跳到主要內容區塊

台灣中油全球資訊網

天涯河處覓油蹤─油氣的形成

天涯河處覓油蹤─油氣的形成

油氣的成因

油氣的真正成因究竟是什麼,目前仍是許多專家所熱烈討論的重點;歸納各種不同的看法,基本上可分為無機生成和有機生成兩種不同的理論。

油氣的成因
無機生成論

十九世紀時的化學家認為當地球構造岩漿由熱變冷時,會釋放出大量的氣體,這些氣體存在於深部地層,經化學作用 而轉換為油氣。1866年泊第洛(M.P.Berthelot) 從事鹼金屬自由離子的試驗,認為在地球深部的含鹼金屬若遇到含二氧化碳的水,就會產生氫元素,而在高溫化學作用後,會生成乙炔化物並遇水而轉換為原油。

1879 年蘇聯化學家蒙德吉拉夫 (Mendeljeef) 發表著名的文獻,認為地球深部存有大量的碳化鐵,會在高溫高壓下和水作用形成油氣。這之後,還有更多的無機成因學說,大多認為油氣的形成和溶岩以及火山作 用有關,因為溶岩冷卻或火山爆發都會產生大量的氣體,這些氣體中都含有氫、氮以及乙炔等等天然氣,而這些天然氣則會在深壓地層內,轉換為各類碳氫化合物。 但無機生成論也留下許多無以解釋的謎團,例如:

●為何原生油氣蘊藏只存在於沉積岩層,而不會在火層岩體或變質岩體產生?

●倘若油氣是因溶岩釋出氣體而成,則應該越深入地殼靠近地函的區域,就越有油藏存在,但這和事實不符。

●利用光性顯微鏡以偏光狀態觀察原油,會出現旋光反應,這一特性是有機物質特有的現象。並且,它含有血紅素和口比啶 (pyridine) 等成份,這也是有機體的產物。

●無機生成論無法進一步解釋有關油氣內複雜化學成份的組成因素。

有機生成論

綜合過去以至現代科學技術所作過的研究,結果多顯示油氣生成的條件偏向有機物成因,其理由如下:

●絕大部份的油氣田都分佈在沉積岩層中,而且多集中在淺海相、三角洲和深湖相沉積層。

●在中國大陸古老地層自寒武紀到第四紀的更新世時代,以至新疆省內的上及中元古界都找到油。由此可見油氣雖分佈不勻,但大多和地層中有機質有關,和煤或油頁岩等礦產的形成時代也很吻合。

●近代科學家研究海相和湖泊相的沉積物,已發現有機物轉化為油氣的過程。中國青海湖及洞庭湖、美國加州陸棚沉積層以及蘇聯裡海、黑海及謝萬湖等都有 豐富的有機物質轉化為石油類碳氫化合物的證據。美國 P.V.Smith 於 1954 年曾以碳同位素測得其絕對年齡為九千到一萬四千年,並且發現這些有機物愈在深層處,其特質愈接近石油。

河水入湖處,流速驟減,形成河口三角洲。
(河水入湖處,流速驟減,形成河口三角洲。)

石油的形成

世界上各地所產原油雖不盡相同,但其化學組成中均有共同的地方,比如:較老的古生代原油多屬烷類,年輕的第三紀原油則以環烷族為主。而且,原油的 化學成份與重量比也相當接近。這些正好說明,油氣的可能成因大致相同,但由於原始生油物質及環境不同,加上生油後經歷不同的變化過程,而造成成份上的差 異。

根據光譜分析,更證明中、新生代的石油灰是以氧化鐵為主,約占 70%,古生代的石油灰卻以氧化釩和氧化鎳為主,在 60 至 80% 間。比較石油灰和地球的岩石圈所含元素,石油灰中釩、銅、鎳、鈷等均較岩石圈中高出很多,這些跡象顯示出煤和原油都是有機生成的關係。

由所有油氣田所測資料顯示,油層環境很少超過攝氏一百四十度;並且,原油所含芳香巠成份中,二甲苯多於甲苯多於苯,然而當溫度提高到攝氏七百度時, 則此比例成逆向變化。另外,原油含口卜口林化合物,具旋光性;以及環己烷、環戊烷和其同系物等存在關係,都證明原油是在低溫條件下形成。

在年輕地層如上新世至更新世地層中所發現的油藏,其生成時間都不過一百萬年。在委內瑞拉東部佩德納爾斯,有一個封閉在帕里亞黏土層內厚約六公尺的砂 層,它含巠類濃度比其圍岩的黏土層和地表砂層高出四倍之多。以碳十四元素測帕里亞黏土層的年齡不過一萬年,該被封閉的砂岩層卻只有五千年左右。以該砂岩層 所含平均巠濃度 150ppm (百萬分數 -微量物質濃度之比,百萬分之一個單位) 減去地層平均含巠量 25ppm,所剩 125ppm 就是砂層內後來聚集巠的量,相當於平均每年增加 0.025ppm,以此推論,只要一百萬年,該封閉就可成為大油田了。