石油和天然气的有机来源石油天然气有机形成学说的理论？

www.gaoxiao88.net

目前，世界学术界大都接受了石油天然气的有机来源理论模式。从地质学的角度也证实了这一观点：大部分的石油天然气矿床都分布在富含有机物质的沉积层。根据巴基洛夫（Бакиров，1993）的观点，还存在一系列的难题，这些难题使这一理论仍然备受争议。这些难题主要与石油天然气的特点有关。首先，石油和天然气是流体，能够在油气形成、矿床形成和破坏的不同阶段运移。“矿床”这个概念对于石油和天然气的积聚来说是相对的，因为石油天然气的积聚是运移的结果，而石油天然气的“产地”只能根据间接特征来判断。其次，不管是石油，还是形成石油的其他原始有机物质，都是各种化合物构成的复杂的混合物，其中很多都是现代实验技术条件下无法分析判断的。第三，在大气圈的环境中，石油成分可能在多种因素的影响下发生了实质性的变化。第四，由于石油天然气的储存和加工条件的特殊性，不可能对其矿床进行直接的观察和研究。石油天然气一般是在地球深部形成，一旦被开采到地表，其存在的矿床就不复存在了。

20世纪上半叶，随着新探明油田数量的增加以及石油开采量的提高，石油的研究领域大为拓宽，包括石油天然气的成因、运移及积聚等问题。

对石油天然气有机来源理论进行研究的著名学者有韦尔纳茨基（Вернадский）、阿尔汉格尔斯基（Архангельский）、泽林斯基（Зелинский）、古布金（Губкин）、瓦索耶维奇（Вассоевич）等。

韦尔纳茨基研究的是石油的生物化学基础。他认为，地下的动植物机体在分解过程中，一部分有机化合物散逸到大气圈和水圈，最稳定的有机化合物组成的部分进入沉积岩，在周围的生物化学条件下成为形成可燃性矿物的原始材料。阿尔汉格尔斯基将“生油”（能够形成石油）岩系的概念引入石油地质学。泽林斯基（Зелинский，1968）按照石油烃的有机合成进行了一系列实验，得到的产物从外部特征和物理、化学特性上都很像石油，但是与石油不同的是烃类组分不同。他写到，化学家用这种方法将有机材料变成了石油燃料，而且可以断定，因分解时天然材料的结构及组分不同而形成不同的石油烃混合物，混合物中具有石油烃族的典型组分，但是比例关系不同。

对于石油天然气地质学的发展具有特殊意义的是古布金院士的著作。他在《论石油》一书（Губкин，1932）中提出了有关石油生成条件和形成规律的主要观点。正是古布金的理论使石油形成假说成为完善的有理有据的理论。他提出了石油的动植物混合来源理论，揭示了从寒武纪至今在地壳的整个演化期间，在沉积盆地中一直持续着石油生成的过程。

古布金的研究形成了有关石油来源的“石油母岩岩系理论”和“腐泥岩理论”。于是，腐泥岩理论的实质是，动植物混合来源的腐泥和腐泥岩是生成石油和天然气的原始原料，腐泥和腐泥岩在分解后经历了不断的演变过程，最终这些腐殖质转化为石油”。

古布金认为生成石油最适宜的有机质是浮游生物，它们是自由漂浮的微型植物和部分微型动物（硅藻土等），在水体底部大量淤积，是有机质的主要物质来源——腐泥。而且他认为，在沉积盆地内空气能够到达的区域，有机质演化为藻煤或者混合来源的煤，而在还原性环境中则演化为石油烃。

石油烃形成的自然地理环境是古浅水海域、海湾的地槽构造带。

有机质的形成过程分为两个阶段。第一个阶段即生物化学阶段，这时进行的是H₂S，CH₄，CO₂，NH₂及其他分解产物以及油母的蛋白质分解。第二个阶段即地球化学或者动力化学阶段，这些产物在温度、压力不断升高的条件下转化为石油和天然气。之后，由于上覆岩层的压力以及构造运动，石油和水从石油母岩中被挤压出去，附着于孔隙度更大的岩石中（粗矿石和砂岩），随着地层的向上隆起，石油沉降聚积在集油带，并且形成有开采价值的矿藏。

石油天然气母岩沉积物有机物质的演变是一个逐渐发展的过程，并且具有多级演化的特点。但是石油天然气母岩沉积物究竟在岩石成因的哪一个阶段成为石油天然气的生成品，对此研究人员各持己见。

一部分学者沿袭古布金的观点，认为有机质及石油烃的演变开始于早期的沉积变质阶段，一直持续到退化阶段。还有一部分学者认为，由于有机物质的热催化和热转化作用，石油烃在退化阶段形成。

值得一提的是，在石油天然气矿床全球分布规律领域的研究上，古布金走在了同时代学者的前面。早在他研究出石油天然气的主要分布区域之前，古布金就揭示了油气储藏与外围山系（山脉的外围地带）的空间关系，也就是与古地台活跃边缘共轭的盖层褶皱带前缘，是范围广大的沉积区域，也是石油天然气聚积的区域。用现代的观点来看，古地台边缘最值得关注的是碰撞带的过渡稳定边缘地带。属于这一类的世界大型油气田有：伏尔加-乌拉尔、加拿大西部、近贝加尔-普列特帕托木斯克、普列特维尔霍杨斯克等。古布金的这些观点完全可能早于索罗赫金（Cорохтин）和乌沙科夫（Ушаков）的基于岩石圈构造的石油形成学说。索罗赫金和乌沙科夫提出了在俯冲带由于与沉积物裹挟而至的生物有机体的热量散逸导致烃族产生的可能性。

岩石圈板块的构造理论证明了碳氢化合物从板块俯冲带向大陆地台方向运移这一新机制存在的可能性。岛弧或者大陆活跃边缘均向大陆地台边缘推动。来自逆掩构造的碳氢化合物的运移通常促使地台边缘（山前）坳陷带石油天然气储量的明显增加，有时甚至超出充填沉积层的石油天然气原始总储量的很多倍。

珀尔非利耶夫（Порфирьев，1966）认为，地球上已形成的所有油田都是在渐新世到第四纪期间形成的。他提出了石油的动植物混合物质起源学说，当温度达到20～300 °时这些混合物处于均匀状态。在高温高压的条件下这些混合物发生氢化作用，从而形成了石油烃。氢元素的来源是碳水化合物，它们被厌氧菌分解为气态产物，包括氢元素。

此后，珀尔非利耶夫与戈林贝尔格（Гринберг）研究了有机物转化为石油的过程，只有那种埋藏在“反应堆-地层”条件下的同质有机物聚积物才变为石油。在这种条件下形成的石油是在动力破坏的环境中进行运移的。

瓦索耶维奇（Вассоевич）花费了很多年来研究石油的成因问题，他认为主要有以下几个因素：① 有机质在沉积岩中分布广泛，其在地表层沉积岩中的克拉克值为0.7%（或者C有机质0.53%）；② 具有含碳烃的有机质，即“沥青”，沉积外层（陆地部分）碳烃平均含量为120～150 g/m³，总量预计为n×10¹³ t，也就是说比石油总储量（n×10¹¹ t）高出很多倍。

他认为，在沉积变质阶段形成了甲烷和“微石油”，而在退化阶段形成石油的其他主要组分。脱离母岩的微石油部分成为石油的组分，并且形成了独立的相。在深部剩余的微石油中在温度和催化剂的作用下，这些高分子化合物分解为流动性更强的组分，并且补足微石油组分，甚至可以说是石油本身。在沉积岩沉降的过程中，石油烃因低分子碳氢化合物的增加而发生着变化，在隆起的过程中则发生生物化学的氧化作用。

瓦索耶维奇根据自己的研究，将沉积岩的纵向剖面划分出岩石成因的各个阶段：沉积变质、初级退化（早期）、中级退化（中期）、顶级退化（晚期），其中的每个阶段又分为若干亚阶段。

而后，孔托罗维奇（Конторович）、特罗费姆克（Трофимук）等很多学者建议将瓦索耶维奇的岩石成因带与石煤的变质作用（煤化作用）联系起来，如图 2.1所示。

图2.1 热催化阶段有机质生成石油示意图

索科洛夫（Cоколов，1968）提出了碳氢化合物生成的垂直带状图：剖面最上层是碳氢化合物产生的生物化学过程，往下1～2 km的深部分是热催化带，分为上层的石油天然气亚带和下层的甲烷亚带。热催化带的有机页岩脂类脂肪酸在释放碳酸气的同时生成碳氢化合物。在脂肪酸分解的同时，生成轻质和重质的液态及气态的碳氢化合物。

最近数十年间，对于拥护石油有机起源学说的学者们来说，巴基罗夫（Бакиров）等的成果具有重要意义（Бакиров Ипр.，1993）。综合油气形成漫长的多级过程，可以将其归纳为以下阶段：生物有机体内石油天然气原始物质及个别组分的形成，沉积物中残存物质的积聚；沉积变质及热催化过程中有机质的转化；碳氢化合物的新生产及其向集聚区域的运移；石油天然气的横向及纵向运移；矿床的形成、变形及损毁。

巴基罗夫也提供了石油天然气沉积的主要鉴别特征：① 水下厌氧环境（与空气隔绝）下的聚积；② 相对稳定的盆地沉降条件下在相当长的地质时期的沉积积累；③ 沉积层内具有石油天然气形成和发展的特征，岩石中有机物质沥青部分可能呈现出石油类碳烃含量的升高。

正如巴基罗夫所指出的，应该将石油天然气母岩岩系与生油气岩系区别开来，因为大量研究表明，含有有机物质的沉积物不是都能转化为石油和天然气。潜在的石油母岩岩层，如果不能沉降至有利于生油气条件的深部，同样也不具备生成石油和天然气烃的可能性。

在此不一一列举出为石油有机来源理论的发展做出过贡献的所有学者。应该提到的俄罗斯学者有安德鲁索夫（Андрусов）、布罗特（Брод）、加利莫夫（Галимова）、叶列门科（Еременко）、卡里茨基（Калицкий）等，国外公认的学术权威则是亨特（Хант）。

石油和天然气的联系和区别

大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样，是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐步形成的。按照这个理论，石油是史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的。经过漫长的地质年代，这些有机物与淤泥混合，被埋在厚厚的沉积岩下，经过高温高压逐步转化，首先形成蜡状的油页岩，后来退化成液态和气态的碳氢化合物，其向上渗透到附近的岩层中，直到遇到盖层为止，聚集到一起的石油便形成油田。
要生成大量的油气，第一必须有丰富的有机质来源，即必须具备一个可供大量繁殖和生物死亡后其有机体堆积和保存的古地理环境；第二，这些有机质堆积埋藏下来后，必须很快达到向油气转化的温度，才会生成大量的油气，要达到这一条件就必须具备一个长期稳定下沉的大地构造环境。
有机质向油气转化是一个复杂的化学变化过程。任何化学变化的发生都需要一定的条件，油气的生成也不例外，有机质向油气转化的过程中，细菌作用、温度、时间、压力、催化剂等是必不可少的物理化学条件。

搞笑吧

石油和天然气的有机来源石油天然气有机形成学说的理论？

相关参考：

相关评论

相关话题

搞笑吧

石油和天然气的有机来源 石油天然气有机形成学说的理论？

相关参考：

相关评论

相关话题

石油和天然气的有机来源石油天然气有机形成学说的理论？