今日快看!叩擊地球深部的“大門”

“深天”“深?！焙汀吧畹亍笔俏覈酥寥澜缍荚诖罅ν七M的重大科研課題，具有重大的理論與實踐意義，對于石油和天然氣的勘探開發(fā)，更是如此。那么，從我們居住的地表往下究竟多少是“深層”呢？

【資料圖】

關于地層“深部”的判別有不同的標準。目前，大多數(shù)學者都是依據(jù)埋藏深度來劃分的，由于不同盆地同一深度對應的地層溫度或孔隙度或滲透率是不相同的，因此，不同學者提出的深度界限也不統(tǒng)一，包括3500米、4000米和4500米，等等。

石油業(yè)界通常將地層埋深超過4500米定為深層。我國東部、西部地質條件有差異，國土資源部2005年頒布了劃分標準。規(guī)定東部盆地以3500米為深部界限，3500~4500米為深層，大于4500米為超深層；西部盆地4500~6000米為深層，大于6000米為超深層。國內還有按鉆井深度劃分的，垂直深度4500~6000米為深井，垂直深度超過6000米為超深井，超過9000米為特深井。我國近年來油氣勘探獲得的重要發(fā)現(xiàn)大多在深層、超深層范圍內。

縱觀石油天然氣勘探歷史，最初鉆探的油層僅有幾十米、幾百米或者上千米，大多數(shù)油田的油層深度都在2000～3000米，最深的也就在4000米左右。目前，已經在從地表到7000多米的深度都發(fā)現(xiàn)了石油，最深的石油鉆井已經超過9000米，最深的天然氣井深達7482米，最深產油井深度為5344米。2019年7月，中國石油的鉆井隊在塔里木盆地輪南地區(qū)鉆成了深度達8884米深的輪探1井，并且發(fā)現(xiàn)了商業(yè)性油氣。

有人做過估算，世界各盆地中4500米深度以下進行石油勘探的面積可達1600多萬平方千米，在地球上沉積巖層越厚的地方，深部找到石油和天然氣的希望越大。

石油勘探的實踐也證明，一個產油區(qū)內的淺部或深部都有可能發(fā)現(xiàn)新的油氣層，在深部找到新的油氣層的希望更大。一些石油地質學家估計80%的油氣田深層都有尚未發(fā)現(xiàn)的油氣層存在。

中國是地震多發(fā)的國家，大地震深度一般在10～20千米。中國又是一個地層發(fā)育極為豐富的國家，從最古老的太古宇到第四紀系地層相對連續(xù)發(fā)育，且各個地質歷史時期均有各種造山運動。中國還是一個各個地質歷史時期形成的深大斷裂均有的國家。大盆地邊緣一般都是20~30千米深的大斷裂，斷裂深度可達到下地殼底部。

地球科學和大數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn)，中國大地震空間分布與大煤田、天然氣田的空間分布相對一致。中國大地震發(fā)生在大盆地周邊的深大斷裂帶。地震、煤氣田、大斷裂三者一致，有斷裂但沒有大煤田或天然氣田的地區(qū)一般沒有發(fā)生過大地震，煤田下部可能是天然氣田。天然氣田在大盆地深度為8000米的地層中。沉積盆地邊上就是10～20千米的深大斷裂，且處于大地震震中。這就產生了一個令人深思的問題：地殼的更深處有豐富的油氣資源嗎？

經典地球科學理論認為，石油和天然氣是百萬、千萬年前的地質歷史時期地表和海洋生物遺體的有機質，快速埋藏保存在沉積土石之中，經過各種化學反應逐漸形成的，保存在有致密蓋層下方的圈閉地層之中。埋藏深度很深的沉積地層一般都相對古老。古生代深埋的沉積盆地形成時間距今2.5億～5.4億年。

石油和天然氣的比重或密度遠遠小于巖石，且具滲流能力。各種巖石都有空隙、裂隙、斷層等不連續(xù)面。這些不連續(xù)面就是油、氣和流體的高滲透通道。因此，有人認為，深部油氣應該早已滲流到淺部地應力低、溫度低的地層圈閉，或排放到大氣之中。

陸殼厚度在20～40千米。沉積巖覆蓋在火成巖之上，原始沉積物都是從火成巖經物理化學風化形成的?；鸪蓭r是地殼的結晶基底，厚度很大。沉積巖厚度薄，為0～5千米。在地槽造山帶，沉積巖厚度可達10千米。地殼沉積巖的平均厚度不到3千米。地殼厚層火成巖沒有任何古代生物遺體，因此，按照經典地球理論，它們不可能產生油氣。深部沉積地層一般被火成巖包圍，沒有其他外來的有機物源。

地球科學界和石油勘探界已經認識到，油氣地質勘探向地殼深部進軍，深入到地表以下5000～10000米，是對經典的地球科學理論和認識的突破。

按照目前公認的地球科學理論，尤其是石油地質學理論，隨著向地殼深部延伸，油氣的含量應該越來越少，甚至消失。在5千米到10千米深度的地殼內勘探油氣，就是對經典地球科學理論和認識的突破?？v觀科學發(fā)展史，這種突破往往會產生巨大的經濟效益。

地殼深部的沉積盆地真的會有豐富的油氣資源嗎？在目前僅有假設的情況下能向地球深部進軍嗎？

一些地球科學家提出，地幔地核產生極高壓甲烷氣體，不斷聚集在深大斷裂帶。隨著氣體聚集量的增加，壓強也不斷增大。最終，大量極高壓氣體突然擠脹開裂高度擠壓的巖石斷裂，高速逃出，形成地震。一部分高壓氣體逃出地表，進入大氣，在地面留下山崩地裂的同時，在大氣中造成變化，形成降溫和降雨。另外一部分高壓氣體進入水平地層，充填巖石空隙、孔隙和空洞，儲存在其中，形成了高壓大氣田，等待人們的認識、探明和開采。當然，這部分高壓氣體也會順著高滲透率的斷裂面等通道，緩慢滲流到地表，再進入大氣，給空氣增添碳和氫元素。人們還用這種觀點解釋大西洋百慕大飛機和艦船屢屢失事的原因——正是飛機和艦船的發(fā)動機吸入了從海底深處（地殼深部）突然釋放的大量易燃甲烷氣體，引發(fā)了爆炸！

目前，隨著地質勘探工作的持續(xù)深入，深層勘探的比重逐漸增大。以中國為例，對西部盆地如塔里木盆地、四川盆地進行了深層勘探, 尤其是塔里木盆地探井深度均大于4000米, 目前開展的勘探均屬深層勘探范疇。四川盆地的深層勘探也占有相當?shù)谋戎? 如川東石炭系天然氣勘探均屬深層勘探。即使在埋藏深度較淺的東部地區(qū)，發(fā)現(xiàn)油氣藏的深度也在不斷增加。

我國超深層及古老地層油氣勘探潛力巨大。以新疆塔里木盆地庫車、四川盆地元壩大型氣田為代表，超深層（大于7000米）天然氣儲量規(guī)模超萬億立方米；以塔北-塔中過渡帶（7200～7500米）、庫車克深-大北（6900～7500米）等為代表的超深層石油取得重大突破；以四川盆地安岳特大型氣田為代表，元古界-寒武系天然氣儲量規(guī)模超過1.56萬億立方米，展示了我國疊合盆地超深層油氣勘探開發(fā)的巨大潛力。

我國已完成一批高難度超深井，亞洲最深井馬深1井、東部最深井勝科1井、西部最深井塔深1井、克深氣田克深7井和克深902井等，推動了我國石油行業(yè)超深井鉆井技術向高難度發(fā)展。

還有一系列問題需要解決——我國超深層油氣到底有多少資源？分布在哪里？是否存在無機成因氣等新型油氣資源？與此相關的科學問題包括超深層及古老地層油氣成藏機理、資源潛力和油氣富集區(qū)等。因此，油氣勘探向地殼深部進軍，不僅僅是地球物理勘探的重大理論創(chuàng)新，更要給出原創(chuàng)地球科學新理論的重要依據(jù)。

來吧，努力尋找、叩開地殼深部的油氣大門吧！

作者：王大銳

標簽： 地球科學 四川盆地 深大斷裂