【正文】 脂類中的萜和異戊間二稀化合物、固醇、色素等則可能是環(huán)烷烴、芳香烴和異構(gòu)烷烴的母體。 到了二十世紀八十年代，人們通過有機巖石學(xué)與地球化學(xué)相結(jié)合的方法和實驗?zāi)M對煤成油問題進行了深入的理論探討，提出了煤系地層有機質(zhì)生烴機理和演化模式。 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。無機物（ C 、 H 、 O 、 Fe ）→ 油氣一、石油的無機起源學(xué)說 無機成油學(xué)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(dāng)?shù)貧だ淠龝r以“烴雨”的形式降落下來，后聚集成油氣藏。2. 二十世紀 二十年代初期， 維爾納茨《地球化學(xué)概論》和《生物圈》—— 詳細論述了 石油的有機組成 和 石油有機成因的主要依據(jù) ，提出了碳循環(huán)的模式?！?易水解難保存，非主成油物質(zhì)。 蛋 白 質(zhì) 蛋白質(zhì)是組成細胞的基礎(chǔ)物質(zhì)，只要經(jīng)過去羧基和去氨基后就可以形成烴類。高等植物富于木質(zhì)素和纖維素， 對成煤意義更為重大 。每個芳香簇片狀體中含＜ 10 個的縮合芳香簇的環(huán)狀化合物和少量的含 N 、 S 、 O 雜環(huán)化合物。富含脂類化合物，只含少量多環(huán)芳香烴和含氧官能團，主要來源于水生低等浮游生物，生烴潛力大。 復(fù)習(xí) 1生成油氣的沉積有機質(zhì)有那些類型 2干酪根的概念 3以反射光下的煤或干酪根的顯微組分分類 第三節(jié)、油氣生成的地質(zhì)環(huán)境和物理化學(xué)條件 生物有機質(zhì)的存在及數(shù)量的多少 ，是油氣生成的內(nèi)在物質(zhì)基礎(chǔ)； 要生成大量的油氣還要靠外部條件 有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為石油烴類，其堆積、保存和轉(zhuǎn)化過程必須處于適宜的地質(zhì)環(huán)境－－沉積盆地 有機質(zhì) 烴類去O 、加H 、富集C還原條件地質(zhì)+ 理化條件★痕量 4——硫痕量 44 6氮痕量 415 35氧11 157 10氫83 8752 71碳石油， %沉積巖中的有機質(zhì)， %元素硫氮氧氫碳沉積巖中有機質(zhì)與石油的元素組成對比表不同深度沉積物中有機質(zhì)與石油的元素組成（據(jù) C .E . ZoBe ll ）0 .10 .10 .40 .40 .50 .513138585石油石油0 .30 .314973古代沉積0 .6924758近代沉積0 .81130652海洋腐殖泥淺↓深硫 ， %氮， %氧， %氫， %碳， %物質(zhì)類型深度淺↓深硫 ，★ —— 隨埋深加大，氧、氮、硫逐漸減少，而碳、氫相對富集。特別是近海地帶深水湖盆，更是最有利的生油坳陷，因為那兒地勢低洼、沉降較快，能長期保持深水湖泊環(huán)境，保持安靜的還原環(huán)境。 對應(yīng)的深度叫做 門限深度 溫度與深度的關(guān)系取決于地溫梯度 。 ① 有機酵母 ：催化作用強，不耐高溫。 對有機質(zhì)演化成烴最主要的因素是溫度和時間，次為催化劑，細菌只在有機質(zhì)演化的早期階段起重要作用 . 在有機質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化的過程中，不同物化條件的作用強度不同。 該階段的中期是干酪根生油的高峰期；此階段的晚期隨著溫度進一步升高，熱催化優(yōu)勢逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃呀鈨?yōu)勢，主要形成凝析油和濕氣 —— 生油窗 有機質(zhì)成熟的早晚跟有機質(zhì)的類型有關(guān)，相同條件下，樹脂體和高含硫的海相有機質(zhì)成熟早，腐殖質(zhì)成熟晚，且以生氣為主。 低熟油的地球化學(xué)特征 （二）煤成油的形成機理及生烴模式 1. 煤成油 （ Oil from co al ； O il de riv ed from co al ）煤和煤系地層中集中和分散的腐殖型有機質(zhì)，在煤化作用的同時所生成的液態(tài)烴類被稱為 煤成油 。 Sholkovity, 1973) 不同沉積環(huán)境條件下，油氣藏生成情況不同。 煤層氣 —— 是指以吸附狀態(tài)存在于煤層中的煤成氣。 視煤氣發(fā)生率（ Ra）可視為煤型氣產(chǎn)率。 生油層 —— 由生油（氣）巖組成的地層。 因為生油量的大小還取于有機質(zhì)向石油的轉(zhuǎn)化，所以還需結(jié)合氯仿抽提物及總烴含量才能正確評價生油巖的有機質(zhì)數(shù)量。 有機質(zhì)的成熟度 成熟度 是表示有機質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化的熱演化程度。 最初是黃色，然后是桔黃色或褐黃色（成巖作用階段），褐色（深成作用階段），最后是黑色（準變質(zhì)作用階段）。 有機質(zhì)的類型 有機質(zhì)類型不同，其性質(zhì)不同；其生烴潛力、產(chǎn)烴類型及門限深度（溫度）都有一定的差異。 有機質(zhì)豐度指標 ： 有機碳含量（ TOC）、 巖石熱解參數(shù)、 氯仿瀝青“ A”、 總烴（ HC）含量 在有機質(zhì)轉(zhuǎn)化成油氣過程中，只有很少的有機質(zhì)被轉(zhuǎn)化，大部分仍殘留在生油層中，而碳又在有機質(zhì)中占有很大比例，其穩(wěn)定性又好，所以剩余有機質(zhì)碳含量能夠代表生油巖內(nèi)的有機質(zhì)的數(shù)量。 （ 2）烴氣中 δ13C1值變化范圍大，一般以 δ13C1值＞ 20‰ 作為無機成因氣的較可靠證據(jù)。 煤化晚期 （大致在焦煤階以后）生氣量略有回升，甲烷成分占絕對優(yōu)勢， CO2居次，重?zé)N極少 煤型氣的產(chǎn)率 表示煤型氣生產(chǎn)率的大小時，可用煤氣發(fā)生率或視煤氣發(fā)生率來表示。 熱解成烴過程中，干酪根自身結(jié)構(gòu)也要發(fā)生相應(yīng)變化。 Claypool,1981) 圖中碳酸鹽還原帶是生成甲烷的主要生化帶 隨著有機質(zhì)埋藏 環(huán)境的變化，微生物生態(tài)系統(tǒng)的演替將形成 三種截然不同的生物化學(xué)環(huán)境 ，每一種環(huán)境都以一種占優(yōu)勢的代謝作用為特征。 ? 源巖有機質(zhì)中存在大量 化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、活化能較低的富氫顯微組分 ，可生成低熟油氣。 這一階段 溫度作用顯著 ，通常伴有粘土 催化作用 ； 干酪根 在該階段，向較低分子的 地質(zhì)單體物質(zhì) 轉(zhuǎn)化。? 　 短暫的降壓有利于加速有機質(zhì)的成熟。 沉積有機質(zhì)經(jīng)細菌作用后，以 氣態(tài)和溶解態(tài) 移走氮、硫、氧和磷等雜原子的有機質(zhì)，使其碳、氫相對富集，從而在整體上成為更接近于石油樣的物質(zhì)。 烴類顯著地增長出現(xiàn)在1,370m深（ 65℃ ）處， 于 2, 200m（ 90℃ ）達到最大值，爾后反而下降， 至 3,000m（ 115℃ ）基本終止了生油過程。 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。而海洋湖泊原地有機質(zhì)豐富的干酪根主要生成 環(huán)烷基石油 。 ? 形成油氣的原始物質(zhì)是沉積有機質(zhì)，而不僅是干酪根 。 沉積有機質(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 ? 詳細觀察發(fā)現(xiàn)，干酪根是由可辨認的 植物顆粒 、前期降解的 分散有機質(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。 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。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。 （一）生物有機質(zhì)類型－生物體的有機組分 . 5石油芳香族化合物，抗腐能力強，來自高等植物。 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(zhì)生成的。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？ 有機說和無機說之爭有無結(jié)局？ 大自然為人類準備了多少油氣？ 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。 7．石油地質(zhì)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(shù)量也很可觀?！?主成煤。 纖維素較為穩(wěn)定，是煤的重要母質(zhì)之一。 總而言之，應(yīng)該說各生化組分對形成油氣均有不同程度的貢獻，但普遍認為脂類是最有利成烴的生化組分。 ? 另外，干酪根中還見有 微量 由植物或動物合成的 特殊有機物 ，如鏈烷、脂肪酸、萜烷、甾烷、卟啉和直鏈烴， ?經(jīng)歷了有機質(zhì)的分解作用和成巖作用后未被破壞的地球化學(xué)標志物包含在干酪根中。 圖：干酪根數(shù)量與化工燃料最大資源的比較 干酪根是有機質(zhì)的主體，所以干酪根的類型基本上代表了有機質(zhì)的類型。 碳酸鹽巖多含無定形干酪根，有利于生成環(huán)烷烴。 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 有機質(zhì)很少。 是在較高溫度下裂解為 低分子產(chǎn)物所致。 細菌本身也是良好的生油原始材料。 一般認為，高壓對于實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。 在進入此階段，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，同時獲得大量低分子液態(tài)烴和氣烴，是主要生油時期 該階段（尤其是早、中期）是 主要的生油階段 。 （ 1 ）樹脂體早期生烴（ 2 ）木栓質(zhì)體早期生烴（ 3 ）細菌改造陸源有機質(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 ）富硫大分子有機質(zhì)早期降解生烴 一般相對密度較重，也有低熟凝析油和輕質(zhì)油。 好氧帶 厭氧硫酸鹽還原帶 厭氧碳酸鹽還原帶（甲烷生成帶）。 過程 兩個演化途徑 ： （ 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。 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）。 （ 3）惰性氣體的同位素組成。 （ 1）有機碳含量 有機碳含量 —— 指巖石中殘留的有機碳含量。 因此對 有機質(zhì)類型的研究 成為評價生油巖的重要內(nèi)容之一。 劃分的五個級別： 1級 —— 未變化，有機殘渣呈黃色； 2級 —— 輕微熱變質(zhì)，呈桔色； 3級 —— 中等熱變質(zhì)，呈棕色或褐色； 4級 —— 強變質(zhì)，呈黑色； 5級 —— 強烈熱變質(zhì)，除有機殘渣呈黑色外，另有巖石變質(zhì)現(xiàn)象。 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。 中國陸相泥質(zhì)生油巖生油條件與有機碳含量的關(guān)系 特征 生油條件 巖 性 巖 相 地球化學(xué)相 有機碳（ %） 最 好 以黑色泥頁 巖為主 較深 深湖相 還原 強還原 ＞ 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 — （地礦部無錫中心實驗室， 1980 ） 并非有機碳含量越高的生油巖越好。 第六節(jié)、生油層研究與油源對比 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。 視煤氣發(fā)生率 （ Ra） —— 是指從褐煤到某一煤階，每噸煤時所生成的天然氣的總量（體積）。 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。 Hoggan, 1958。? 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。 石油中大約 8095%的烴是在此階段生成的 ?？梢妷毫τ蜌獾男纬杉稗D(zhuǎn)化可以起到某些作用。 在干酪根成烴反應(yīng)中的作用主要是降低反應(yīng)所需的活化能，從而增加活化分子的百分率，以產(chǎn)生增加反應(yīng)產(chǎn)物的效應(yīng)。 生油數(shù)量開始顯著增長時的溫度叫做 門限溫度 。因為一方面湖泊能夠匯聚周圍河流帶來的大量陸源有機質(zhì)，增加了湖泊營養(yǎng)和有機質(zhì)數(shù)量；另一方面湖泊有一定深度的穩(wěn)定水體，提供水生物的繁殖發(fā)育條件。 沉積有機質(zhì)是生烴的原始物質(zhì) 有機質(zhì)的豐度（含量）反映了巖石中有機質(zhì)的數(shù)量（濃度），