石油无机成因说

1.石油无机成因的两种假说

石油无机成因说认为石油是由自然界的无机碳和氢经过化学作用而形成的。这一观点又大致分为两个学派：

①.地深成因说，认为烃类起源于地球深处。其依据是：在火山喷出的气体及熔岩流中含烃，来自地下深处的岩浆岩中发现有 C1～C2的烷烃及可供生成烃类的化学元素；变质岩、岩浆岩及穿入前寒武系结晶岩的伟晶岩中也见到含油显示，甚至在结晶基岩中发现可供开采的工业油气流。

②.宇宙成因说，认为烃类在宇宙形成阶段即已生成。其依据是：在天体中常有碳、氢、氧诸元素及其化合物的存在。例如，彗星头部的气圈中含有一氧化碳、二氧化碳和甲烷等；在太阳系行星的大气圈中也存在一定浓度的甲烷；在陨石中也已鉴定出烃类化合物。

此外，经实验室试验证明下列化学反应成立，它支持了石油无机成因说。

           

基于上述假说，一些学者提出了石油无机成因的各种成油模式。1876年，俄国化学家门捷列夫提出“碳化物说”，认为地球上分布最广的碳和铁在地球形成时有可能形成金属碳化物──碳化铁。当它与沿着裂缝渗入到地壳深处的炽热的水相遇时，就可以生成碳氢化合物。因此，“碳化物说”认为生成石油的主要原始物质是金属碳化物。20世纪50年代,苏联学者Н.А.库德里扬采夫提出“岩浆起源说”，他认为岩浆中的碳元素和氢元素随地球深度不同的高温变化，碳元素和氢元素可形成甲基、甲烷及其它烃类化合物。

2.石油无机成因说的主要缺陷

石油无机成因理论的主要缺陷是单纯从化学反应出发来考虑石油的生成，脱离了石油生成的地质条件。多数石油地质学家并不排除在自然界也有非生物起源的烃类，特别是气态烃。但是，具有工业价值的石油应当是有机成因的。

石油勘探的大量实践表明，世界上99%以上的油气田分布在富含有机质的沉积岩区，而含有工业油流的火成岩、变质岩一般都与沉积岩毗邻。油源对比的研究结果表明，这些火成岩或变质岩中储存的石油，都是由附近沉积岩中生成的石油运移而来。因此，石油无机成因说未能得到石油地质学界的普遍赞同和支持。

为了探讨石油与天然气可能的“无机成因”，在20世纪后期，多国科学家联手，在北欧的斯堪的那维亚半岛钻探了一口深达上万米的超深井，结果仅仅找到了零星的、甲烷含量并不太高的天然气，根本没有见到石油的显示。这一结果使“无机成因论者”感到沮丧。

3.与“石油有机成因”理论相悖的现象

许多长期从事油气勘探的专家学者遇到了一些难以用“石油有机成因理论”圆满解释的现象。

①.为什么有些地区找到了大约15亿年前形成的石油？按照传统的石油地质与生物学理论，当时的生物量似乎不足以形成石油，怎么会在不含生物的地层中找到石油？加拿大阿尔伯塔省的阿塔巴斯河区和美国堪萨斯的克拉富特-普鲁斯油田的所在地没有富含生物的沉积岩层；中国华北燕山山脉中发现了距今约8亿年前的古油藏和大量散布的油迹，对古生物分析表明，当时只有并不丰富古老的藻类和蠕虫类生物。

②.为什么许多大型油气田都分布在地壳的大型线状断裂带上？它们的分布显然受地球板块的边界控制，比如，美国在洛杉矶的逆掩断裂带上发现了19个油田，那里大多是板块或者地块的结合带；中国新疆克拉玛依油田在著名的“克-乌大断裂带”附近找到了10余个油气田，而离开这条断裂带数公里处所打的井大多是干井或低产井。

③.为什么世界上的大型、超大型油气田大多集中分布？有“世界油库”之称的中东地区和天然气极为富集的俄罗斯西伯利亚地区，仅仅用“海相地层可以更多地富集有机质”的观点恐怕是难以令人信服的解释。

④.为什么大型油气田的分布区内往往地热值都较高？而且大油田的地层深部大多存在着一个地幔柱，这也许是油藏与地下深处相通的证据？

⑤.为什么世界上许多油气田的汞含量高于大气中含量的几十到几百倍？我国西部煤层气田内的汞含量也都相当高。同时，一些油气区中的氦含量高得惊人，比如，我国四川南部天然气田中的氦含量相当高，经过提纯后可以生产工业用氦。

另外，在世界许多大型铅锌矿中都发现了大量碳质沥青，而铅锌矿富集的主要原因是地壳深部的热液上涌。还有，国内外有些油田的油藏内富含铀成分。

以上现象对传统石油地质理论提出了挑战，人们似乎有理由认为，有些油田的石油正在源源不断地得到补充；油气可能来自地壳深处；石油的生成、运移、聚集可能与地震有关，而地震恰恰是地下深处油气“上送”体现。

             李寻撰文：关于石油无机成因说的结论

李寻的研究论文认为，石油有机成因说基本上已经被证伪，而无机成因说基本上获得了证实。一切基于有机成因学的石油地质理论需要重写，未来的石油勘探应该按照无机成因的理论框架类寻找油气储藏。

1.石油有机成因说基本上已被证伪

长期以来，石油有机成因说主要有以下五方面的证据作为支撑：

①.石油馏分具有旋光性；

②.石油中有生物成因标志的有机化合物，如卟啉、姥鲛烷、植烷和甾烷等；

③.已发现的油气田99%分布在富含生物有机质的沉积坳陷地区（如盆地）；

④.干酪根热降解模型的实验室证明，地下的干酪根可以生成油气；

⑤.有机成因说成功地指导了油气勘探开发。

研究表明，上述这五条证据均不能成立。

关于石油馏分的旋光性。以往人们把旋光性当作是生物有机物质的特有属性，但近几十年的研究证明，人工合成的很多物质也有这种特性。因此，旋光性不能作为石油是由生物降解演化而来的依据。

关于卟啉、姥鲛烷、植烷及甾烷等生物成因标志物。这是过去的认识结论。卟啉曾一度被视为只有动植物才有的东西，但在陨石中和地幔捕虏体中也发现了卟啉等类似物质，说明无机物中一样也可以带有卟啉。

关于油气田都分布在富含生物化石和有机物的沉积坳陷环境中。这是客观事实，但这种分布并不一定能推导出石油来自于生物化石的沉积与演变的结论。李扬鉴先生从地质构造的角度证明，沉积坳陷的原因是上地幔的隆起；杜乐天先生的研究指出，随着地幔隆起和“幔汁”的喷射，来自地幔的无机物可以进入盆地等坳陷中，形成油气藏。

关于干酪根热降解生烃模式。在实验室条件下，干酪根可以热降解生烃。但是，现在所发现的所有被视为是生油区的“烃源岩”中，虽然有足够丰富的干酪根，却不具备热降解反应的温度条件，缺乏生烃的氢元素，缺乏发生反应的金属催化剂。而要获得这些条件，必须依赖于幔源的无机物移运。也就是说，有机物生油的条件也要依赖于幔源提供无机物。

关于有机成油论指导油气勘探。事实上，世界上所有发现的油田并不一定是按照有机成因理论的提示来寻找到的，其实是根据油气露头（油苗、气苗）来确定圈闭构造才找到的。

2.石油无机成因说可以成立的证据

石油无机成因说可以成立的证据主要有以下几条：

①.地球化学证据。张景廉先生等发现的铅、锶、钕同位素可作为在沉积岩层发现的石油是来自于幔源无机物的证据，而来自太空的陨石中的烃类混合物也证明石油可无机生成。

②.石油天然气勘探方面的证据。截止目前的勘探，都在地下深处的基岩（火山岩和变质岩）中发现了油气存在，这些基岩位于沉积岩下层，沉积岩中的油气在水浮力作用下，只能向上运移，不会向下渗透到基岩。因此，基岩中发现的油气资源应是来自于地幔。这一观点也得到了地球化学界的认可。

③.无机成油论具有逻辑解释力。有机成油说是依据对地球表层和上地壳浅表的观察，根据动植物可以提炼油脂这一种直观经验而做出的主观推测，它与地质构造运动建立不起联系，与天体物理关于地球的形成也建立不起联系。有机物成油理论的设定范围狭窄，不能与多学科构成自洽性。相反，无机成油论从地球科学的实验证据出发，考虑地球内因及整个地壳变化（大陆构造、板块运动），分析研究地幔流体变化带来的地壳岩石圈变动，并从原子、分子水平考察地表水、空气、基本生物的来源，能够解释地壳中的岩石、矿物的来源和形成机制。石油、天然气的形成原因与分布规律只是整体理论框架中的一部分，在理论逻辑上的自洽性，至少要求油气的形成应该是无机成因。

④.无机成油理论开始指导勘探开发。据报导，世界上已经有261个油田是在无机成油论指导下发现的。崔永强博士团队表示，以前国外用有机成油论指导找油，成功率只有19%，改用无机成油指导找油的成功率则高达93%。在世界上已经发现的大油气田中，分析证实了三分之二的油气田应该是无机成因的。乌兰克顿涅茨油田、越南白虎油田、中国大庆徐家围子气田等，都有确凿的具体材料表明，在基岩（火山岩和变质岩）中发现了具备商业产量的油气藏，而这些油气只能是来自幔源。

⑤.实验室化学方面的证据。早在19世纪60年代，就证明了无机物可以生成石油之类的碳氢化合物，法国化学家别尔特罗1866年完成了这方面的试验。1921年，费舍尔提出了费-托反应， 1935年，德国出现了世界上第一个“人造石油”工厂，年产量2.5万吨。

现代石油工业已经出现100多年了，能按地面油气露头寻找石油的区域几乎都被扫荡过了。最早的油井只有几十米、几百米深，现在的油井越来越深，在3000米以下。像大庆油田的油井含水率高达95%，要注入地下20吨水才能采出一吨油来，不仅成本高，而且后继产量堪忧。地面没有那么多的露头指示了，我们必须按无机成因的理论框架，分析岩层构造，从地壳深层“从下往上”寻找石油。