1、2006 年新 疆 石 油 地 质文章编号： 1001- 3873 （ 2006 ） 01- 0112- 06收稿日期： 2005- 04- 07 修订日期： 2005- 07- 25作者简介：张之一（ 1934- ），男，北京人，教授，石油地质，（ Tel ） 029- 85585952.关于石油深部起源的若干问题张之一（ 长安大学 地球科学与国土资源学院，西安 710054 ）摘 要：石油的微量元素及 Pb 、 Sr 、 Nd 同位素组成特征表明，石油是深部幔源产物。石油与金属及金刚石矿床共生，包裹体及金伯利岩中所含碳氢化合物和沥青也表明，石油参与了热液活动。石油及天然气储存在含油气盆地之
2、中是与盆地基底地壳的特性有关，它的隔热性保证了地幔隆起上部软流层中挥发组分的保存和充分的地球化学作用。盆地基底地壳又属于比较稳定的坚硬地块，在全球走滑作用中发生地块转动，除引起地幔隆升外在压扭和张扭应力作用下形成各种类型的深断裂及圈闭。于晚期构造运动期间深断裂的活动成为石油、天然气运移的通道，在盖层及基底内部只要有圈闭存在即可形成油气藏。石油的深部超源论有着严格的实验基础。石油的热动力平衡计算也证明石油形成于地幔软流层部位。石油化合物组成形成的深度不同，合理地解释了油、气分区的现象。关键词：石油成因；深部起源；微量元素；金伯利岩；全球走滑作用；地块转动；地幔隆起；地幔柱中图分类号： TE112
3、.111 文献标识码： A广泛流传的石油有机成因论一直没有摆脱早已为有机化学所摒弃的“ 生命力”论的阴影。“ 生命力”论的延伸就是只有有机物质才能产生有机物质，有机物质不可能从无机物中产生。认为生油岩是油气的唯一来源。长期以来，生油岩的概念禁锢着人们的思想，使深部的甚至盆地基底以下的油藏得不到开发，有些油田的发现被推迟了若干年1，并使一些关键的地质问题得不到重视和研究。20 世纪 50 年代，俄罗斯著名学者 . . 库德梁采夫发表了“ 反对石油有机起源假说”等一系列论文，以反潮流的精神尖锐地指出“ 有机假说经不起实践的检验，而无机假说却能接受考验”2。 . . 波尔菲利也夫在 20 世纪 60
4、 年代他提出了石油深部起源的概念， 70 年代作为乌克兰科学院院士领导了乌克兰科学院地质科学研究所及地球物理研究所在石油、天然气田地质学及成因方面进行了一系列的研究工作，为石油的深部起源理论奠定了基础。我国学者在石油深部起源方面做了不少工作。张景廉教授和李庆忠院士等的专著和论文3 ， 4为油气无机成因说的发展打开了新思路。近年来，大量的研究成果和实际资料均表明，石油的母源不是沉积岩中的分散有机物质而是深部地幔。1 石油的微量元素石油中含有多种微量元素。郭占谦指出：在中国原油检测的 60 个元素中就有 18 个元素在生物圈的化学成分中未见发现。这 18 个元素是：铍（ Be ）、镓（ Ga ）、
5、锆（ Zr ）、铌（ Nb ）、银（ Ag ）、镉（ Cd ）、铟（ In ）、锡（ Sn ）、锑（ Sb ）、碲（ Te ）、铪（ Hf ）、钽（ Ta ）、钨（ W ）、铼（ Re ）、金（ Au ）、铊（ Ti ）、铋（ Bi ）、钍（ Th ）。中国原油中 5个亲铁元素（ 铁、钴、镍、钼、铼）的含量大大超过中国陆壳平均含量。亲铁元素在地球圈层的分配主要集中于铁镍核中，特别是铼金属被公认为地球的核幔成分，在地壳圈层中浓度极低，故中国原油中的铼是来源于地球深部5。辽河油田原油、克拉玛依油田乌尔禾沥青及塔里木盆地下古生界沥青的 Pb 、 Sr 、 Nd 同位素组成特征表明了石油更多地与下地壳
6、、上地幔流体有关3。以上事实证明了石油是深部幔源产物。2 石油与金属及金刚石矿床的关系张景廉指出，西西伯利亚、美国中部、东部各州的大型含油气盆地与大型沉积铁矿大型层状铅、锌矿床共生；美国一些大型铀矿床下面常常有油气藏。塔里木盆地二叠系玄武岩之下的泥盆系、志留系砂岩中蕴藏着世界超巨型的沥青矿藏，其地质储量达 917.8 108t. 也就是在这个地区有钒、钛磁铁矿等金属矿床产第 27 卷 第 1 期 新 疆 石 油 地 质 Vol. 27 ， No.12006 年 2 月 XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY Feb. 2006第 2 7 卷 第 1 期 张 之 一 ： 关 于 石
7、 油 深 部 起 源 的 若 干 问 题出 。 辽 宁 含 金 刚 石 的 金 伯 利 岩 与 辽 河 油 田 共 生 ， 美 国科 罗 拉 多 、 俄 罗 斯 西 伯 利 亚 及 东 非 等 地 均 发 现 含 金 刚石 的 金 伯 利 岩 与 油 气 田 共 生 现 象 3 。西 伯 利 亚 的“ 和 平 ” 、“ 成 功 ” 金 伯 利 岩 筒 及 其 与 下古 生 界 碳 酸 盐 岩 的 接 触 带 既 是 石 油 及 天 然 气 垂 直 运移 的 通 道 ， 也 是 石 油 、 天 然 气 及 地 蜡 非 工 业 聚 集 的 有利 构 造 位 置 。 曾 从 金 伯 利 岩 中 获
8、得 了 大 量 的 天 然 气流 ， 不 仅 从 金 伯 利 岩 中 而 且 也 从 与 金 伯 利 岩 接 触 的 沉积 岩 中 也 发 现 了 油 流 。 在 井 深 2 0 0 m 的 金 伯 利 岩 所 获得 了 的 稠 油 具 有 现 代 热 液 系 统 的 石 油 性 质 6 。 . . 马 卡 洛 夫（ 1 9 7 1 ） 首 先 在“ 阿 依 哈 尔 ” 金 伯 利岩 筒 中 发 现 各 种 类 型 的 石 英 （ 紫 晶 ） 玉 髓 沥 青 脉或 称 做“ 多 孔 状 ” 脉 。 以 后 ， . . 别 斯 克 罗 夫 内 等 又 在“ 成 功 ” 、“ 和 平 ” 等 金
9、伯 利 岩 筒 中 发 现 并 研 究 了 类 似 的产 物 。 在“ 多 孔 状 ” 脉 中 沥 青 的 产 状 是 呈 圆 形 黑 色 小 球体 ， 呈 包 体 状 分 布 在 石 英 、 玉 髓 之 中 ， 包 体 大 小 为0 . 0 1 1 m m . 玉 髓 也 呈 球 粒 状 ， 大 小 为 0 . 2 1 . 5 m m . 在 1c m2范 围 内 ， 沥 青 微 包 体 数 量 不 少 于 1 0 0 个 。 沥 青 微 包体 具 有 惊 人 的 同 样 大 小 的 微 球 形 且 形 成 集 中 带 ， 表 明石 油 以 粗 分 散 的 形 式 处 于 热 液 之 中 。
10、 这 样 的 沥 青 微 包体 在 美 国 加 里 福 尼 亚 蛇 纹 岩 的 多 孔 状 脉 中 也 有 发 现 。多 孔 状 脉 中 沥 青 成 分 及 金 伯 利 岩 裂 隙 的 其 他 沥青 成 分 经 元 素 分 析 、 光 谱 分 析 都 确 定 为 地 沥 青 。“ 阿 依 哈 尔 ” 岩 筒 多 孔 状 脉 中 地 沥 青 的 熔 化 温 度据 实 验 室 确 定 为 9 6 . 据 石 英 中 原 生 气 液 包 体 的 资 料溶 液 的 低 温 界 线 是 1 0 0 ， 这 完 全 符 合 沥 青 熔 化 和 石英 沉 淀 的 温 度 ， 证 实 了 多 孔 状 脉 中
11、的 地 沥 青 是 热 液 的沉 淀 。 石 油 成 分 的 蒸 发 、 氧 化 、 聚 合 及 分 异 作 用 在 热 液中 即 已 发 生 。“ 阿 依 哈 尔 ” 热 液 体 系 中 表 明 ， 石 油 是 以 真 溶 液 、胶 体 溶 液 、 粗 分 散 形 式 运 移 的 。 在 压 力 相 对 较 低 的 区域 即 张 性 正 断 层 附 近 ， 含 油 热 液 发 生 不 可 逆 的 膨 胀 而蒸 发 ， 导 致 石 油 强 烈 地 分 馏 ， 轻 馏 分 与 蒸 气 丧 失 ， 失 去轻 馏 分 的 石 油 在 水 、 液 相 中 聚 集 ， 使 油 滴 或 地 沥 青 很快
12、地 形 成 于 多 孔 状 脉 之 中 6 。美 国 学 者 A . A . G i a r d i n i 等 认 为 ， 金 刚 石 形 成 于7 0 3 7 0 k m 深 度 的 部 分 熔 化 硅 酸 岩 介 质 中 ， 其 中 含 有碳 和 氢 ， 大 量 固 态 烃 的 金 刚 石 中 存 在 ， 可 以 认 为 由 地幔 中 分 泌 出 烃 的 数 量 达 到 1 01 5t 7 .内 生 矿 床 中 的 碳 氢 化 合 物 及 石 油 的 气 液 包 裹 体包 含 在 萤 石 、 石 英 、 黄 玉 、 方 解 石 等 矿 物 中 ， 包 裹 体 中常 有 黄 色 小 滴 形
13、 式（ 有 时 为 沥 青 凝 块 形 式 ） 的 碳 氢 化合 物 。 . . 麦 里 尼 柯 指 出 ， 碳 氢 化 合 物 不 仅 在 一 定的 演 化 时 期 与 成 矿 溶 液 处 在 一 起 ， 而 且 也 直 接 参 与 了内 生 成 矿 过 程 ， 根 据 其 所 起 的 作 用 应 处 在 水 和 碳 酸 之后 ， 占 据 了 第 三 位 8 。3 石 油 的 形 成 时 间石 油 有 机 成 因 论 认 为 ， 古 生 代 、 中 生 代 、 新 生 代 只要 有 利 于 石 油 形 成 的 环 境 就 都 可 以 形 成 石 油 。 然 而 ，石 油 在 地 表 环 境
14、下 很 不 稳 定 ， 轻 的 组 分 很 容 易 挥 发掉 ， 在 氧 化 条 件 下 演 化 为 地 沥 青 、 石 沥 青 ； 物 理 分 异 产物 地 蜡 ； 变 质 产 物 碳 质 沥 青 等 。 目 前 这 些 石 油 的 次 生衍 生 物 在 地 球 表 面 有 广 泛 的 分 布 。 但 是 在 地 质 历 史 上有 过 多 次 各 种 级 别 的 沉 积 间 断 ， 形 成 不 整 合 面 ， 从 来没 有 在 不 整 合 面 上 发 现 过 石 油 的 次 生 衍 生 物 。 . . 波尔 菲 利 也 夫 据 此 认 为 ， 全 球 的 石 油 都 是 新 生 代 的 产物
15、 ， 即 古 近 纪 第 四 纪 形 成 的 。 . . 穆 拉 维 依 尼 克在 分 析 前 喀 尔 巴 阡 和 第 聂 伯 顿 涅 茨 盆 地 的 含 油 气性 时 认 为 ， 石 油 与 新 近 纪 第 四 纪 时 区 域 深 断 裂 的 活化 有 关 ， 是 深 断 裂 的 活 动 促 使 碳 氢 化 合 物 进 入 到 地 壳上 部 9 。 前 喀 尔 巴 阡 含 油 气 省 的 油 气 田 形 成 于 渐 新 世后 的 喀 尔 巴 阡 造 山 阶 段 1 0 。 美 国 加 里 福 尼 亚 海 湾 的G u a y m a s 盆 地 ， 海 底 石 油 1 4C 定 年 表 明
16、， 石 油 生 成 年龄 为 距 今 4 2 4 0 5 7 0 5 a 3 .近 年 来 ， 我 国 学 者 证 明 了 我 国 的 一 些 油 气 田 属 于晚 期 成 藏 。 周 兴 熙 等 对 塔 里 木 盆 地 不 同 构 造 单 元 凝 析气 藏 的 饱 和 压 力 - 露 点 压 力 法 计 算 的 结 果 证 实 了 从 塔中 至 塔 北 不 同 时 代 的 凝 析 气 藏 均 最 终 定 型 于 新 近 纪 ，甚 至 第 四 纪 1 1 。 塔 西 南 坳 陷 柯 克 亚 、 桑 株 、 皮 牙 曼 等 背斜 形 成 于 上 新 世 、 英 吉 沙 、 固 满 等 背 斜 形
17、 成 于 更 新 世 ；位 于 库 车 坳 陷 北 缘 的 各 构 造 带 如 克 拉 秋 、 东 秋 里 塔 格背 斜 等 ， 其 开 始 形 成 时 间 最 早 始 于 中 新 世 ， 决 定 了 类似 于 克 拉 2 、 依 南 2 等 油 气 田 形 成 时 间 肯 定 是 中 新 世期 间 或 其 后 1 2 。 在 大 渤 海 湾 盆 地 P L 1 9 - 3 构 造 的 几 何复 原 研 究 结 果 显 示 ， 一 期 重 要 的 挤 压 作 用 发 生 在 早 、中 更 新 世 时 期 。 在 渤 中 海 区 ， 上 新 世 以 来 郯 庐 断 裂 带右 旋 剪 切 挤 压
18、活 动 直 接 控 制 了 渤 中 地 区 构 造 的 发 育 ，油 气 沿 断 裂 带 运 移 和 聚 集 ， P L 1 9 - 3 油 田 成 为 渤 中 海区 受 新 构 造 运 动 控 制 的 晚 期 油 气 成 藏 的 典 范 1 3 。 松 辽盆 地 喜 马 拉 雅 运 动 中 形 成 的 反 转 构 造 带 自 西 北 向 东南 雁 行 状 展 布 ， 可 分 为 克 山 龙 虎 泡 红 岗 反 转 带 、大 庆 乾 安 反 转 带 、 青 岗 安 达 反 转 带 和 哈 尔 滨 梨树 反 转 带 。 古 近 纪 晚 期 ， 挤 压 应 力 变 为 近 东 西 向 、 北 北西
19、 、 北 西 、 近 东 西 向 的 断 层 开 启 ， 油 气 沿 着 这 3 组 方 向的 断 层 发 生 垂 直 运 移 1 4 。 喜 马 拉 雅 运 动 旋 回 是 四 川 盆地 内 最 强 烈 的 一 期 构 造 运 动 ， 使 盆 地 内 自 震 旦 系 以 上的 巨 厚 海 相 及 陆 相 地 层 均 发 育 了 强 烈 的 褶 皱 构 造 ， 构成 了 四 川 盆 地 现 代 的 构 造 面 貌 和 格 局 。 就 后 期 构 造 运动 对 前 期 地 层 改 造 而 言 ， 有 人 称 此 为 超 晚 期 的 构 造 运动 。 四 川 盆 地 油 气 生 成 、 运 移 与
20、 油 气 藏 的 形 成 ， 与 此 期的 构 造 运 动 有 极 其 重 要 的 关 系 1 5 。1 1 3 2 0 0 6 年新 疆 石 油 地 质上 述 资 料 说 明 ， 石 油 是 在 喜 马 拉 雅 运 动 晚 期 生 成的 。 喜 马 拉 雅 运 动 一 是 在 含 油 气 盆 地 内 形 成 了 各 种 圈闭 ， 二 是 促 使 油 气 沿 深 大 断 裂 运 移 到 圈 闭 中 形 成 油 气田（ 藏 ） 。喜 马 拉 雅 运 动 是 一 次 非 常 强 烈 的 构 造 运 动 。 中 国东 部 的 渤 海 湾 盆 地 、 苏 北 盆 地 等 的 中 酸 性 火 山 活 动
21、 截止 于 早 喜 马 拉 雅 运 动（ 4 0 1 06 5 0 1 06a ） 始 新 世 晚 期（ 约 5 6 1 06a ） ， 其 后 均 为 玄 武 质 岩 浆 喷 发 ； 中 喜 马 拉雅 运 动 造 成 了 古 近 纪 末 期（ 东 营 运 动 ） 的 区 域 不 整 合面 ， 该 运 动 呈 现 出 众 多 次 级 断 层 、 整 体 抬 升 并 遭 受 剥蚀 作 用 以 及 局 部 构 造 反 转 的 特 点 ， 使 渤 海 湾 盆 地 的 裂陷 构 造 基 本 定 型 ； 晚 喜 马 拉 雅 运 动 造 成 了 上 新 统 与 下更 新 统 之 间 的 不 整 合 关 系
22、 1 6 。 按 石 油 有 机 成 因 论 ， 这样 强 烈 的 构 造 运 动 应 使 早 期 形 成 的 油 藏 遭 到 破 坏 ， 但是 时 至 今 日 ， 没 有 发 现 一 例 油 藏 破 坏 的 遗 迹 ， 不 仅 在中 国 东 部 含 油 气 盆 地 ， 而 且 在 世 界 其 他 地 区 的 含 油 气盆 地 也 没 有 发 现 过 。 油 藏 破 坏 的 标 志 有 地 沥 青 、 石 沥青 、 碳 质 沥 青 甚 至 是 半 石 墨 等 石 油 的 风 化 、 变 质 产 物残 留 在 侵 蚀 间 断 的 不 整 合 面 上 。 没 有 油 藏 破 坏 的 现 象说 明
23、， 石 油 的 形 成 时 间 是 在 喜 马 拉 雅 运 动 晚 期 。4 石 油 在 地 壳 中 的 分 布 规 律石 油 及 天 然 气 大 多 储 存 在 含 油 气 盆 地 中 ， 长 期 以来 一 直 作 为 石 油 有 机 成 因 论 的 一 个 证 据 。 张 景 廉 对 辽河 油 田 原 油 的 P b 、 S r 、 N d 同 位 素 的 研 究 证 明 ， 原 油 更多 的 是 壳 幔 相 互 作 用 的 产 物 ； 克 拉 玛 依 油 田 乌 尔 禾 沥青 的 P b 、 S r 、 N d 同 位 素 表 明 了 原 油 物 质 来 源 于 上 地幔 ； 塔 里 木
24、 盆 地 地 沥 青 的 P b 、 S r 、 N d 同 位 素 同 样 表 明了 原 油 来 源 于 深 部 。 原 油 中 有 机 硅 化 合 物 的 发 现 与 研究 ， 说 明 S i C 键 形 式 存 在 的 碳 只 能 源 于 地 幔 的 下 部3 。 . . 格 林 贝 尔 格 根 据 实 际 资 料 及 实 验 方 面 的 研究 认 为 ， 石 油 烃 是 一 种 独 特 的 天 然 化 合 物 ， 本 质 上 不同 于 其 他 含 碳 系 列（ 其 中 包 括 干 酪 根 、 煤 ） ， 典 型 的 生物 成 因 化 合 物 的 全 部 地 球 化 学 历 史 上 的
25、变 质 作 用 只能 转 化 为 两 个 不 可 逆 的 过 程 ， 它 的 最 终 产 物 是 ： 气 体产 物 为 C H4、 C O2、 H2O 、 H2S 和 N H3等 ； 固 体 产 物 为 干酪 根 和 煤 ， 实 际 上 不 能 产 生 液 态 馏 分 及 高 于 甲 烷 的 碳氢 化 合 物 。 天 然 气 石 油 与 干 酪 根 煤 是 典 型 的 天 然对 映 体 1 7 。 石 油 不 是 来 源 于 干 酪 根 。石 油 、 天 然 气 储 存 于 盆 地 之 中 ， 主 要 与 盆 地 的 基底 性 质 有 关 。 含 油 气 盆 地 基 底 区 别 于 周 围 的
26、 褶 皱 带 属于 早 期 固 结 的 坚 硬 地 块 ， 如“ 准 噶 尔 和 松 辽 盆 地 保 留了 华 力 西 褶 皱 带 中 的 微 型 陆 块 ” 1 8 。 吐 鲁 番 哈 密 盆地 过 去 一 直 被 认 为 是 山 间 上 叠 盆 地 。 近 年 来 ， 有 越 来越 多 的 资 料 显 示 ， 吐 哈 盆 地 与 塔 里 木 盆 地 、 准 噶 尔 盆地 一 样 ， 具 有 古 老 的 结 晶 基 底 ， 属 中 间 地 块 性 质 1 9 。 渤海 湾 、 江 汉 等 盆 地 均 具 有 陆 核 性 质 。 在 地 质 发 展 历 史中 这 种 坚 硬 地 块 的 基 底
27、 起 到 两 种 作 用 ： 一 是 隔 热 作用 ， 保 证 了 下 伏 地 幔 软 流 层 有 充 分 的 地 球 化 学 活 动 ；二 是 在 全 球 走 滑 作 用 的 影 响 下 ， 基 底 地 块 转 动 引 发 深部 地 幔 隆 升 ， 同 时 引 起 地 壳 变 形 ， 除 去 裂 陷 作 用 外 最主 要 的 是 在 压 扭 和 张 扭 应 力 作 用 下 形 成 各 种 类 型 的深 断 裂 及 盖 层 的 构 造 形 变 形 成 圈 闭 。 这 就 保 证 了 地 幔软 流 层 中 形 成 的 油 气 沿 着 深 断 裂 垂 直 运 移 到 基 底 上部 及 盖 层 的
28、圈 闭 中 形 成 油 气 田 。含 油 气 盆 地 内 部 的 古 隆 起 与 油 气 田 有 着 密 切 的关 系 ， 如 塔 里 木 盆 地 ， 凡 钻 获 高 产 或 工 业 油 气 流 的 井 ，均 布 置 在 塔 北 、 塔 中 大 型 隆 起 带 上 2 0 。 鄂 尔 多 斯 盆 地中 部 气 田 气 藏 边 界 不 受 构 造 或 气 水 边 界 控 制 ， 而 受 古潜 台 控 制 2 1 。 四 川 盆 地 已 发 现 的 川 东 石 炭 系 1 5 个 气田 中 有 1 1 个 分 布 在 与 开 江 海 西 印 支 运 动 期 古 隆 起有 关 的 范 围 内 。 川
29、 南 地 区 嘉 陵 江 组 气 藏 分 布 也 与 泸 州古 隆 起 有 关 ； 下 古 生 界 已 发 现 的 气 藏 和 含 气 构 造 均 在乐 山 龙 女 寺 古 隆 起 ； 川 西 地 区 发 现 的 三 叠 系 及 侏 罗系 气 藏 也 分 布 在 燕 山 运 动 期 古 隆 起 2 2 。 美 国 滨 墨 西 哥湾 盆 地 拥 有 美 国 最 大 的 东 特 克 萨 斯 油 田 位 于 萨 宾 古隆 起 上 ； 西 内 部 盆 地 的 中 央 堪 萨 斯 隆 起 上 有 克 拉 夫特 普 罗 赛 油 田 及 一 系 列 卫 星 油 田 ； 尼 马 黑 隆 起 上 有堪 萨 斯
30、州 最 大 的 油 田 埃 尔 斗 拉 斗 油 田 等 等 。 这 样的 实 例 不 胜 枚 举 。 石 油 有 机 成 因 论 认 为 ， 古 隆 起 形 成时 间 早 ， 为 油 气 早 期 聚 集 提 供 了 场 所 。 然 而 ， 2 0 世 纪8 0 年 代 末 以 来 ， 一 些 学 者 对 热 点 和 地 幔 柱 的 研 究 有了 新 的 进 展 。 C o x（ 1 9 8 9 ） 认 为 ， 地 幔 柱 对 岩 石 圈 发 生 作用 可 以 通 过 穹 状 地 形 及 其 上 的 特 征 水 系 来 显 示 。 大 陆内 部 的 高 原 隆 起 与 地 幔 热 柱 有 关 ，
31、 是 地 幔 热 柱 和 幔 柱构 造 作 用 对 浅 部 地 壳 作 用 的 重 要 标 志 之 一 。 而 且 ， 地幔 热 柱 中 含 有 异 常 丰 富 的 挥 发 组 分 2 3 。 不 难 看 出 ， 古隆 起 的 形 成 是 幔 柱 构 造 的 表 现 形 式 ， 地 幔 热 柱 中 的 挥发 组 分 正 是 油 气 的 物 质 来 源 。油 气 分 布 与 深 断 裂 的 关 系 早 就 引 起 地 质 学 家 们的 关 注 。 . . 加 夫 里 什 指 出 ， 深 大 断 裂 不 仅 是 地 幔 能量 和 物 质 传 给 地 壳 可 能 的 唯 一 通 道 ， 而 且 也
32、是 深 部 碳氢 化 合 物 的 唯 一 通 道 。 在 油 气 田 分 布 中 起 重 要 作 用 的是 深 大 断 裂 ， 因 为 地 壳 和 上 地 幔 巨 大 的 线 状 或 带 状 变动 首 先 在 沉 积 地 层 中 找 到 它 的 反 映 。 对 于 工 业 聚 集 甚至 巨 大 油 田 有 利 的 不 同 类 型 的 圈 闭 均 属 于 这 种 反 映2 4 。如 克 拉 玛 依 油 田 受 克 乌 区 域 深 断 裂 控 制 ； 陕 北 气 田 与北 东 向 壳 深 大 断 裂 有 关 2 5 ； 大 庆 、 大 港 等 油 田 则 与 萌芽 期 深 断 裂 有 关 。 所
33、谓 萌 芽 期 深 断 裂 是 . . 沃 龙 诺夫 提 出 的 走 滑 作 用 形 成 的 断 裂 在 萌 芽 时 期 首 先 形 成一 系 列 定 向 雁 行 状 排 列 的 背 斜 和 向 斜 褶 皱 ， 这 些 背 斜和 向 斜 褶 皱 反 映 了 基 底 断 裂 的 活 动 2 6 ； 四 川 盆 地 的 一1 1 4 第 2 7 卷 第 1 期 张 之 一 ： 关 于 石 油 深 部 起 源 的 若 干 问 题些 油 气 田 与 隐 伏 深 断 裂 有 关 ， 如 川 中 地 区 存 在 3 条 隐伏 的 深 断 裂 ， 它 们 对 川 中 地 块 东 南 部 及 西 北 部 盖
34、层 内隐 伏 断 层 的 发 育 及 油 气 聚 集 产 生 重 要 的 影 响 。 川 东 南和 川 西 地 区 褶 皱 构 造 的 发 育 ， 主 要 是 由 深 层 断 开 下 地壳 或 上 地 壳 的 压 剪 性 断 裂 活 动 所 引 起 1 5 。含 油 气 盆 地 内 深 断 裂 的 发 育 与 基 底 性 质 有 关 ， 由于 基 底 属 于 坚 硬 地 块 ， 在 全 球 走 滑 作 用 的 影 响 下 发 生块 体 转 动 ， 又 由 于 地 块 的 非 均 质 性 而 形 成 各 种 类 型 的深 断 裂 。 . . 沃 龙 诺 夫 指 出 ， 古 老 的 东 西 伯 利
35、 亚 地台 ， 大 约 还 有 地 球 上 的 其 他 古 老 地 台 已 经 发 育 的 和 现在 仍 在 发 育 的 走 滑 作 用 可 作 为 实 例 。 由 于 东 西 伯 利 亚地 台 在 周 围 切 线 应 力 场 的 影 响 下 ， 确 实 力 图 顺 时 针 旋转 ， 但 是 由 于 周 围 地 块 粘 着 力 的 作 用 ， 最 终 未 能 自 由地 转 动 ， 所 产 生 的 应 力 使 在 走 滑 作 用 范 围 内 地 台 沉 积盖 层 形 成 雁 行 状 褶 皱 ， 地 台 基 底 则 相 应 产 生 平 面 上 的张 开 裂 隙 和 滑 动 裂 隙 ， 呈 定 向
36、的 雁 行 状 排 列 ， 这 些 裂隙 都 是 直 立 的 。 这 种 形 式 的 裂 隙 即 深 断 裂 称 为 萌 芽 期深 断 裂 。 萌 芽 期 深 断 裂 最 后 可 发 展 为 完 整 的 走 滑 深 断裂 2 6 。 . . 沃 龙 诺 夫 认 为 ， 萌 芽 期 走 滑 深 断 裂 在 特 定性 质 的 地 壳 区 在 短 暂 的 张 开 过 程 中 可 以 伴 随 高 温 的 地幔 物 质 爆 炸 式 地 垂 直 运 移 ， 即 形 成 前 面 所 述 西 伯 利 亚地 台 上 的 金 伯 利 岩 筒 。含 油 气 盆 地 基 底 经 受 过 多 期 构 造 旋 回 全 球
37、 走 滑 作用 的 影 响 ， 其 中 萌 芽 期 深 断 裂 的 活 动 造 成 沉 积 盖 层 雁列 式 的 背 斜 褶 皱 及 基 底 的 破 碎 带 ， 成 为 油 气 聚 集 的 圈闭 ， 而 深 断 裂 则 成 为 油 气 运 移 的 通 道 。 需 要 指 出 的 是 ，强 烈 的 喜 马 拉 雅 运 动 不 但 使 圈 闭 最 后 定 型 ， 而 且 促 使老 的 深 断 裂 复 活 ， 新 老 深 断 裂 一 起 活 动 更 有 利 于 油 气的 垂 直 运 移 ， 使 油 气 藏 最 后 形 成 。石 油 在 地 壳 上 的 分 布 具 有 局 部 性 特 征 ， 但 是
38、在 每个 局 部 的 含 油 地 带 石 油 又 有 纵 向 分 布 的 特 征 ， 常 常 由上 部 油 藏 开 始 向 下 一 直 到 基 底 均 存 在 一 系 列 的 油 藏2 7 。表 明 ， 石 油 是 自 下 而 上 垂 直 运 移 的 。 此 外 ， 还 可 以 找 到垂 直 运 移 的 证 据 ： 一 是 在 一 个 油 田 不 同 层 位 中 的 石油 ， 尽 管 其 比 例 及 其 他 性 质 有 较 大 的 差 异 ， 但 所 含 氢的 同 位 素 重 氢（ D ） 的 值 是 不 变 的 ， 而 不 同 油 田 其 值 不同 ； 二 是 上 部 地 层 中 的 石 油
39、 含 有 下 部 地 层 的 孢 子 花粉 。 例 如 伏 尔 加 乌 拉 尔 油 区 每 个 含 油 层 的 石 油 中 ，除 去 有 含 油 层 本 身 的 孢 子 外 ， 还 有 更 老 的 孢 子 ， 其 中包 括 覆 盖 在 基 岩 之 上 的 巴 甫 林 层 的 孢 子 2 8 。5 石 油 的 无 机 合 成 实 验 及 在 地 幔 中 的 合成 作 用理 论 必 须 通 过 实 验 来 证 实 ， 也 是 理 论 和 实 践 相 联系 的 一 个 关 键 所 在 。 石 油 有 机 成 因 论 没 有 工 业 和 实 验的 再 现 石 油 形 成 过 程 。 相 反 ， 石 油
40、 无 机 成 因 论 在 1 9 世纪 末 就 建 立 起 了 严 格 的 实 验 基 础 。对 石 油 无 机 合 成 实 验 做 出 贡 献 的 是 杰 出 的 法 国化 学 家 . 别 尔 特 罗（ 1 8 6 6 ） 。 他 的 实 验 ， 一 方 面 建 立 在碳 酸 气 和 碱 金 属 相 互 间 的 高 温 反 应 上 ； 另 一 方 面 建 立在 碱 金 属 与 碳 酸 盐 相 互 间 的 高 温 反 应 上 。 在 实 验 室 条件 下 无 机 合 成 的 结 果 生 成 近 似 于 沥 青 和 焦 油 软 沥青 的 凝 聚 乙 炔 产 物 ， 进 一 步 与 氢 反 应 产
41、 生 高 级 碳 氢 化合 物 ， 类 似 于 北 美 天 然 石 油 成 分 。无 机 合 成 液 态 燃 料 的 新 原 理 是 . . 费 舍 尔 于1 9 2 1 年 提 出 的 。 用 二 硫 化 碳 和 硫 化 氢 中 精 细 净 化 出的 水 气（ 氢 和 单 碳 的 混 合 物 ） 放 入 小 管 中 加 压 至 1 4 7M P a ， 含 有 接 触 剂 并 加 温 至 4 1 0 . 这 时 获 得 的 液 体 叫做 合 成 醇 。 在 高 压 釜 中 将 合 成 醇 加 热 ， 不 加 任 何 反 应剂 ， . . 费 舍 尔 和 托 罗 布 什 获 得 了 由 烯 烃
42、 和 环 烷 烃组 成 的 石 油 形 态 和 气 味 的 液 体 ， 并 总 结 为 n C O +（ 2 n +1 ） H CnH2 n + 2+ n H2O ； 2 n C O +（ n + 1 ） H2 CnH2 n + 2+ n CO2. 于 1 9 3 5 年 在 德 国 出 现 了 世 界 上 第 一 个 合 成 液 体发 动 机 燃 料 工 厂 ， 产 量 为 2 5 0 0 0 t / a 1 0 .2 0 世 纪 7 0 年 代 ， 乌 克 兰 科 学 院 可 燃 矿 产 地 质 及地 球 化 学 研 究 所 、 有 机 矿 物 化 学 实 验 室 等 单 位 在 实 验室
43、 对 深 部 碳 氢 化 合 物 合 成 问 题 进 行 了 多 次 实 验 研 究 。他 们 用 高 温 、 高 压 及 电 火 花 等 作 用 于 C O2和 H2O 而 获得 甲 烷 及 其 他 碳 氢 化 合 物 。尽 管 实 验 室 的 条 件 远 比 不 上 地 幔 的 环 境 ， 但 实 验的 成 果 说 明 了 石 油 碳 氢 化 合 物 是 可 以 无 机 合 成 的 。 在被 称 做 地 球 化 学 库 的 地 幔 中 具 有 高 温 、 高 压 的 条 件 ，形 成 石 油 碳 氢 化 合 物 是 完 全 可 能 的 。 . . 赛 曼 年 柯 认 为 ， 地 球 内 核
44、 由 金 属 、 水 和 碳 所组 成 。 在 外 核 ， 它 们 解 体 分 出 氢 和 碳 ， 其 中 的 挥 发 组 分H2、 H2O 、 C O2、 C H4等 由 于 具 有 较 大 的 位 能 ， 使 其 上 升并 聚 集 上 地 幔 的 软 流 层 中 。 历 次 大 地 构 造 旋 回 特 别 是阿 尔 卑 斯 旋 回 促 使 地 幔 隆 起 的 软 流 层 活 跃 着 地 球 化学 及 热 动 力 学 作 用 ， 发 育 着 石 油 及 天 然 气 的 合 成 1 0 。这 种 认 识 与 地 幔 柱 理 论 不 谋 而 合 ， 地 幔 柱 理 论 认 为 在核 幔 间 产
45、生 不 稳 定 的 超 临 界 层 （ 地 幔 柱 源 区 D 层 ） ，地 幔 热 D 层 很 不 稳 定 ， 能 够 演 化 成 快 速 上 升 的 柱 状构 造 。 当 地 幔 柱 中 含 有 丰 富 的 挥 发 组 分 时 ， 流 体 将 起重 要 作 用 ， 富 水 的 地 幔 将 降 低 地 幔 柱 的 温 度 ， 形 成 不很 热 的 湿 热 点 。 湿 热 点 可 能 是 地 幔 柱 的 前 锋 ， 具 有 化学 成 分 的 特 殊 性 。 高 挥 发 组 分 的 流 体 ， 可 能 主 要 与 地幔 去 气 作 用 有 关 。 幔 柱 构 造 使 深 部 成 矿 物 质 进
46、入 地 壳上 部 成 为 可 能 。 2 0 世 纪 9 0 年 代 末 ， 侯 增 谦 、 李 红 阳 等（ 1 9 9 8 ） 进 一 步 探 讨 了 幔 柱 构 造 对 地 球 演 化 不 同 阶 段 、不 同 成 矿 作 用 的 控 制 特 点 2 3 。上 述 论 点 说 明 了 石 油 与 金 属 及 金 刚 石 等 矿 产 同源 的 依 据 ， 也 解 释 了 为 什 么 石 油 中 含 有 深 部 金 属 元1 1 5 2 0 0 6 年新 疆 石 油 地 质石 蜡 碳 氢 化 合 物重 氢 - 石 蜡（ 由 C9H2 0到 C1 7H3 6）环 烷 碳 氢 化 合 物环 己
47、烷 同 分 异 构 体芳 香 碳 氢 化 合 物苯 的 同 系 物异 源 的 化 合 物（ O 、 S 、 N ）1 3 0 0 1 4 5 01 3 0 0 1 5 5 01 5 5 0 1 6 5 01 2 5 0 1 5 0 01 4 0 0 1 6 5 01 2 5 0 1 4 5 01 4 0 0 1 6 5 07 96 . 5 7 . 58 96 . 5 7 . 57 95 67 . 5 8 . 5喀 卡 诺 夫 石 油 组 分形 成 的 热 动 力 条 件温 度（ ） 压 力（ G P a ）表 1 喀 卡 诺 夫 油 田 石 油 的 热 动 力 条 件素 ， 以 及 成 矿 演
48、 化 等 问 题 。每 个 含 油 气 盆 地 基 底 之 下 都 有 一 个 地 幔 隆 起 ， 地幔 隆 起 顶 部 的 软 流 层 中 是 挥 发 组 分 集 中 的 部 位 ， 也 是石 油 和 天 然 气 合 成 的 场 所 。 . . 切 喀 留 克 的 研 究 证明 1 0 ， 石 油 碳 氢 化 合 物 形 成 于 高 还 原 、 超 基 性 矿 物 介质 、 含 有 碳 和 氢 挥 发 组 分（ C 、 H2、 H2O 、 C O2、 C H4） 的 高 温（ 1 2 0 0 1 7 0 0 ） 和 高 压（ 5 9 G P a ） 环 境 中 。 例 如 第 聂伯 顿 涅
49、茨 盆 地 中 的 喀 卡 诺 夫 油 田 热 动 力 平 衡 计 算 证明 其 个 别 组 分 的 形 成 温 度 是 1 2 5 0 1 6 5 0 ， 压 力 由 5 6 G P a 到 8 9 G P a（ 表 1 ） 。 对 于 石 油 形 成 的 这 种 温 度 、 压力 条 件 仅 存 在 于 深 1 0 0 2 0 0 k m 的 地 幔 软 流 层 中 。 . . 切 喀 留 克 深 入 地 研 究 了 多 种 活 跃 的 化 学 组分 系 统 平 衡 状 态 的 物 理 - 数 学 模 拟 方 法 ， 借 助 于 计 算技 术 得 出 温 度 、 压 力 数 值 ， 成 功 地 划 分 出 有 利 于 形 成甲 烷 、 烯
