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我国科学家提出油气成生—演化新模式

2019-03-20 13:35:08 来源: 作者:

  当今国内外矿产勘探、发现和开采的实践业已证明,包括油气在内的几乎所有矿产资源,在空间分布上大都存在着贫富相差极为悬殊的现象,可称其为自然界矿产成生的“二八法则(现象)”。不仅全球不同地域、不同盆地的油气资源贫富悬殊,就是在同一含油气盆地,油气也主要来自盆内少数几个资源极为丰富的负向构造单元,称之为富烃凹陷。

  对“富烃凹陷”的认知和研究主要源自中国学者,具有明显的陆相盆地特色。它将陆相盆地油气勘探中“盆控论”油气宏观评价预测的整体性和“源控论”成油气物质测试评价的缘源性有机结合,是二论精华的拓展、深化和凝聚。

  对陆相盆地而言,富烃凹陷的有无和特征,不但决定了盆地油气资源的贫富和规模,同时明显控制着大中型油气田(藏)的形成和相对集中分布。所以,在沉积盆地诸多凹陷中识别和遴选富烃凹陷,是油气勘探和评价预测重要而核心的内容。

  以西北大学刘池阳教授为带头人的科研团队,近年来在国家自然科学基金委重点项目和国家油气专项等项目的资助下,聚焦研究我国陆相盆地富烃凹陷及其优质烃源岩的赋存环境和形成条件,取得了系列创新成果。

  研究从中国大陆本身的结构、动力学演化特征和所处的特殊大地构造环境入手,揭示中国沉积盆地,特别是中、新生代陆相盆地具有活动性强和深部作用活跃的特点。认为这两个重要特点直接决定着中国沉积盆地的主要特性、演化过程及后期改造强烈等,从正、反两方面深刻影响着中、新生代陆相盆地的油气赋存环境、成藏特点、分布规律和资源规模,是中国陆相盆地油气丰富的深部环境和区域背景。

  通过对我国不同地域、不同时代、不同构造环境和不同属性典型盆地(如鄂尔多斯、渤海湾、江汉、柴达木盆地及沿海盆地、多个小型含油气盆地)富烃凹陷及其烃源岩特征、淡咸水性质、形成环境等的深入研究和综合对比,发现这些富烃凹(坳)陷及其内部优质烃源岩均是在构造活动性明显、深部作用活跃的动力学环境中形成;在沉积过程中,一般都具有较高的热背景,有类型多样的同沉积构造活动行迹,并在沉积物和水介质中留存有形式多样的深部喷溢物质(如热液、火山、岩浆)作用的记录(下图)。

  对石油极丰盆地富烃凹陷中优质烃源岩的生烃贡献和所发现储量的对比分析表明,同沉积期水体中生物的超常勃发繁盛是优质烃源岩形成最重要的必要条件。在通常生态环境下较深湖泊中生存繁衍的水生生物,即使在盆地演化过程中此环境存在的时间足够长、保存条件良好,也难以形成规模优质烃源岩。生物超常勃发是有机质高生成的前提,前者的形成需要外部或特殊物质的介入,或特别的生态环境。这些必要条件的形成,主要受控于深大断裂的活动和活跃的深部作用过程。

  在沉积盆地形成演化过程中,火山活动和岩浆侵入、深部热液的喷溢以及这类(含铀、盐类等)物质从蚀源区被搬运到盆地中,是最常见的外部和特殊物质介入现象。这些物质含有多种生物生长所需的元素,进入湖盆或海盆会促使水生生物勃发繁盛。这已被现代海洋和湖泊的调查所证实。即使火山和热液活动将不利于生物生存的有害物质带入湖水或海水中,导致部分或群体生物死亡,这也有利于沉积物中有机质的富集。活动性水体自身的净化能力很强,从地质年代的尺度来看,净化的速度也极快。所以,生物的群体死亡若与生物繁盛勃发在短期内复始循环,就极有利于沉积物中有机质的高度富集和优质烃源岩形成。在地史上,海相沉积地层中有机质的高度富集,就常与重大生物灭绝事件相关。有利于生物繁衍、勃发的特别生态环境, 主要表现为区域或局部较高的热背景或热事件,放射性物质的局部富集和效应等。国内外富烃凹陷,在形成时一般均具有高-较高的地热背景。

  据此进而提出了新的油气成生模式: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、深部作用过程和深浅部物质交换、能量集成转化程度的控制。在对油气成生-演化的探索和认识过程中,应该重视无机作用的影响和有机-无机的相互作用。

  中国陆相盆地类型众多、油气资源丰富,是深入研究和深刻揭示富烃凹陷及其优质烃源岩形成条件和地球动力学环境难得的理想地区。对富烃凹陷的研究,有望回答油气资源空间分布严重不均、贫富悬殊的难题,揭示富烃凹陷及其内部优质烃源岩的形成条件、动力学环境和主控因素。

  (王建强)

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