油氣成因研究綜述

摘 要：石油天然氣的形成必須要有物質基礎，還要遵循客觀的演化規律，對于它的成因有機成因說和無機成因說的對峙已久，至今仍然存在爭議，而兩派爭議的核心自然是對油氣的起源物質和生成演化過程的認識不同。簡單的說，有機成因說認為油氣是地下分散在沉積巖中的植物、動物有機質轉化而成，無機成因說主張油氣是在地下深部高溫高壓的環境下，由無機物轉換而來，這兩種爭論從其產生延續至今。

關鍵詞：天然氣；石油；有機成因說；無機成因說

1 油氣有機成因說

有機成因說是18世紀中葉提出的，主要理論有“蒸餾說”、“動物說”、“植物說”、“動植物混合說”、“晚期成油說”等。最主要的證據有：a.目前發現的油田大都分布在沉積巖中；b.前寒武紀到第四紀的每個時代巖層里都發現了石油；c.從油氣剖面中看出含油氣層位與富含有機質的層位有相互依存的關系；d.目前發現的石油中化學成分并不完全相同，也沒有完全不同；e.石油組分中的元素和有機質中的元素相近；f.在模擬實驗中可以從有機質中提取到在油氣中含有的烴類物質；g.油層的溫度大都低于100℃；h.石油大都有旋光性。下面將以時間順序介紹有機成因的各個學說。

1.1 高溫蒸餾說

18世紀中葉蘇聯的羅蒙諾索夫提出高溫蒸餾說，他是最早提出有機學說的學者，他認為石油是煤在地下受到高溫蒸餾的產物。

1.2 動物說與植物說

在18世紀60年代，有機學派根據實驗和觀察，提出了一些新的方案，如以低等動物為主的動物說和以藻類為主的植物說，植物說認為可能成為生油氣的藻類有綠藻、藍藻、硅藻及甲藻。從1888年起，Hoefer和Engler對多種動植物的脂肪酸進行了實驗，進一步完善了該學說。

1.3 動植物混成學說

20世紀初，波東尼認為動植物都可以成為油氣生成的基礎材料，它們和礦物質點一起形成腐泥巖，腐泥巖經過天然蒸餾可產生石油。進而在1932年古勃金各種生物化學組成部分均可參與生成油氣，他們可以來自海洋的動植物殘體和從陸地攜帶進海洋的生物分解產物，含有這些有機質的腐泥就是生油氣的母巖，一開始時石油以纖維油滴的形式分散于粘土淤泥的母巖中，而后在壓力的作用下運移聚集形成油氣藏。在這個過程中溫度并不高，其間有厭氧菌的參加，壓力也在不斷增加。這些都使得早期成油理論得到進一步發展。

1.4 晚期成油說

晚期成油說即干酪根熱降解成油說，在20世紀初期，學者們認識到了原油成分與密度隨著溫度和沉積巖變質程度加深而不斷變化；到了50年代，氣相色譜圖的發展，加快了地質體中的微量可溶有機質的研究，借機可以更加系統的研究沉積巖沉積物以及石油中的脂肪酸、烷烴的成因及分布特征。經過了大量的研究，人們認識到石油的生成不僅是烴類的富集過程，更重要的是烴類的新生過程。1969年Vassoevich提出石油生成的“主要階段”和“主要相”的概念；1973年Pusey通過對古地溫的研究，發現石油在地下一定溫度和深度范圍內分布，由此提出了“液體窗”和“地溫窗”的概念。這些都為晚期成油說奠定了堅實的基礎。晚期成油說認為沉積物埋藏的一定深度之后，到了成巖作用的晚期，沉積巖中一些不溶有機質達到成熟，進而熱解生成大量油氣。這種觀點在油氣成因研究中被廣泛認可。

2 油氣無機成因說

油氣無機成因說是在19世紀后期至20世紀中葉提出來的，其中著名的理論包括宇宙說、碳化說、隕石說與巖漿說等，他們認為油氣的生成是由宇宙天體中的碳氫化合物或者是地下深處巖漿中所含的碳和氫通過無機方式合成的。

2.1 碳化說

碳化說是在1876年由門捷列夫提出的，他觀察到石油起源同煤相聯系的提法與實際中觀察的剖面有矛盾，在試驗中他發現碳氫化合物可以通過無機合成來得到，因此他提出“石油是地下深處的重金屬碳化物與下滲的地下水相互作用生成的”。油氣生成的過程是重金屬碳化物與水發生反應生成金屬氧化物和石油蒸汽。這種觀點有一個很大的弱點：地下究竟有無重金屬碳化物，還沒有確鑿的證據。

2.2 宇宙說

在19世紀末期由索科洛夫提出，他的理論依據是發現一些天體中含有碳氫化合物，在水星、天王星、土星及彗星的頭部都有發現。所以他認為碳氫化合物是宇宙固有的，在地球處于熔融狀態時，碳氫化合物就包含在它的大氣圈里，隨著地球的冷凝，碳氫化合物也被冷卻的巖漿吸收，隨著這些碳氫化合物沿著裂隙向地表移動，聚集起來便形成了油氣藏。對于這種觀點也有它解釋不通的地方，地球早期的碳氫化合物分子量小，結構也相對簡單，而現在開采出來的石油分子量很大，結構也很復雜。

2.3 巖漿說

巖漿說是前蘇聯庫得梁采夫提出的，他在火山噴發巖中發現了瀝青，在巖漿巖中也找到極少數的石油，這些石油的形成同基性巖漿冷卻時碳氫化合物的合成有關，正是由于高溫高壓的條件，使得很多不飽和的碳氫化合物被聚合成飽和的碳氫化合物。他的理論表明地球上先有了石油才有了生物，不是石油來自于有機物，而是有機物來自于石油。

2.4 高溫成因說

這是由俄國切卡留克提出的，他根據金剛石合成的實驗，發現石油形成于上地幔古登堡層內，在高溫高壓的條件下，鐵的氧化物被還原成烴類。

2.5 蛇紋石化生油說

俄國科學家耶蘭斯基認為，有些油田被發現于蛇紋巖或者是蛇紋化強烈的橄欖巖中，因此他認為油氣可以通過橄欖石的蛇紋石化作用形成，這種蛇紋石化作用多發生在地殼深部的坳陷，所生成的油氣沿著裂隙升入沉積巖中形成油藏。

在上述兩種成因說中，目前有機成因說被多數人認可，而且占了絕大優勢，但是在有機成因說中仍然有很多不能解釋的矛盾，比如大量生物死亡后是如何才能聚在一起分解的；而無機成因說也有確鑿的證據：在實驗室中確實可以通過無機合成的方法生成石油中的碳氫化合物；在目前開發的油田中也可以找到無機成因的油氣。這些原因都不得不使人重新審視油氣的成因，因此還誕生了油氣成因的二元論。

參考文獻

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