石油的成因

石油的成因，一直存在多种理论或假说，主要包括无机成因论、有机成因论和混合成因论。

（一）无机成因论

无机成因论以前苏联学者为代表，19世纪晚期，俄国门捷列夫认为，地球深处的金属碳化物在高温下与水起反应，生成乙炔，随后凝聚成烃。石油来源于地壳深部和地幔内的含烃类物质。无机成因论者指出，有机论无法解释巨大的石油资源量，有些油田的石油资源量远远超过沉积物的生烃量。目前勘探已证实，有些天然气确实来源于地幔。

（二）有机成因论

有机成因论为石油地质学的主导思想，几乎所有的石油天然气田都位于沉积盆地内，烃源岩是沉积岩，烃源于有机物干酪根。有机成因论的科学依据在于，世界上已经发现的油气田99.9%都分布在沉积岩中。世界上25个大型含油气盆地占世界发现石油总量的86%，从前寒武纪至第四纪各个时代岩层中均发现了石油，都与沉积岩的分布、与煤和油页岩的分布密切相关。世界上没有化学成分完全相同的两种石油，这与石油的同源性和生成环境的不同有关。石油和煤的灰分均富集V、Cu、Ni、Co，说明石油和煤具有相似的成因。石油是低温条件下生成的，很少超过100度，且油气藏的聚集时间一般为1亿年。以上这些都是无机成因论难以解释的。

（三）石油的现代成因模式

现在绝大多数研究者都是支持石油的有机成因论的，通过进行模拟实验，勘探验证，逐渐提出了石油的现代成因模式。

石油的生油物质为干酪根（Kerogen）。干酪根泛指沉积岩或沉积物中不溶于一般有机溶剂的沉积有机质，其形成实际上在生物体衰老期间就已开始。其时，有机组织开始发生化学和生物降解转化，大分子生物聚合物部分全部被拆散，形成单体分子，通过腐泥化或腐植化过程，形成干酪根的前身“地质聚合物”。在成岩过程中，聚合物变大，变复杂，埋深至数十米或数百米，具有很大分子的干酪根才发育起来。

在海相和湖相沉积盆地的发育过程中，包括干酪根在内的原始有机质伴随其他物质沉积后，随着埋藏深度逐渐加大，经受地温不断升高，在乏氧的还原环境下，有机质逐步向油气转化。有机质向油气转化可以分为四个阶段：

1.生物化学生气阶段：从地表至1500米深处，温度介于10℃~60℃，以细菌活动为主，相当于炭化作用的泥炭-褐煤阶段，以乏氧的生物化学降解为生气机制，类似“沼气”，以甲烷为主。大部分有机质是以干酪根形式存在于沉积岩中。

2.热催化生油气阶段：沉积物埋藏深度达到1500米至4000米，有机质经受的地温达到60℃~180℃，相当于长烟煤－焦煤阶段，促使有机质转化的最活跃因素是热催化作用。页岩等粘土岩的催化作用十分关键，粘土矿物的催化作用可以降解有机质的成熟温度，促进石油的生成。

3.热裂解生凝析气阶段：沉积物埋藏深度达到4000米至7000米，地温达到180℃~250℃，超过了烃类物质的临界温度，环烷产生开环和破裂，液态烃急剧减少，主要以甲烷及其他气态的低分子正烷烃，在地下呈气态，当采至地面，随着温度和压力降低，反而凝结为液态轻质油。这个阶段是高成熟油气阶段，以凝析气和湿气为主要产物。

4.深部高温生气阶段：当深度超过7000米，沉积物进入变生阶段，到了有机质转化的末期，相当于无烟煤阶段，地温超过250℃，以高温高压为主。石油全部裂解成最稳定的甲烷，干酪根残渣释出甲烷后进一步缩聚，生成碳沥青或石墨，是变质产物。

（四）生油层

生油岩是指能够生成石油和天然气的岩石，由生油岩组成的地层成为生油层。最有利的生油岩相是浅海相、三角洲相和深水湖相，有利于形成粘土岩类生油层和碳酸盐岩类生油层。

浅海相的碳酸盐岩类和粘土岩类都具备很好的生油条件，多处于广海大陆架和潮下带的局限海，属持续低能环境，盆底长期稳定沉降，气候温暖湿润，生物繁盛，水体安静，长期的还原环境使丰富的有机质得以顺利堆积、保存并向油气转化。

（作者单位：中国地质调查局油气资源调查中心）