【正文】 演化階段： 后生作用后期碳化作用瘦煤 貧煤階段有機(jī)質(zhì)高成熟時(shí)期? 4. 作用因素： 石油熱裂解、熱焦化? 5. 演化過程及其產(chǎn)物? 6. 烴類組成的特征碳原子數(shù)環(huán)數(shù) 碳原子數(shù)15 25 35 0 2 4 6 13 2030 33液態(tài)烴急劇減少 ； 低分子正烷烴劇增，主要產(chǎn)物是甲烷及其氣態(tài)同系物。 石油中大約 8095%的烴是在此階段生成的 。 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 。 從生物有機(jī)質(zhì) 干酪根形成過程示意圖 二、熱催化生油氣階段 ? 1. 深度： 1500 ～ 2500 3500 m? 2. 溫度： 50 60 ℃～ 150 180 ℃? 3. 演化階段：后生作用階段前期（長焰煤 焦煤階段 ）有機(jī)質(zhì)成熟、進(jìn)入生油門限? 4. 作用因素： 熱力 + 催化劑的作用? 5. 演化過程及其產(chǎn)物? 6. 烴類組成的特征0 2 4 61525 3513 20 30 33正烷烴 環(huán)烷烴 芳烴正烷烴 環(huán)烷烴產(chǎn)生的烴類：正烷烴碳原子數(shù)及分子量遞減， 中、低分子量的分子是正構(gòu)烷烴中的主要組分， 奇數(shù)碳優(yōu)勢(shì)消失奇數(shù)碳優(yōu)勢(shì)消失；環(huán)烷烴及芳香烴碳原子數(shù)也遞減，多環(huán)及多芳核化合物顯著減少。 沉積有機(jī)質(zhì)乏氧生物化學(xué)降解Ro=%60180 Ro=%%180250 250375揮發(fā)物干酪根未熟低熟 石油熱催化濕氣大量石油 殘余干酪根熱裂解濕氣凝析氣干酪根 殘?jiān)鼰嶙冑|(zhì)干氣次石墨生物化學(xué)生氣階段成巖作用階段熱催化生油氣階段 熱裂解生凝析氣階段后生作用階段深部高溫生氣階段變生作用階段生油門限生油窗1060 CCCCRo %Ro? 1. 埋深 ： 0 1000 米177。 一、有機(jī)質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化的階段及一般模式 二、現(xiàn)代油氣成因理論新進(jìn)展 生物化學(xué)生氣階段、 熱催化生油氣階段、 熱裂解生凝析氣階段、 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。 細(xì)菌、溫度、時(shí)間和催化劑 其它因素 :放射性和壓力 僅起很有限的輔助作用或僅對(duì)局部有一定意義。細(xì)菌和催化劑都是在特定階段作用顯著，加速有機(jī)質(zhì)降解生油、生氣；放射性作用則可不斷提供游離氫的來源； 只有溫度與時(shí)間在油氣生成全過程中都有著重要作用?？梢妷毫?duì)油氣的形成及轉(zhuǎn)化可以起到某些作用。 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。 壓力 ? 　 高壓阻礙有機(jī)質(zhì)成熟和成烴作用 。主要放射性元素有鈾、釷和鉀。? 可產(chǎn)生游離氫? 　 沉積巖中：總體上放射性元素含量很低 。 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 。在自然界有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化過程中，主要存在 2類催化劑 無機(jī) — 最主要的是粘土礦物 ： 蒙脫石、伊利石等 有機(jī) — 酵母 ： 動(dòng)植物與微生物產(chǎn)生的一種膠體物質(zhì)， 催化作用強(qiáng)，但不耐高溫。主要： 成巖早期② 無機(jī)鹽類 ： 最主要的是 粘土礦物 。 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)。 細(xì)菌本身也是良好的生油原始材料。 細(xì)菌 細(xì)菌可使原始生物物質(zhì)中的許多組分被氧化和分解。 否則，或沒有達(dá)到成熟階段，或已達(dá)破壞階段，對(duì)油氣勘探均不利。 在地溫梯度很低的地區(qū)，有機(jī)質(zhì)埋藏很深才能大量轉(zhuǎn)化為油氣。 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 。 時(shí)間本身不能單獨(dú)起作用，但在有機(jī)質(zhì)的熱降解演化過程中，時(shí)間卻是一個(gè)不可忽略的因素。 門限溫度的高低主要與有機(jī)質(zhì)受熱持續(xù)時(shí)間或地質(zhì)時(shí)代有關(guān)，此外還與有機(jī)質(zhì)類型和催化作用有關(guān)。 生油數(shù)量開始顯著增長時(shí)的溫度叫做 門限溫度 。 是在較高溫度下裂解為 低分子產(chǎn)物所致。 dCA/ dt =K CARTEeKK??0K 值可由阿掄紐斯方程求得：ARETARTEt ?????1ln 溫度和時(shí)間 溫度對(duì)有機(jī)演化成烴有重要作用。 物理化學(xué)條件 有機(jī)質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化是一個(gè)熱降解過程 ， 溫度是最有效和最持久的作用因素 ； 溫度不足可用延長反應(yīng)時(shí)間來彌補(bǔ)。如：柴達(dá)木盆地 古氣候條件 大地構(gòu)造條件是根本的，它控制著巖相古地理及古氣候特征 有機(jī)質(zhì)演化形成油氣是一個(gè)比較復(fù)雜和漫長的生物化學(xué)和化學(xué)過程。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)。 關(guān)于 古氣候條件 是針對(duì)陸相盆地生油問題提出來的。 總之，地質(zhì)歷史中的 前三角洲 、 瀉湖 、 海灣 及其它帶有 封閉性質(zhì)的坳陷區(qū) ，是最有利的海域古地理環(huán)境。因?yàn)橐环矫婧茨軌騾R聚周圍河流帶來的大量陸源有機(jī)質(zhì)，增加了湖泊營養(yǎng)和有機(jī)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。 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。 濱海 淺海（陸棚） 半深海（陸坡）深海（深海平原） 高能環(huán)境、海水 進(jìn)退頻繁，沉積 物粗不利于繁殖 、堆積和保存。 首先需要 水體中有大量水生生物的繁殖 ，以作為有機(jī)質(zhì)供給之源泉； 豐富的有機(jī)質(zhì)堆積和保存是油氣生成的重要前提，這就需要相對(duì)寧靜的沉積水體 和 較為穩(wěn)定的還原環(huán)境 。 首先在地質(zhì)歷史上只有哪些曾發(fā)生過持續(xù)下沉的沉積盆地才是有利于生物生長的環(huán)境，才有沉積物的沉積，才能為油氣生成、運(yùn)聚提供有利場所。 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?。 還要求有利于有機(jī)質(zhì)大量向油氣轉(zhuǎn)化的地質(zhì)條件。原始有機(jī)質(zhì)的堆積、保存和轉(zhuǎn)化過程必須在還原條件下進(jìn)行，而還原環(huán)境的形成及其持續(xù)時(shí)間的長短受當(dāng)時(shí)的地質(zhì)及能源條件所制約 油氣生成的地質(zhì)環(huán)境 要生成大量的油氣 ， 必須有足夠的生物有機(jī)質(zhì) ， 這就要求必須要有利于生物的大量生長和繁殖的環(huán)境 。 沉積有機(jī)質(zhì)是生烴的原始物質(zhì) 有機(jī)質(zhì)的豐度（含量）反映了巖石中有機(jī)質(zhì)的數(shù)量（濃度），干酪根類型則代表了有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量。 碳酸鹽巖多含無定形干酪根，有利于生成環(huán)烷烴。腐泥化產(chǎn)物，相對(duì)富率分藻類體（腐泥組） 孢子體 1（來自菌類）， 角質(zhì)體（殼質(zhì)組） 木栓體（殼質(zhì)組） 結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體 1 （多無熒光） 膠質(zhì)鏡質(zhì)體 絲質(zhì)體（惰質(zhì)組） （亮點(diǎn)：無機(jī)礦物） 一般說來，陸源有機(jī)質(zhì)豐富的干酪根主要生成 石蠟基石油 。 生油潛能 ： 藻質(zhì) 無定形絮質(zhì) 草質(zhì) 木質(zhì) 煤質(zhì) 依次減小 干酪根類型的各種劃分及其地質(zhì)含義 類型 劃分依據(jù) 腐 泥 成 分 腐 植 成 分 按煤巖學(xué) （反射光） 殼 質(zhì) 組 鏡 質(zhì) 組 惰 性 組 按孢粉學(xué) （透射光） 絮 質(zhì) 藻 質(zhì) 草 質(zhì) 木 質(zhì) 煤 質(zhì) 按 H/C和O/C原子比 Ⅰ 、 Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 按化合物 脂 肪 族 含芳香脂肪 族 含脂肪芳香 族 芳 香 族 物質(zhì)來源 海洋、湖泊 陸地 陸地 陸地、再沉 積 成礦意義 石油、油頁巖、腐泥煤 油、氣 氣、腐植煤 無油、痕量 氣 5 干酪根的顯微組成 組 分 亞 組 分 無定形 — 絮狀，團(tuán)粒狀，薄膜狀有機(jī)質(zhì) 腐泥組 藻質(zhì)體 孢粉體 — 孢子、花粉、菌孢 樹脂體 角質(zhì)體 木栓質(zhì)體 殼質(zhì)組 表皮體 結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體 鏡質(zhì)組 無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體 惰質(zhì)組 絲質(zhì)體 以透射光為基礎(chǔ)的干酪根顯微組分分類 各顯微組分的來源及生油潛力 絲 炭化的木質(zhì)纖維 ， 來源于 森林火 災(zāi)、再沉積有機(jī)質(zhì)，相對(duì)富 O 惰質(zhì)組 植物的結(jié)構(gòu)和無結(jié)構(gòu)木質(zhì)纖維 ，來 自高等植物 鏡質(zhì)組 陸生植物的孢子、花粉、角質(zhì)層、 樹脂、蠟和木栓層等 ，相對(duì)富 H 殼質(zhì)組 ↓ 反 射 率 增 高 ↓ ↓ 生 油 潛 力 降 低 ↓ 藻類和其它 低等 水生生物及細(xì)菌。 三類干酪根的原始化學(xué)成分結(jié)構(gòu)有明顯區(qū)別 Ⅰ 型干酪根軌跡起點(diǎn)附近，含大量脂肪族烴機(jī)構(gòu) Ⅱ 型干酪根軌跡起點(diǎn)附近，具多環(huán)飽和烴結(jié)構(gòu)為特征 Ⅲ大部分由帶含氧官能團(tuán)的多環(huán)芳香烴結(jié)構(gòu)組成 炭質(zhì)泥巖 腐泥型（ Ⅰ 型）干酪根 炭質(zhì)泥巖 混合型（ Ⅱ 2型）干酪根 炭質(zhì)泥巖 混合型（ Ⅱ 2型）干酪根 炭質(zhì)泥巖 腐植型（ Ⅲ 型）干酪根 干酪根類型及其性質(zhì) 脂 肪 族 含芳香的脂肪 族 含脂肪的芳香 族 芳 香 族 脂肪族化合物含量 （ %） ≥90 90 — 50 50 — 10 ≤10 芳香族化合物含量 （ %） ≤19 10 — 50 50 — 90 ≥90 H/C原子比 ＞ — 1 — ≤ O/C原子比 ≤ — 1 — ≥ 熱失重（ 600℃ ）（ %） ≥85 8550 5030 ≤30 生油潛力 優(yōu)（＞ ） 良（ ） 差 () 極差（ ≤ 貴陽地化所按干酪根的化合物組成分出脂肪族、含芳香脂肪族、含脂肪 芳香族和芳香族四種類型 包括在 透射光下的孢粉學(xué)方法的劃分 和在 反射光下煤巖學(xué) 劃分。生油潛力小，但可生成天然氣。 H/C原子比低， O/C原子比高，以芳香結(jié)構(gòu)多為特征。 H/C和 O/C原子比介于上述二類之間，屬混合型或過渡型干酪根。 Ⅱ 型干酪根 ： Ⅲ 型干酪根 ： Ⅰ 型干酪根 ： H/C原子比高， O/C原子比低，以鏈狀結(jié)構(gòu)較多為特征。 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。 ? 干酪根是最主要的原始成烴物質(zhì)，但并非原始成烴物質(zhì)的全部。 巖石中的干酪根是生成油氣的基本源泉 。 A 微弱演化； B 強(qiáng)烈演化 干酪根一詞首先是由 Brown（ 1912）提出的，原意是指蘇格蘭頁巖中經(jīng)蒸餾分解出的油狀物質(zhì)，后來轉(zhuǎn)義為能產(chǎn)生油狀物質(zhì)的有機(jī)質(zhì)，因此把干酪根稱作油母質(zhì)。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)。 。片狀體直徑＜ 10 A 176。3 ）基本砌塊一般包含兩層芳香族片狀體。 ? 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。 生