关于石油无机成因说的结论

关于石油无机成因说的结论文/李寻据我们的观察，可以对百年以来的石油有机成因说和无机成因说的争论做个结论了，简单地说：石油有机成因说基本上已被证伪，而无机成因说已获得基本的证实；一切基于有机成因学的石油地质科学知识需要重写；未来的勘探开发实践应该以石油无机成因理论作为重要的指导原则。当然，有机成因论所积累下的合理的成分应得到科学的继承，而无机成因说尚不完善的地方需要进一步深化、完善。下面对上述结论进行详细的解释。1石油有机成因说基本上已被证伪总结起来，石油有机成因说主要有以下五方面的证据作为支柱：1、石油馏分具有旋光性。2、石油中发现有生物成因标志的有机化合物，如卟啉、姥鲛烷、植烷和甾烷等。3、世界上99%已发现的油气田都分布在富含生物有机质的沉积坳陷地区，如盆地等。4、干酪根热降解模型的实验室证明，地下的干酪根可以生成油气。5、油气有机成因说成功地指导了油气勘探开发实践，没有有机论的指导，怎么能找出这么多的油气田呢？上述这五条证据均不能成立。1、关于石油馏分的旋光性。曾几何时，人们把旋光性当作生物有机物质的特有属性，但近几十年的研究证明，人工合成的很多物质也有这种特性，故旋光性不能作为石油由生物降解演化而来的证据。2、关于卟啉、姥鲛烷、植烷及甾烷等生物成因标志物。这也是过去认识水平上的陈旧结论。卟啉曾一度被视为只有动植物才有的东西，近十几年来，在陨石中和地幔捕虏体中也发现了卟啉等，说明无机物中一样也可以带有卟啉。（关于上述两条，崔永强博士的采访记录中有更专业、更准确的描述。）3、世界上99%以上的油气田都分布在富含生物化石和有机物的沉积坳陷环境中。不错，这是一个事实，但是，这种分布并不一定能推导出石油来自于生物化石的沉积与演变的结论。李扬鉴先生从地质构造的角度证明，沉积坳陷的原因是上地幔的隆起，杜乐天先生的研究指出随着地幔隆起和“幔汁”的喷射，来自地幔的无机物可以进入盆地等坳陷中，形成油气藏。（关于这方面详细、准确的解释可参照李扬鉴、杜乐天等人的学术专著，本人在这里的表达只求简明、通俗，可能失之准确。）4、关于干酪根热降解生烃模式。没错，在实验室理想的条件下，干酪根可以热降解生烃，但问题的关键是，现在所发现的所有被视为是生油区的“烃源岩”中，固然有足够丰富的干酪根，但缺乏发生热降解反应的温度条件，缺乏生烃的氢元素，缺乏发生反应的金属催化剂。而要具备这些条件，必须依赖于幔源的无机物的进入。简言之，有机物生油的条件也是依赖幔源无机物供给才能出现的。（关于这方面的论述，可参见张景廉先生、李庆忠院士、杜乐天先生的文章和访谈录。）5、关于有机成油论曾经正确地指导过油气勘探开发实践。根据笔者个人对石油科学知识沉积过程和石油勘探开发实际过程的历史研究，发现事实上，有机成油理论对油气勘探开发实践从来就没有发挥过指导作用，无论这个作用是对还是错（详情参见本刊《油气成因理论与勘探开发实践》一文）。世界上所有发现的油田不是按照有机成因论的理论提示找到的，而是顺着油气露头（油苗、气苗）找具体的圈闭构造找到的。这是笔者个人的看法，不当之处，欢迎专家学者进行批评指示。当支撑油气有机成因论的这五大证据支柱均被推翻之后，这一理论已经无法成立了。2石油无机成因说可以成立的证据石油无机成因说可以成立的证据主要有以下几条：1、地球化学证据。张景廉先生等发现的铅，锶，钕同位素可作为在沉积岩层发现的石油是来自于幔源无机物的证据，而来自太空的陨石中的烃类混合物也证明石油可无机生成。2、石油天然气勘探方面的证据。截止目前，国内外多地的勘探中，都在地下深处的基岩（火山岩和变质岩）中发现了油气存在，这些基岩位于沉积岩下部，沉积岩中形成的油气，在水浮力的作用下，只能向上运移，不会向下渗透入基岩的。因此，基岩中发现的油气资源应是来自于地幔的。这一点，还得到了对天然气组分进行测定的地球化学研究的认可。3、无机成油论具有比有机成油论更完整的、更强大的逻辑解释力。有机成油论其实起源于对地球表层、最多是上地壳的浅表观察，是从动植物可以提炼油脂这样一种直观经验出发，对上地壳沉积岩层中有机物的演化做出的主观推测。这种推测与大地构造的形成过程建立不起来联系，与地球本身的天体物理形成过程也建立不起来联系。就是说，有机物成油理论只能在一个极小的理论设定范围内，获得逻辑上的自洽性，一旦越出这个范围，在整个基础地质学、地球物理学和地球化学的统一知识框架内，有机成油论不仅无法获得支持，反而会因自相矛盾、漏洞而出，而陷于逻辑上不能成立的境地。而无机成油论的基础理论（如杜乐天先生的地球排气理论、幔汁理论、地幔软流体理论、热液成矿理论；李扬鉴先生的大陆层控构造理论等），其初始动因不是来自浅表的经验观察，而是根据地球科学已经取得的丰富而深入的实验证据，解释地球内动因及整个地壳变化（包括大陆构造运动、板块运动）原因的整体性学说。这一学说解释了地幔流体变动带来的地壳岩石圈的变动过程（即解释了大陆上各层次构造形成的原因），从原子水平上解释了地表物质水、空气（大气层）、基本生物的来源，解释了地壳中的物质岩石、矿物的来源和形成机制，等等。石油、天然气的形成原因与分布规律只是这套整体理论体系中的一部分而已，在这个统一的理论体系内部，每个分支理论在逻辑上是自洽的，至少油气的无机成因论不仅回答了有机成油论无法解释的问题，而且不存在任何内在性的逻辑矛盾。4、国外已经成功地用无机成油理论指导勘探开发实践了。目前据俄罗斯方面的报导，世界上已经有261个油田是在无机成油论指导下发现的。据崔永强博士团队介绍，以前国外用有机成油论指导找油，成功率只有19%，而在无机成油论指导下的成功率则高达93%。肖序常院士也敏锐地指出，在世界上已经发现的大油气田中，实际上有三分之二也是无机成因的。如果说上述报道和说法可能因为过于宏观，而让人觉得证据不足的话，那么乌兰克顿涅茨油田、越南白虎油田、中国大庆徐家围子气田等，都有确凿的具体材料表明，在基岩（火山岩和变质岩）中发现了足够商业产量的油气藏，这些油气只能是来自幔源的。5、实验室化学方面的证据。其实，早在19世纪60年代，在实验室内就证明了无机物可以生成石油之类的碳氢化合物，法国化学家别尔特罗1866年完成了这方面的试验。现在被无机成油论者广泛引用的费—托反应，其原理是由费舍尔于1921年提出的，后来与托布罗什在实验室中完成。按这一原理，1935年在德国出现了世界上第一个“人造石油”工厂，年产量2.5万吨（详情参见本期张之一先生的文章《关于石油深部起源的若干问题》）。张景廉先生等不过是表明，在中地壳低速高导层内也可以发生类似费—托反应的无机成油过程而已。以上五方面的证据，已明显地表明，石油的无机成因学说是可以成立的（天然气的无机成因已获得普遍承认，自不待言）。3为什么迄今为止中国主流学界没有接受无机成因学说关于这个问题，本来有洋洋数万言的话要说，但思量再三，又都一一吞回肚里去了。因为说出来无济于问题的解决，反而可能带来不必要的阻力。中国尚未从根本上接受石油无机成因说的原因有观念上的，也有体制上的，还有具体个人因素的，不一而论。总之，没接受，就一定有没接受的原因。我们现在想表明的立场是，不管过去、现在有何种原因不接受这一学说，但在未来，都只能接受这一学说，因为不如此，便不能突破我们面临的石油困局。4为什么说中国必须接受石油无机成因说第一、严峻的石油、天然气局势逼着国家必须从根本上想办法。目前，像大庆油田这样国内主力油田的油井含水率高达95%，要注入地下20吨水才能采出一吨油来，不仅成本高，而且后继产量堪忧。我国对进口石油的依赖已近60%，国家经济安全上存在巨大的隐患。为应对如此严峻的能源形势，国家最高决策层迟早会投入精力细致寻找解决办法的。到那时，各种能尝试的办法都会尝试（其实建国初期的石油工业也是在这种广泛尝试的办法下发展起来的），而国内科学家在无机成油论方面积累起的科学理论一旦有了在勘探开发实践中应用的机会，就会迸发出巨大的价值，自然会获得证明。在这里，我想引用铁人王进喜的两句名言：第一句：“千矛盾，万矛盾，国家缺油是最主要的矛盾；这困难，那困难，社会主义建设需要油而我们国家油不够，是最大的困难。”第二句：“有了困难怎么办？这像打仗一样，只能进，不能退；只能上，不能等！有条件要上，没有条件创造条件也要上，天大的困难也要上！”这两句话是大实话，也是大真话，是真理！真理是有力量的！有力量的真理是一定能够胜利的！第二、世界油气勘探实践推动人们走向地壳深处。现代石油工业已经出现一百多年了，一百多年来，能按着地面油气露头寻找石油的区域几乎都被扫荡过了，最早的油井只有几十米、几百米深，现在的油井越来越深，3000米以下的采油井已司空见惯。浅层油气资源的浮财已经被捞得差不多了，全世界的石油公司都在地壳更深处找油，随着找油的区域穿过富含有机质的沉积岩层，进入基底的火山岩和变质岩，找出的石油一定是幔源无机成因的。没有什么力量能阻挡对无机成油论的证明，因为没有什么力量能阻挡住找油的钻机向更深处的地层钻井。第三、石油无机成因论的内在逻辑必然将使其成为未来石油勘探的指导原则。我们前面说过，在有机成因论占主流的时代，没有油气成因理论的指导也能找到石油，因为实际上是按着地面露出的油苗从上往下找。但进入更深的地层后，这种办法就不行了，地面没有那么多的露头指示，只能从地壳深层“从下往上找”。那就必须有理论指导，必须对看不见的上地幔、中下地壳有深刻的理论认识，必须找到油气的真正来源区，找到幔源油气的集输运移管道，找到在这种力学体系中新的成藏机制，如此，才能找到有工业开发价值的油气藏。没有有机成油论的指导固然可能找到沉积岩层的石油，而如果没有无机成油论的指导，想在深层的基岩上找到大油田是万万不可能的。5基于有机成因说的一些合理成份需要继承尽管在学理上已经从根本否定了石油的有机成因说，但这一学说在历史上所起过的积极作用还是要给予充分的肯定。诚如我们在前文说过的，“有机成因说”至少对人们寻找石油起了壮胆打气的作用。对于基于有机成因说而形成的石油科学体系中一些合理的成份一定要继承下来，如对储油区岩石岩性的分析，对盖层的分析，对圈闭的分析，等等。未来按无机成因说去找油，也得去寻找圈闭，也得分析储油岩层的岩性结构啊！现在，人们对沉积岩的储油储气结构研究较多，发展出了系统的实验探测办法，这些办法一样可以应用到对火山岩的研究中去的。事实上，当前的所谓“多元说”，也是对“有机说”的某种合理性的继承，只要二者之间不是排斥性的关系的话，下面的结果就是看谁的贡献大，而“有机形成”的油气一定是越来越少的，这是他们自己也承认的。当“无机成因”的油气贡献比例越来越大，成为绝对主力时，“无机成因说”自然就是主流学说了。6石油无机成因说还将做哪些工作我们觉得，石油无机成因说已经越过了证明自身可以成立的阶段，开始向应用领域渗透了。这方面要做的工作很多，比如要建立起基于无机成油论的石油地质学、岩石学、流体动力学、勘探指导学，等等。这些工作需要一个庞大的科学家群体共同努力才能完成。目前，油气无机成因论面临的困局是这样的：握有决策权的学者说：“要想按你们无机论的原则找油，你们就得拿出更多的证据出来，比如更多的物探钻探证据。”无机论者们说：“只要你们批准我们的物探、钻探计划，我们就能给你找出足够的证据”。有机论者说：“不行，没有足够的证据我不能批准你们的研究项目”。无机论者说：“你得批准我们的项目，我们才能拿出足够的证据”。这有点像黄宏他们演的小品：身份证锁在家里了，请开锁公司的人来开锁，开锁公司的人说：“你先给我看一下你的身份证我就给你开锁”。黄宏说：“你开了锁我就给你看身份证”。开锁公司的人说：“那不行，没有身份证我不能给你开锁。”黄宏无奈，“你不开锁我怎么给你看身份证？”过去我们听过一句话：不破不立。现在看：不立不破。你如果“立”不起来，“破”了也白搭。非得这些人批准才行吗？那当然，如果没有相关领导的同意和支持，一般科研人员不仅获得不了必要的经费，也获得不了必要的研究条件，比如进入不到相应的区域去采样，拿不到已经做过的该地区的地震资料（地球物理勘探数据）