目前，世界學(xué)術(shù)界大都接受了石油天然氣的有機(jī)來源理論模式。從地質(zhì)學(xué)的角度也證實(shí)了這一觀點(diǎn)：大部分的石油天然氣礦床都分布在富含有機(jī)物質(zhì)的沉積層。根據(jù)巴基洛夫（Бакиров，1993）的觀點(diǎn)，還存在一系列的難題，這些難題使這一理論仍然備受爭議。這些難題主要與石油天然氣的特點(diǎn)有關(guān)。首先，石油和天然氣是流體，能夠在油氣形成、礦床形成和破壞的不同階段運(yùn)移。“礦床”這個(gè)概念對(duì)于石油和天然氣的積聚來說是相對(duì)的，因?yàn)槭吞烊粴獾姆e聚是運(yùn)移的結(jié)果，而石油天然氣的“產(chǎn)地”只能根據(jù)間接特征來判斷。其次，不管是石油，還是形成石油的其他原始有機(jī)物質(zhì)，都是各種化合物構(gòu)成的復(fù)雜的混合物，其中很多都是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)條件下無法分析判斷的。第三，在大氣圈的環(huán)境中，石油成分可能在多種因素的影響下發(fā)生了實(shí)質(zhì)性的變化。第四，由于石油天然氣的儲(chǔ)存和加工條件的特殊性，不可能對(duì)其礦床進(jìn)行直接的觀察和研究。石油天然氣一般是在地球深部形成，一旦被開采到地表，其存在的礦床就不復(fù)存在了。
20世紀(jì)上半葉，隨著新探明油田數(shù)量的增加以及石油開采量的提高，石油的研究領(lǐng)域大為拓寬，包括石油天然氣的成因、運(yùn)移及積聚等問題。
對(duì)石油天然氣有機(jī)來源理論進(jìn)行研究的著名學(xué)者有韋爾納茨基（Вернадский）、阿爾漢格爾斯基（Архангельский）、澤林斯基（Зелинский）、古布金（Губкин）、瓦索耶維奇（Вассоевич）等。
韋爾納茨基研究的是石油的生物化學(xué)基礎(chǔ)。他認(rèn)為，地下的動(dòng)植物機(jī)體在分解過程中，一部分有機(jī)化合物散逸到大氣圈和水圈，最穩(wěn)定的有機(jī)化合物組成的部分進(jìn)入沉積巖，在周圍的生物化學(xué)條件下成為形成可燃性礦物的原始材料。阿爾漢格爾斯基將“生油”（能夠形成石油）巖系的概念引入石油地質(zhì)學(xué)。澤林斯基（Зелинский，1968）按照石油烴的有機(jī)合成進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，得到的產(chǎn)物從外部特征和物理、化學(xué)特性上都很像石油，但是與石油不同的是烴類組分不同。他寫到，化學(xué)家用這種方法將有機(jī)材料變成了石油燃料，而且可以斷定，因分解時(shí)天然材料的結(jié)構(gòu)及組分不同而形成不同的石油烴混合物，混合物中具有石油烴族的典型組分，但是比例關(guān)系不同。
對(duì)于石油天然氣地質(zhì)學(xué)的發(fā)展具有特殊意義的是古布金院士的著作。他在《論石油》一書（Губкин，1932）中提出了有關(guān)石油生成條件和形成規(guī)律的主要觀點(diǎn)。正是古布金的理論使石油形成假說成為完善的有理有據(jù)的理論。他提出了石油的動(dòng)植物混合來源理論，揭示了從寒武紀(jì)至今在地殼的整個(gè)演化期間，在沉積盆地中一直持續(xù)著石油生成的過程。
古布金的研究形成了有關(guān)石油來源的“石油母巖巖系理論”和“腐泥巖理論”。于是，腐泥巖理論的實(shí)質(zhì)是，動(dòng)植物混合來源的腐泥和腐泥巖是生成石油和天然氣的原始原料，腐泥和腐泥巖在分解后經(jīng)歷了不斷的演變過程，最終這些腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化為石油”。
古布金認(rèn)為生成石油最適宜的有機(jī)質(zhì)是浮游生物，它們是自由漂浮的微型植物和部分微型動(dòng)物（硅藻土等），在水體底部大量淤積，是有機(jī)質(zhì)的主要物質(zhì)來源——腐泥。而且他認(rèn)為，在沉積盆地內(nèi)空氣能夠到達(dá)的區(qū)域，有機(jī)質(zhì)演化為藻煤或者混合來源的煤，而在還原性環(huán)境中則演化為石油烴。
石油烴形成的自然地理環(huán)境是古淺水海域、海灣的地槽構(gòu)造帶。
有機(jī)質(zhì)的形成過程分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段即生物化學(xué)階段，這時(shí)進(jìn)行的是H2S，CH4，CO2，NH2及其他分解產(chǎn)物以及油母的蛋白質(zhì)分解。第二個(gè)階段即地球化學(xué)或者動(dòng)力化學(xué)階段，這些產(chǎn)物在溫度、壓力不斷升高的條件下轉(zhuǎn)化為石油和天然氣。之后，由于上覆巖層的壓力以及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，石油和水從石油母巖中被擠壓出去，附著于孔隙度更大的巖石中（粗礦石和砂巖），隨著地層的向上隆起，石油沉降聚積在集油帶，并且形成有開采價(jià)值的礦藏。
石油天然氣母巖沉積物有機(jī)物質(zhì)的演變是一個(gè)逐漸發(fā)展的過程，并且具有多級(jí)演化的特點(diǎn)。但是石油天然氣母巖沉積物究竟在巖石成因的哪一個(gè)階段成為石油天然氣的生成品，對(duì)此研究人員各持己見。
一部分學(xué)者沿襲古布金的觀點(diǎn)，認(rèn)為有機(jī)質(zhì)及石油烴的演變開始于早期的沉積變質(zhì)階段，一直持續(xù)到退化階段。還有一部分學(xué)者認(rèn)為，由于有機(jī)物質(zhì)的熱催化和熱轉(zhuǎn)化作用，石油烴在退化階段形成。
值得一提的是，在石油天然氣礦床全球分布規(guī)律領(lǐng)域的研究上，古布金走在了同時(shí)代學(xué)者的前面。早在他研究出石油天然氣的主要分布區(qū)域之前，古布金就揭示了油氣儲(chǔ)藏與外圍山系（山脈的外圍地帶）的空間關(guān)系，也就是與古地臺(tái)活躍邊緣共軛的蓋層褶皺帶前緣，是范圍廣大的沉積區(qū)域，也是石油天然氣聚積的區(qū)域。用現(xiàn)代的觀點(diǎn)來看，古地臺(tái)邊緣最值得關(guān)注的是碰撞帶的過渡穩(wěn)定邊緣地帶。屬于這一類的世界大型油氣田有：伏爾加-烏拉爾、加拿大西部、近貝加爾-普列特帕托木斯克、普列特維爾霍楊斯克等。古布金的這些觀點(diǎn)完全可能早于索羅赫金（Cорохтин）和烏沙科夫（Ушаков）的基于巖石圈構(gòu)造的石油形成學(xué)說。索羅赫金和烏沙科夫提出了在俯沖帶由于與沉積物裹挾而至的生物有機(jī)體的熱量散逸導(dǎo)致烴族產(chǎn)生的可能性。
巖石圈板塊的構(gòu)造理論證明了碳?xì)浠衔飶陌鍓K俯沖帶向大陸地臺(tái)方向運(yùn)移這一新機(jī)制存在的可能性。島弧或者大陸活躍邊緣均向大陸地臺(tái)邊緣推動(dòng)。來自逆掩構(gòu)造的碳?xì)浠衔锏倪\(yùn)移通常促使地臺(tái)邊緣（山前）坳陷帶石油天然氣儲(chǔ)量的明顯增加，有時(shí)甚至超出充填沉積層的石油天然氣原始總儲(chǔ)量的很多倍。
珀?duì)柗抢颍ě抱唰猝妲讧猝瞌支樱?966）認(rèn)為，地球上已形成的所有油田都是在漸新世到第四紀(jì)期間形成的。他提出了石油的動(dòng)植物混合物質(zhì)起源學(xué)說，當(dāng)溫度達(dá)到20～300 °時(shí)這些混合物處于均勻狀態(tài)。在高溫高壓的條件下這些混合物發(fā)生氫化作用，從而形成了石油烴。氫元素的來源是碳水化合物，它們被厭氧菌分解為氣態(tài)產(chǎn)物，包括氫元素。
此后，珀?duì)柗抢蚺c戈林貝爾格（Гринберг）研究了有機(jī)物轉(zhuǎn)化為石油的過程，只有那種埋藏在“反應(yīng)堆-地層”條件下的同質(zhì)有機(jī)物聚積物才變?yōu)槭汀Ｔ谶@種條件下形成的石油是在動(dòng)力破壞的環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)移的。
瓦索耶維奇（Вассоевич）花費(fèi)了很多年來研究石油的成因問題，他認(rèn)為主要有以下幾個(gè)因素：① 有機(jī)質(zhì)在沉積巖中分布廣泛，其在地表層沉積巖中的克拉克值為0.7%（或者C有機(jī)質(zhì)0.53%）；② 具有含碳烴的有機(jī)質(zhì)，即“瀝青”，沉積外層（陸地部分）碳烴平均含量為120～150 g/m3，總量預(yù)計(jì)為n×1013 t，也就是說比石油總儲(chǔ)量（n×1011 t）高出很多倍。
他認(rèn)為，在沉積變質(zhì)階段形成了甲烷和“微石油”，而在退化階段形成石油的其他主要組分。脫離母巖的微石油部分成為石油的組分，并且形成了獨(dú)立的相。在深部剩余的微石油中在溫度和催化劑的作用下，這些高分子化合物分解為流動(dòng)性更強(qiáng)的組分，并且補(bǔ)足微石油組分，甚至可以說是石油本身。在沉積巖沉降的過程中，石油烴因低分子碳?xì)浠衔锏脑黾佣l(fā)生著變化，在隆起的過程中則發(fā)生生物化學(xué)的氧化作用。
瓦索耶維奇根據(jù)自己的研究，將沉積巖的縱向剖面劃分出巖石成因的各個(gè)階段：沉積變質(zhì)、初級(jí)退化（早期）、中級(jí)退化（中期）、頂級(jí)退化（晚期），其中的每個(gè)階段又分為若干亞階段。
而后，孔托羅維奇（Конторович）、特羅費(fèi)姆克（Трофимук）等很多學(xué)者建議將瓦索耶維奇的巖石成因帶與石煤的變質(zhì)作用（煤化作用）聯(lián)系起來，如圖 2.1所示。


圖2.1 熱催化階段有機(jī)質(zhì)生成石油示意圖

索科洛夫（Cоколов，1968）提出了碳?xì)浠衔锷傻拇怪睅顖D：剖面最上層是碳?xì)浠衔锂a(chǎn)生的生物化學(xué)過程，往下1～2 km的深部分是熱催化帶，分為上層的石油天然氣亞帶和下層的甲烷亞帶。熱催化帶的有機(jī)頁巖脂類脂肪酸在釋放碳酸氣的同時(shí)生成碳?xì)浠衔铩Ｔ谥舅岱纸獾耐瑫r(shí)，生成輕質(zhì)和重質(zhì)的液態(tài)及氣態(tài)的碳?xì)浠衔铩?br>最近數(shù)十年間，對(duì)于擁護(hù)石油有機(jī)起源學(xué)說的學(xué)者們來說，巴基羅夫（Бакиров）等的成果具有重要意義（Бакиров Ипр.，1993）。綜合油氣形成漫長的多級(jí)過程，可以將其歸納為以下階段：生物有機(jī)體內(nèi)石油天然氣原始物質(zhì)及個(gè)別組分的形成，沉積物中殘存物質(zhì)的積聚；沉積變質(zhì)及熱催化過程中有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化；碳?xì)浠衔锏男律a(chǎn)及其向集聚區(qū)域的運(yùn)移；石油天然氣的橫向及縱向運(yùn)移；礦床的形成、變形及損毀。
巴基羅夫也提供了石油天然氣沉積的主要鑒別特征：① 水下厭氧環(huán)境（與空氣隔絕）下的聚積；② 相對(duì)穩(wěn)定的盆地沉降條件下在相當(dāng)長的地質(zhì)時(shí)期的沉積積累；③ 沉積層內(nèi)具有石油天然氣形成和發(fā)展的特征，巖石中有機(jī)物質(zhì)瀝青部分可能呈現(xiàn)出石油類碳烴含量的升高。
正如巴基羅夫所指出的，應(yīng)該將石油天然氣母巖巖系與生油氣巖系區(qū)別開來，因?yàn)榇罅垦芯勘砻鳎杏袡C(jī)物質(zhì)的沉積物不是都能轉(zhuǎn)化為石油和天然氣。潛在的石油母巖巖層，如果不能沉降至有利于生油氣條件的深部，同樣也不具備生成石油和天然氣烴的可能性。
在此不一一列舉出為石油有機(jī)來源理論的發(fā)展做出過貢獻(xiàn)的所有學(xué)者。應(yīng)該提到的俄羅斯學(xué)者有安德魯索夫（Андрусов）、布羅特（Брод）、加利莫夫（Галимова）、葉列門科（Еременко）、卡里茨基（Калицкий）等，國外公認(rèn)的學(xué)術(shù)權(quán)威則是亨特（Хант）。

標(biāo)簽：天然氣有機(jī)來源