油气成因新模式的提出-黄雷-文档资料

油气成因新模式的提出黄雷石油为当今世界上最重要的不可再生化石能源之一，早在公元前10世纪之前就有人类开发利用石油的记载，近现代被称为“工业的血液”，更显其重要性。然而关于石油的成因这一最基本问题却长期以来存在学术争议，有无机成因和有机成因两种观点。无机成因一般认为石油是由自然界的无机碳和氢经过化学作用而形成的；有机成因认为石油是在伴随水域的沉积地质发展过程中，由以低等生物为主的动植物遗体,在长期稳定的还原环境、良好的埋藏条件和适当的温度下，经由复杂的物理化学、生物化学作用转变而成。西北大学刘池阳教授研究团队重点对比研究了渤海湾盆地和河港盆地的盆地演化背景和石油地质特征，并结合国内外其他诸多含油气盆地的地质特征分析提出了油气生成的新模式，认为石油是生物能与热能和其他相关能（如化学能、动能等）集成及其相互作用的综合产物；石油的贫富，总体受区域大地构造-热环境和深部作用过程的控制，资源丰富的陆相盆地或坳（凹）陷与活跃的深部作用和较强烈的深浅部物质交换、外源氢参与生燃和能量集成转化密切相关.相关研究成果发表于《中国科学：地球科学》2018年第11期。之所以对比研究渤海湾和河淮这两个盆地是因为，两个盆地分处华北克拉通东部的南北，在空间分布上直接相邻，演化过程和阶段同步、表浅层构造特征总体相同、盆地面积相近，在煌源岩层沉积时的气候条件也应相同或相似，两盆地也均发育深-较深湖相沉积（图1）;但两盆地的石油资源却贫富悬殊，渤海湾盆地极为丰富，而河淮盆地至今尚未发现商业油藏。在这两个地质构造特征存在诸多类似的相邻盆地中，为何造成妙源岩发育竟有如此截然的差别，甚或“质”的不同，本身却是难以给予本源解释的科学难题.

图1渤海湾盆地与河淮盆地分布位置和新生代地层及演化阶段对比图图1渤海湾盆地与河淮盆地分布位置和新生代地层及演化阶段对比图对比研究发现两盆地的深部结构构造、岩浆活动和今古地热场等差异明显:渤海湾盆地较河淮盆地地壳要薄、结构复杂、夹有多层低速层；岩浆活动强烈、今古地温场高；地震活动频发、深部作用活跃；各向同性岩石圈有效弹性厚度小、岩石圈均衡转换波长较短，趋于局部补偿.而河淮盆地深部结构简单，壳内介质较均匀，趋于区域补偿，除地壳厚度较薄外，以上各深部特征总体与稳定的鄂尔多斯盆地南部相近.这表明华北克拉通东部中生代的破坏南、北有别，北区遭受明显破坏，而南区遭受了改造，主要发生了地壳或岩石圈地慢结构和/或性质的局部变化，克拉通的完整结构和稳定性未被破坏.而可能正是这一深部构造活跃性的差异是造成两盆地油气贫富悬殊的根本原因。研究进一步分析认为，同沉积期水体中生物超常勃发繁盛是形成优质煌源岩的关键因素，其形成主要与盆地较高的地热背景，火山和深部热液喷溢等高营养物质的介入有关，即主要受控于深部作用过程及其演化和深大断裂活动.渤海湾和河淮盆地的深部结构和今古地温场等差异与石油资源的贫富相对应和耦合，提示并说明二者之间有着重要的内在联系或因果关系.此认识与中外富油气盆地（凹陷）中优质燃源岩发育的条件和环境相吻合，并得到东非裂谷现代湖盆的佐证.在我国中新生代陆相含油气盆地中，目前得到较普遍承认的富烽凹陷或石油资源丰度高的凹（坳）陷，均经历了明显较高的地热背景和热演化.而且，在这些富烧凹陷形成过程中，特别是主力优质燃源岩发育的沉积阶段，通常都具有更高或该区最高的地热环境.在炬源岩发育时期，一般断陷型富嫌凹陷常伴有较强烈的火山喷发和热液活动(如酒西盆地、南襄盆地)，坳陷型富烧凹陷也有多层凝灰岩夹层和/或热液活动发生(如鄂尔多斯盆地).止匕外，对东非裂谷系现代诸断陷湖泊生态环境的调查和研究揭示，在肯尼亚境内的博格亚(Bogoria)湖，内部存在200多个与深部热流体活动相关的热泉，并有多条流经火山岩发育区的短暂性河流注入；沿湖盆边界断层地震活动较频繁.因而，该湖盆成为含盐度较高的盐湖，湖内盛产蓝藻，在热流体活动区细菌等微生物繁盛.而与其相距仅20km面积更大的巴林戈(Baringo)湖，深部热流体活动相对较弱、热泉相对较少，属淡水湖，生物的产能低下.这两个湖盆若进一步持续发展和裂陷期沉积层被深埋，就会形成位置相邻、优劣明显不同的两类燃源岩和油气贫富迥异的两个盆地.这似可成为渤海湾盆地和河淮盆地石油资源贫富悬殊的缩小现代版和实际模型.基于以上分析，研究提出上述石油成生新模式，这一模式可以解答自然界中油气资源分布极不均匀、贫富相差极为悬殊的现象；同时对石油成因的有机、无机之争给予了很好地统一。煌源岩形成和生煌演化的漫长过程，均是在大自然复杂多变的环境中发生的，而不是在实验室内理想、单一条件下所形成。在此过程中，无机作用的影响和有机-无机相互作用随时发生、无处不在，其形式和特征又因地而异、复杂多样。然受“纯粹”有机成油观念和非此即彼研究思路的影响或“束缚”，长期以来对油气成生过程中无机作用及其贡献讳言鲜议，甚或排斥置外；致使可能曾发生过的、合理相关的无机作用不予重视或承认，且乂常被作为有机成油理论的反证或无机成油的明证而利用。这直接影响油气地质理论的发展和深化。新模式启示我们，在对油气成生-演化的探索和认识过程中，到了应该重视无机作用的影响和有机-无机相互作用的时候了。参考文献：刘池洋