具体地说,生物死亡之后沉入水下发生沉淀,变成了有机质。那么有机质是怎样在还原环境下被保存下来变成了石油、天然气呢?首先,需要有比较广阔的曾经长期被水体覆盖的海盆或湖盆。有机质在这样的水域中沉积下来,水层起到了隔绝氧气的作用。虽然水中也有一定的氧气,但这些氧气在氧化了一部分有机质后就消耗光了,绝大部分有机质会保存下来。其次,陆地上也经常向这些低洼地区输送大量的泥沙和其他矿物质,迅速将其中的有机质掩埋住,把它们和空气隔离开来,形成还原环境。
随着地壳的运动,盆地边沉降边接受外来的沉积物,水生的和陆生的生物死亡之后,与大量的泥沙及其他物质一起沉积下来。沉积盆地不断地沉降,沉积物一层又一层地加厚,老的沉积物被新的沉积物所覆盖。沉积物的不断加厚,使含有有机质的淤泥所承受的压力和温度也会不断增加,同时在细菌、压力和温度以及其他因素的作用下,处在还原环境中的有机淤泥经过压实和固结就变成了岩石,形成了生油岩石层。这一过程说起来快,可也至少需要数十万年到数百万年的时间。在一些地区,由于地质作用,沉降的速度很快,地下的温度随着深度增加的也很快,石油形成的速度就会很快,有的甚至只需要5万—10万年;在那些沉降速度较慢,地质构造活动较弱的稳定地区,地热活动也一般比较弱,石油生成的速度也会放慢,生油的速度可达上百万年。
所以,石油形成的条件是比较苛刻的:需要有较大型的盆地接收沉积物和生物遗体;盆地下降的速度不能过慢或过快,前者会使生物体来不及被掩埋就腐烂、分解了,后者则会由于过快而来不及接收足够的有机质,难以形成石油;要求有潮湿的古气候条件;要求湖泊或海洋中的水体相对平稳、安静,具还原条件且有生物适宜的盐度等。
在通常情况下,石油与天然气相伴,但在有的地方,勘探的结果却只见气未见油,或者只有油而缺气,这绝不是偶然的现象,而是石油与天然气的形成条件的差别,两者既有联系又有区别。简单讲,植物的花粉、孢子、水体中的低等藻类等可以形成石油;除此之外,我们常见的草木,尤其是高大的高等植物茎干中的木质纤维等,往往会形成天然气;在地下不太深的地方,甲烷细菌的作用可以形成天然气,而不会形成石油。相对而言,形成天然气的温度可以比形成石油的低一些。
石油在高温条件下,会被分解生成天然气,而天然气不会再形成石油(有的天然气中含有大量的烃类,到了地表,由于温度和压力下降,会变成轻质的油——凝析油);煤层可以形成大量的天然气(又叫“煤层气”)而极少形成石油。
可以说,石油与天然气有时是一对“孪生兄弟”,相伴而生;有时又像是“陌路人”,互不相关,这些都取决于当地的古地理环境和地球的演变。
(来源:石油知识)