探索石油的起源與形成，我們不得不提及一個(gè)關(guān)鍵概念——烴源巖。它猶如一本無(wú)聲的史書(shū)，記錄著地下深處石油的誕生與演變。通過(guò)深入研究烴源巖，我們能夠更好地理解石油的形成機(jī)制，為未來(lái)的能源開(kāi)發(fā)與利用提供有力支持。
在石油勘探領(lǐng)域，烴源巖扮演著至關(guān)重要的角色，它對(duì)油氣儲(chǔ)量的形成和聚集產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。這些富含有機(jī)物的沉積巖，如同古老的有機(jī)物儲(chǔ)存庫(kù)，在特定地質(zhì)條件下，其中的有機(jī)物能轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的碳?xì)浠衔�。深入理解烴源巖的意義，對(duì)于油氣資源的成功勘探和開(kāi)發(fā)而言，顯得尤為關(guān)鍵。接下來(lái)，我們將一起探索烴源巖的形成、評(píng)價(jià)技術(shù)及其在油氣儲(chǔ)層形成中的作用。
石油，被譽(yù)為“黑金”，一直是現(xiàn)代工業(yè)化的核心驅(qū)動(dòng)力。它為交通運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)提供所需能量，并為眾多產(chǎn)品制造提供原材料。然而，石油究竟從何而來(lái)？這正是烴源巖所揭示的奧秘所在。
烴源巖的定義
烴源巖，一類富含有機(jī)質(zhì)的沉積巖，能夠在地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)生成并排出碳?xì)浠衔�。它們仿佛是天然的工廠，負(fù)責(zé)生產(chǎn)、積累并釋放這些寶貴的資源。
有機(jī)質(zhì)的形成與保存
現(xiàn)有證據(jù)普遍顯示，石油源自地球表面形成的有機(jī)物。這些有機(jī)物經(jīng)過(guò)高度選擇性碳循環(huán)（如圖1所示），最終導(dǎo)致化石燃料的集中積累。
碳循環(huán)起始于光合作用，這一過(guò)程將大氣中的水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖、水和氧氣。葡萄糖，這種復(fù)雜的有機(jī)化合物，廣泛存在于植物及以植物為食的動(dòng)物體內(nèi)。然而，這些有機(jī)物質(zhì)中的大部分，經(jīng)過(guò)呼吸作用或細(xì)菌腐爛，最終以二氧化碳的形式返回大氣中。僅有極少量的有機(jī)物，大約是千分之一，被自然掩埋并隨著地質(zhì)時(shí)間的推移，逐漸累積成大量的化石有機(jī)物。這些有機(jī)物通常分散在沉積物中，而非集中分布，因此，在光合作用產(chǎn)生的每100萬(wàn)個(gè)分子中，僅有大約一個(gè)二氧化碳分子能夠濃縮成碳?xì)浠衔铩?/p>
低能沉積環(huán)境有助于植物和動(dòng)物的有機(jī)質(zhì)在沉積物中聚集。在靜水中，有機(jī)物從懸浮物中沉淀下來(lái)，并被水流和波浪過(guò)濾，最終在細(xì)粒度沉積物中，如沼澤、湖泊和海洋的泥和頁(yè)巖中，形成豐富的有機(jī)質(zhì)層。
海洋中的有機(jī)物濃度與浮游植物，如硅藻和鞭毛藻，以及藍(lán)綠藻等微小生物的生產(chǎn)速度緊密相關(guān)。這些浮游植物通過(guò)光合作用利用光能，從而生產(chǎn)有機(jī)物。光區(qū)，即海洋表面以下光的穿透深度，是影響浮游植物生產(chǎn)的重要因素。光區(qū)的厚度受到緯度和海水清澈度的影響。在清澈的熱帶海洋中，由于光帶通常能深入到水深100米的地方，因此有機(jī)物的生產(chǎn)力最高。
此外，光區(qū)的營(yíng)養(yǎng)和氧氣供應(yīng)也對(duì)有機(jī)生產(chǎn)力產(chǎn)生重要影響。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如磷酸鹽和硝酸鹽，主要由有機(jī)物的細(xì)菌腐爛釋放。同時(shí)，浮游植物的光合作用增加了地表水的含氧量。在赤道和南北緯60度左右的地方，向上循環(huán)的洋流將深海的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧帶到海面，形成了高生物生產(chǎn)力的區(qū)域。其他高產(chǎn)帶則出現(xiàn)在大陸架上的淺水混合水域，特別是在河流向海洋提供豐富營(yíng)養(yǎng)的地方。
優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成關(guān)鍵在于有機(jī)質(zhì)的高產(chǎn)與有效保存。迅速沉積和掩埋是保存有機(jī)物質(zhì)的重要手段，但沉積物中的細(xì)菌活動(dòng)卻會(huì)對(duì)有機(jī)物造成破壞。好氧細(xì)菌依賴上覆水中溶解的游離氧來(lái)分解沉積物/水界面上的植物和動(dòng)物遺骸，而厭氧細(xì)菌則在更深層利用發(fā)酵過(guò)程分解有機(jī)物并產(chǎn)生生物甲烷。這些細(xì)菌活動(dòng)通常局限于沉積物的上部60厘米范圍內(nèi)，因此，快速的沉積掩埋過(guò)程可以縮短細(xì)菌的活動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而有利于有機(jī)質(zhì)的保存。
缺氧的水體環(huán)境也有助于加強(qiáng)有機(jī)物的保存。當(dāng)水的密度分層導(dǎo)致底層缺氧時(shí)，會(huì)形成不利于氧氣循環(huán)的底層環(huán)境。這種現(xiàn)象常見(jiàn)于湖泊、瀉湖和淺海等水域，其中新鮮的河水進(jìn)入密集的咸水體，淡水層漂浮在鹽水層之上，密度差異阻止了上層光合作用產(chǎn)生的氧氣向下層滲透。在缺氧環(huán)境中，好氧細(xì)菌和以沉積物為食的生物無(wú)法生存，從而減緩了有機(jī)物的腐爛速度。同時(shí)，厭氧細(xì)菌的不完全分解作用促進(jìn)了有機(jī)物向石油的轉(zhuǎn)化。
(提供分層、缺氧湖泊的示意圖模型，展示出季節(jié)性分層與永久性分層的差異)揭示了內(nèi)陸海，例如黑海和死海，以及湖泊，例如美國(guó)西部的大鹽湖，所經(jīng)歷的密度分層與氧氣消耗情況。此外，這種密度分層現(xiàn)象同樣出現(xiàn)在環(huán)流較少、水域?qū)掗熎教沟拇箨懠苌�。在海洋環(huán)境中，大約200米深的地方存在一個(gè)缺氧區(qū)域，而較淺和較深的水域則氧氣更為豐富（見(jiàn)圖3）。海平面的上升可能使得這個(gè)缺氧區(qū)域上升至足以覆蓋大陸架的高度，這類似于Cenomonian時(shí)期的情況，當(dāng)時(shí)全球范圍內(nèi)的最大海侵創(chuàng)造了富含有機(jī)物的頁(yè)巖。