A. 有機質熱演化和石油的形成
當沉積有機物被埋藏時,隨著溫度和壓力的增加,沉積有機質演化通常分為三個階段:成岩作用 (diagenesis)、深成熱解作用 (catagenesis)和變質作用 (metagenesis)。在沉積剖面最上面幾米范圍內,細菌會對有機質發生迅速的分解作用,隨著深度加大,細菌分解速度減慢,該過程為成岩作用。實際上,在高達 75℃和近 3000m 的地下岩石中都發現了細菌。當細菌活動停止時,聚合作用和縮合作用等化學作用將逐漸增強,這些沒有被微生物降解和消耗的有機殘余物質,重新縮聚成更加穩定的,與高溫高壓相平衡的穩定結構,即地質聚合物 (這些聚合物在土壤中為腐殖質,泥炭沼澤成岩演化的產物是褐煤,而沉積物中分散有機質的成岩演化產物為乾酪根)。乾酪根分解為多種烴類和難溶有機質殘余,上述過程稱為有機質深成熱解作用,當溫度達到 100～150℃ 時,產生各種烴類混合物——石油,並伴隨少量的瀝青、瀝青質和樹脂,這部分瀝青稱為油或原油。在溫度達到 150～175℃時,最終產生甲烷和石墨,該過程稱為變質作用 (圖8-21)。
圖8-21 乾酪根成烴演化趨勢示意圖
(據Tissot et al.,1984)
1.成岩階段
成岩作用是以微生物對有機質改造為特徵,是由生物聚合物向地質聚合物轉化的過程。氨基酸和低分子量的肽及單糖被微生物直接吸收;蛋白質和多糖被真菌和酶分解成可溶的氨基酸和單糖,再被它們同化;類脂化合物和澱粉也可以被微生物同化或發生降解作用。一些易降解的有機化合物由於被抗降解的物質保護,可以免遭微生物破壞。如蛋白質受礦物覆蓋物的保護而增強抗分解能力。高度交叉結合的纖維蛋白如角蛋白具有抗微生物分解的能力,而高等植物的纖維素和半纖維素則由於受木質素的保護,一些類脂物如孢子花粉受孢粉壁的保護均可以增強它們的抗分解能力。
由於埋藏深度較淺,溫度、壓力較低,有機質除形成少量烴類和揮發性氣體以及早期成熟度較低的石油外,大部分轉化成乾酪根保存在沉積岩中。由於細菌的生物化學降解作用,產物以甲烷為主,缺乏輕質 (C4～C7 )正烷烴和芳香烴。
乾酪根的形成是成岩階段的主要產物,並標志著該階段的結束。除乾酪根外,該階段還出現少量的生物標志化合物。這些生物標志化合物主要來自類脂化合物,由於這類化合物的結構主要以碳-碳鍵相連接,鍵能高,穩定性高,不容易被微生物分解,基本保持了原有的碳骨架。此外,它們可以范德華力、氫鍵或以吸附的形式與腐殖酸、黏土礦物結合,從而增加了自身的穩定性。這些具有特殊結構的化合物,將不會或很少受到影響和破壞。它們的原始結構、原有的化學性質仍將得到保存或只有稍微的改變。生物體中原有的少量正構烷烴和其他有機化合物,在沉積和成岩過程中以不變或微變的形式保存下來。
因此,成岩作用階段的烴類形成以生物甲烷氣為主要特徵,沉積有機質尚未成熟,沒有大量轉化為烴類,有少量的烴類來自於活生物體,大部分為 C15重烴,為生物標志化合物。此外,在特定的生源構成和適宜環境條件下可生成相當數量的未熟油。乾酪根演化表現為強烈的去雜原子化,主要產物為水和CO2 ,同時伴生一些富瀝青質與膠質的重烴。
2.深成熱解階段
深成熱解作用是隨著溫度和壓力增加而發生的一系列熱力學反應,乾酪根分子發生重排,脫去一些官能團,碳-碳鍵斷裂,形成了中等至低分子量的烴類和 CO2、H2 O 和H2 S等,從而使乾酪根結構更有序和更緊密,以在新環境中達到平衡。
深成熱解階段是乾酪根熱解成油氣的演化階段,又進一步分為:①主成油階段,又稱為「液態窗」階段,即指液態烴類能夠大量形成並保存的溫度區間,在圖8-21 上,為產烴最大處,即生油帶階段。該階段 H/C 比值小於 1,O/C 比值小於 0.1,鏡質體反射率一般在0.6%～1.3%之間,相當於溫度60～125℃,地層埋深為1500～2500m。乾酪根由於受熱,在熱催化作用下開始大量裂解形成烴類。黏土礦物的催化作用可以降低有機質的成熟溫度,促進石油生成。在該階段,一些側鏈開始脫落,尤其是那些長的側鏈、鍵能比較低的雜原子團優先被排除。同時,烷基和環烷基部分從乾酪根中消失,羧基或碳氧基完全消失,剩下的大部分氧以醚的形式存在,也可能存在於雜環中,可溶有機質數量迅速增加。新生的烴類沒有特徵的結構和特殊的分布,它們數量不斷增加,逐漸稀釋了繼承性的生物標志化合物濃度。按照液態烴形成階段,可以將其分為低成熟原油、成熟原油。石油成熟度越低,非烴組分越豐富,重質烴比例越高,繼承性的生物分子越多,原油密度大;成熟度高的原油,由於乾酪根和已形成的重質烴繼續裂解,形成了更多的輕質烴,非烴組分大大減少,石油密度變輕。②凝析油和濕氣階段。這個階段鏡質體反射率為 1.3%～2.0%,大致相當於地溫 150～250℃,地層埋深為 2500～3500m。在高溫下,碳—碳鍵斷裂更快,剩餘的乾酪根和已形成的重烴繼續熱裂解,輕烴 (C1～C8 )比例迅速增加,烴體系氣油比一般超過 600～1000m3/t。液態烴裂解使C25以上高分子正烷烴含量漸趨於零,只有少量低碳原子數的環烷烴和芳香烴,在族組成中脂肪族相對增加,含雜原子的膠質含量減少,瀝青質組分則轉變為焦瀝青或固態殘渣。在地層溫度和壓力超過相態轉變的臨界值時,這些輕質烴就發生逆蒸發,反溶於氣態烴中,形成凝析氣 (gas condensates)這些凝析氣到達地表後,濃縮為液體,因此稱為凝析油 (condensates)。溫度為 150～180℃時稱為濕氣帶,為含有更多氣態烴的濕氣。最終出現乾酪根的縮聚作用大於裂解作用,液態烴完全消失。由於不飽和烷烴每個碳原子具有2 個或更多氫原子,而芳香族化合物每個碳原子只有 1 個或更少的氫原子,因此,乾酪根深成熱解作用使 H/C 和 O/C 比值持續下降,這種原子比值的變化趨勢如圖8-21 中箭頭所示。
3.變質作用
當乾酪根的 H/C原子比小於0.5 時為過成熟,接近於甲烷生成的最低限。該階段,地層埋深為3500～4000m,有機質演化進入變質階段,乾酪根上絕大部分可以斷裂的側鏈和基團基本消失,無生成液態烴能力,但能進一步裂解形成甲烷等氣態烴。該階段主要的化學反應為高溫裂解,甲烷是最主要的烴類產物,乾酪根本身由於芳構化作用和縮聚作用逐漸向高碳質的焦瀝青和石墨演化。此外,前一階段生成的重質烴類,在高溫條件下也進一步裂解成干氣,該階段也稱為過成熟干氣階段。沉積有機質熱演化的最終產物是石墨和甲烷。
深成熱解階段各種反應速度與溫度呈指數關系增長,溫度每增加 5～10℃,反應速度約增加兩倍。因為該階段,反應速度不僅僅是溫度的函數,還與時間有關系,確切地說,與加熱速度有關。加熱速度一方面與埋藏速度有關,一方面與地熱梯度有關。埋藏速度主要與沉積盆地下沉速度有關,地熱梯度變化較大,從 10℃/km 到 80℃/km,在地熱區甚至更高。據估計,古老地盾區地熱梯度較低,典型裂谷地區和洋殼地區,地熱梯度較大。石油常形成於與構造活動有關的下沉盆地內,此處地熱梯度較高。形成石油的典型環境,地熱梯度變化范圍一般為25～50℃/km。作為反應動力學、埋藏速度和地熱梯度變化的綜合結果,形成石油所需時間是不同的。在加拿大西部地熱梯度較小的泥盆紀沉積盆地中,沉積物沉積300Ma後,石油才開始形成。相反,在美國洛杉磯盆地中,上三疊系沉積物在沉積10Ma後就已經開始生油了。開始生油所需的溫度與時間呈反比。例如,巴黎盆地下侏羅統沉積岩開始生油溫度約為60℃,洛杉磯盆地中-上新統沉積岩生油溫度為115℃。反應速度也與乾酪根類型有關,易發生變化的Ⅰ型乾酪根反應溫度相對較低;難溶的Ⅲ型乾酪根成油溫度較高 (高達 250℃),因為長鏈脂肪族化合物在這些溫度下不穩定,因此難溶Ⅲ型乾酪根的主要產物是甲烷。
B. 中東地區石油為什麼那麼多
中東地區是個天然大 油庫，2005年石油剩餘可采儲量1001億噸，佔世界總儲量的57%；石油產量11.3億噸，佔世界總產量的31%。多少年來，中東以其極其豐富的石油資源促進了人類的繁榮和進步，但也成了無數戰亂的根源。 2002年中東出口石油8.9億噸，佔世界石油總貿易量的41%，其中向美國出口1.14億噸，向西歐出口1.6億噸，向中國出口3890萬噸，向日本出口1.95億噸，向亞洲地區其他國家出口3.1億噸。由此可見，中東是主要石油消費國的主要石油供應國。 毫無疑問，中東在21世紀仍將是世界石油供應的中流砥柱。由於這一特殊地位，也將成為經濟、政治、軍事激烈爭奪的焦點。戰亂此起彼伏，將使中東人民在享有石油帶來巨大財富的同時，蒙受油田被破壞的損失，石油產量升降無序，以致人民生命遭受巨大犧牲。 原因：第一，地形屬於板塊交界處，亞歐板塊非洲板塊印度洋板塊交界處地質運動活躍，三疊紀白堊紀時期，被子植物和裸子植物生長茂盛，靠近海洋浮游生物繁殖快、動物進化較快，種類多，氣候適宜，冰川運動期間地質災害集中，大量植物動物，被掩埋於地下，長時間隔絕空氣，性質發生變化，形成石油。 第二，中東地區在世界內，地形較其它地區低矮，形成盆地狀態。中東猶如「盆底」，容易石油累計其中。 第三，地表覆蓋嚴密，不容易泄露揮發。
C. 地下的石油是由什麼演化而來的
分類: 教育/科學 >> 科學技術
解析:
美國休斯頓一家石油勘探公司提出一個新理論：所有的石油都是從古老的岩石中生成的，而並非通常認為的埋藏在地下的死亡動物或者植物等有機體在壓力和熱的作用下分解轉化而成。這一觀點得到3位俄羅斯同行的贊同，但相關論文在美國《國家科學院院報》上一發表，便引起廣泛爭議。
該公司負責人肯尼認為，從岩層斷裂處釋放出的地熱，使埋藏於地底100公里深處的碳化無機物和水在高溫高壓作用下產生了碳氫化合物，所有的石油都是通過這種方式形成的，而且現在還有大量的礦點未被發掘。
石油地理學家已經部分接受了這一觀點。美國地理調查部門的麥克·盧萬表示，有一部分石油來自無機物，這一點毋庸置疑。但對於肯尼提出的「石油不可能由淺層岩石中的有機物形成」這一論斷，他則堅決反對。新澤西州礦產及礦產資源部的布雷恩·布里斯特認為，肯尼的觀點是對有機化學理論以及幾十年來在石油地理化學領域所進行的研究的蔑視。
目前普遍認同的理論是，埋藏在地下的遠古時代未被細菌分解的有機物在一定溫度、壓力條件下，經過幾百萬年的演變，形成了可供開採的石油。微生物將地表以下的有機物轉化為碳氫化合物，剩下的埋藏在深層地底的有機物則在溫度和壓力下經過分解及復雜的化學反應生成石油。通常具有商業價值的油田都位於地表以下500米－700米深處，最深的油井在約6公里深的地底。而10公里以下的更深處則根本不會有石油或天然氣。
肯尼認為，淺層地表形成的低壓條件更容易產生甲烷，而不是較重的碳氫化合物。他在實驗室中將氧化鐵、卵石和水加熱至900攝氏度高溫時得到重碳氫化合物。據此他認為，穩定的石油只有在30000個大氣壓條件下，也就是100公里以下的地底才能形成。
不過，即使肯尼關於石油形成的理論只有部分正確，也可能為石油勘查工作打開一扇新的探索之門。
D. 煤是幾億年前的樹木演變而成的，石油是幾億年前動物屍體演變成的，真的嗎
煤炭是遠古植物形成，這一點並沒什麼疑問，因為在各個地質年代的煤炭層中發現了大量的植物化石，比如我國的華北以及西北與東北地區的早白堊紀煤層中，發現了大量的松柏類植物花化石，另外在大別山、秦嶺以及昆侖山以北的煤層中真蕨類與銀杏綱植物居多，另有大量的蘇鐵綱、楔葉綱等中侏羅紀時代的植物！而准噶爾盆地的煤礦也是中侏羅紀時代，與秦嶺與昆侖山一帶的蕨類植物化石等有相當的雷同！
從有機成因來說，我們的石油將會越來越少！畢竟大自然的積累是有限的，人類無節制的開采使用，終有一天將會將地球上數十億年積累的太陽能（有機物都來自於光合作用，動物也間接來自太陽能）消耗一空！
2、無機成因
比如化學家門捷列夫就認為油氣是無機化合物經復雜地球物理化學作用形成，很有可能來自於地幔的無機成因！如果真是無機成因，那麼油氣從另一個意義上也許是「無限的」，而且油田分布將會形成新的理論！
有機成因的證據：石油餾分具旋光性，這是生物有機質普遍具有的旋光性！另現代的沉積物都發現有構成類似早期烴類化合物！
無機成因的證據：碳氫沉積物在地球早期即形成，比如在科拉深鑽孔底部就發現大量的氫沉積物！並且又發現已經開采過的油田又有油流入，似乎從有機成因上有些難以解釋！
不過無論是無機還是有機，有一點倒是大家都統一意見的，即過多的燃燒石油會造成空氣污染，無節制的排放將會造成全球溫室效應，未來地球氣候極端化發展也許指日可待，甚至已經在發生！因此從這點上來看，即使無限時候人類仍然得有限使用，核聚變電站還是得研製，要不然總有一天地球將不適合人類生存！
E. 為什麼科學家說石油是可再生資源有什麼依據
受全球疫情的影響，美股幾天之內連發多次熔斷，連“股神”巴菲特都說，他活了89歲，這種現象也是第一次見。不僅是美股，石油市場也正經歷著前所未有的危機，一直處於高昂價格的原油也開始下跌，一些石油公司甚至面臨破產威脅。之所以石油價格居高不下，很大一部分源於石油是不可再生能源，未來將會面臨枯竭的說法。
作為各國發展的重要工業原料，製造石油來源的緊張感，以獲得高昂的價格也不是沒有可能。石油來源到底是科學還是騙局，還需要我們日後繼續研究。但是，不管石油能否再生，珍惜地球資源永遠是人類可持續發展的根本。即使這些資源用不完，過度的開采也會產生其他的自然災害。
F. 煤是幾億年前的樹木演變而成的，石油是幾億年前動物屍體演變成的，真的嗎
先說說煤炭，煤炭是植物演化而來的，這幾乎是整個科學界的共識，原因很簡單，剛剛開采出來的煤炭當中，基本上都能找到一些植物的根莖化石，然後把煤炭的切片放到顯微鏡下面，你能清楚的看見植物的纖維組織，甚至有時候你還能找到一些古老的昆蟲標本，總之煤炭的前身是植物，這一點沒有爭議。
至於煤炭形成的過程，有一種說法是遠古時期，大量的蕨類植物開始茂密生長，這些蕨類植物最終形成一片又一片巨大的雨林，由於當時的自然界當中，不存在一種可以分解木質素的酶系統，導致這些植物死亡之後，無法將體內的碳循環出去，結果造成了在那個時期，大氣的含氧量暴增到35%。
一直到下一個紀元到來之後，能夠分解木質素的酶系統才出現，於是大氣的含氧量開始緩緩下降，最好變成今天這個樣子，而當時的那些植物只能沉積在厚厚的泥土當中，最好變成黑色的煤炭。
有機物質形成之所以被絕大多數科學家所接受，有這么幾個科研數據作為支撐，第一個是人類目前所發現的油氣田，99%都位於沉積岩當中，第二個是石油灰和煤灰的元素含量，基本上大致相同，既然煤炭是有機物質演化而來的，石油自然也應該是有機物質演化的。
第三個是在人類近代的科考當中，一些沉積物確實生成了油氣，且這個過程至今還在進行當中，第四個是一些實驗室當中，科學家曾經對沉積物中的一些有機物質進行加熱，結果也生成了類似於石油或者天然氣的物質。
所以最後的結論很清楚，大部分的石油都是由乾酪根形成的，一小部分由海洋動物的屍體形成。
G. 地球上的石油究竟是怎麼來的真的和遠古生物遺骸有關嗎
說到石油，大家都知道它的重要性，它號稱「工業的血液」。石油作為一種工業原料，衍生出來的很多化工產品在我們的日常生活中非常常見，對我們的生活產生了很大的影響。一個國家如果想要搞好工業，以目前人類的科技水平來說，必須要用到的就是石油，石油已經被很多國家看作非常重要的戰略物資。
有人提出石油快要消耗殆盡，是因為有些科學家在經過研究以後認為，地球上未必存在如此多的遠古動物植物的遺體。在經過了幾百年的瘋狂燃燒以後，地球上石油可能所剩無幾。我們應該節約能源，不浪費資源。
H. 石油是什麼東西變的真的是古生物演變的嗎
目前科學界大部分理論更支持古生物形成石油的「有機成油學說」，只有小部分理論支持「無機成油學說」。
幾乎每隔一段時間，世界油價就會因為各種因素產生波動，因為石油和煤炭、天然氣一樣都屬於資源型商品，即便已經了解了其成分，但仍不可以人工合成，也無法商業取代。雖然表面上看石油屬於流通型商品，但在當今世界發展的大格局下，誰掌握了石油誰就擁有「財富」，所以正如我們所看到的那般，某些中東國家彷彿受到了老天爺的眷顧，僅依靠石油就能盆滿缽滿。
石油在形成之初，由於顆粒比較小，可以隨著地熱向上運動，在裂隙的上方不斷聚合，進一步融合成更大的油珠，而這些大油珠進一步融合後，就會在重力的作用下回落到裂縫當中，從而進一步壓迫岩漿氣形成新的油珠，最終在一次次循環過程中，漸漸就形成了油藏，這個過程有點類似於降雨生成的過程，只不過降雨是遇冷，而油珠是受熱，但兩者都是在形成與下降之間往復循環，所以無機成油學說認為，石油蘊藏量取之不盡用之不竭。
同樣，石油無機成油學說也對中東石油豐富做了解釋，其認為中東石油富集且成分極為相似，正是因為有著統一的裂縫來源，否則波斯灣周邊不會出現海相油田與陸相油田並存的現象。當然了，無機成油學說也存在無法解釋的地方，比如前面所說的地球99%以上的油田都是在沉積岩中發現的，這一點與無機成油學說所認為的裂縫不相匹配。另外，石油中還含有大量的生物成分證據，如果成油過程中沒有生物加入，那就無法解釋這些生物成分的來源。
最為重要的是，石油形成以後，無法在高溫環境中保持穩定，更不可能與高熱岩漿氣並存，所以支持石油無機成油學說的人始終佔少數。最後，不管是有機學說，還是無機學說，都認為石油蘊藏量，會因為儲油層的岩石結構不同而不同，因為石油最初形成時均勻的分散在岩層孔隙當中，就像充滿水的海綿一樣，是在地球超壓、構造應力等綜合作用下，才逐漸流動匯集到一起，所以才最終呈現出地球石油分布極度不均勻的現象。
I. 蘊藏在海底的石油是怎樣演變而來的呢
石油的生成至少需要200萬年的時間，在現今已發現的油藏中，時間最長的可達到5億年之久。在遼闊的海底蘊藏著豐富的石油資源。我國淺海大陸架開闊，渤海、黃海、東海及南海的南北兩翼都有面積廣大、沉積巨厚的大型盆地，石油儲藏量大。其實它是有機物質在適當的環境下經過復雜的物理、化學變化，逐漸地轉化成石油。
在地球不斷演化的漫長歷史過程中，有一些「特殊」時期，如古生代和中生代，大量的植物和動物死亡後，其身體中的有機質不斷分解，與泥沙或碳酸質沉澱物等物質混合，在低窪的淺海或陸上的湖泊中沉積，形成了有機淤泥。這種有機淤泥又被新的沉積物覆蓋、埋藏起來，形成氧氣，不能自由進入的還原環境。隨著低窪地區的不斷沉降，沉積物不斷加厚，有機淤泥所承受的壓力和溫度不斷上升，在這種狀態下，處在還原環境中的有機物質經過復雜的物理、化學變化，逐漸轉化成石油。經過數百萬年漫長而復雜的變化過程，有機淤泥經過壓實和固結後，變成沉積岩，形成生油岩層。
開採石油1
J. 原始大氣的演變與石油天然氣的形成
李漢韜
（滇黔桂油田規劃設計所，雲南昆明650200）
【摘要】關於石油天然氣的形成，有機成因說目前已被普遍接受。但天文學家發現宇宙中存在大量天際有機分子，其中甲烷是天然氣的主要成分，這就說明有機物並非是石油天然氣的唯一來源，石油天然氣的形成可能十分復雜，是多種因素綜合的結果。本文試圖從原始地球的原始大氣組成入手，簡要分析其演化歷程以及可能形成的有機物，重新探討石油天然氣的形成。
【關鍵詞】石油天然氣；原始大氣；有機結核體；原始油氣藏
由於石油具有生命有機物才具有的旋光性，並且存在某些生物標志的化合物，如卟啉化合物、異戊間二烯烴、萜和甾烷類化合物，石油天然氣的有機成因說已經普遍被接受。但由於石油天然氣的比重小於水，在強大的地層壓力下，有向上運動的趨勢，一旦遇到裂縫或斷層，便會從下面的古老地層運移到上面的更新的地層，並溶解新地層的有機物。因此，石油中含有生物標志的化合物不能完全說明它就是有機成因的。
1石油天然氣成因理論簡述
關於石油天然氣的形成，主要有無機成因說與有機成因說兩種觀點。本文在這兩種學說的基礎上提出原始大氣演變理論，供有關專家討論。
無機成因說認為，石油天然氣是由碳化無機物反應形成的，以L.高契爾[1]的闡述最具有說服力。他認為原始大氣中的二氧化碳和氫氣首先反應生成一氧化碳和水，一氧化碳再與水按照類似於費—托合成反應模型（Fischer-Tropsch Type）無機合成各種烴類。
朱夏油氣地質理論應用研討文集
當溫度在180～400℃時，特別是存在鎳、鐵、二氧化碳的情況下能生成各種沸點的烴類及少量的酸、酮、醛、酯、醇等有機物。
有機成因說認為，石油天然氣來源於有機物。海洋或湖泊中的微生物死亡後，它們的遺體被迅速埋藏免遭細菌的分解，當沉積到一定厚度後，在溫度壓力適宜的條件下，便轉變成石油天然氣。
原始大氣演變理論認為，石油中的輕組分及天然氣主要是由原始大氣合成的，而石油中的重組分則可能由早期的有機物降解而成，二者通過地殼運動產生的裂縫運移在一起，混合成為復雜的混合物。石油天然氣的形成貫穿地球的起源至生命的誕生，研究石油天然氣的形成應從原始大氣開始。
2原始大氣的演變與石油天然氣的形成
2.1原始大氣的組成
原始地球有哪些大氣成分呢？誰也不知道。不過，地球是太陽系中的一員，我們不妨先將太陽系9大行星的氣體成分作比較，從中找出一些規律。
根據探測器發回來的資料[2]，水星、金星、火星等近日行星的大氣組成以二氧化碳為主，其中金星的二氧化碳含量為97%，火星為95%，而輕組分氣體含量較小。木星、土星、天王星、海王星等遠日行星的大氣成分以氫氣、氦氣為主，其餘是少量的甲烷、氨氣，而二氧化碳的含量極小。不過這並不能說明這類行星不含二氧化碳，只是因為這類行星離太陽較遠，表面溫度較低，二氧化碳、甲烷、氨氣等氣體在低溫高壓下以固態或液態的形式存在，加上星球外而覆蓋一層以氫氣和氦氣為主的厚厚大氣層，無法探測到它們的存在。冥王星由於距離地球甚遠，我們了解得不多，從它的密度來看，估計與彗星相似，可能是由乾冰、氨冰、甲烷冰組成的冰球。
盡管這些行星大氣組成不同，但卻是有規律可尋的。近日行星表面溫度高，一般質量小，大氣組成以二氧化碳為主。遠日行星由於遠離太陽，表面溫度低，甲烷、氨等分子量較小的物質也能以固態、液態的方式存在。巨行星遠離太陽，氣體組成則以氫氣、氦氣為主。宇宙中氫氣含量最大，氦氣次之，質量小的行星不能吸附它們。
地球質量大於近日行星，又遠遠小於巨行星，原始大氣組成必定以二氧化碳為主，同時還含有大量的氨氣、甲烷，此外還含有少量的乙烯、乙炔、氫氣、氦氣、一氧化碳、硫化氫、氰化氫和水蒸汽。
原始大氣中的甲烷、二氧化碳、硫化氫等氣體是天然氣及可燃冰的主要成分。
2.2原始大氣合成原始有機物
2.2.1原始大氣合成有機物的證據
天文學家發現，宇宙中存在許多天際有機分子，其中有比較簡單的有機分子，如乙炔、丙炔、乙醛、二甲醚、乙醇、乙烯；也有比較復雜的有機分子，如脂肪酸、氨基酸、多肽等。這些有機分子顯然是由無機分子合成的。1953年，美國青年學者米勒設計出模擬原始大氣化學反應的實驗，他將燒瓶中的空氣抽掉，泵入甲烷、氫氣、氨氣等混合氣體模擬地球的原始大氣，然後暴露在連續放電的條件下，結果得到了多達20種有機物，其中包括11種氨基酸。
2.2.2原始大氣合成有機物的條件
原始大氣合成有機物需要能量，這些能量主要來源於太陽能以及地球內部的火山爆發。地球處在離太陽約1.5×108km的特殊位置，使得地表溫度既不太高，也不太低。溫度太低，沒有足夠的能量；溫度太高，合成的有機物不穩定。月球離地球約38×104km，質量約為地球的1/81。由於它們彼此靠得很近，受到的潮汐力非常大，使得地殼活動劇烈，其劇烈程度遠遠大於與地球相鄰的金星和火星，因此頻頻發生地震和火山爆發。火山爆發時產生的高溫，為原始有機物合成提供了能源。在火山爆發的同時，釋放出鉑、鎳、鐵、硫等元素及其氧化物，而這些物質正好為有機物的合成起著催化作用。
除此之外，天空中的放電，宇宙射線的照射，隕石或彗星同大氣碰撞時發出的沖擊波等等，亦有利於原始有機物的合成。
2.2.3原始大氣合成有機物的種類
原始大氣合成的烴類可能以正烷烴為主，也有異烷烴、環烷烴和芳香烴：
朱夏油氣地質理論應用研討文集
由於原始大氣含有水蒸汽，原始大氣合成的烴類降落地面後，遇到酸、鹼、鹽等化合物，便進一步合成脂肪酸、氨基酸、多肽、原始蛋白質等。除此之外，還能合成具有生物標志的化合物，如卟啉化合物、萜類和甾烷類化合物。
原始大氣合成的烴類是石油的主要成分，脂肪酸、氨基酸等有機物在高溫時能降解為烴類。但是，由原始大氣以化學方式直接合成的有機物非常有限，只有在有機物出現結果核現象，能吸附、過濾原始大氣中的二氧化碳、甲烷、氨氣等氣體，類似生物生長後，有機物才大量產生。
2.3原始有機物的結核
由於原始大氣的還原性極強，合成的有機物能長期保存。某些有機物具有極性基團，彼此相互吸附、聚結、並與某些金屬離子絡合，從而形成類似於葉綠體之類的有機結核體。結核現象在物質世界中普遍存在，如常見的癌症和結核病等。無機物中也會出現結核現象，如海洋中的錳結核，它是一種球狀塊狀的錳與鐵的結核塊，直徑從0.5cm到25cm，個別達到米以上，切開來看，裡面像洋蔥頭一樣層層相疊，顏色從暗黑到褐色，最常見的是土黑色，全身有很多細孔，具有過濾作用，海水通過這些細孔時，錳、鐵等元素便被吸附下來，因而能以驚人的速度不停地生長。
由原始大氣合成的這種有機結核體也能像錳結核過濾海水一樣過濾原始大氣，大量吸附大氣中的二氧化碳、甲烷及氨氣，並利用光能合成新的有機物。由於原始大氣具有很強的還原性，沒有細菌分解，有機結核體能長期保存，並大量沉積下來。早期的有機結核物可能能溶於有機溶劑，部分受熱能降解為石油的重組分、瀝青質等。而後期的有機結核體一般不溶於有機溶劑，成為地層中的乾酪根或煤。
有機結核體長期遭受紫外線的照射，便進一步演變成為具有細胞分裂功能的原始生命：原始細菌和原始藻類。原始藻類出現後，大量吸收原始大氣中的二氧化碳並放出氧氣，原始大氣逐漸由還原性變成氧化性。這時期的生物體仍能大量沉積，受熱能降解成烴類，形成少量、分散的煤氣、沼氣，但不能形成石油天然氣。
3油氣藏的形成
由於地質作用，原始大氣合成的有機物處在封閉的地層中保存起來，當沉積到一定深度後，經過一系列的化學變化，演化成今天的石油天然氣。儲藏原始有機物的地層稱為原始油氣藏。
3.1油氣藏的形成條件
能形成原始油氣藏的必定是能儲藏原始有機物的原始盆地。既然石油、天然氣主要形成於生命起源之初，那麼，只有足夠古老的地層才有可能存在石油、天然氣。其次是地層要相對穩定。由於石油、天然氣的比重小於水，很容易經裂縫滲透到達地面，因此在地殼活動頻繁的地區，油層中的輕組分散失，剩下稠油或瀝青。再次是地層中孔隙多、滲透性好。因此，在中東、裏海等不毛之地的沙漠，石油的含量十分豐富。
3.2原始油氣藏的形成過程
3.2.1油層的形成
原始地球類似於現在的金星或火星，表面是一個砂塵的世界，沒有水，也沒有海洋。原始有機物合成後，飄盪到低溫地區，便會象雨水一樣降落在地球表面，在低窪的地方聚集起來。如果這些區域滲透性極好，如像中東、裏海等沙漠地區，這些有機物便滲透到地下去，在地層孔隙中儲藏起來成為含油層。
3.2.2覆蓋層的形成
原始有機物出現結核後，分子量越來越大，並且具有較強的粘性，一般不再滲透到地下，而是留在地面，與砂子發生進一步反應出現成岩作用，形成堅硬、緻密、非滲透的覆蓋層，將早期的地層圈閉起來，形成原始油氣藏。
3.3原始油氣藏的演化
原始油氣藏形成至今經歷了漫長的地質年代。隨著沉積深度的增加，地層溫度升高，原始油氣藏的某些有機物，如脂肪酸、氨基酸、多肽、原始蛋白質、卟啉化合物，便會受熱降解，增加石油天然氣中的烴類組分。
另外，地殼運動很容易破壞原始油氣藏，原始油氣藏中的石油天然氣便沿著斷層、裂縫運移到新的地層，並且會溶解新地層中的有機物，成為新的油氣藏。與原始油氣藏相比，新的油氣藏中石油天然氣的成分更復雜。
4原始大氣演變理論與有機成因說的比較
4.1油氣的運移
石油有機成因說的主要理論支柱是乾酪根受熱後降解生成烴類，而烴類是石油天然氣的主要成分。這個理論經過人們的實驗得到證實。乾酪根受熱後降解生成的烴類，必須運移到儲層中聚集起來，才能形成具有工業開采價值的油氣藏。
石油天然氣在地殼內的任何移動都稱為油氣運移，是油氣藏形成的一個重要環節，是有機成因說的關鍵。但這種觀點明顯違背了熱力學第二定律。該定律認為：熱量可以自動地從高溫物體傳向低溫物體，而不能自動地作相反的傳遞，用熵來表達是，任何一個自發過程總是朝著熵增加的方向進行的，物質運動的秩序就越來越混亂。既然石油、天然氣是有機物埋藏到一定深度、當溫度壓力適宜時轉化而成的，不論是陸相生油還是海相生油，有機物沉積時必然伴有大量的水分存在，由這些有機物演化而成的石油、天然氣必然是以水分為主的混合物；而且人們在解釋油氣運移時都提到，沉積物中的原生水是促使油氣初次運移的重要動力[3]。但新開發的油層表明，其含水率幾乎為零。當然，石油天然氣與水是不相溶的，但由於石油中含有大量的脂肪酸等乳化劑，它們能以乳濁液的形式共存。因此，石油很難自發地從乳濁液中分離出來，由高度分散狀態集中到某一圈閉的地層形成油氣藏。油氣若在地層中發生運移，只能由高度集中向著分散方向進行，由單一的純凈物轉變為混合物。這種現象在注水採油中可以得到充分的證明。再說，許多油層中含有粘土，粘土吸水後便會膨脹。極度分散的油氣集中起來將粘土中的水分擠走，這種情況可能性極小。
原始大氣演變理論也認為油氣形成後會發生運移，油氣運移意味著成分更復雜及輕組分散失。
4.2油氣在地層中的分布
沉積層中，沉積深度與地質年代有一定聯系。一般來說，地層越深，地質年代越古老。如恐龍的化石常見於120m左右的地層，其盛行於130Ma前的侏羅紀；煤炭埋藏在200～300m的地層，它主要形成於300Ma前的石炭紀。而油氣層的深度普遍在800～2400m，甚至在6000m以下的地層也含有油氣。
由於石油天然氣的比重小於水，在強大的地層壓力下，有向上運動的趨勢，一旦遇到裂縫或斷層，便會從下面的古老地層運移到上面的更新的地層，比如我國的陝甘寧、新疆等地和國外的墨西哥灣曾有石油從地下流出。因此，盡管在許多中新生代以後的地層中發現了石油天然氣，但並不能證實這些地層的石油天然氣是這一地質時期形成的。
原始大氣演變理論認為，早在地球形成之初，那時生命還沒有起源，就有石油、天然氣形成了。因此，石油天然氣埋藏深度較深是理所當然的。
4.3地層中有機物的來源
有機成因說認為，石油天然氣主要來源於地層中乾酪根的降解產物。乾酪根是指岩石中不能被有機物溶劑溶解的有機物，它在沉積岩中分布最普遍、數量最多，約佔地質體總有機質的95%，有機成因說認為它主要來源於生物死亡後的遺體。但在現在的環境下，可能性很小。盡管海洋或湖泊中存在大量微生物，但它們死亡後一般漂浮在水中，很少沉到洋底或湖底。即使這些微生物能及時被掩埋，依然難以擺脫被細菌分解的命運。從生態平衡角度可以得到充分的證明，因為空氣中二氧化碳的含量極小，它是綠色植物進行光合作用、合成有機物的重要原料，如果大量有機物沉積下來免遭細菌分解，大量的綠色植物就會因缺乏合成有機物的原料而停止生長。
原始大氣演變理論認為石油天然氣主要形成於生命誕生之前，有充足的原料來源。原始有機質在原始的大氣環境下能長期保存並大量沉積在地層中，在溫度壓力適宜時受熱降解，並演變成石油天然氣。
5結論與討論
（1）石油天然氣是一種以烴類為主的混合物，它的成分十分復雜，以無機物合成主產物為主，也含有機物、生物遺體分解產生的產物。
（2）石油天然氣的形成貫穿著從地球的誕生到生命的形成的整個過程，與天體運動、地殼運動、原始大氣的演變以及生命的誕生密切相關。
（3）地層中大量有機物主要來源於有機物結核。有機物結核是生命起源關鍵的一步，但有關細節尚未清楚，有待實驗的檢驗。
參考文獻
[1]中國科學院地球化學研究所有機地球化學與沉積學研究室.有機地球化學[M].北京：科學出版社，1982.
[2]洪韻芳.天文愛好者手冊[M].成都：四川辭書出版社，1999.18～111.
[3]張萬選，李晉超，郝石生.石油地質學進展[R].北京：石油工業部勘探培訓中心，1982.