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蛇绿岩演化可能与油气藏的发生有一定关系

时间:2023-01-11 09:25:04 来源:网友投稿

肖序常院士是著名的地质学家,1991年就当选为中国科学院院士,对大地构造和铬铁矿有较深入的研究,也是地质学界少数几位赞同石油无机成因论的科学家。据肖院士说,他是近些年才转而关心石油问题的,因为国家的石油需求太紧迫了,“急国家之所急”,因而不揣冒昧,也来谈油气生因问题!他为我们展示了一幅又一幅地质平面图,图上是他精心做出的各种标记,他在反复比对蛇绿岩与油气田的相关性。

肖院士为人谦逊和蔼,在整理这篇访谈记录时,我们的耳畔又回荡起他那温和平静、慢条斯理的声音。今年他已经84岁高龄了,可前年还去过一次西藏。他说,搞地质学的不到现场怎么行!如今,他几乎每天都要泡在办公室里,不停地工作,他推荐我们去拜访新当选的金之钧院士,并热情地替我们拨打电话,当时没人接听。下午记者接到了肖院士打来的电话,告诉我们金院士回过来电话,他人现在在英国,短时间回不来,下回再找机会采访吧。接到老人的电话,我们心里暖暖的,这样一位德高望重的科学家为我们如此操心,怎能不让人感动。

本刊记者(以下简称“记”):我们之前在兰州拜访了张景廉老师,他说在知名的地质学家中,您比较认同石油天然气无机成因论,给他以很多帮助。我们来拜访您,就是想请您从地质学的角度,谈一谈石油成因问题。

肖序常院士(以下简称“肖”):关于石油无机论,张先生已经做得很深透了。我不是搞石油的专业人员,是搞基础地质的,但我曾在玉门油矿待过一年。现在国家需要能源,工作总应“急国家之所急”,因之,引起了我对石油的注意,不揣冒昧,也来议论油气生因,慢慢地我就觉得张景廉先生的思想很有创新,很有深意。

记:您是搞地质构造的?

肖:对,我是搞地质构造的。

记:目前石油无机论在地球化学方面做的工作比较多,但在石油地质方面的研究相对来说薄弱一些,所以想请教像您这样的地质学家,如果石油的无机成因论能够成立的话,那么现在关于石油地质比如运移、成藏,是不是就要重新做解释了?过去石油地质解释石油向上抽取的主要力量来自于地壳的压力,包括油气的运移力。如果无机说成立的话,油气的运移是不是可以换另外一个力学体系来解释呢?

肖:这个问题是很多人要问的,石油本身的比重是很轻的,地壳只要有断裂,它自己沿着断裂就上来了,问题是它下面有没有油。举个例子,利比亚的石油产量是一天一百多万桶(按OPEC配额1.4百万桶/天),哪儿有那么多生物?这就是问题。不仅这一处,在阿拉伯地区,伊朗、伊拉克、阿曼这些地区,特别是科威特等,一天也是很多万桶,你们想哪儿来的那么多生物?不可能的。张景廉先生的考虑是对的。地下的油气,由生物生成的是很少数。

我为什么对石油感兴趣呢,因为我是搞蛇绿岩的。简要说,蛇绿岩是洋盆中的橄榄岩蛇纹石化,蛇纹石化的过程中会释放出H2(氢),H2和水,以及沉积盆地脱碳作用脱出的C(碳),结合为碳氢化合物,出现烷类,这样就和油气联系在一起了,这个反应过程也叫做“费托效应”(即费托合成效应,Fischer-Tropsch synthesis)。举个例子,中东扎格罗斯断裂带分布着蛇绿岩,南边是伊朗、伊拉克、阿曼,这些地区是生产大量石油的国家,说明了蛇绿岩和油气的密切关系。

记:目前蛇绿岩的发现,都在山脉附近吗?都是露在地表的吗?

肖:一般在沉积盆地边缘,而且它的底下一般会有断裂。现在油气多在盆地和坳陷里发现,并不一定是生物聚集的原因,而是依靠盆地下面的断裂渗透和运移的。

记:蛇绿岩的下面全是玄武岩?玄武岩是不是还在不断地向上生成呢?

肖:玄武岩(软状玄武岩)是蛇绿岩上凸组成,很多地方已经没有了,只有少数地方还在进行。这个是我前几年做的数据图,美国地区油气都分布在蛇绿岩附近。还有加拿大,油气也都在蛇绿岩带。著名的乌拉尔山脉也有蛇绿岩,在南段附近有著名的伏尔加-乌拉尔油田。前两年与张景廉先生联系,他也同意这个观点。下一步我和张先生在商量,觉得怎么找油、怎么指导勘探是问题。

记:您对青藏高原地区有较深的研究,您认为这一地区的油气勘探前景怎么样?

肖:我在做报告的时候有人问我这个问题,为什么雅鲁藏布江这条蛇绿岩带南边没有油气呢?我觉得是因为它没有形成前陆盆地。有蛇绿岩还要有前陆盆地,才会有石油。前陆盆地或者坳陷是成藏条件。蛇绿岩只可能是与来源有关,还要有空间有物质基础,要有使二氧化碳还原成油气的碳氢化合物的条件。

记:高原上的盆地里也有油气,高原和盆地在地质年代形成的时候,究竟是一种什么样的关系?

肖:青藏高原的羌塘盆地有油气显示。单形成高原,没有前陆盆地,油气还是保存不了的,没有适合的沉积环境,就无法合成烷类物质。世界上较多的油气都在中东,就是因为伊朗、伊拉克这些地方既有蛇绿岩带又有很大的沉积盆地。

记:前陆盆地大概是在什么时候形成的?

肖:它形成的时间和蛇绿岩前前后后差不了多少。简要说与板块俯冲、蛇纹石有关。

记:如果从找油讲还不能脱离盆地,那如果在高原其它隆起山脉上呢?

肖:从目前的情况上看,还是不能脱离盆地。雅鲁藏布江就是个例子。

记:大庆油田呢?

肖:大庆油田位于松辽盆地,本身就是个沉积盆地,四周还有许多玄武岩。关于气源的无机成因已经基本上确定了,预期的前景也比较惊人。关于油是不是无机成因的还有争论。

记:从这种条件分布来说,中国哪些地方是重大的油气产区?

肖:这就是我和张景廉先生、杜乐天先生、金之钧先生谈论的下一步找油的问题。现在看塔里木盆地深部还是很有希望的,西昆仑边缘向东走,甚至阿尔金断裂的北沿等地是应注意的。

记:您对吐哈盆地怎么看?

肖:吐哈盆地实际上和准噶尔、塔里木盆地有相似性,也可以往深部进行适当勘查,该盆地库鲁克塔格山南部也值得重视。

记:为什么有些专家学者不接受无机成油论的观点?

肖:他们部分是搞勘探的,有自己的操作方法,只要能够在盆地打出石油,至于石油是怎么生成的,他们可能没有往这方面多考虑。有本书叫《石油大棋局》,建议你们看看,挺有意思的。

记:这本书我们读过了,上面有一些数据,但没有数据来源,不知道是否准确。听张景廉老师说地科院地质所在搞中国大地深层构造剖面图,是吗?这个剖面图张先生很看重,他认为深部剖面图出来了,对判断整个国家油气资源分布会有新的帮助。

肖:不错,是在做这个工作,主要是深部探测。对于国家的油气分布判断应该有帮助,不过它也着重的是其它矿产。

记:张先生很关注低速高导层,认为这个地方是一个生油区域,或者是发生费托反应的区域,如果中国大地深层剖面图做出来了,就会把各地的低速高导层找出来。地质所这边在做剖面计划时有没有考虑这方面?

肖:低速高导层会画出来,但据我所知还是没有往石油的方向更多考虑,主要搞一些金属矿产。在开会的时候我会提醒他们注意和能源的关系。

记:您是搞金属矿藏的,张先生认为石油天然气的形成跟金属矿藏有相关性,您怎么看?

肖:我以前是一直是从事铬矿研究的。石油天然气和金属矿藏是有否有关系,这个观点我还没有仔细考虑过,但从一些现象来看是这样的,比如蛇绿岩与铬矿有关系,与石油也有关系。我是搞铬矿出身的,又来讲油气,有些同行就觉得我在瞎说,他们不知道什么是费托效应。

记:那么铬矿跟跟油气田之间有没有相应的关系?

肖:我正在考虑这个问题,包括金刚石和铀矿与油气的关系。

记:我看到您的著作里谈到青藏高原不是广阔的“古特提斯”大洋,应该是海相陆相杂陈的一个盆地。您是根据什么判断青藏高原不是“古特提斯”大洋的?

肖:当时也是从蛇绿岩的角度研究的。判断有没有洋盆,有没有大洋,是和蛇绿岩有关系的。在青藏高原上只有雅鲁藏布江一条完整的连续蛇绿岩带,其它地方都是断断续续的,所以除了雅鲁藏布江属于“古特提斯”洋外,其它的地方就不一定是大洋了。雅鲁藏布江和北边崛起恐怕是洋盆加陆块的问题了。

记:在整个西藏有没有像塔里木盆地这么大的坳陷?

肖:恐怕没有。塔里木盆地是二叠纪、三叠纪形成的,都有基性岩,沉积很厚,西藏找不出这样的地方。

记:那西藏就没有油气吗?

肖:西藏应进一步工作。藏南札达盆地似可开展油气勘查,多吉院士(中国工程院第一位藏族院士)就此还询问过我的意见。

记:既然塔里木有油气,未来的油气前景如何?盆地有蛇绿岩分布吗?

肖:盆地下面是有希望的,也可能有蛇绿岩分布,比如库尔勒北边没多远就是蛇绿岩的分布带。库车、轮台这些大油田,它北边都有蛇绿岩。

记:那青海的柴达木呢?它的蛇绿岩分布情况怎么样?

肖:柴达木盆地也应该考虑,它的蛇绿岩很多都被掩盖了。柴达木盆地西北部的阿尔金延伸地带,还是有希望找到油气的,茫崖油田西北不远就出露了基性、超基性岩。南部的资料现在还不是很多。

记:您搞这么多年地质,您理解地球构造的原因是什么,它未来的发展趋势是怎样的?

肖:你看现在的地震,汶川地震之后,紧接着四川西边雅安一带又发生地震,伤亡一百多人,这都牵动着我们搞地质构造人的心。雅安地震发生之前,2005年3月,我向当时的四川地震局和国家地震局报告,提出:“GPS测量到八美断裂带在以每年15mm/a的速度向宝兴、雅安方向移动,应该注意引发地震。”(详见《青藏高原的碰撞作用及效应》,P284,2010.8)地震果真发生了,悲痛之余我问心无愧。

记:GPS怎么测量的?

肖:我们和美国合作一起搞的,通过地面观测站来观测。这个项目是我们在四川那边去进行的。

记:您是搞基础地质的,我们想向您请教一下,在岩石学上把沉积岩当做水成岩,那水成岩是怎么形成的?

肖:所谓水成岩,常是火成岩等经过风化等若干作用之后在洋盆里沉积出来的。

记:在风化或者沉积的过程中,因为它冒出来了,有机质就渗进来了,那有没有可能是它原来的成分在某种化学作用下变成了有机质?

肖:有这种可能性。油气本身是下边上来的,或经过上地幔岩蛇纹石化作用,经过费托效应形成的,而下边的热流体本身就是含有甲烷的。你们可以和金之钧院士交流一下,他就是这个观点的专家。他写了一本《深部流体活动及油气成藏效应》,你们可以看一下,他觉得“有机油气”也是无机催化的。

记:照《石油大棋局》的作者恩道尔的说法,美国的石油公司出钱封杀无机成油论,阻挠研究无机成油,有这个事吗?

肖:不很清楚。我认识的一些俄罗斯和其他国家的科学家们都没有受到影响。

记:那么油到底怎么产生的和最后怎么去采到油这两件事前后有逻辑关系吗?

肖:当然有关系了,石油怎么生成的和后期怎么得到当然有联系,所以现在要注意。但是在实际勘探中,打到油才算,白猫黑猫,抓住老鼠就是好猫。

记:在您的理论指导下,铬矿找到了?

肖:我没有高深理论,也不说找到了。当时是五十年代后期~60年代初中期,铬铁矿是国家急需矿产,“急国家之所急”,我向王恒生老院士提出新疆的铬矿可能要向西藏转移了,因为当时藏南等地已有铬矿线索,之后在西藏发现了铬矿,找矿队伍就从新疆调到了西藏搞大会战。那些年代,西藏工业生产总值百分之六十是靠铬铁矿。

记:铬矿的埋藏深度是多少?

肖:深浅不一。

记:铬矿和蛇绿岩的关系是什么?

肖:铬铁矿可看成是蛇绿岩伴生矿,与金属超镁铁矿伴生,不可分割。

记:您之前说您在玉门待过,玉门的构造是怎样的?

肖:玉门是很有意思的,祁连山在它南边,现在看来祁连山的北麓就分布着蛇绿岩,像独山子等地,也颇似。玉门北边的北山一带也有蛇绿岩,但它不典型,目前还没发现石油。

记:它的地下有没有大的深部断裂?

肖:应该有的,否则油气出不来的。油气是沿着断裂出来的。地科院做完大地深部剖面那些断裂就应该更清楚些。我在还没立项的时候就给他们建议了,劝他们往盆地里面再做一下,塔里木盆地等几个大盆地目前的详细深部资料不多。

记:能总结一下您对油气无机成因的看法吗?

肖:油气的无机成因可以分成好几种类型。一种是金之钧的深部流体活动直接涌上来;第二种就是所谓的“费托效应”。前者是在地球形成时就可能已经在下面形成烷氢了,后者是在后来反应形成的。“有机生油论”,据我所知是200年前罗蒙诺索夫院士提出的(见Proceedings of the Imperiale Academy of Sicience,1757),随着石油科学发展以及勘探实践,石油生因似应考虑张景廉先生等倡导的“无机生油论”。Ω

后记:上世纪五十年代,肖院士大学刚毕业不久就在地质部工作,当时的地质部部长是李四光先生,记者询问起肖院士对李四光先生的印象,肖院士动情地回忆起一件小事:那时,李四光先生还兼任中国科学院的院长,肖院士当时才二十多岁,想到中科院去借书,想请李四光先生帮助一下,没想到李四光先生要他把书名写出来,亲自为他借回来,两次拎着一捆书送到他面前。肖院士说从这件事就能看出李四光先生的为人了。

余生也晚,无缘亲睹上一代大学者的丰采,但从肖院士的身上,分明能感受到那种一脉相承的长者风度:学问渊博、从善如流、宽厚仁爱!

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