石油与天然气地质学-第2章-现代油气成因理论

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1、第二章现代油气成因理论本章重点：石油和天然气的成因学说；有机成因早期成油说和晚期成油说；生成油气的原始物质；有机质转化成油气条件和因素及演化规律。油气生成的地质环境；特别鉴别烃源岩常用地球化学指标及评价。第一节油气石油成因理论发展概况石油、天然气成因，作为找油、找气工作的基础，具有很重要的指导意义。石油、天然气只有生成后，才有运移、聚集、保存、破坏等石油地质事件发生，无油气源一切都无意义。对油气成因，现已提出了多种假说，之所以出现各种假说，其复杂性在于：1.物态上，油气都是流体，易于流动，现找到它们的地方，往往并不是它们生成的

2、场所，2.化学上，油气通过运移，其性质、原始组分发生变化，现在组成，并不代表其原始面貌；3.对油、气同原始母质之间过渡形式短乏明确认识(仪器、设备、模拟条件有的无法达到)。实际上，油气生成不能脱离周围地质条件，争论的焦点是原始物质和转化条件等问题。油气成因基本归为无机和有机两大不同派别。总结勘探、开采经验，结合近代物理学、化学、生物学及地质学等基础理论科学，为有机说提供了充分证据，且形成了相当完整的体系，从而被绝大多数人所接受。有机成因理论形成后，争论油气是成岩早期或晚期形成的问题。通过大量研究，晚期成油说得到大部分人的拥护。

3、目前，特别是我国，基本是以有机成因晚期成油学说观点进行石油地质学研究和勘探开发的。现有人提出，成油的过程是多次的，即早期也有，晚期也有。应该说，晚期是主要的。一、油气无机成因说石油工业发展早期，从纯化学角度出发，认为石油是无机成因的。大致可归为两类：地深成因说，认为烃类形成于地球深处；宇宙成因说，认为烃类早在地球形成的宇宙阶段即已形成。主要依据是：1.实验室中，从无机物中合成得到了烃类；2.天体光谱分析、有碳、氢和烃类；3.火山喷出气体、岩浆岩的包裹体中含烃；4.陨石中鉴定出烃类；5.石油的旋光性，可由非旋光物质合成，叶啉也可

4、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），即碳和铁形成碳化铁，与地壳深处热水相遇生成碳氢化合物；②宇宙说(索科洛夫,1889)认为碳氢化合物早期宇宙固有的，与后期条件关系不大；③岩浆说（库特梁采夫1951）认为地球深部岩浆中存在碳、氢、微量元素，岩浆冷却时形成烃类；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

5、许多问题：1.远离油气地质实际(99.9%的油气与沉积岩有关)。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、植烷、甾烷等，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、植物先生成腐泥岩、再形成石油。使有机

6、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。三、油气有机成因证据（主要有以下几点）：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.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；3.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；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；5.石油中检测出各类生物标记化合物，其碳骨架仅为生物体所特有；6.油气元素组成与有机物质相近；7.石油及大多

7、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；8.石油普遍具有旋光性，只有从生物才能获得这种物质；9.模拟表明，从多种有机质中可得到油气的烃类产物；10.古代、现代沉积物中检测出类似油气中的烃类。五、有机成因早期成油说有机成油理论形成后，进一步争论逐渐转为石油是成岩早期、还是成岩晚期生成的问题。（理由主要有）：1.在近代海洋湖泊沉积物中发现了有机物质的烃类转化的过程；2.在实验室用细菌作用于有机质(脂肪、蛋白质、碳水化合物等)得到了比甲烷重的烃类；3.研究发现，微生物的活动随埋藏深度增加迅速减弱以至停止。因此，提出某些细

8、菌是有机质加氢去羧基转变为类石油的媒介(这一过程，只能在埋藏不深的成岩作用早期进行)。4.认为石油形成后是呈徽点滴状的，其运移是以溶解在水中的方式进行运移的(这要求岩层孔隙大、喉道粗，且生油岩大量的水尚未排出)。（上述条件只能在成岩早期具备，且油气是在排水过程中，把石油运移到