现代油气成因理论综述.doc
《高等石油地质学》第1章-现代油气成因地质
1．埋深较浅（从沉积界面到数百米乃至1500m深处）；
2．温度较低，介于10—60℃； 3．以细菌活动为主，与沉积物的成岩作用阶段基本相符，
相当于碳化作用的泥炭-褐煤阶段；
4．在缺乏游离氧的还原环境内，厌氧细菌活跃，生物起源 的沉积有机质被选择性分解，转化为分子量更低的生 物化学单体（如苯酚、氨基酸、单糖、脂肪酸等）， 部分有机质被完全分解成CO2、CH4、NH3、H2S和H2O等 简单分子；
（三）热裂解生凝析气阶段特征
1．沉积物埋深起过3500～4000m； 2．地温达到180～250℃，则进入后生作用阶段后
期，相当于碳化作用的瘦煤～贫煤阶段； 3．此时地温超过了烃类物质的临界温度，除继续
断开杂原子官能团和侧链，生成少量水、二氧 化碳和氧外，主要反应是大量C-C链断裂，包 括环烷的开环和破裂，液态烃急剧减少；
（这个现象在中科院地球化学研究所的实验室中 获得证实；同时，在野外也得到肯定（四川盆 地威远隆起震旦系白云岩中见到石油热演化的 最终产物甲烷和固态沥青））
一、现代油气成因的一般模式
二、存在的问题
1．在生物化学生气阶段，现代沉积物中烃类含量 太低，不足以成为已知油气的烃源。与之相反， 与现代沉积物相比较，不同地质时代沉积岩中 烃含量却显著增加，这表明沉积物在浅埋过程 中，生烃作用异常明显（Hunt,1961）。
（四） 深部高温生气阶段特征
1．当深度超过6000～7000m，沉积物已进入变生 作用阶段，达到有机质转化的末期，相当于半 天烟煤-无烟煤的高度碳化阶段；
2．温度超过250℃，以高温高压为特征；
3．已形成的液态烃和重质气态烃强烈裂解，变成 热力学上最稳定的甲烷；
4．这个阶段生成干气甲烷和碳沥青或次石墨。
第1讲 现代油气生成理论
生油窗 挥发物 干酪根 未熟-低熟 石油 生物化学生气阶段
成岩作用阶段 Ro=0.5-1.0% 60-180 C 湿气 1.5-4.0km
热催化
Ro=1.0-2.0% 180-250 C 4.0-7.0km
湿气
热裂解
Ro 2.0% 250-375 C 7.0-1 生物化学降解
（6）．富硫大分子有机质早期降解生烃
干酪根中不同原子间的键能: S—S：250kj/mol, S—C：275kj/mol, C—C：350kj/mol. S—S和S—C键易断裂，富硫大分子可早期 低温降解形成低熟油。
低熟油的形成的地质模式
吐哈盆地
东海盆地
低熟油的形成的地质模式
板桥凹陷
苏北金湖凹陷
• • • •
三种排烃机理： 压实排驱：低熟阶段， Ro=0.5--0.7% 连续沥青网络运移：生油窗， Ro=0.7--1.2% 气溶方式运移：成气阶段，Ro大于1.2%
煤成油的成烃模式
• 4．煤成油的地球化学特征 • 煤成油排驱和运移具有强烈的地层色层 效应： • 分子直径较大和极性较大的油被滞留在 源岩内，轻质油和凝析油运移出烃源岩 聚集成藏。
• 4．煤成油的地球化学特征 • （1） 密度较轻，饱和烃含量高，非烃 和沥青质含量低； • （2）正构烷烃中高碳数组成含量高；
• （3）具姥鲛烷优势（pr/ph2）；
• （4）具明显的藿烷类和C29甾烷优势，含 有较丰富的芳香烃类； • （5）13C重，富集重碳同位素。
四. 现代油气生成模式 • 干酪根晚期成烃模式 + 未熟-低熟油形成模 式 • 沉积物（岩）中的可溶有机质和不溶有机质 （干酪根）是一个有机联系的整体，在成烃 演化过程中，随理化条件的改变，处于一种 相互转化的动态平衡中。
油气的生成Microsoft Word 文档
石油和天然气" _# v: B) o. L* U* k- {, b1 ]- l" {' I. A4 X; G& h在谈油气生成之前，还得先说清楚什么是石油和天然气这个问题。
& f3 ?9 ]! ~. M??J; P% K 对石油这个名字，大家不会太陌生了，但究竟什么是石油?回答恐怕就不那么确切了。
对这个问题，这里不妨用一句话来表达，那就是：“石油是地下岩石中生成的、液态的、以碳氢化合物为主要成份的可燃性矿产”。
+ Z* \- m3 l) o5 B这里还要特别提到的就是天然气，天然气作为石油的伴侣，它也是以碳氢化合物为4 g/ E4 c; {% ?3 j# S7 d! t主要成分，而是以气体状态从地下岩石中来到地面的。
从广义上来说，天然气除了以碳氢化合物组成的可燃气体外，凡经地下产出的任何气体都可称为天然气。
如二氧化碳气、硫化氢气等。
不过，通常所说的天然气都是指的可燃性气体。
从地下采出来的石油，没有经过加工提炼成各种产品以前通称为原油。
原油的化学元素主要是碳、氢、氧、氮、硫，其中碳和氢所占的比例最高，含碳84~87%，含氢12~14%，剩下的1~2%为氧、氮、硫、磷、钒等元素。
这些元素的大多数都是以化合物的形态出现。
我们可以把石油中名目繁多的化合物分成两大类，一类是由碳、氢元素组成的化合物，即通常称为烃类的化合物,如链烷烃、环烷烃、芳香烃，这是原油的主要成份。
另一类是含氧、氮、硫的非烃化合物，如含氧的酚、醛、酮;含氮的叶琳;含硫的硫醇、噻吩等。
( _8 D9 |' \! A8 y原油的物理性质最直观的就是丰富多彩的颜色，由浅到深有白色、淡黄色、褐色、黑绿色以至黑色。
我们常见到的石油一般都是黑色的。
颜色的深浅和其中含有的非烃类物质的多少有关，含量高的颜色就深。
此外，用仪器测得的原油物理性质还有密度、粘度、凝固温度以及在荧光灯下发出颜色各异的荧光等。
3油气成因理论
Petroleum Geology
• 古勃金和维尔纳茨基将石油有机成因说推向新的高度，形成了较为完整 的生油岩理论。 • Treibs(1934)首次发现并证实卟啉化合物(porphyrin compound)广泛 存在于不同年代、不同成因的含油和沥青建造中，认为卟啉化合物 (porphyrin compound)来自叶绿素的生物地球化学转化，是石油有机 成因的重要证据。再加上石油具旋光性的确认，石油有机成因的证据进 一步充实。 • Eisma & Jurg（1964）、Almon（1974）对成烃机理进行了探讨，还 对有机化合物醇、酯、酮和醛的成烃转化以及叶绿素、氨基酸和聚萜烯 的转化作了研究。就形成石油的生化组分而言，无论是脂肪、蛋白质还 是碳水化合物乃至木质素（木栓质体），都有证据证明可以形成烃类， 但通常认为包括脂肪和原生烃在内的脂类物质是最主要的成油原始生化 组分。
可归纳为无机成因（ (Inorganic Origins theory)和有机成 因（ organic origins theory ）学派。
• 一、无机成因说：无机成因认为石油及天然气是在地下深 处高温、高压条件下由无机物变成的。 • 地球内部成因假说：认为油气由地球内部的无机物在一定 条件下形成并通过深大断裂运移到地壳成藏。 • 地球外部成因假说：认为油气形成于宇宙，而被地球形成 初期所俘获。
• 证据：许多天体的岩石中有Ｃ、Ｈ化合物存在。 • • 泥火山的反复喷发含有甲烷气。 岩浆岩和变质岩中发现石油。
• 石油高温生成说、蛇纹石化生油说等。
石油地质学
• （二）、地球外部成因假说：
Petroleum Geology
• 主要是宇宙成因说（В·Д索可洛夫）：认为地球形成初期，地球的外层大 气中包含了C、H化合物，冷却过场中被岩石吸收。当岩浆进一步冷却时， C、H化合物从裂隙运移到地壳。支持此观点的有天文学家Fred Holye、 化学家Robert Rinbson。 • 证据：宇宙中许多星体的气体是还原性气体。除了氨、氢、水蒸汽外， 还有CH4，在紫外线照射和雷电作用下发生光电反应，逐渐形成重烃化合 物。从碳粒球陨石中检测到6%的有机质（非石墨），有烷烃、芳香烃及 S、N化合物，且C13/C12与原油和海洋植物的旋光性组分类似（Orgueil 研究）。地球的氧化型大气在地球的出现大约只占地球历史的1/3。 • 欧洲航天局“惠更斯”对“土卫6”的探测表明，其大气主要由甲烷组成， 与地球早期相似。
油气成因理论
油气成因理论一、油气无机成因说（一）泛宇宙说认为包含烃类在内的有机化合物是宇宙天体的无机演化过程中形成的。
1．宇宙说：认为地球呈熔融状态时，碳氢化合物就包含在气圈中，随着地球的冷却被冷凝岩浆吸收，最后凝结于地壳形成石油。
2．地幔脱气说：认为地球深部存在大量的甲烷和其他非烃资源，在地球分异演化的早期从地球深部被加热而释放出来，有的被释放到大气圈，一小部分形成天然气藏。
（二）地球深部的无机合成说1．门捷列夫的碳化合物说：认为地球内部的水与重金属碳化物相互作用，形成碳氢化合物。
2．高温生成说：认为深度在150km，温度超过1500k、压力达5000Mpa，由于FeO及Fe3O4的参与，水与二氧化碳被还原形成烃类。
3．蛇纹石化生油说：提出橄榄石的蛇纹石化可以产生烃类。
4．费—托地质合成说：认为地球上原始石油是在20×108 年前通过费—托反应生成。
二、有机成因说基本观点：石油是地质历史时期生物有机质形成的。
分为：早期生油理论和晚期生油理论。
目前晚期生油理论占主导，晚期生油理论是指石油是在有机物质被埋藏到一定深度、温度条件，在热力作用和催化作用由有机物转化而来。
（一）生油的原始物质生物有机质：包括脂类、蛋白质、碳水化合物、木质素和丹宁（二）生油环境温暖、潮湿的气候环境有利于生物的大量繁殖和发育，总而具备了丰富的生油原始物质。
海洋、湖泊、三角洲等古地理区域不仅有丰富的水生生物，还因水体起到了隔绝空气的作用，阻止了有机质的腐烂分解，是生油的有利地区。
（三）油气生成的一般模式：1．生物化学生气阶段2．热催化生油气阶段3．热裂解生凝析气阶段4．深部高温生气阶段。
05第二章-1-成因概述
陆 地 陆 地、再沉积
成矿意义 石油、油页岩、腐泥煤
油、气 气、腐植煤 无油、痕量气
尽管我们上述对干酪根类型进行了详细划分，但必须注意，岩石中 的2020干/3/2酪7 根是各种类型的混杂组合，只是各种类型的含量比例不同而已。
课外思考：
1、为什么说浮游生物是主要的成油原始 物质？
现代从岩石中所测得的有机碳含量实际是残留 的有机碳含量。不过，被转化移出的只是极少一部 分。
四、沉积有机质中的干酪根： 1. 概念
干酪根：沉积岩中不溶于碱、非氧化型酸和非极性有机溶剂的分散有
机质。实验室从岩石中提纯出来 的 干酪根是黑色或褐色粉末。
色层
有
烃用
吸附物
机
类硅
质
溶于有
机溶剂
的
用 乙
可+
溶胶 的质
第二节 生成油气的物质基础
一、油气生成的原始物质
石油起源于生物物质，生物物质的化学组成主要有4类： 脂类、碳水化合物、蛋白质以及木质素等组成：
①脂类：狭义的理解主要是指动植物的油脂，广义的 理解则泛指所有不溶于水但溶于溶剂（如乙醚、氯仿等） 的脂状物质。
脂类物质抗腐能力强，化学成分和结构都接近石油， 所以，历来被许多人当做最重要的成油母质。
③在油田剖面中，含油层位总与富含有机质的层 位有依存关系。
④除卟啉外，近年还在石油中找到了许多与异戊间二烯 类，萜类和甾醇类有关的化合物。这些化合物的化学结构仅 为生物物质所持有。这即为地球化学家称之的生物标记化合 物或者指纹化合物。
所谓的生物标记化合物是指相对不受轻组分流失和风 化作用的影响，在有机演化的初期和中期始终保持着这种较 高分子的物质，如卟啉、异戊间二烯类等。它们可用于油源 对比、地层对比和油苗对比。
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。
油气的生成理论
生物化学生气阶段
当原始有机质堆积到盆底之后，开 始了生物化学生气阶段。其深度范围是 从沉积界面到数百米乃至1500m深处，温 度介于10~60℃，以细菌活动为主。在还 原环境下，沉积有机质被厌氧细菌选择 性分解，转化为分子量更低的生物化学 单体，部分有机质被完全分解成CO2、 CH4、NH3、H2S和H2O等简单分子。
物理化学条件
问题4：生成油气的条件有哪些？
3.1.1 油气的生成理论
（一）古地理环境与地质条件
• （1）长期被淹没的水体。 • （2）离岸近地区。 • （3）浅海（湖）地区。 • （4）稳定的水体。 • （5）地壳长期稳定沉降，而
且沉降幅度应与沉积物补偿 的速度大体一致。
压力作用
3.1.1 油气的生成理论
• 1866年由法国著名化学家M·伯塞洛特提出。他经过实 验后认为，在高温下，CO2与碱金属作用可生成碳化物， 后者遇水即成乙炔，进而合成高级碳氢化合物；
• 1877年，俄国化学家门捷列夫以碳化铁实验制造碳氢化 合物成功，并认为石油是存在于地下碳化铁和水生成的， 从此创立了此假说。
3.1.1 油气的生成理论
一、油气有机成因说
问题2：什么是陆 相生油学说？
3.1.1 油气的生成理论
陆 相 生 油 学 说
20世纪30年代，潘钟祥等首次提出了陆相生油学说
陆相湖盆是陆地上相对低洼的汇水处，众多的溪流所携带的陆源、 有机碎屑和营养物质源源不断注入湖内，为水生生物的生长和繁 衍创造了条件，生长发育的浮游藻类和微生物死亡后便同高等植 物的碎屑被埋藏，转化为石油。
根据德根斯和伦特（1965）的研究
分散在沉积岩中沉积有机质约为0.38亿亿吨 大量统计资料表明，在近代沉积物中，干酪根占沉积有机质 总量的95%以上，在古代生油岩中占70%~90%左右。
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前言石油和天然气的成因问题是石油地质学的前缘学科之一,也是石油地质的热门话题。
因为不仅涉及到油气成因理论的创新,而且关系到深部油气的勘查方向和最大程度扩大能源储备的问题。
对于油气成因,除了“生物成因论”和“地幔成因论”之外,尚有“地幔热柱成因论”、“宇宙尘石油雨成因论”、“地下放电放光成因论”、“古陨石坑成因论”等等概括地说,就是“有机”和“无机”的成因争论。
20世纪中期,我国大庆油田在陆相有机成因理论的指引下,发现了世界上最大的中、新生代陆相油田,突破了“中国贫油论”的束缚,取得了辉煌的成绩。
近年来由于我国冀东南堡大型油田、四川盆地普光大型海相油田、松辽盆地徐家园子油田火山岩气田的发现,无疑是对单一的“生物成因论(有机成因论)”提出了挑战。
然而石油成因理论不仅关系到生命起源等重大科学问题,而且对于石油勘探工作有着实际的指导意义。
有机生油论指导我们找到了目前绝大多数的油气资源,然而无机成因油气田的不断发现,以及无机生油论取得的一些令人瞩目的研究成果,使我们不得不重新审视生油理论,以求解放思想,拓宽视野,在新领域探寻石油资源。
现在认为石油基本上是无机成因的,而天然气的成因却是二元的即有机成因和无机成因。
油气成因理论应该是不断发展、不断进步、不断丰富的过程。
上世界七十年建立的油气有机成因理论极大地推动了石油工业的发展,指导地质学家们发现了众多的油气田。
但是油气的无机成因理论也在发展丰富取得了一些列的成就。
以及一些无机成因的油气田的发现更是极大地鼓舞了长期坚持油气可以无机形成的地质学家,进一步推动了有机无机成因理论的发展。
同时也有一些理论认为尤其是两种机制同时作用的结果,即油气中的碳元素来自生物有机质即为有机成因,而油气中的氢元素部分却是来自无机自然界的。
更有一些理论运用地球动力学的模式直接打破了油气传统的有机或者无机成因划分,将二者融为一体运用地球动力学模式进行分析和研究进而指导油气田的勘探。
一．油气有机成因油气的有机成因理论包括早期生油说和晚期干酪根热降解。
油气的有机成因理论大家已较为熟悉在这里我只做简要的介绍。
油气的有机成因理论中最重要的是上世纪七十年代法国科学家Tissot等创立的干酪根晚期热成烃理论,揭示了常规油气的形成、演化和分布规律,描述了油气生成、破坏的阶段性和基本过程在指导现在常规油气的勘探中发挥了无可替代的作用。
干酪根晚期热降解生烃理论认为液态烃形成的温度范围为 60-120℃( 即Ro在0.6%-1.35%之间 ),当地层温度超过 120℃( Ro>1.35%)时有机质和液态烃将发生分解形成以甲烷为主的气态烃类。
世界上绝大部分已发现的石油均存在于65.5-149℃的温度范围,高于此范围的石油则被天然气所取代。
故将此温度界限称之为“液态窗”。
该理论认为在约 4500m以下深度的地温环境下石油和天然气将不能形成有商业价值的油气藏。
然而勘探实践和理论研究表明石油特别是天然气可稳定地存在于更大的深度。
因此对深层石油和天然气的研究应着眼于突破传统的"经济死亡线"在现行勘探深度以下研究和寻找石油和天然气特别是天然气资源。
这说明传统的油气有机成因理论即干酪根晚期热降解理论存在着一定的局限性,不能用于指导地壳更深层的油气资源的勘探。
二.油气无机成因从1763年俄国学者洛蒙诺索夫注意到油气的成因与火山活动有关,提出了无机成因油气的启蒙思想以来,无机成因油气说几度兴衰。
油气无机成因理论出现两个多世纪以来,形成了多种无机成因油气观点,概括起来有以下几种：宇宙说、碳化说、岩浆说、变质说和核变说。
目前影响较大的非无机生油气的几个学派。
其中之一是Gold的地幔脱气理论;其中之二是费-托地质合成理论。
1.地幔脱气说1.1Gold氏的理论Gold 等依据太阳系、地球形成演化的模型, 认为地球深部存在着大量的甲烷及其它非烃资源,这些甲烷在地球形成时就已存在,大量还原状态的碳是在地壳深部被加热而释放出来的。
经过地质历史时期的种种变化,这些甲烷向上运移, 并大量聚集在地壳深度15km左右的地带,形成无机成因的油气藏。
Gold 认为,大陆板块边缘褶皱带、大型地壳裂谷、地震活动带、活火山或死火山附近,以及已查明富集油气的线性带的外延部位均是油气概率极高的地区。
如前所述,来自地幔的烃,可以进入到大气圈中,也可运移到沉积储层,也可运移到火成岩、变质岩中,更可以进入水圈。
北极地区大量气水合物的发现正是甲烷等烃类气体向上运移而形成的类冰态化合物。
著名天体学家Ahrens( 1994) 在论述地球起源时明确指出:地球是吸积形成的, 被吸积的物质是冷却的, 因此,它们保留了相当一部分挥发份(水、甲烷、氨和稀有气体等)。
1.2幔汁说幔汁说由杜乐天所倡导。
杜乐天通过对地幔流体及软流层地球化学的多年系统的深入研究,在1987 年提出幔汁说的基础上,于1993 年提出了地球有5 个气圈的新假设。
该假设认为:地球是一个充气的球,它内部存在压力极大,而且温度和密度都很高的气体,这些气体构成了从地球表面一直到地核的至少 5 个气圈。
其中地壳气圈( 即气圈,位于地壳8～10km以下)对于人类具有重大的意义,它蕴藏着可供人类大规模开发利用的巨大天然气资源。
1. 3 幔源油气前苏联科学院地质研究所极重视地球深源气的研究, 根据他们的理论,以及实验模拟,并从大量的地球化学资料,论证了在强还原条件下形成的深源气是氢气、各种烃类气及硫化氢。
他们认为:在上地幔这种特有的温度和压力条件下,液-气相是氢和烃的巨大储气库。
2.费-托地质合成说2. 1俄罗斯学者的“超基性岩底辟说”俄罗斯学者卡罗斯、萨尔基索夫等( 1986)根据大量折射波、反射波、转换波的研究和分析,提出地壳结晶基底非层状特征的新概念模型。
尔后,沃里沃夫斯基提出了陆壳岩浆潜入式增长的超基性蛇纹岩底辟说。
他们认为: 陆壳的结晶部分不全是由高变质的层状结晶岩所构成,即在花岗岩(花岗片麻岩) 与玄武岩中间夹有可塑性的超基性蛇纹岩。
在地壳发展早期是双层结构,后来由于可塑性的超基性岩的挤入使上下层分离,并发生破裂, 即所谓的“超基性蛇纹岩底辟说”。
这种超基性岩在地球物理上的显著特点是低速、高导性。
根据上述机理,上层的花岗岩(花岗片麻岩)呈不连续的断块似乎飘浮在这层超基性岩上。
地幔脱气生成的CO2、 CO、 H2 沿玄武岩的破裂带上升到超基性的蛇纹岩带, 发生了著名的费-托合成反应:费-托合成的烃类伴随着岩浆活动(如火山喷发)沿花岗岩缺失的“通道”上升,并运移到储集层形成油气藏。
蛇纹石化超基性岩是油气生成的“发生器”,油气的费托合成反应便在此带发生;沉积盆地由于有孔隙好的砂岩、白云岩等,成为油气的“存储器 ;上地幔是油气生成的“原料库”。
这三者缺一不可,但必须有“通道”相互连通。
这是目前对地壳结构的新的认识,从而为油气非生物( 无机) 生成理论注入了新的活力,使非生物(无机)成因论摆脱了“烃类无法存在于上地幔的高温条件”的困境。
沃里沃夫斯基研究了上述陆壳结构与含油气盆地的关系, 特别是研究了世界 9 个大型、超大型含油气盆地的结构、地球物理参数,发现这些大型、超大型含油气盆地的沉积层均直接与蛇纹石化超基性岩或玄武岩接触而缺失花岗岩, 他把这种盆地称为“缺花岗岩型盆地”,并认为凡底部缺失花岗岩的盆地,均蕴藏着巨大的油气资源。
2. 2板块构造与费-托地质合成费-托地质合成反应能否在地质条件下实现,困难主要在于催化剂、氢气和二氧化碳的来源问题。
2. 2.1氢来源自然界常见到超铁镁岩的蛇纹石化,伴随蛇纹石化过程有氢气放出,其反应方程是:10( Mg 1. 86Fe0. 14 ) SiO4+ 14. 2H2O—→5Mg3Si2O5 ( OH) 4+3. 8( Mg 0. 95Fe0. 05 )( OH) 2+ 0. 4Fe3O4+ 0. 4H2Janecky 和 Sey fr ied( 1986) 用海水对大洋橄榄岩作了蛇纹石化的模拟实验, 温度在200℃和300℃,压力为50 MPa(没有CO2 ) ,结果有磁铁矿沉淀和氢气生成。
上述反应是可逆的,即如果蛇纹石与水镁石反应, 则可生成橄榄石、磁铁矿、水和氢气。
这个反应即所谓脱蛇纹石化作用。
因此,只要地壳上发生超铁镁岩的蛇纹石化及其逆反应脱蛇纹石化,便可产生大量的氢,而大洋中脊、板块俯冲带、裂谷则都是超铁镁岩蚀变生氢的有利场所。
2.2.2CO2来源蛇绿岩、科马提岩等超铁镁岩经常有白云石、菱镁矿等碳酸盐矿物共生,在蛇纹石化过程中,这些碳酸盐矿物有可能部分或完全离解脱碳生成CO2。
板块俯冲、岩浆侵入、裂谷等地质背景均适宜CO2 的排放,这部分CO2 可按费-托合成原理转化成烃类。
2.2.3催化剂研究表明:在费-托合成反应中,不仅金属铁有催化活性,离子化(氧化)的铁有与金属铁一样的催化活性。
在合成过程中由于CO2 的离解,表层磁铁矿会不断氧化成赤铁矿;同时在氢的作用下,它又重新还原成磁铁矿。
研究还表明:在500℃的温度下,氧化铁可以与它的承载物(氧化硅或氧化铝)交换阳离子, 即铁离子进入了承载晶格比较稳定的位置,因而获得了良好的催化活性。
由此推测铁硅酸盐可能也是费-托合成反应的活跃催化剂, 而磁铁矿、赤铁矿、铁硅酸盐都是地壳中常见的矿物,完全可以满足费-托合成反应的需要。
2.2.4发生费-托合成反应的有利构造部位目前看来,最适宜的部位是:俯冲板块的接触带、蛇绿岩推覆体中、裂谷作用所薄化的地壳中,具体地说,这种俯冲沉积岩含大量碳酸盐,而蛇绿岩仰冲到陆架碳酸盐之上。
俯冲碳酸盐沉积物中所排出的水和脱碳作用所生成的CO2,将沿着上覆的地幔岩石圈及蛇绿岩的底面上升,为蛇纹石化,H2O、 CO2 的还原以及烃类的合成创造良好条件。
此类大型推覆体本身的质量,可能有助于把所产生的流体向克拉通内部驱赶。
三.油气有机无机混合成因尽管大量资料显示烃类特别是石油的形成主要与沉积有机质有关,但由于有机质赋存于无机矿物颗粒之间,特别是其中富集大量的水,成为化学反应活跃的介质,并可能参与化学反应。
成岩演化不仅对有机质成烃演化起促进作用,而且环境条件的变化亦相应地促进无机岩石的转化。
因此, 有机质—无机矿物—水之间构成了一个相互联系、相互制约、相互促进转化的整体。
按照有机成烃观点,油气中的主体元素C、H和辅助元素 N、S、O等都来自先体有机质,与有机质相比烃类相对富氢（表 1）,而这些氢由原始有机质中一部分化合物聚合而产生。
事实上,无论是何种自然有机质组成,要形成石油,如果以C作为标准,必是一个富氢去其它元素（ N、S、O等）的过程。
目前流行的看法是氢主要来自有机组分本身,由于一部分有机质的缩合, 提供氢以形成烃类。
但是,在沉积源岩中从水中提供的氢可能比有机质缩聚产生氢更有利。