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      1. 烃源岩:探索石油的起源与形成

        2025年2月8日

        探索石油的起源与形成 ,大发集团不得不提及一个关键概念——烃源岩。它犹如一本无声的史书,记录着地下深处石油的诞生与演变。通过深入研究烃源岩,大发集团能够更好地理解石油的形成机制,为未来的能源开发与利用提供有力支持 。

        在石油勘探领域 ,烃源岩扮演着至关重要的角色,它对油气储量的形成和聚集产生深远影响。这些富含有机物的沉积岩,如同古老的有机物储存库,在特定地质条件下,其中的有机物能转化为有价值的碳氢化合物。深入理解烃源岩的意义,对于油气资源的成功勘探和开发而言,显得尤为关键 。接下来 ,大发集团将一起探索烃源岩的形成、评价技术及其在油气储层形成中的作用。

        石油 ,被誉为“黑金”,一直是现代工业化的核心驱动力。它为交通运输 、工业生产提供所需能量 ,并为众多产品制造提供原材料 。然而,石油究竟从何而来?这正是烃源岩所揭示的奥秘所在 。

        烃源岩的定义

        烃源岩,一类富含有机质的沉积岩 ,能够在地质历史时期内生成并排出碳氢化合物。它们仿佛是天然的工厂 ,负责生产、积累并释放这些宝贵的资源。

        有机质的形成与保存

        现有证据普遍显示,石油源自地球表面形成的有机物。这些有机物经过高度选择性碳循环(如图1所示) ,最终导致化石燃料的集中积累。

        碳循环起始于光合作用 ,这一过程将大气中的水和二氧化碳转化为葡萄糖、水和氧气。葡萄糖,这种复杂的有机化合物,广泛存在于植物及以植物为食的动物体内 。然而 ,这些有机物质中的大部分 ,经过呼吸作用或细菌腐烂 ,最终以二氧化碳的形式返回大气中  。仅有极少量的有机物,大约是千分之一,被自然掩埋并随着地质时间的推移,逐渐累积成大量的化石有机物  。这些有机物通常分散在沉积物中,而非集中分布,因此,在光合作用产生的每100万个分子中,仅有大约一个二氧化碳分子能够浓缩成碳氢化合物 。

        低能沉积环境有助于植物和动物的有机质在沉积物中聚集 。在静水中,有机物从悬浮物中沉淀下来,并被水流和波浪过滤 ,最终在细粒度沉积物中,如沼泽 、湖泊和海洋的泥和页岩中,形成丰富的有机质层。

        海洋中的有机物浓度与浮游植物,如硅藻和鞭毛藻 ,以及蓝绿藻等微小生物的生产速度紧密相关 。这些浮游植物通过光合作用利用光能,从而生产有机物 。光区,即海洋表面以下光的穿透深度 ,是影响浮游植物生产的重要因素 。光区的厚度受到纬度和海水清澈度的影响。在清澈的热带海洋中,由于光带通常能深入到水深100米的地方,因此有机物的生产力最高。

        此外,光区的营养和氧气供应也对有机生产力产生重要影响 。营养物质,如磷酸盐和硝酸盐,主要由有机物的细菌腐烂释放。同时 ,浮游植物的光合作用增加了地表水的含氧量。在赤道和南北纬60度左右的地方,向上循环的洋流将深海的营养物质和溶解氧带到海面,形成了高生物生产力的区域 。其他高产带则出现在大陆架上的浅水混合水域,特别是在河流向海洋提供丰富营养的地方。

        优质烃源岩的形成关键在于有机质的高产与有效保存 。迅速沉积和掩埋是保存有机物质的重要手段,但沉积物中的细菌活动却会对有机物造成破坏。好氧细菌依赖上覆水中溶解的游离氧来分解沉积物/水界面上的植物和动物遗骸 ,而厌氧细菌则在更深层利用发酵过程分解有机物并产生生物甲烷。这些细菌活动通常局限于沉积物的上部60厘米范围内 ,因此,快速的沉积掩埋过程可以缩短细菌的活动时间,进而有利于有机质的保存 。

        缺氧的水体环境也有助于加强有机物的保存 。当水的密度分层导致底层缺氧时 ,会形成不利于氧气循环的底层环境。这种现象常见于湖泊、泻湖和浅海等水域 ,其中新鲜的河水进入密集的咸水体 ,淡水层漂浮在盐水层之上,密度差异阻止了上层光合作用产生的氧气向下层渗透。在缺氧环境中,好氧细菌和以沉积物为食的生物无法生存,从而减缓了有机物的腐烂速度。同时 ,厌氧细菌的不完全分解作用促进了有机物向石油的转化 。

        (提供分层 、缺氧湖泊的示意图模型,展示出季节性分层与永久性分层的差异)揭示了内陆海,例如黑海和死海 ,以及湖泊,例如美国西部的大盐湖,所经历的密度分层与氧气消耗情况。此外 ,这种密度分层现象同样出现在环流较少、水域宽阔平坦的大陆架上。在海洋环境中,大约200米深的地方存在一个缺氧区域,而较浅和较深的水域则氧气更为丰富(见图3)。海平面的上升可能使得这个缺氧区域上升至足以覆盖大陆架的高度,这类似于Cenomonian时期的情况 ,当时全球范围内的最大海侵创造了富含有机物的页岩 。

        来源(百家号) 作者(人生百味)

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