2019年10月23日 星期三
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油氣成因的另一種說法——無機成因說

2019-7-23 9:28:27 來源:中國礦業報 作者:杜治利 周新桂

足彩19074期开奖时间 www.yrrdg.com 石油是由古代生物生成的觀點被大多數學者認同,然而,隨著全球范圍內石油勘探難度的增加和人們對油田認識的加深,越來越多的現象用“石油有機成因”的理論無法或難以解釋,一些學者對油氣“有機成因”的質疑聲再起。

有機成因說難以解釋的現象

石油是由古代生物生成的,即有機成因,這一點也被大多數學者認同:石油是在伴隨水域的沉積地質發展過程中,由以低等生物為主的動植物遺體,在長期穩定的還原環境、良好的埋藏條件和適當的溫度下,經由復雜的物理化學、生物化學作用轉變而成。

石油有機成因假說的主要依據包括三方面:一是石油餾分具旋光性,生物有機質普遍具有這種旋光性,而無機質則普遍不具有這種旋光性。二是現代沉積物及古代沉積物中都含有構成石油的各種烴類生物標志化合物。三是世界上99%以上的油氣田都分布在富含有機質的沉積巖區。

近年來,許多長期從事油氣勘探的專家學者們遇到了一些難以用石油“有機成因理論”圓滿解釋的“為什么”:

——為什么一些地區找到了大約15億年前形成的石油?按照傳統的石油地質與生物學理論,當時的生物量似乎并不足以形成石油。為什么在不合生物的地層中也能找到石油?加拿大阿爾伯塔省的阿塔巴斯河區和美國堪薩斯的克拉富特——普魯斯油田的所在地就沒有富含生物的沉積巖層;我國華北北部燕山山脈中發現了距今約8億年前的古油藏和大量散布的油跡,古生物分析表明,當時只有并不豐富的古老藻類和蠕蟲類生物。

——為什么許多大型油氣田都分布在地殼的大型線狀斷裂帶上?它們的分布顯然受地球板塊的邊界控制,比如美國在洛杉磯的逆掩斷裂帶上發現了19個油田——那里大多是板塊或者地塊的結合帶。我國新疆克拉瑪依油田在著名的克-烏斷裂帶附近找到了十余個油氣田,而離開這條斷裂帶數千米處所打的井大多是干井或低產井?

準噶爾盆地北緣油氣田分布與斷裂帶關系

——為什么世界上的大型、超大型油氣田大多集中分布?比如有“世界油庫”之稱的中東地區和天然氣極為富集的西伯利亞地區,“那里的海相地層可以更多地富集有機質”的觀點恐怕難以令人信服地。

——為什么大型油氣田的分布區內往往地熱值都較高?而且大油田的地層深部大多存在著一個地幔柱——那也許是油藏與地下深處相通的證據?

——為什么許多油氣田的汞含量高于大氣中含量的幾十到幾百倍?我國西部煤層氣田內的汞含量都相當高。為什么一些油氣區中的氦含量也高得驚人?比如我國四川南部天然氣田中的氦含量相當高,經過提純后可以生產工業用氦。為什么在世界許多大型鉛鋅礦中都發現了大量碳質瀝青?而鉛鋅礦富集的主要原因就是地殼深部的熱液上涌。為什么國內外一些油田的油藏內富含鈾成分……

面對這些向傳統石油地質理論挑戰的現象,人們似乎有理由認為:世界上有些油田的石油似乎正在源源不斷地得到補充;一些油氣可能來自地殼深處;石油的生成、運移、聚集可能與地震有關,而地震恰恰是地殼運動的表征,它能把地下深處的油氣“送”上來嗎?

無機成因油氣理論概述

從俄羅斯著名化學家門捷列夫算起,油氣的無機成因假說已提出100多年,經歷了早期無機成因油氣理論和晚期無機油氣生成理論兩個階段。按照是否發生合成反應分為2個主要理論學派:一是地幔脫氣理論,認為烴類在地球形成時期就已存在,在合適的構造環境下從地球內部排出;二是無機反應成烴理論,即認為烴類是在地球內部合適的物理化學環境條件下通過各種無機反應形成的。

——地幔脫氣說。地幔脫氣說也叫宇宙成因說。俄國學者索科洛夫主張在地球呈熔融狀態時碳氫化合物就包含其中,隨著地球冷卻碳氫化合物被巖漿吸收,最后凝結于地殼中形成石油;其后,Gold根據太陽系、地球形成演化模型,對宇宙成因說進行了更為詳細深入的研究,其認為距今3600~4600Ma前的地球是由含CH4、CO2、H2等成份的星云演化形成的。在3500Ma星云凝聚固化形成地球的地幔和地殼過程中,星云或原始大氣中的CH4、CO2、He等氣體被束縛在地殼和地幔中,并在隨后的地球演化過程中,部分下地殼和上地幔區域溫壓條件和氧逸度條件仍適于CH4等氣體的保存而未被氧化,在地球分異演化的早期從地球深部被加熱而釋放出來。也就是說,大量CH4和其他非烴資源氣體在地球形成時就已存在。王先彬等通過模擬實驗證實了在地球深部的高壓條件不僅有抑制烴類系列化合物熱分解的作用,而且可以促進烴類的環化作用、聚合作用和凝析作用,并向復雜烴類系列演化。這些烴類及及其他氣體經廣泛的地幔脫氣作用運移至近地表形成油氣藏。

——無機反應成烴理論。無機反應成烴理論主要為CO、CO2、H2和H2O等一些小分子,在合適的地質條件下通過無機合成反應可以形成高分子量的烴類。該理論主要是基于實驗研究,主要學說包括費-托催化合成說、碳化物說、巖漿說、高溫生成說和蛇紋石化生油說,其中比較著名的是費-托催化合成說。

啟示與前景展望

雖然有機生油理論指導著現今盆地油氣勘探,但也存在一些問題,如超深井鉆探證實了5000米深度以下油氣的存在,這有悖于傳統的有機晚期生油理論,因此應該拓寬油氣勘探思路,關注深部油氣勘探:一是不能只停留在考慮沉積蓋層,認為油氣就是地殼中的產物,事實上地殼深部構造演化過程控制了盆地及沉積蓋層的形成和演化,它也必然控制著油氣的形成和運移,兩者間應密切相關。二是應該關注大地電磁測深和深地震探測資料顯示的盆地深部結構,尋找低速、高導層,對那些上地幔隆起程度大、盆地基底埋深大的地殼拉薄型盆地進行重點勘探。邵學忠等通過對地殼深部參數和含油氣盆地關系分析,指出凡是結晶地殼越薄的地區,即沉積蓋層與上地幔之間的距離越短、兩者越接近、地幔對地殼的作用越是強烈的地區,其油氣儲量也越豐富。林隆棟也指出應該在地殼中下部幔源底辟構造最高點正對著沉積坳陷最低點呈鏡像關系的地區進行油氣勘探。

進入21世紀以來,作為重要的戰略資源,油氣影響著一個國家的政治地位和經濟地位,油氣成因理論的突破對于油氣勘探開發方向具有重要的指導意義,因此用新的思想去指導油氣勘探也許會獲得更大突破?!?/p>

(作者單位:自然資源部中國地質調查局油氣資源調查中心)