石油與天然氣的成因是一個極為復雜的課題,至今還存在一些爭論.這主要原因是: 1.從物態上看:石油與天然氣是流體,在地下一定條件下,它不斷流動,現在所找到的油氣藏并非其生成地方,而是經過一定距離運移而聚集起來的. 2.從化學組成上看:石油與天然氣的組份很復雜,并非單一物質,且在地下運移過程中或其它條件的改變,其成份也在發生變化,其現今的組成并不代表其原貌. 3.由于分離及鑒定手段的限制,目前對石油組份的了解尚不充分. 由于石油的成因問題,關系到油氣的勘探方向,所以,多年來,它一直吸引著許多國家地質學家,生物化學家和地球化學家. §1油氣成因研究現狀 從十八世紀七十年代以來,對油氣成因的認識基本上分為無機成油和有機成油學說兩大學派. 無機成油學說認為,石油是在地殼深處形成的,后來沿著深大斷裂滲透到地殼上部,或者在天體形成時形成,當地殼冷凝時以"烴雨"的形式降落下來,后聚集成油氣藏.其基本觀點是石油是在地下高溫,高壓條件下形成的而非生物成因.其依據是: (1)在實驗室,用無機C,H元素合成了烴類; (2)在巖漿巖內曾發現過石油,瀝青; (3)在宇宙其它星球大氣層中也發現有碳氫化合物存在; (4)在隕石中也發現有碳氫化合物及氨基酸等多達100多種; (5)認為用有機觀點對世界上有些大的瀝青礦(如加拿大的阿薩巴斯卡瀝青礦,儲量達856億噸以上)不能作出令人滿意的解釋. 但是,隨著油氣勘探的不斷深入,越來越多的事實用無機學說無法自圓其說,只能證明現代有機成油理論的正確性.這些實事有 1.世界上已發現的油氣田99.9%都分布在沉積巖中,只有極少數石油分布在巖漿巖和變質巖中,且這少數石油也被證明是從沉積巖中運移而來的,而與沉積巖無關的地盾和巨大的結晶巖突起發育區,至今未找到油氣聚集. 2.石油在地層時代的分布上與煤,油頁巖及有機質的分布狀況相吻合的,表明它們在成因上是有聯系的. 3.雖然世界上的石油沒有成份完全相同的,但所有石油的元素組成和化合物組成是相近的或相似的,說明它們的成因可能大致相同. 4.大量油田測試結果可知,油層溫度很少超過100℃,有些深部油層溫度可以高達141℃,而當T超過250℃時,烴類就會發生急劇而徹底的裂解,生成石墨及H2,說明石油不可能在高溫下形成. 5.從目前發現的油氣藏分析看,石油生成,聚集成藏不需很長的時間,大約需不到一百萬年. 6.石油中含的卟啉化合物,異戊間二烯型化合物,甾醇類,石油的旋光性都證明石油是在低溫下,由生物有機質生成的. 7.石油地質工作者對近代沉積的研究成果表明,在近代沉積中確實存在著油氣生成過程,且至今還在進行著,生成的數量也很可觀.并且,在實驗條件下,用有機質進行地下條件模擬,轉化出了烴類,這為有機成因學說提供了有力的科學依據. 以上重要事實的存在,大大促進了石油有機生成理論的發展.特別是近代物理,化學,生物,地質學等基礎理論的發展,及色譜,光譜,質譜,電子顯微鏡,同位素分析等先進技術手段的廣泛采用,為應用有機地球化學知識來解決油氣成因問題創造了條件,推動了石油生成現代科學理論的日臻完善. 在油氣勘探初期,石油大部分被發現于海相地層中,使得不少石油地質家認為只有海相沉積才能生成油氣,特別是在我國清末,民初,國外在中國陸相盆地進行油氣勘探的失敗,使得"唯海相生油論"猖獗一時.對此,以潘鐘祥為代表的我國老一輩地質學家,通過對陜西,四川等地進行詳盡的油氣地研究,于1941年提出了陸相也能生油的理論,有力地駁斥了中國貧油論,極大地豐富了石油理論. 在油氣有機學說中還存在著早期成因學說和晚期成因學說兩種觀點.前者主張沉積有機質在成巖過程中,逐步轉化為石油和天然氣,并運移到鄰近的儲層中去;后者則認為沉積物埋藏到較大深度后,到了成巖作用晚期或后生作用初期,沉積巖中的不溶有機質(干酪根)才開始發生熱降解,生成大量液態石油和天然氣. 在油氣生成理論方面貢獻比較大的是法國著明地球化學家B·P·Tissot,他在前人研究的基礎上提出了干酷根熱降解生烴演化模式,提出并完善了干酪根晚期生烴學說,揭示了油氣生成,演化與分布的規律.