【正文】 氣階段、 深部高溫生氣階段 一、有機(jī)質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化的階段及一般模式 生物有機(jī)質(zhì)隨沉積物沉積后，隨埋深加大，地溫不斷升高，在還原條件下，有機(jī)質(zhì)逐步向油氣轉(zhuǎn)化。 石油中大約 8095%的烴是在此階段生成的 。 同時(shí)，由于有機(jī)質(zhì)類型上的差異，加之促使有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成烴的各種因素的組合變化萬千，故實(shí)際上不可能用一個(gè)統(tǒng)一的指標(biāo)去做截然的劃分。? 甾烷的立體異構(gòu)化程度低，如 C 29 20S /(20 S + 20R) 小于 為低熟油 , 小于 為未熟油。 瀝青化作用結(jié)果是產(chǎn)生石油和天然氣 ， 另一方面是固體殘余物進(jìn)行芳構(gòu)化和縮聚作用 。 Hoggan, 1958。這種淺層形成的天然氣利于保存，而且可成為較深處形成的天然氣的極好蓋層。 煤成氣 —— 指煤層在煤化過程中所生成的天然氣，屬煤型氣的一種。 （形成煤型濕氣和煤型油） 第四階段：貧煤 無煙煤階段。 視煤氣發(fā)生率 （ Ra） —— 是指從褐煤到某一煤階，每噸煤時(shí)所生成的天然氣的總量（體積）。 五、無機(jī)成因氣 無機(jī)成因氣 —— 指不涉及有機(jī)物質(zhì)反應(yīng)的一切作用和過程所形成的氣體。 第六節(jié)、生油層研究與油源對(duì)比 生油（氣）巖 —— 把能夠生成石油和天然氣的巖石稱為生油巖或生油氣母巖、烴源巖。 在 空間上 生油最有利的地區(qū)是 湖盆中央的深水地區(qū)。 中國陸相泥質(zhì)生油巖生油條件與有機(jī)碳含量的關(guān)系 特征 生油條件 巖 性 巖 相 地球化學(xué)相 有機(jī)碳（ %） 最 好 以黑色泥頁 巖為主 較深 深湖相 還原 強(qiáng)還原 ＞ 1 好 — 較好 灰 灰黑色泥巖、頁巖為主夾灰綠色砂泥巖 淺湖 較深湖相 還 原 — 1 較好 — 較差 以灰 灰綠色泥巖為主 沼澤 淺湖相 弱還原 還原 — （地礦部無錫中心實(shí)驗(yàn)室， 1980 ） 并非有機(jī)碳含量越高的生油巖越好。 為什么要用氯仿來提取呢 ？ 國內(nèi)外依據(jù)氯仿抽提物含量和總烴量劃分生油巖標(biāo)準(zhǔn)不一 抽提物及總烴的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)志 類型 有機(jī)碳 （ ppm） C15+抽提物 （ ppm） C15+總烴含量（ ppm） 烴類轉(zhuǎn)化率 （烴 /有機(jī)碳） 海相碳酸鹽巖 1000 100 60 1 — 5 陸相 泥頁巖 好 的 ＞ 10000 ＞ 1000 ＞ 500 ＞ 5 中 等 5000 — 1000 500 — 1000 100 — 500 1 — 5 差 的 3000 — 5000 200 — 500 60 — 100 ＜ 1 （據(jù)地礦部石油地質(zhì)中心實(shí)驗(yàn)室） 生油巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（石油部全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)） 項(xiàng) 目 生油巖類別 有機(jī)碳（ %） 氯 仿“ A”（ %） 總 烴（ ppm） 非生油巖 ＜ ＜ ＜ 100 生 油 巖 差 — — 100 — 200 較好 — — 200 — 500 好 — — 500 — 1000 最好 ＞ ＞ ＞ 1000 通常將氯仿抽提物含量 250300ppm和總烴含量 50100ppm定為生油巖的下限值。 其中主要是根據(jù)干酪根的元素成分將其分為 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 乃至 Ⅳ 型。 實(shí)驗(yàn)室加熱褐煤時(shí)反射率隨溫度以指數(shù)形式升高 (據(jù) Ting,1975) Ro＜ %為 成巖作用階段 ， 生油巖未成熟 ； %＜ Ro＜ %為 深成作用階段 早中期， 成油主帶 即“油窗” %＜ Ro＜ 2%為 深成作用階段晚期 ， 濕氣和凝析氣帶 ； Ro＞ 2%為 準(zhǔn)變質(zhì)作用階段 ， 干氣帶，只有甲烷 。 劃分的五個(gè)級(jí)別： 1級(jí) —— 未變化，有機(jī)殘?jiān)庶S色； 2級(jí) —— 輕微熱變質(zhì)，呈桔色； 3級(jí) —— 中等熱變質(zhì)，呈棕色或褐色； 4級(jí) —— 強(qiáng)變質(zhì)，呈黑色； 5級(jí) —— 強(qiáng)烈熱變質(zhì)，除有機(jī)殘?jiān)屎谏猓碛袔r石變質(zhì)現(xiàn)象。 鏡質(zhì)組反射率會(huì)隨著成熟度增加而升高，其原因主要在于 其分支結(jié)構(gòu)的變化 。 因此對(duì) 有機(jī)質(zhì)類型的研究 成為評(píng)價(jià)生油巖的重要內(nèi)容之一。 由于氯仿抽提物的族組成與石油組成相似，總烴則更是石油的基本組成 ，因此比有機(jī)碳更具現(xiàn)實(shí)意義。 （ 1）有機(jī)碳含量 有機(jī)碳含量 —— 指巖石中殘留的有機(jī)碳含量。 碳酸鹽巖類生油層 多呈灰黑、深灰、褐灰及灰色； 隱晶 — 粉晶結(jié)構(gòu)，顆粒少，灰泥為主； 多呈厚層 ~塊狀，水平層理或波狀層理發(fā)育；含黃鐵礦及生物化石； 見原生油苗，有時(shí)吹即可聞見瀝青臭味。 （ 3）惰性氣體的同位素組成。 它們都是煤化作用中同甲烷一起產(chǎn)生的。 煤氣發(fā)生率 —— 是指從泥炭階段到某一煤階，每噸煤所生成的烴類氣體的總量（體積）。 （相當(dāng)于生物化學(xué)生氣階段） 第二階段：褐煤中期 長焰煤階段。 過程 兩個(gè)演化途徑 ： （ 1）干酪根熱解直接生成氣態(tài)烴； （ 2）干酪根熱降解生成石油，地溫繼續(xù)增加，石油裂解為氣態(tài)烴。直到埋藏一定深度后，由于有機(jī)質(zhì)的分解使 pH值降到 ，甲烷菌大量繁殖，這時(shí)形成的甲烷氣較易保存并可在一定的條件下 聚集成藏 。 好氧帶 厭氧硫酸鹽還原帶 厭氧碳酸鹽還原帶（甲烷生成帶）。? 相對(duì)于腐泥型有機(jī)質(zhì)生成的原油： 芳香烴 含量 豐富 。 （ 1 ）樹脂體早期生烴（ 2 ）木栓質(zhì)體早期生烴（ 3 ）細(xì)菌改造陸源有機(jī)質(zhì)早期生烴（ 4 ）高等植物蠟質(zhì)早期生烴（ 5 ）藻類類脂物早期生烴（ 6 ）富硫大分子有機(jī)質(zhì)早期降解生烴 一般相對(duì)密度較重，也有低熟凝析油和輕質(zhì)油。 高溫、高壓下的液態(tài)烴和重質(zhì)氣態(tài)烴強(qiáng)烈裂變成甲烷；干酪根進(jìn)一步縮聚， H/C原子比降至 ～，出現(xiàn)全部有機(jī)制熱演化的最終產(chǎn)物 —— 干氣甲烷 和 碳瀝青 或 次石墨 。 在進(jìn)入此階段，干酪根發(fā)生熱降解，雜原子（ O、 H、 S）鍵破裂產(chǎn)生二氧化碳、水、氨、硫化氫等揮發(fā)性物質(zhì)逸散，同時(shí)獲得大量低分子液態(tài)烴和氣烴，是主要生油時(shí)期 該階段（尤其是早、中期）是 主要的生油階段 。石油和天然氣正是有機(jī)質(zhì)成巖演化總過程中形成的自然產(chǎn)物。 一般認(rèn)為，高壓對(duì)于實(shí)體及增大的裂解反應(yīng)是不利的 它可以阻止液態(tài)裂解為液態(tài)烴。 正十六烷熱裂解和催化裂解所需要的時(shí)間 (據(jù) Goldstein,1980) 用高活力催化劑在100℃ 下裂解正十六烷只需要幾個(gè)月， 用低活力催化劑則需要 1000年， 而不用催化劑單純的熱解所需時(shí)間已超過了地球的年齡 。 細(xì)菌本身也是良好的生油原始材料。 石油生成的時(shí) 溫關(guān)系 (據(jù) Connan,1974,引自 Hunt,1979) 1巴西亞馬遜盆地； 2法國巴黎盆地；3法國阿奎特因盆地； 4西非阿尤恩地區(qū)； 5喀麥隆杜阿拉盆地； 6新西蘭塔拉納基盆地； 7法國卡馬格盆地； 8新西蘭塔拉納基盆地； 9美國洛杉磯盆地； 10美國文圖拉盆地； 11法國阿奎特因盆地 沉積有機(jī)質(zhì)的時(shí)代新 ，生油門限溫度越高 ； 時(shí)代越老 門限溫度越低 。 是在較高溫度下裂解為 低分子產(chǎn)物所致。但若為補(bǔ)給充足的匯水盆地，即使氣候干燥或半干燥，湖盆也可保持一定深度的水體，使生物在一定時(shí)期內(nèi)得以繼續(xù)繁殖和保存，使之具備油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)。 水體營養(yǎng)不足、生物不發(fā)育， 生物遺體下沉經(jīng)歷巨厚水體 大部分遭到氧化，而且陸源 有機(jī)質(zhì)很少。 有利于有機(jī)質(zhì)堆積、保存、轉(zhuǎn)化的地質(zhì)環(huán)境必須要有： ① 長期穩(wěn)定下沉大地構(gòu)造背景 （ V沉積 ≈ V沉降 ） ； ②較快的沉積（堆積）速度； ③足夠數(shù)量和一定質(zhì)量的原始有機(jī)質(zhì)； ④低能、還原性巖相古地理環(huán)境 ——淺海封閉環(huán)境，半深－深湖、前三角洲 ⑤ 適當(dāng)?shù)氖軣岷吐癫厥?。 碳酸鹽巖多含無定形干酪根，有利于生成環(huán)烷烴。生油潛力小，但可生成天然氣。 圖：干酪根數(shù)量與化工燃料最大資源的比較 干酪根是有機(jī)質(zhì)的主體，所以干酪根的類型基本上代表了有機(jī)質(zhì)的類型。鏈橋一般為脂肪鏈、含硫、或含氧官能鍵，核和鏈橋表面可有些官能團(tuán)。 ? 另外，干酪根中還見有 微量 由植物或動(dòng)物合成的 特殊有機(jī)物 ，如鏈烷、脂肪酸、萜烷、甾烷、卟啉和直鏈烴， ?經(jīng)歷了有機(jī)質(zhì)的分解作用和成巖作用后未被破壞的地球化學(xué)標(biāo)志物包含在干酪根中。；砂巖 % ；碳酸鹽巖 % 。 總而言之，應(yīng)該說各生化組分對(duì)形成油氣均有不同程度的貢獻(xiàn)，但普遍認(rèn)為脂類是最有利成烴的生化組分。 木 質(zhì) 素 僅存在于高等植物中，具有比纖維素更強(qiáng)的抗腐能力，還有豐富的芳環(huán)結(jié)構(gòu)。 纖維素較為穩(wěn)定，是煤的重要母質(zhì)之一。主要來自：低等植物（菌藻）、動(dòng)物中?！?主成煤。 4 石油具旋光性等的確認(rèn)，石油有機(jī)成因的證據(jù)進(jìn)一步充實(shí)。 7．石油地質(zhì)工作者對(duì)近代沉積的研究成果表明，在近代沉積中確實(shí)存在著油氣生成過程，且至今還在進(jìn)行著，生成的數(shù)量也很可觀。 ? 有機(jī)成因說 ： 油氣是在地球上生物起源之后，在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，由保存在沉積巖中的生物有機(jī)質(zhì)逐步轉(zhuǎn)化而成。油氣來自于什么物質(zhì)？ 本章要解決的問題 它是如何形成的？ 有機(jī)說和無機(jī)說之爭有無結(jié)局？ 大自然為人類準(zhǔn)備了多少油氣？ 我們?yōu)槭裁春驮趺创_定烴源巖及其生烴能力？ 第二章 現(xiàn)代油氣成因理論 第一節(jié)、油氣成因概述 第二節(jié)、油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ) 第三節(jié)、早期成油說與未熟 — 低熟油氣 第四節(jié)、關(guān)于無機(jī)生油說 第五節(jié)、天然氣成因與相關(guān)類型 第六節(jié)、烴源巖 第七節(jié)、油氣物理化學(xué)對(duì)比 第一節(jié) 油氣成因概述 油氣生成是其中的根本性問題 石油地質(zhì)學(xué)的三大研究課題 油氣成因、油氣藏形成、油氣分布規(guī)律 要進(jìn)行油氣勘探工作，需要選擇有利的勘探區(qū)和有利層位，首先必須解決盆地的油氣生成問題。 十九世紀(jì)后半葉是石油無機(jī)起源說相當(dāng)盛行的時(shí)期 。 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(jī)質(zhì)生成的。 1 對(duì)不同的動(dòng)、植物脂肪酸類進(jìn)行了成烴模擬實(shí)驗(yàn)和野外考查 波羅的海海濱瀉湖水底由單細(xì)胞藻類組成且正在分解的腐泥，經(jīng)過蒸餾得到了 %的臘質(zhì)和瀝青質(zhì)液態(tài)烴和 %的氣態(tài)烴 有機(jī)成因說的證據(jù) 2 現(xiàn)代沉積物模擬石油形成 3 卟啉化合物的發(fā)現(xiàn) 首次發(fā)現(xiàn)并證實(shí)卟啉化合物廣泛存在于不同年代、不同成因的含油和瀝青建造中，認(rèn)為卟啉化合物來自葉綠素的生物地球化學(xué)轉(zhuǎn)化，是石油有機(jī)成因的重要證據(jù)。 （一）生物有機(jī)質(zhì)類型－生物體的有機(jī)組分 . 5石油芳香族化合物，抗腐能力強(qiáng)，來自高等植物。17122753蛋白質(zhì)包括：脂肪、有機(jī)酸、甾萜類、蠟、色素等。碳水化合物的通式可寫成 Cn(H2O)m，呈單醣或單醣的聚合體形式存在。因而地質(zhì)體中也不存在其原型。 因而在這四類生物聚合物的數(shù)量相等的情況下，脂類將可生成更多的烴。泥質(zhì)巖多： % 177。 沉積有機(jī)質(zhì)中各組分的平均含量（ ppm） 烴 類 瀝 青 干酪根 現(xiàn)代沉積物 65 781 17500 泥 質(zhì) 500 600 20220 碳酸鹽巖 340 400 2100 2 干酪根的成分和結(jié)構(gòu) 根據(jù)化學(xué)分析，干酪根是由 C、 H、 S、 N、 O元素組成，一般含 C量為 6585%，含 H量為 48%，其含量比例平均為 C∶ H∶ O∶ N=87∶ 7∶ 10∶ 2 ? 詳細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，干酪根是由可辨認(rèn)的 植物顆粒 、前期降解的 分散有機(jī)質(zhì) 以及 次生的瀝青質(zhì) （孢粉切片中觀察到的片狀非晶質(zhì)物）組成。（ 2 ）干酪根結(jié)構(gòu)1 ） 干酪根 由 核 和 鏈橋 交聯(lián)而成。 ? 形成油氣的原始物質(zhì)是沉積有機(jī)質(zhì)，而不僅是干酪根 。主要來源于富含木質(zhì)素和碳水化合物的陸生高等植物，多為異地有機(jī)質(zhì)。而海洋湖泊原地有機(jī)質(zhì)豐富的干酪根主要生成 環(huán)烷基石油 。 這種有利于有機(jī)質(zhì)大量堆積、保存和轉(zhuǎn)化的地質(zhì)環(huán)境受區(qū)域大地構(gòu)造和巖相古地理?xiàng)l件的控制。 水體營養(yǎng)豐富，陽 光充足、水體較安 靜，最有利于生物 大量繁殖。一般認(rèn)為只有在溫暖潮濕的氣候條件下，湖盆才能保持一定深度的水體及生物發(fā)育的繁盛。 烴類顯著地增長出現(xiàn)在1,370m深（ 65℃ ）處， 于 2, 200m（ 90℃ ）達(dá)到最大值，爾后反而下降， 至