥珀都起源于植物。

石油是当今世界使用最普遍的能源和最重要的化工原料。

然而关于石油的起源，自从100～200 年前，俄国两位有名的科学家分别提出了石油的有机成因和无机成因以来，学者们也就分成旗帜鲜明的两大学派，各持一说，至今仍争论不休，难分胜负。

石油工业发展早期，认为是石油是无机成因的，无机成因说大致可归为2类：一是地深成因说，认为烃形成于地球深处；二是宇宙成因说，认为烃类早在宇宙阶段已经形成。

从十八世纪七十年代以来，对油气成因的认识基本上分为无机成油和有机成油学说两大学派。

（一）无机成因说
石油成因的一种假说。

这种假说认为，石油是由自然界的无机碳和氢经过化学作用而形成的。

石油无机成因说大致分为两类。

①地深成因说，认为烃类起
源于地球深处。

其依据是：在火山喷出的气体及熔岩流中含烃，来自地下深处的岩浆岩中发现有C1～C2的烷烃及可供生成烃类的化学元素；变质岩、岩浆岩及穿入前寒武系结晶岩的伟晶岩中也见到含油显示，甚至在结晶基岩中发现可供开采的工业油气流。

②宇宙成因说，认为烃类在宇宙形成阶段即已生成。

其依据是：在天体中常有碳、氢、氧诸元素及其化合物的存在。

例如，彗星头部的气圈中含有一氧化碳、二氧化碳和甲烷等；在太阳系行星的大气圈中也存在一定浓度的甲烷；在陨石中也已鉴定出烃类化合物。

在日常生活中，我们常用“化石燃料”来称呼石油、煤炭、天然气等经过千百万年才形成的，埋藏在地层中的能源。

在煤层中，人们早已发现了树木的性状和由树木的脂类物质形成的琥珀等直接证据，表明煤炭确是由死去的植物变成的；对于天然气，石油地质工作者们也已证明，它们可以由石油、甲烷细菌的生物化学作用、煤炭的分解作用而形成，还可以从地下深处的岩浆中释放出来富含甲烷的“无机成因天然气”。

石油是由古代生物(包括动物与植物，尤以浮游生物为主)生成的，既有机成因，这一点也被大多数学者认同。

然而，随着全球范围内石油勘探难度的增加和人们对油田的认识加深，越来越多的现象用“石油有机成因”的理论无法解释，长期失宠的无机成油理论又重新受到世界石油地质家的普遍重视。

1、碳化说：1876年俄国化学家门捷列夫：石油是地下深处的金属碳化物与下渗的水相互作用所生成。

生成的石油蒸气在冲向地壳的过程中冷凝形成油气藏。

2、宇宙说：1889年俄国索柯洛夫：碳氢化合物是宇宙所固有的，在地
球处于熔融阶段时即已存在于气圈之中了，以后地球冷却被吸附凝结在地壳上部形成油气藏。

3、岩浆说：苏联库德梁采夫(1949,10)，在纪念宇宙说六十周年时突然由有机说的观点转变为无机说，认为地球深处的岩浆中，含有C、H，还有O、N、S及石油中其他灰分元素。

在6000℃—12000℃下，C、H可形成甲基，到3000—4000℃可形成次甲基，随着温度降低，可形成甲基，最后形成甲烷，甲炔基可聚合形成各种烃，在温度、压力适合时形成石油。

其证据是：岩浆岩、变质岩中相继发现油气藏。

（二）有机成因说
石油是在质时期中生物死亡后，有机物分解而形成的。

石油有机成因假说的主要依据是：①石油馏分具旋光性（见石油）。

生物有机质普遍具有这种旋光性，而无机质则普遍不具有这种旋光性。

②现代沉积物及代沉积物中都含有构成石油的各种烃类化合物（由碳氢两种元素构成的有机化合物，也称碳氢化合物）。

石油成因的理论研究，由于对原始物质的看法不同，出现了有机与无机成因之争，形成无机成因和有机成因两大学派。

无机成因论者认为，石油是由自然界的无机物生成的（见石油无机成因说）；有机成因论者认为，石油是由自然界的有机物生成的（见石油有机成因说）。

在有机成因学派中，又有早期成油说和晚期成油说（见干酪根成油说），以及唯海相有机质成油与陆相有机质亦能成油之争（见陆相成油说）。

目前，石油有机成因说得到绝大多数石油地质学者的支持，特别是石油有机成因的晚期成油说在石油地质勘探工作中占主导地位。

石油勘探
实践表明，世界上已发现的99％以上的油气田都分布在富含有机质的沉积岩区，火成岩或变质岩中储存的具有工业价值的石油是由附近的沉积岩中生成的石油运移而来。

由于干酪根热降解成油说能比较合理地解释石油的生成和分布，因而成为油气资源评价的重要依据。

1、十八世纪中叶，罗蒙诺夫提出“石油是煤在地下高温蒸馏的产物——蒸馏说。

2、二十世纪初，发现石油中有卟啉化合物，石油有旋光性——有机说盛行“植物说”、“动物说”、混合说、脂肪说、碳水化合物说、蛋白质说。

3、“混成说”（1932年古勃金）：含有各种类型的分散有机质的淤泥，在成岩早期产生分散状态的石油，在压实过程中和水一起进入储层形成油气藏。

——早期有机成因说
4、早期有机论（P.V.Smith，1952—1954）：石油是有机质在沉积（埋藏成岩）早期生成的，是许多海相生物遗传下来的天然烃的混合物。

5、晚期成油说（P.H.Abelson，1963）：石油是由沉积岩中占有机质７０－９０％的不溶部分（干酪根）经过一定的埋藏演化，在成岩作用晚期，经热解产生的。

——干酪根热解成油说
6、液态窗（Pusey，1973）：液态烃分布规律，主要分布66.5～148.9℃地温间，高于此温度大部分为凝析气田、气田、干气田；低于此温度则为生物成因气。

液态烃存在的温度范围称为液态窗。

表明石油的分布于温度有关，存在于一定深度范围，并不在地表，从而支持了晚期有机说。

近来，石油有机成油理论的又一进展是煤成烃理论的发展与完善。

二十世纪六十年代以来，在世界各地相继发现了一批与中、新生代煤系地层有关的油气田。

这表明煤系地层不仅是天然气的主要来源，而且也能形成相当数量的石油聚集和大油田。

到了二十世纪八十年代，人们通过有机岩石学与地球化学相结合的方法和实验模拟对煤成油问题进行了深入的理论探讨，提出了煤系地层有机质生烃机
理和演化模式。

这就更拓宽了油气勘探领域。

（三）与传统石油有机成因理论相悖的现象
近年来，传统石油地质理论和长期从事油气勘探的专家学者们遇到的许多问题，难以用传统的石油“有机成因理论”圆满地解释：
一、一些地区为什么找到了大约15亿年前形成的石油？而按照传统的石油地质与生物学理论，当时的生物量似乎并不足以形成石油。

为什么在不含生物的地层中也能找到石油？比如加拿大阿尔伯塔省的阿塔巴斯河区和美国堪萨斯的克拉富特———普鲁斯油田，都是在没有富含生物的沉积岩层。

二、为什么许多大型油气田都分布在地壳的大型线状断裂带上？它们的分布显然受地球板块的边界控制，比如美国在洛杉矶的逆掩断裂带上就发现了19个油田。

为什么一些油气田都与大山脉相邻——那里大多是板块或者地块的结合带。

我国新疆克拉玛依油田在著名的“克——乌大断裂带”附近就找到了十余个油气田，而离开这条断裂带就很难发现油气田。

三、为什么世界上的大型、超大型油气田大多集中分布？比如中东地区，这仅仅用“那里的海相地层可以更多地富集有机质”的观点解释恐怕难以令人信服。

四、为什么大型油气田的分布区内，往往地热值都较高？而且大油田的地层深部大多存在着一个地幔柱—那是油藏与地下深处相通的证据。

五、为什么世界上许多油田的汞含量都很高？其含量高于大气中含量的几十到几百倍。

为什么一些油气区中的的氦含量也高得惊人(比如我国四川南部天然气田中的氦的比例相当高，经过提纯后可以生产工业性氦)？为什么在世界许多
大型铅锌矿中都发现了大量碳质沥青？而铅锌矿富集的主要原因就是地壳深部的热液上涌。

六、1973年辽宁省大地震后，辽河油田的石油勘探形势突然好转，1986年产量突破1000万吨，一跃成为继大庆、胜利油田之后我国第三大油田。

而且，辽河盆地内平均每平方公里年产原油近一万吨；山东胜利油田的面积仅为3000平方公里，但采出的原油已达3000万吨；玉门老君庙油田经过60年的开采以后，已经采出了几倍于原来探明的地质储量，这些都是用常规的石油地质理论难以解释的。

七、传统的石油地质理论认为，石油的生成至少需要数百万年以上的时间，但是，最新的实验室内热模拟试验表明，石油的生成并不需要太高的温度和压力，人们对美国黄石公园内热泉的有机质研究也表明，生成石油的时间有几千年足矣！更有甚者，墨西哥湾水域漂浮的藻类经太阳暴晒数周后，竟有液态的油滴生成。

面对这些向传统石油地质理论挑战的现象，人们似乎有理由认为：世界上有些油田的石油似乎正在源源不断地得到补充；一些油气可能来自地壳深处；石油的生成、运移、聚集可能与地震有关，而地震恰恰是地壳运动的表征，它能把地下深处的油气“送”上来吗？
总之，任何一种学说都没有穷尽道理，而只是开辟了通往真理之路。

任何的理论都在不断地进展，需要时间的检验，需要今天和明天的油气地球化学者区发展和完善！。