有机质quot;多代链式反应quot;成烃机理的研究与探讨--有机质成烃的微观物理解释.pdf

第26卷第2期 新疆石油地质 V01．26．No．2 PETROLEUMGEOI。OGY 2005年4月 XINJIANG Apr．2005 文章编号：1001—3873(2005)02—0119—07 有机质“多代链式反应成烃机理的研究与探讨 ——有机质成烃的微观物理解释 周炎如 (中国石油石油勘探开发科学研究院西北分院，兰州730020) 摘 要：应用“活力论”原理研究“活性分子”在有机质成烃过程中的作用。首先阐明了烃源岩的粘土矿物晶格水和粘 土矿物集合体间的层间水的水分子性质及其演变过程，然后叙述了水“活性分子”形成质子酸束(H+)的原理和机制 及其在可溶性有机质成烃过程中的加氢脱水作用和加氢脱羧酸成烃作用；探讨了水“活性分子”的质子酸束对大分子 干酪根轰击的“多代链式反应”的裂解成烃过程及其烃类产物的性质与组成；最后解释了生物标志化合物胆甾烷的立 体同分异构体不同深度丰度变化的原因。 关键词：有机质成烃；微观物理解释；活性分子；质子酸束；可溶性有机质；干酪根；多代链式反应 中图分类号：TEll2．11 文献标识码：A 研究烃类化合物(石油)与烃源岩的关系时，只研 1烃源岩中水分子的性质及作用 究烃源岩的组成、生物标志化合物、成熟度的表征、油 气运移方向以及源岩对比等是不够的．还应按照 成烃的首要条件是在成岩过程中有机质必须被 保存下来。目前烃源岩(泥岩、页岩、碳酸盐岩、含泥质 Maddox(1999)…所指出的当今科学领域，精确处理复 杂现象，必须作出物理上的解释以及建立自己的物理 的岩石和煤系等)中已知的稳定有机质有：干酪根、脂 模型和数学模型。20世纪60年代后期，于酪根热降肪酸盐、生物蜡(壳质体)以及煤岩组(镜质亚组、壳质 亚组、惰质亚组)等。多数石油地质学者认为，主要烃 解成烃理论逐渐形成．Tissot等(1971)口]、Tissot和 源岩中的稳定有机质均与泥质有密切关系，而泥质则 Welte(1984)E3]建立了干酪根热降解生烃演化模式。这 一理论在世界范围的石油勘探工作中应用了数十年 是与粘土矿物为主体成分。粘土矿物不仅自身的晶格 之久，得到了实践的检验。随着国内外未成熟油的不断 呈层状结构。而且在成岩过程中，是以极薄的片状集 合体平行叠置而成。所以烃源岩中具有粘土矿物的晶 发现，国内外学者Bazhenova、Arefiev(1990)[43、王铁冠 格水(粘土晶格水)和粘土矿物集合体间的层间水(粘 等(1995)E51、黄第藩等(2003)陋1先后提出，“低成熟油 气是非干酪根型低温早熟成因”和“未成熟一低成熟油 土层问水)。然而，烃源岩中的这两种水具有完全不同 主要是沉积岩中可溶性有机质对早期成烃作用的贡 于地表水的性质。 献”的论点。近年来，笔者也作过一些石油成因方面的 (1)烃源岩粘土层间水分子的性质在地壳不同 探索．发现只限于这种宏观的物理解释，还赶不上当 的深度，有机质降解成烃的形成机理一直是一个有争议 今的科学技术发展。因此，建议在石油地质学领域，开 的问题。长期以来，有机地球化学工作者普遍认为是干 展“有机质成烃物理模型与数学模型”的研究。研究可