如果石油真的是按有机成因形成的，那怎么解释超大规模油藏的形成？ 第1页

你见过很多岩石，但你见过燃烧的泥/页岩吗？

一块质地松脆，颜色发黑，密度不高的岩石，竟然可以直接用明火点燃，是不是出乎了很多人的想象？

（疏松的质地是泥岩/页岩的共性，能够燃烧则是因为它含有各种各样的复杂有机物，有时被称为页岩油）

悠长的岁月，在无数代人类生命的时间尺度上，吟唱着属于自己的沧海桑田。就在那不见天日的湖泊或大海深处，细小的沉积物颗粒正日复一日的堆积在水底——水底的淤泥，说的就是它们。

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你有没有想过，为什么淤泥那么臭？

又是四月，春暖花开的季节，最适合牵着姑娘的手，沿河看柳或者湖边小坐。正是北方枯水的季节，大大小小的水洼里，青蛙们正准备找个对象干他一炮，然后在下一个小长假，让你看见一池子的蝌蚪。景色虽然不错，阳光也总是暖暖的，但却总能够闻到一丝令人不悦的味道。

一股不同于尸体腐烂的味道，能让人联想起臭水沟和鱼塘捕鱼的陈腐气息——这样的生活经验你肯定有——没有的话你该去试试挖藕。

（某高校组织的挖藕大赛，重点是水塘底部富含有机质的黑色淤泥）

那些随着枯水季节露出来的泥地，虽然变得干燥长满了草，时不时还能看见一两条眼神空洞的死鱼。这些表面发褐的土地，翻开来看确是黑色不行，闻起来更是令人作呕。

这就是生命逝去的味道：上一年死去的动植物尸骸，化作细小的有机残渣隐藏在淤泥里，微生物开始享用它们的大餐，偶尔打出几个饱嗝让你恶心的能吐出隔夜饭。

如果用石油地质专业的术语，这叫未熟的生物成因天然气，富含甲烷，也含有其他烃类及非烃类——说白了就是沼气。对，就在你家后面的荷花池里，正在缓慢发生着有机质生成油气的第一步。是不是没有想到？

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闭上眼睛，想象一场落在海洋深处的“雪”

海洋科学领域优秀答主梅洋汤曾在回答里说，她在乘坐深潜器缓缓沉到海底后，舷窗外除了一篇幽暗的深蓝，还有纷扬降落的海雪。

……什么也看不到，比较无聊的下潜了快两小时。真是黑，非常黑！一直到了海底 2000 多米的地方，pilot 才把潜水器周围的强力探照灯打开。周围顿时一片明亮！看外面有很多海雪飘下来，在灯光照射下很像冬天在下雪。周围特别安静……

当然，这不是真正的雪花，而是来自上方2000米海水中的生物残渣。

（大抵是这样的场面吧，上图引自@梅洋汤 海底是什么样子的？生活着什么生物？是不是黑得什么也看不见，静得什么声音都听不见？ - 知乎）

海洋，是一个巨大的搏杀场。这里每天都上演着猎杀与捕食，破碎的肉块骨渣连同死去的浮游生物一起，缓缓沉降到海床上。如果考虑到海洋生物的进食作用，并生物残渣沉降量的角度来说，越深的深海越不利于堆积有机质，反而是远离海岸线的大陆架远端最为有利。所以，这就是为什么人们在说有利烃源岩的时候，总是喜欢把“前三角洲”、“浅海陆棚”、“半深海”挂在嘴边，而并不经常提到真正的深海——但并不是说那里没有，只是没有前面多。

“海雪”落到海床上以后，会成为底栖生物和微生物的大餐。然而，这场大餐虽然美味，却也暗含杀机——荷花池里，生物作用（腐烂）形成的沼气、硫化氢等气体会自然释放，但在压强巨大的海底，一些有害气体却会逐渐积累。

（墨西哥 Cenote Angelita水下河，富含硫化氢的水层位于上层淡水和下层盐水之间（雾状水层），这是高度安静的水体中，底部生物腐烂释放的硫化氢溶解在水中形成）

享用着这最后的晚餐，消耗着水底本就不多的氧气，然后被高度富集的硫化氢杀害——这样，海底/湖底的淤泥会很自然的倾向于出现富含硫化氢的还缺氧原环境。

硫化氢的毒害作用、缺氧环境会导致好氧微生物的幸存种类大大减少，而淤泥逐渐埋深愈发紧实的过程也会慢慢的杀死耐硫化氢微生物，最终创造出利于有机物保存的沉积物环境。

硫化氢杀死大部分微生物的同时，还顺便创作着艺术——

（国内收藏界广受喜爱的“铁胆石”，是深水环境下硫化氢与分散铁质发生反应，形成硫化亚铁（黄铁矿），在条件适合时聚集形成结核）

这也是为什么，我们会经常在烃源岩地层或者煤系地层里发现黄铁矿结核的原因。为什么铁胆石经常出现在灰黑色泥页岩地层里？为什么在煤矿里会经常充斥着臭鸡蛋味的原因——科学与生活就这样不经意的结合在一起，需要的只是能够发现的眼睛。

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从淤泥到石油的漫长旅程，从地壳的沉降开始

Homo Sapiens这个物种的生命太过短暂，于是该物种的许多个体对于巨大时间尺度的事件无法理解。如果他们能够快进着看地球的历史，才发现他们以为的天长地久其实只是一厢情愿。

许多人或许对地壳在水平方向的运动有所了解——板块漂移；但是对地壳在垂直方向上的运动往往只了解一半：板块相撞，发生造山运动抬升高原与山脉的那一半。这不被人们了解的另一半，是垂直沉降。

只有垂直沉降，才让一片海域或一个湖泊沉积成千上万米厚的沉积物，然而水深只有沉积物厚度的零头，或者地表保持平原的状态。

关于地质沉降的更多内容，参见我的两个回答——
假如人类现在灭亡，几亿年后能留下什么痕迹证明人类曾经存在过且达到了高度文明？ - 知乎 泰山是如何形成的？ - 知乎

人们总是习惯了看头顶的蓝天，看远方的白云，很少有人愿意俯下身看看脚下的大地。可当我们真的借助科学手段探索这片土地，却发现它有着不输于蓝天和远方的精彩。它埋藏了古老的海洋，消亡的湖泊；它从一个小洼地演化为一个巨型湖泊，然后填满泥砂变成平原；它从古代的崇山峻岭逐渐演化为汪洋一片，然后又从海面下崛起变成陆地。

沧海桑田，并不仅仅是海平面高一点或者低一点，它的背后其实隐藏着地壳的大规模垂直升降过程，以及随着这个过程一起保存在地层里的有机物。

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眺望贝加尔湖，思考它的“深度”

现如今，贝加尔湖的古老基底（下图的Basement/prerift）依旧在地壳拉张的作用下快速沉降——这个快速，是指每年0.03-0.3mm【1】，根据不同位置而变化。

对于人类来说，这个速率让人无法察觉。可如果用这个速率乘以贝加尔湖的年龄：2500万年至3000万年的话，沉降量是多少呢？

最大值大概是0.3mm*30,000,000=9,000,000mm=9km，最小值把小数点往前拨一位，900m。

这也就意味着，贝加尔湖形成之初堆积的沉积物及其中的有机质，现在可能位于最深9000米的地下。有谁知道中国最深的石油钻井有多深？不到8500m。

众所周知，地下越深处，温度和压力也越大。淤泥会在压力的作用下逐渐变成泥岩，那么其中的有机物会在温度的作用下变成什么呢？

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将地层放进高压锅：高温高压生成油气

复杂高分子有机物会在温度的作用下逐渐分解，发生热解反应和裂解反应，这是一个高中阶段就应该了解过的有机化学知识，包括文科生——所以如果有人不了解，那是你忘了。

（烃源岩中的有机物随着温度升高发生热解和裂解，逐渐释放小分子有机物的过程。【2】）

介绍有机地球化学领域的两个实验。

第一个叫做“干酪根分离试验”，它从泥页岩/其他烃源岩中分离出不溶于非氧化性的酸、碱、非极性有机溶剂的高分子复杂有机物——这种东西我们称其为kerogen，干酪根。最终测定提取出来的有机质与岩石样品质量的比值，从而鉴定烃源岩的优良程度。实验流程如下：GBT 19144-2010 沉积岩中干酪根分离方法

第二个实验叫“黄金管热模拟生烃实验”，这个实验通过人工对富含有机质（残余干酪根）的泥岩（烃源岩）粉末进行加压加温，然后鉴定其在各个温度阶段释放的产物和产量。未找到可下载的国标，但这里有个去年年初的新闻：《黄金管生烃热模拟实验方法》中国石油天然气行业标准公布实施----中国科学院广州分院。实验过程：生烃热模拟实验方法述评

黄金管实验的相关论文非常多，随便举一例：

（图片引自【3】。这里的温度和升温曲线是实验室状态，压力50MPa。地质条件下会有所差别。）

干酪根是一种可以从烃源岩中提取出来的物质；

这种物质通过加压加温试验可以人为产生多种轻重烃类，形成似油气的物质；

不同类型的干酪根具有截然不同的生烃特性；

这就是油气有机成因的证据，实验室得到的。

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海绵一样的岩石，我们叫它储集岩

学习地质以后的改变之一，就是看待岩石的方式发生了彻底的转变。“坚若磐石”这四个字从此以后只能针对某些岩石类型，但对有一些岩石，用“海绵”来形容更为贴切。

一块普通的砂岩看起来是这样：

在偏光显微镜下看，有可能会是这样：

（红色和蓝色是压注进砂岩的树脂，这些树脂占据了砂岩矿物颗粒之间的孔隙）

在扫描电镜下一般是这样子：

（大块的脏兮兮的矿物颗粒，和颗粒之间黑色深邃的孔隙）

我们很容易就可以想到，在一些看似坚固的岩石中，实际上存在着复杂的孔隙结构。一些空间想象力不错的同志大约已经形成了一副沉积岩中孔隙结构的三维效果，理论上差不多会是下面这样：

地下岩石的这些空隙里，显然充满了水，或者油气——这才是油气在地下的主要面目（次要面目要考虑岩石的裂缝、地层中稍大一些的洞穴）。

但对于更加致密的泥/页岩，孔隙的总体积要远远比砂岩小。

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离开摇篮，走向未知：油气的初次运移

当一个人类族群受到逐渐增大的环境压力，且群落内个体数量不断增大的双重压力作用时，小群体的离开与出走会成为常态。类似的情况，我们可以套用到烃源岩里的油气。

不断埋深的烃源岩层，受到各种来自外界的压力：比如上覆地层巨大的压力；在它内部，不断生成的油气（还有一些矿物释放的水）也在慢慢占据本就不多的孔隙空间，形成内在压力。

这些有机油气需要有个去处。作为孔隙较少的致密岩石，烃源岩内“缺乏收纳空间”，不断形成的油气会在“后浪挤前浪”的排烃压力、地层压力和自身内部愈演愈烈的超压作用下向烃源岩外排出。

（只要是能够离开烃源岩的方向，都是走出摇篮的道路，无论向上还是向下）

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油比水轻，气更轻——向上，向上，向上：油气的二次运移。

浮力让一切都试图向上运动，包括油气。自由任性的向上缓慢流动才是地下油气世界的真实面目。直到遇到阻碍流不动为止——这样的阻碍，往往来自致密缺孔的岩石。它可以是覆盖全盆地的厚层泥岩，可以是蒸发岩，可以是封闭性断层，还可以是致密的上涌岩浆岩。

一整个盆地范围（想想华北平原有多大？）内的烃源岩源源不断的形成并排出油气，这些油气在地层里四处缓慢流动，寻找着一切能让自己驻足的地方——这些吸引油气停留的地方，往往是渗透性岩石与非渗透岩石巧妙结合，被构造运动和地层形态精密控制的地区——我们称呼它为圈闭（trap，字面意为陷阱）。

（综合体现一个盆地内，深部烃源岩的油气经过初次运移（排烃）、二次运移进入圈闭的示意图）

（对流体开放的断层也是很好的二次运移通道）

（一些常见的圈闭类型。shale作为烃源岩，limestone和sandstone都是良好的储集层；在不能继续上浮的角落里聚集形成油藏，许多个这样的油藏经过开采就是大油田。）

这就是所谓“超大规模油田”的来历

“超大规模”看起来很唬人，但其实就是几个大号的圈闭而已，比起整个盆地来说，太微不足道。

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总结：

油气的有机成因学说，是经过实验提出理论、理论指导勘探、勘探成功案例不断完善理论的极富生命力的学说。自从它在上个世纪六七十年代提出，经过近半个世纪的发展，它在全世界范围内指导了无数的油田获得勘探成功。

1. 有机物残骸分散沉降在水底软泥里，被水底微生物消耗一部分后，被水底自发形成的缺氧还原环境保存下来；【有机质的来源与保存】
2. 水底软泥逐渐演化为泥/页岩，有机质则经过热演化逐步成为复杂干酪根；【从基本生物残骸转变为性质稳定的干酪根】
3. 长期缓慢沉降的地壳，能够在庞大的面积内，年复一年的积累富含有机物的软泥，并成为地层中体积巨大的泥/页岩（烃源岩）层；【地层沉降形成大范围厚层烃源岩】
4. 干酪根在不断增大的压力和温度作用下开始依次发生热解和裂解反应，释放大量油状烃类物质，这一过程得到了充分的实验室证实；【烃源岩中的有机质发生化学反应，释放油气】
5. 地质沉降过程的继续，伴随着沉积体系的沧桑巨变，不同性质的地层渐次形成；【沉积盆地内形成多种岩石类型，提供丰富的生储盖组合】
6. 烃源岩逐渐生烃，在内外的巨大压力下将烃类物质排出；【初次运移，或称排烃，将烃类物质从烃源岩里释放到周围储集层中】
7. 主要在浮力的作用下，油气在储集层里发生运移，直到无法继续上浮为止；【二次运移，直到遇到具有特殊构造形态、特殊储盖组合的圈闭】
8. 这些圈闭里的油气在漫长的地质变迁中幸存下来，活到了19世纪中后期，被人类逐渐发现；【一个个沉积盆地内装满油气的圈闭被发现，一个个大油田拔地而起】
9. 随着勘探手段和地质认识的不断进步，许多过去被忽略的、未发现的油藏终于又被揭露出来啊，石油峰被一而再、再而三的推迟；【我辈石油人的骄傲与自豪，希望与夕阳。】

但是，天下没有不散的宴席。人类消耗油气的速率远大于自然界逐渐生成的速率。油气在经济意义上的枯竭，只是一个时间问题。新能源的发展与逐步取代油气，势在必行。

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关于近期社交平台热议的无机成因的评价：

油气的无机成因学说，它源自于19世纪后期，并且获得了无机成因天然气田的勘探验证。但这个学说的问题在于，它尚未指导一个油田取得勘探成功，反倒失败了不少探井。

实践是检验真理的唯一法宝。不管有关研究者多么坚持，提出多么令人眼花缭乱的理论来丰富无机成因理论，但事实却是残酷的：还没有在地球上发现无机成因能够形成更重的液态烃的任何证据，实验室里没有，勘探实践里也没有。正如@赵公子斐 在另一篇回答里提到的（如何看待《石油枯竭骗局？“三百年惊天大骗局：石油竟不是埋在地下生物变成的！”》这篇文章？ - 知乎），松辽盆地昌德气藏是世界上发现的唯一一个有充分地球化学证据，生产烷烃气体为主的无机成因的，天然气藏。

石油工业并不排斥无机成因理论作为现代油气综合成因理论体系的一个良好补充，毕竟能够发现更多油气是一件大家都喜闻乐见的事情。但是，任何理论的突破都需要建立在详实的科学论证与勘探成功上。

无机成因论恰恰在这两点上令人难以信服。

实际上，在中国石油地质科学界，有关的学术交锋由来已久。在10多年前，就发生过一场无论是层次、规模还是影响力都令人侧目的学术大讨si论bi。讨论的双方都是国内油气勘探一线有多年工作和科研经历的专家，观点对立之尖锐，言辞之犀利严肃，在学术界的讨论中都是罕见的。

讨论的结果，其实是持无机论者要么是用错证据，要么是对地质证据的理解出现偏差，要么是使用了一些没有证据的言辞，要么是持无机论者的理论还存在漏洞。

孰高孰低，我作为后学之辈不便评价，有兴趣者一读便知。

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黄第藩, 梁狄刚. 关于油气勘探中石油生成的理论基础问题——与无机生油论者商榷[J]. 石油勘探与开发, 2005, 32(5): 1-10. （此文将我国学术界的几位代表性的无机成因者驳了个遍，有兴趣者一定要看看）
李庆忠. 生油理论值得重新审视——答黄第藩, 梁狄刚《 关于油气勘探中石油生成的理论基础问题》 一文[J]. 石油勘探与开发, 2005, 32(6): 13-16.
张景廉, 张虎权, 卫平生. 再谈油气成因和拓宽勘探领域问题[J]. 天然气地球科学, 2006, 17(2): 143-147.
王兰生. 对目前国内油气无机成因理论的几点看法[J]. 石油勘探与开发, 2006, 33(6): 772-774.
张景廉. 关于油气成因的辩论——与王兰生先生商榷[J]. 石油勘探与开发, 2008, 35(1): 124-128.
王兰生. 再论国内油气无机成因理论——答张景廉先生[J]. 石油勘探与开发, 2009, 36(2): 254-256.

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火山岩油藏与上生下储是怎么回事？

在一些关于无机成因的资料里，总会看到语焉不详的提到一些火山岩油藏，然后试图引导大家将油气成因引导至岩浆的方向。但他们并没有告诉你们的是，这些火山岩油藏要么是发育在沉积盆地的基底，亿万年的风化早已让它千疮百孔，然后在一些高点让油气不再上浮驻足停留；要么是发育在沉积盆地里的岩浆侵入体，构造活动让它变得支离破碎，然后周围的油气也可以自然汇聚于此。

（基底花岗岩潜山里的原油。岩心是花岗岩，原油赋存在花岗岩的裂隙、孔洞里）

（花岗岩裂缝里的一小条砂岩，这是在花岗岩风化裂隙内发育的沉积岩）

你能想象黄山/泰山/庐山逐渐沉降，慢慢形成一个大湖，沉积了砂泥岩并最终形成油气。在排烃压力的作用下，向下突破后向上汇聚；或者油气从“山脚”的烃源岩里形成后向上运移，并储存在这些花岗岩风化层的破碎孔洞中吗？

（到底是上生下储为主，还是下生上储占优？火山岩里的油藏真的能作为无机成因原油的证据吗？这恐怕还有得说道吧！）

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写在后面的话：

最近有一篇从今日头条传播出来的文章，用“五亿年前的恐龙”这样令人匪夷所思的语言，大谈特谈石油有机成因不靠谱和“没有科学实证”，表示有机成因学说“是精心编制的谎言”。然而，任何石油工作者都一眼就看明白，那篇文章的作者完全是个没有地质知识的家伙，写出这样的文字真是令人发笑——说好的五亿年前的恐龙呢？

严肃的学术讨论我们是欢迎的。

但是用这种看似合乎情理，实则文词间漏洞百出，用塑造受压迫形象甚至鼓吹西方学术阴谋的伎俩，描绘一幅西方国家打压发展中国家的画面，煽动广大行业外群众参与到一个自己完全不了解的学术争论里来，实在令人摇头。

这种引导民粹势力扰乱学术氛围的行为，恕某不齿。

按照石油化石学说，要生成该油田已产出的石油，需要一个长宽高各30公里的立体空间，在里面填满恐龙肉，而且还要100%转化为石油。这简直是荒谬至极。

以我之见，这句话应该写成下面这样：

按照石油化石学说，要生成该油田已产出的石油，需要一个长宽高各30公里的立体空间，在里面填满恐龙肉，而且还要100%转化为石油。

——这简直是荒谬至极。

部分参考资料：

【1】 Colman S M, Karabanov E B, Nelson III C H. Quaternary sedimentation and subsidence history of Lake Baikal, Siberia, based on seismic stratigraphy and coring[J]. Journal of Sedimentary Research, 2003, 73(6): 941-956.

【2】 Seewald J S. Organic–inorganic interactions in petroleum-producing sedimentary basins[J]. Nature, 2003, 426(6964): 327-333.

【3】 何坤, 张水昌, 王晓梅, 等. 松辽盆地白垩系湖相 Ⅰ 型有机质生烃动力学[J]. 石油与天然气地质, 2014, 35(1): 42-49.

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原创不易，感谢支持。