石油及天然气的成因

煤石油天然气是怎么形成的煤、石油、天然气都是常用的燃料，那么煤石油天然气是怎么形成的?店铺在此整理了煤石油天然气的形成原因，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获!煤的形成原因煤炭，简称煤，是远古植物遗骸，埋在地层下，经过地壳隔绝空气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物，由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物，主要被人类开采用作燃料。

煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。

煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的，随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力。

煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。

一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。

地壳下降的速度快，植物遗骸堆积得厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄，这座煤矿的煤层就薄。

又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层埋到地下更深的地方，有的又被排挤到地表，甚至露出地面，比较容易被人们发现。

还有一些煤层相对比较薄，而且面积也不大，所以没有开采价值，有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。

煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。

一座大的煤矿，煤层很厚，煤质很优，但总的来说它的面积并不算很大。

如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的，它的面积应当是很大的。

因为在远古时期地球上到处都是森林和草原，因此，地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚，因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质，又会被植物吸收，如此反复，最终被埋入地下时也不会那么集中，土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。

石油和天然气是什么？最初人们把自然界产出的油状可燃液体矿物称为石油，把可燃气体称为天然气。

随着对这些矿物的深入研究，认识到石油、天然气在成因上互有联系，在组成上都属于碳氢化合物，因此将它们统称为“石油”。

1983年第11届世界石油大会把石油定义为：自然界中存在于地下的以气态、液态和固态烃类化合物为主，并含有少量杂质的复杂混合物。

由于天然气常与石油相伴而生，它也是赋存于地下岩石孔隙中可燃矿产，与石油不同的是它以气态形式存在。

石油中的化学元素主要有碳、氢、氧、氮、硫，其中碳和氢约占95%-99%，剩下的氧、氮、硫和其他微量元素只占总含量的1%-5%。

不同产地的石油，各种烃类的结构和所占比例相差很大，主要包括环烷烃、烷烃和芳烃，它们俗称环石蜡、石蜡和芳香剂，这是石油的主要成分。

其中，环烷烃是石油中含量最多的化合物，通常占石油重量的一半。

石油的基本物理性质有密度、黏度、凝固点以及在荧光灯照射下发出的颜色各异的荧光等，其物理性质随其化学组成的不同而有明显的差异。

不同性质的石油，其开发、集输、贮存、加工差异较大。

我们了解石油的化学成分和物理性质的目的是为了寻找它、改造它和利用它。

比如石油的某些物理化学性质保留其形成时的特征，就像婴儿的“胎记”一样，专业人员通过潜心研究可以追溯它的形成、变迁和分布规律，从而找到更多的石油。

石油与煤炭等不可再生能源相比，具有很大的比较优势。

一是石油的能量密度高。

它的能量密度是干木材的2.5倍，是低等级褐煤的4倍。

二是石油燃烧后排放的污染物比煤炭少。

石油炼制产品燃烧后的单位能量所产生的二氧化碳比煤少20-25%，而二氧化碳是最主要的温室气体。

三是容易长距离运输。

石油及其精炼产品可以通过管道进行便捷和非常安全的运输，而且成本低廉。

石油还有一个明显优点是多种化学成分组成，意味着它是广泛的工业原料，通过炼制和加工可得到多种石油化工产品。

因此，石油在国民经济和社会生活中的地位和作用极为重要，被誉为“黑色的金子”，又被称为“工业的血液”。

石油地质知识简介-什么是石油和天然气、石油天然气的来源、石油天然气的生成条件目录：一、什么是石油和天然气二、石油、天然气的来源三、石油、天然气的生成条件一、什么是石油和天然气对石油这个名字，大家都熟悉，但究竟什么是石油？回答恐怕就不那么确切了。

对于这个问题，这里不妨用一句话来表达，那就是，石油是在地下岩石中生成的、液态的、以碳氢化合物为主要成分的可燃性矿产。

顾名思义，石油形成于地下，有多深？几百以至几千米。

它经历了数百万年甚至几亿年的演化过程，不同年代的石油生成地质环境不同，生成石油的物理性质也不同。

不同油田所产石油的密度、粘度、熔点、初馏点都不相同。

原油的物理性质最直观的就是丰富多彩的颜色，有浅至深有白色、褐色、黑绿色和黑色。

我们常见的石油一般都是黑色的，颜色的深浅与其中含有的非烃类物质的多少有关，含量愈高则颜色愈深。

石油是一种复杂的天然有机物，主要成分是碳(C)和氢(H)，碳含量一般为80%-88%，氢为10%-14%，同时含有少量的氧(O)、硫(S)、氮(N)等元素。

有这些元素组成的化合物称烃类化合物。

天然气也是以碳氢化合物为主要成分，以气体状态从地下岩石中来到地面的。

与石油一样，天然气所含烃类主要是烷烃(饱和烃)。

一般含1-4个碳的烷烃从气体状态被称为天然气；含5-10个碳的烷烃为液体状态，就是石油；含17个以上碳的烷烃为固体状态，如石蜡、沥青等。

二、石油、天然气的来源对石油、天然气(以下简称油气)生成的来源，科学家主要有两种观点：一种认为是生物死亡后转变成的，及有机生成学说。

另一种是无机生成学说，认为石油天然气来源于无机物的合成。

有机生成学说观点的依据是：几乎所有的油田都是在沉积岩中发现的，而沉积岩中可以见到丰富的生物遗迹(如化石等)；通过实验，生物体中三大组成部分的蛋白质、碳水化合物、脂肪在一定条件下可以形成与石油中碳氢化合物类似的物质；在石油中发现的血红素和叶绿素等有机物质，前者是来自动物的血液，后者则来自植物的叶绿素。

第五章石油和天然气的成因与生油岩[内容提要] 石油和天然气的成因历来有无机和有机学说之争。

本章首先概述了无机和有机两大学派的分歧，目前形成了晚期成油学说为主的石油现代成因理论，强调石油是沉积物（岩）中的不溶有机质（干酪根）在成岩作用晚期，经过热解作用生成的。

天然气的成因则多种多样，有生物成因气、油型气、煤型气及无机成因气。

烃源岩是油气生成的介质，对它的评价主要着眼于岩石的地球化学特征，而石油的地球化学对比则侧重于从方法上加以介绍，最后介绍了有关低熟油、煤成油方面的进展。

§1 石油成因概述按照生油原始物质的不同，石油成因假说可分为无机和有机两大学派。

前者认为石油是由自然界的无机物质形成的，后者则认为石油是由地质时期的生物有机质形成的。

在有机成因学派中，又可根据主张石油形成在沉积物成岩作用早期或晚期，分为早期成油和晚期成油两个分支。

现在看来，每一学说都有其产生和发展的实际依据和理论基础，虽然目前在石油形成理论中晚期成因学说占主要地位，但也不排除在某些特定的时期和地区无机成油（气）与早期成油气学说存在的可能，甚至占绝对优势的可能。

一．无机成因说主张：石油是由自然界中的无机物化合而成的，与有机物质无关。

“碳化说”（门捷列夫，1876）：地壳深处 3Fe m O n+4H2O（帜热）mFe3O4+C3n H8m宇宙成因说（索科洛夫，1889）：碳氢化合物是宇宙固有的，随后地球冷却被吸附凝结于地壳上部，沿断裂上升形成油气藏。

岩浆说（库德梁采夫，1950s）：地球深处存在C、H、O、S、N及其它灰份元素，由深处12000高温到地表，可依次形成甲炔基、亚甲炔基、甲基化合物和甲烷，这些活性基团加氢可生成从甲烷开始的各种碳氢化合物及一些复杂的含氮化合物。

高温生油说（切卡留克，1971）：实验发现，一些矿物在高温高压下，可分离出甲烷、乙烷，……因此他认为地壳中的油气是上地幔中的氧化铁与水反映所得。

致命要害：解释不了为什么世界上90%以上的石油都埋藏在沉积岩中，为什么石油具有只有生物有机质才有的旋光性、生物标志化合物等问题。

第二章石油和天然气的成因2.2 油气有机成因理论概述《油气地质与勘探》2.2 油气有机成因理论概述油气有机成因说：油气是在地球上生物起源之后，在地质历史发展过程中，由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。

1）蒸馏说18 世纪中叶米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫 石油是煤在地下高温蒸馏的产物。

2）有机质地质作用的研究维尔纳茨基20世纪20年代初期系统研究了有机质的地质作用：《地球化学概论》、《生物圈》详细论述了石油的有机组成和石油有机成因的主要依据，提出了碳循环的模式。

3）石油中卟啉化合物和旋光性的发现20世纪30年代①特雷布斯（Treibs，1933）：发现并证实了卟啉化合物广泛存在于不同时代、不同成因的石油、沥青中，认为这些卟啉化合物来源于植物叶绿素。

②发现石油有旋光性。

——石油有机成因说的重要依据和有力支持。

4）混成说1932年古勃金含有各种类型的分散有机质的淤泥，在成岩早期产生分散状态的石油（微石油），在压实过程中和水一起进入储层，形成油气藏。

5）油气有机成因早期说的建立P.V.Smith（美国）、B.B.维尔别（前苏联）1952-1954年20世纪40年代，怀特莫尔等：生油过程仅仅是生物体中烃类物质的分离和聚集。

20世纪50年代，美国学者史密斯和前苏联维尔别等：石油是有机质在沉积物（埋藏成岩）早期生成的，是许多海相生物遗留下来的天然烃的混合物。

——早期生油说。

6）油气有机成因晚期说的建立①Bray 等（1961）发现：现代沉积物和生物体中的正烷烃碳数分布具奇偶优势，正脂肪酸碳数分布具偶奇优势，古老沉积岩和原油（或油田水）中不具此优势。

揭开了有机质成岩演化机理及其与石油形成关系研究的序幕。

6）油气有机成因晚期说的建立②阿贝尔松（P. H. Abelson，1963）：石油是沉积岩中占有机质70～90%的不溶部分（干酪根Kerogen）经过一定的埋藏演化，在成岩作用晚期，经热解产生的。

1. 油气成因两大学派的根本分歧，两大学派的代表性观点，油气有机成因早期说和晚期说的根本分歧？ 答：（1）根据在生油气原始物质问题上观点的差异，分为无机成因说:石油及天然气是在地下深处高温，高压条件下由无机物通过化学反应形成的有机成因说：油气是在地球上生物起源之后，在地质历史发展过程中，由保存在沉积岩中的生物有机质逐步转化而成。

（2）无机成因说：泛宇宙说，地球深部的无机合成说。

有机成因说：早期有机成因论，晚期有机合成论。

（3）早期说（浅成说）：油气是沉积物中的分散有机质在地壳浅部，沉积物成岩早期，在细菌生物化学作用下生成的。

晚期说（深成说）：油气是有机质被埋藏到一定程度，达到一定温度，在热力和催化剂作用下转化成的。

2. 生物有机质的类型及其成烃潜力，干罗根类型划分及各类型相关特征？答：（1）生物有机质类型－生物体的有机组分（2）I型干酪根：一般为细纹层状或无定形粉末状，颜色为发暗的深色，具有较高的生油潜力。

热解产物主要是直链和支链烷烃。

Ⅱ型干酪根：具有较高的H/C 原子比和较低的O/C 原子比，生油潜能中等，热解时比I型干酪根产生的烃类要少。

Ⅲ型干酪根：具有较低的原始H/C 原子比（<1.0），而O/C 原子比高（0.2-0.3）热解产物很少，生油能力差，但在高成熟阶段也可形成可观的甲烷气体。

3. 有利于油气生成的大地构造条件，岩相古地理古气候环境，理化环境？答：（1）有利于有机质堆积、保存、转化的地质环境必须要有： ① 期稳定下沉大地构造背景（V 沉积≈V 沉降） ； ②较快的沉积（堆积）速度； ③足够数量和一定质量的原始有机质； ④低能、还原性岩相古地理环境 ——浅海封闭环境，半深－深湖、前三角洲 ⑤适当的受热和埋藏史。

（2）（3）促使有机质转化为油气的理化条件（物理、化学、生物化学条件）主要有： 细菌、催化剂、温度和时间 放射性、压力 4. 有机质向油气转化的过程，各阶段的主要特征？0.51.50.51384.5石油芳香族化合物，抗腐能力强，来自高等植物。

石油和天然气是怎样形成的？对油气形成原因，学术界有三种不同观点：油气无机成因说、油气有机成因说和油气成因多元论。

不同的观点在不同的时期占有不同的地位和起了不同的作用。

一、油气是由无机物变来的－－油气无机成因说无机物就是与生命活动无关的东西。

无机成因说出现于18世纪后期至20世纪中叶，这一类假说认为石油的生成是由宇宙天体中简单的碳氢化合物或地下深处岩浆中所含的碳和氢以无机方式合成的。

地球形成初期，这些简单的碳氢化合物被岩浆或岩石吸收，然后转入地壳深处，经高温高压和复杂的化学作用，逐渐使分散的、少量的碳氢化合物集合起来，当岩浆上升冷凝时，分离出石油，这些石油沿裂缝、断裂运移到地下各处形成油藏。

油气无机成因说可以大致被归纳为两类：一是地球深处无机合成说。

这类成因说认为油气是在地球深处，在高温、高压和催化剂的作用下，由水、二氧化碳、氢等简单无机物反应形成的。

该学说由俄国科学家门捷列夫1876年提出。

他认为在地球内部水与重金属碳化物相互作用，可以产生碳氢化合物。

由于无法证实地球的深部存在金属碳化物，所以，这种学说没有得到人们的认同，但这是最早提出的有关油气形成的无机假说。

二是泛宇宙说。

该派学说认为包含烃类在内的有机化合物是在宇宙天体的无机演化过程中形成的，地球也不例外，在其形成时就包含有有机物。

陨石和行星中普遍发现了有机化合物，地球火山喷发和幔源岩浆岩中存在有机包裹体等，是这一类成因说的主要证据。

该学说由俄国化学家索可洛夫于1889年首次提出。

他认为碳氢化合物在地球形成的早期阶段就已形成了，后来被岩浆所吸收，当岩浆进一步冷却和体积收缩时，包含在其中的碳氢化合物就沿裂缝分离出来，即人们见到的石油、天然气。

地球深处合成说和泛宇宙说的共同点是：石油、天然气都是由无机物形成的，从地球深处而来的。

所不同的在于，地球深处合成说认为，地幔深处并没有现成的有机烃，而是由无机物在一定温度和压力条件下，合成为有机烃的。

而泛宇宙论认为早在地球形成的宇宙年代中，有机烃已经形成，缩入在地幔深处。

天然气的形成原因【学员问题】天然气的形成原因？【解答】天然气与石油生成过程既有联系又有区别：石油主要形成于深成作用阶段，由催化裂解作用引起，而天然气的形成则贯穿于成岩、深成、后成直至变质作用的始终；与石油的生成相比，无论是原始物质还是生成环境，天然气的生成都更广泛、更迅速、更容易，各种类型的有机质都可形成天然气腐泥型有机质则既生油又生气，腐植形有机质主要生成气态烃。

因此天然气的成因是多种多样的。

归纳起来，天然气的成因可分为生物成因气、油型气和煤型气。

无机成因气尤其是非烃气受到高度重视，这里一并简要介绍，最后还了解各种成因气的判别方法。

生物成因气概念生物成因气指成岩作用（阶段）早期，在浅层生物化学作用带内，沉积有机质经微生物的群体发酵和合成作用形成的天然气。

其中有时混有早期低温降解形成的气体。

生物成因气出现在埋藏浅、时代新和演化程度低的岩层中，以含甲烷气为主。

形成条件生物成因气形成的前提条件是更加丰富的有机质和强还原环境。

最有利于生气的有机母质是草本腐植型腐泥腐植型，这些有机质多分布于陆源物质供应丰富的三角洲和沼泽湖滨带，通常含陆源有机质的砂泥岩系列最有利。

硫酸岩层中难以形成大量生物成因气的原因，是因为硫酸对产甲烷菌有明显的抵制作用，H2优先还原SO42-S2-形成金属硫化物或H2S等，因此CO2不能被H2还原为CH4.甲烷菌的生长需要合适的地化环境，首先是足够强的还原条件，一般Eh油型气概念油型气包括湿气（石油伴生气）、凝析气和裂解气。

它们是沉积有机质特别是腐泥型有机质在热降解成油过程中，与石油一起形成的，或者是在后成作用阶段由有机质和早期形成的液态石油热裂解形成的。

形成与分布与石油经有机质热解逐步形成一样，天然气的形成也具明显的垂直分带性。

在剖面最上部（成岩阶段）是生物成因气，在深成阶段后期是低分子量气态烃（C2～C4）即湿气，以及由于高温高压使轻质液态烃逆蒸发形成的凝析气。

在剖面下部，由于温度上升，生成的石油裂解为小分子的轻烃直至甲烷，有机质亦进一步生成气体，以甲烷为主石油裂解气是生气序列的最后产物，通常将这一阶段称为干气带。