石油与天然气是当代社会高度依赖的能源。人们经常遇到的问题是——已经采出很多石油天然气，还不知道是谁生成的？这个问题的争论已经延续了一个多世纪，100多年前，曾经风行过“无机生油”的论点，经过石油地质学家和古生物学家们不懈的努力，生成石油的原始母质的面纱，终于被逐渐揭开了，它们主要由远古时期的微体生物构成。
古生物学家们是怎样与石油地质相结合的？
古生物学是一门古老的学科，已经走过了数百年的历程，从恐龙的研究到只能在显微镜下观察的微体古生物，再到古老生物DNA的研究，涉及的领域十分广阔。科学家们用积累的古生物学知识，投入到油气勘探事业中。
烃源岩好不好，何种类型母质有利于生烃？烃源岩在哪里？何种环境下有利于烃源岩发育？这些非常重要问题的解决，对油气勘探很重要。烃源岩生烃母质生物研究有二大关键问题：母质识别（手段是显微镜，电镜，拉曼光谱，傅里叶红外，共聚焦荧光显微镜，同位素，生标等）与母质生物定量（通过人工和图像分析手段）都离不开古生物学的研究手段和成果。生烃母质生物研究中，最重要的是对母质生物的识别和鉴定。并不是所有生物都可以形成化石，不是所有化石都可以称为成烃生物，只有量大、高碳、富氢，生烃潜力高的成烃生物，才吸引我们的眼球——它们才可称为“生烃母质生物”。有机岩石学研究的是，生烃母质生物经过热演化后所形成的有机显微组分。包括惰质组，镜质组，壳质组等。相同的生烃母质类型经历的埋葬条件，例如氧化还原条件不同，经历的热演化条件不同，可以形成不同的有机显微组分。
沉积物中有机质主要来自4种生物，即浮游生物、底栖生物、高等植物和细菌，它们沉积埋藏后，通过漫长的成岩、热演化作用，形成人类赖以生存的化石能源———煤、石油和天然气，甚至一些金属、非金属矿藏。长期以来，通过有机岩石学和有机地球化学，可以揭示有机质在沉积岩中的赋存状态、有机质丰度及性质等，基于古构造、古地理和古气候等古环境，结合古生产力探讨有机质埋藏后的保存条件和富集机理。
从人们熟知的“干酪根”里都常看到些什么？
水生生物学家、有机地球化学家们围绕现代环境和气候变化等，对现代有机质的沉积作用做了大量工作并取得了丰硕成果，包括现代碳汇和碳循环、水体生产力、海洋生物学、现代沉积物的有机地球化学、微生物、藻类、沉积物表面和水体界面、颗粒有机质和海雪、可溶有机质、菌藻生物席研究等。
海雪，即有机凝聚体，是海洋有机碎屑分解过程中，通过细菌的作用而凝聚成的絮状物，海雪中含丰富的细菌，藻类和其他生物的胞外聚合物。粪粒、微体动物的壳体，浮游藻类残体，如硅藻壳体，也含有其他有机碎屑被黏合在一起成雪片状，故被叫做海雪。在海雪里细菌把可溶有机质转化为颗粒有机质，功不可抹。传统意义上的细菌不能利用太阳能，不是初级生产力。但细菌是转换器，对于实现储碳起积极作用。石油地质勘探家更关心的是，生油地层中被储集的碳。海雪和粪粒是干酪根中无定形体的主要成分，无定形体中还常见蓝藻，也称蓝细菌。干酪根中还常见各种浮游藻类，例如绿枝藻，盘星藻，黏球形藻，丛粒藻，塔斯马尼亚藻，沟鞭藻等，它们富集时可以形成最好的烃源岩。
塔斯马尼亚藻藻煤是澳大利亚著名的特产。绿枝藻类（包括塔斯马尼亚藻和光面球藻化石）是若干油页岩的重要生物构成。生活环境从沼泽，浅水到深的海水，埋藏环境基本上为还原环境。中国应当可以找到以塔斯马尼亚藻为主的烃源岩，石油地质科技人员在四川北部大隆组找到了这类烃源岩。
沟鞭藻主要生活在海水中。在我国，除了像阜新盆地早白垩世阜新组、内蒙海拉尔盆地早白垩世大磨拐河组和伊敏组那样典型的陆相沟鞭藻组合外，还存在着另一种过渡相的组合。如我国渤海沿岸地区古近系沉积时，水体基本上是非海洋性，水体含盐度高于淡水，并在不同时期含盐度有所变化。在这种环境下，发育的沟鞭藻集群，既不同于典型海相的，也有别于真正淡水的（某些层位可能为典型淡水湖泊相的除外）。保存于古近系中的沟鞭藻组合面貌，也体现了一种介于海和陆之间的过渡性质。例如，虽有刺胞囊，但其突起不像海相的那样精致；虽有腔囊，但内体的界线不很清晰。板式和古口显示，也有较清楚的。更有意义的是，当这些特征较清楚地显示时，含这些化石的沉积物指示的古盐度明显高于淡水，或甚至就是海侵影响的产物。
干酪根中还常见孢粉，高等植物残片。沉积环境不同，干酪根的组成也随之不同。干酪根的组分分析就成为古地理和物源分析的一个重要指标。
研究生烴母质生物的目的是什么？
评价烃源岩的质量——富含生物母质的岩石可以成为非常好的烃源岩；判断烃源岩的形成环境。海陆过渡相烃源岩——沼泽相的古生物组合特征为红树林类植物，细菌，陆源输入的高等植物残片；水上三角洲平原中，沼泽相烃源岩内主要富含孢粉，高等植物加淡水浅水藻类；泛滥平原湖相烃源岩内，以湖相淡水浮游藻为主加高等植物残片为主；海相水下三角洲间湾泥岩烃源岩—即海相泥岩内含有大量的海相浮游藻类和陆源输入的有机质；前三角洲海相烃源岩内，则含有海相浮游藻类，底栖宏观藻类等。
富含苔藓，孢粉，丛粒藻，盘星藻，蓝藻，金藻孢子，高等植物，粪球粒等化石的近海陆相湖盆烃源岩的代表有，我国长庆油田二叠系延长组，胜利、大港油田古近系沙河街组，塔里木油田上三叠-中侏罗统，大庆油田晚白垩世烃源岩，柴达木油田的古近系等；这些烃源岩中经常会发现含颗石藻、海相硅藻，硅鞭藻，底栖红藻，褐藻，叠层石，虫管等为代表的海侵层位。
不同时代的烃源岩中
主要生烃母质生物类型也不同吗？
生烃母质生物具有非常鲜明的时代特征。在距今6.35—5.41亿年前，也就是陡山沱组生物群，包括瓮安生物群，这是一次藻类勃发的年代。特点是冰期后的水进，为烃源岩发育创造了条件。也有人认为存在一次氧化事件，导致无脊椎动物的爆发。这是所谓的寒武纪大爆发之前的勃发；早寒武世下部的黑色页岩在华南，塔里木盆地烃源岩的主要成分是细菌和蓝藻，疑源类和底栖宏观藻类；到了奥陶—志留纪，笔石是靓丽风景线——它们成为当前研究页岩气烃源岩和地层对比的主要化石；到了大约4亿年前的泥盆纪，出现了高等植物孢子（没有花粉），疑源类依然繁盛，塔斯马尼亚藻开始繁盛，底栖宏观藻类依然发育。在石炭-二叠纪-三叠纪，疑源类大衰退，底栖宏观藻依然发育，由陆地输入的高等植物残体成为新常态。长庆油田的晚三叠世延长组烃源岩成为一朵奇葩；吐哈盆地煤系发育，高等植物发育。孢粉、树脂体和树皮体多见；侏罗纪以后的海相烃源岩研究离不开沟鞭藻，不同相带有不同沟鞭藻组合。白垩纪开始就有了开花植物，陆地植物五彩缤纷，水中藻类中的现代类型，例如硅藻，颗石藻，硅鞭藻等更繁荣。白垩纪和以后的生烃母质生物基本上为现代类型。
烃源岩中有机质富集的机理是什么？
粘土有机复合体、海雪、生物席和陆源输入的有机质，是从源头上影响细粒沉积物有机质富集和优质烃源岩发育的四大因素。它们的各自发育又受许多因素的控制。研究这样一个完整系统特征，才能从时空各个方面全方位把握烃源岩发育的制约因素。在有机质沉降和保存过程中，细菌和微型生物所起的作用十分重要并有待进一步研究。
颗粒有机碳含量是随深度降低的。垂直分布上，在近岸浅海水域，由于上下水体混合均匀，水体中颗粒有机质分布比较一致；在真光层，浮游植物通过光合作用生产了大量的颗粒有机碳，随着深度的增加，其不断地被浮游动物摄食和微生物分解。细菌在海水、海雪、沉降颗粒中都具有很大的生物量。除去海底生物席之外，能进入海底的有机质主要是通过颗粒有机质完成的。浮游藻类的残体是海洋颗粒有机质中的重要组成部分。常见的浮游藻类有沟鞭藻、硅藻、颗石藻、蓝绿藻和绿藻等。
只有通过颗粒有机质沉降到深海或者经由微型生物主导转化形成惰性溶解有机质进入慢速循环，才能起到储碳的作用。在河口以及浮游植物大量繁殖的富营养海区，尽管初级生产力量值很高、沉积物中有机物的量很大，但所形成的有机碳的主要成分都是活性的，在富营养条件下大部分很快就被异养过程呼吸转化为CO２，陆源输入的有机碳也可以在河口海生有机物的促进下被呼吸释放CO２。浮游植物生物量与海区储碳量也不成正比。会被其它生物利用或容易被降解的碳，都不是石油地质学者感兴趣的碳，我们只对能被储存在沉积物（岩）中的碳感兴趣。
小型浮游藻对海洋生态系统、乃至形成石油天然气的烃源岩有着巨大的贡献，因为它们可通过光合作用来固定二氧化碳。有证据证明小型浮游藻对储碳起积极作用。
在湖相地层中，有机岩石学中所讲的层状藻多数是指浮游藻类在勃发时沉降在湖底所形成的席状有机沉积物，而并非真正的藻席。在湖相地层中常发现有机碳和泥质含量成正比，这是因为粘土矿物可以粘附浮游藻类和溶解有机物下沉。在海相地层中，生物席的生长是不喜欢泥质干扰的。蓝细菌的颤动会有效地排除泥质沉降物。和泥质相反，硅质的存在往往会促进生物席的发育，这在温泉处可见大量温泉藻类就是例证。海相烃源岩中烃源岩残余总有机碳含量与石英含量在很多情况下具有一定程度的正相关关系，而与粘矿物含量呈一定程度负相关性。沉积物中有机质的来源，不仅可以通过古生物学研究获得启示，同时，能够不同程度地通过有机地球化学研究，即对有机质的表征而被揭示出来。这主要是由于不同生物合成的有机质在分子构成、碳同位素等方面存在差别，而这种差别又不同程度地被保存下来。
当然，古生物学研究在油气勘探中地层时代确定，地层对比等领域也依然发挥着不可替代的作用。
古生物学是近代科学中最早发展的学科之一，当它与石油地质学、有机地球化学等密切结合就会产生“古生物学+”的效应，为人类生活的提高与社会进步产生积极的应用效果。
转载自《石油科学传播》公众号
