石油是如何形成的

韩小锋　魏建设

石油是当代工业的血液、社会稳定的基石、国家兴旺的命脉。

“石油”一词出自沈括的《梦溪笔谈》，书中对石油的描述是人类历史上首次对这种物质的记录。自从发现石油，人类对石油的应用就一直没有间断过，直到今天它的应用更是涵盖了我们生活的方方面面，大到航空航天，小到衣食住行。可以说我们每个人每一天的生活都离不开与石油产品的亲密接触。既然石油这么重要，与我们的关系如此密切，那我们是否了解我们这个亲密的伙伴呢？石油是从何而来，能陪伴我们走多久，它是取之不尽、用之不竭的吗？

笔者查阅了大量文献，发现石油作为当今世界工业第一能源要素，它的来源却一直众说纷纭。总体可概括为“有机成因”和“无机成因”两种学说。前者认为石油是古代海洋或湖泊中的微生物经过漫长的演化形成的，可概括为生物沉积变油，这种理论认为石油形成时间非常漫长，在人类历史上是不可重复的，所以石油为不可再生资源，这一学说是石油地质学界的主流观点;而后者认为石油是由地壳内部本身的碳元素在高温高压的条件下经过多种物理化学反应而生成的，与生物无关。这一观点认为石油是在地壳内每时每刻都在源源不断地形成的可再生资源。

有机成因理论认为石油是由有机质生成的，这些有机质主要来自远古时期的4种生物：细菌、浮游植物、浮游动物、高等植物。这些生物死后，他们尸体的一部分会被氧化分解破坏，但仍然有一部分会在适宜的条件下在泥沙等沉积物中保存下来，随着时间的流逝这些沉积物会越埋越深，在埋藏的过程中这些有机物经历了复杂的生物化学和化学变化，通过腐泥化和腐殖化过程形成了干酪根（Kerogen），随着埋藏深度的进一步加大，在一定的温度和压力条件下干酪根逐步发生催化裂解和热裂解形成了最初形态的“原石油”。接着这些原石油从生成它们的岩石中“溜出来”经过初次运移、二次运移，最终在适当的环境下大量聚集，形成油藏，进而被我们所发现、开采和利用。

石油有机成因说也可细分为多个不同的分支学说，目前被广泛认可和用来指导石油勘探工作的是美国的P.H.埃布尔森等一些学者提出的石油有机成因晚期成油理论——干酪根生油理论，该理论认为石油是沉积岩中的不溶有机质，在成岩作用晚期经过热解生成。有机生油理论的众多依据可以归结为以下三个方面：

（1）石油馏分具有旋光性。生物有机质普遍具有旋光性，而无机质则普遍不具有旋光性。

（2）沉积物中都含有构成石油的各种烃类化合物，石油中有许多具有生物成因标志的有机化合物，如叶琳、植烷及甾烷等。

（3）世界上绝大部分99%的油气田都分布在沉积岩区。

俄国化学家门捷列夫被认为是无机生油理论的提出者。目前影响较大的无机生油理论有两个：其中之一是Gold的地幔脱气理论;之二是费-托地质合成理论。无机生油理论在我国是在20世纪80年代开始兴起的，张景廉、李庆忠和杜乐天等均为这一学说的代表人物。

地幔脱气理论是Gold等依据太阳系、地球形成演化的模型提出的，认为地球深部存在着大量的甲烷及其它非烃资源，大量还原状态的碳是在地壳深部被加热而释放出来的经过地质历史时期的种种变化，这些甲烷向上运移，当存在地幔柱并有深大断裂时，这些甲烷气便可通过断裂、火山活动或在地壳运动中释放出来。

石油无机成因学说的主要证据可分为以下三个方面：

（1）实验室中通过利用无机物合成的办法已经实现无机生烃的过程;

（2）天体光谱、陨石、火山喷出气体和岩浆岩中都检测出了含有烃类物质的证据;

（3）石油的旋光性可由非旋光物质合成，卟啉也可无机合成。

张景廉2001年写的《论石油的无机成因》一书“宣告了油气有机成因学说的终结”。李庆忠院士对有机生油理论提出了22点质疑。这些质疑有理论方面的，也有实例方面的，每个质疑都切中要害。杜乐天教授是最早倡导地球排气作用的学者，他于1987年提出了幔汁说，认为“幔汁来自地核强大的氢流向外辐射”。他认为地壳气圈蕴藏着可供人类大规模开发利用的巨大天然气资源。值得注意的是杜乐天教授提出的地球排氢、排烃理论能够合理地解释很多地质灾害和自然灾害。

石油是烃类和非烃类组成复杂混合物，成分主要有油质（碳氢化合物）、胶质（具黏性的半固体物质）、沥青质（暗褐色或黑色脆性固体物质）、碳质（非碳氢化合物），主要组成元素有：C、H、O、N、S。由于石油没有统一明确的分子化学式、成分组成非常复杂，所以它的形成过程和机理必定非常复杂。石油有机成因论在当今油气地质学理论中占主导地位，但学者们对石油无机成因的研究也一直在进行。有机生油论的各种指标虽然在客觀上能够指导找油的实践，但它本身可能存在较大的问题（实验室里不能证明低温下有机物可以生成石油），它对油气勘探的指导作用也只能认为是一种客观规律的总结对生产指导的实践行为。

眼下的“有机”、“无机”争论已经进行100多年了，目前已经有专家学者开始赞同个别天然气藏中有地壳深部的物质，也就是说已经有学者赞同天然气是有机成因和无机成因物质共同结合的产物。在石油来源的探索之路上，我们还需要继续以科学求实的态度来面对我们所掌握的证据，正视理论所面对的问题，相信石油的来源之谜终有一天会拨云见日、水落石出。

◎ 来源|中国地质调查局西安地质调查中心