程文杰　夏春元　張錦

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院湖北武漢430100）

孕育黑金的沃土-缺氧沉積

程文杰夏春元張錦

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院湖北武漢430100）

清晨暖暖的陽光灑在青藏高原高聳的雪峰之上，高原之上，天清云淡，和風(fēng)拂過，牧歌悠揚(yáng)。雪山上的高山融水和著昨日降下的雨水，潺潺地流向地勢更低的地方，匯聚成一條條的溪流，千溪匯聚成河，水勢如龍，浩浩湯湯，奔流赴海。

也許很多人會好奇，為什么河流上游的水很清澈，但到了下游，水就會變的渾濁，例如黃河。這和環(huán)境污染或多或少有些聯(lián)系，但其影響的直接因素是河流水體中攜帶物質(zhì)的多少。很多老一輩的人會有這樣的經(jīng)驗(yàn)，從江中打來的水不能直接用于生活，要江水（或加入明礬）靜置一段時(shí)間，然后再來使用，而且，桶底或缸底的水是不能用的，會有很多的雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)就是水中所攜帶的一些物質(zhì)，流水將這些物質(zhì)由一地帶往另一地的這樣的一種現(xiàn)象就像搬運(yùn)貨物一樣，所以，在地質(zhì)上，我們稱其為“搬運(yùn)作用”，而流水的搬動物體“力氣”的大小和流體的密度及流動速度有關(guān)，流體的密度越大，流動速度越大，它的“力氣”就越大，就能扛著更多的物質(zhì)運(yùn)向遠(yuǎn)方。但就對于河流來說，水體的密度變化是不大的（溫度對水體的密度會有影響），因此，水流的速度將會對其攜帶能力的好壞起決定性因素。因此，當(dāng)水體流速變快，就能帶著更多的物質(zhì)運(yùn)動，當(dāng)水體速度降下來，流水的“力氣“變小，就會丟掉它扛著的一些物質(zhì)，在這個(gè)地方沉降下來。這個(gè)流水將其攜帶的物質(zhì)卸下來并發(fā)生物質(zhì)沉降的過程，我們在地質(zhì)上稱其為”沉積作用“。

沉積作用發(fā)生的環(huán)境不同，沉積物（也就是被水流卸下來的物質(zhì)）特征也會有所不同?，F(xiàn)在，我們來談?wù)勔环N比較特殊的沉積——缺氧沉積。

缺氧沉積，顧名思義，就是在缺氧環(huán)境下產(chǎn)生的沉積。缺氧環(huán)境一般指水體中溶氧量小于1.0mL/L的環(huán)境，缺氧環(huán)境可以分為厭氧環(huán)境（<0.1mL/L）和貧氧環(huán)境（0.1～1.0mL/L）。

那缺氧環(huán)境是如何產(chǎn)生的呢，水體中的溶氧又是如何消耗掉的呢？

海水的透光能力是有限的，因此，當(dāng)水深深到一定深度時(shí)，海底將是一片漆黑，而在黑暗中綠色植物是無法生存的，自然就無法進(jìn)行光合作用，造成海底環(huán)境的缺氧；生物死去后，其本身也會成為海水?dāng)y帶物質(zhì)的一部分，當(dāng)水體的運(yùn)動速度減弱到一定程度，生物遺體也會發(fā)生沉降，而在沉降過程中，生物遺體會腐敗，也是水體中溶氧消耗的原因。

因此隨著深度增加，海底光合作用減弱，并伴隨著生物遺體的沉降腐敗耗氧，會在水深500-1000m的深度形成缺氧環(huán)境。因此，再海平面上升這一過程（即地質(zhì)上說的海侵過程）中，海平面的上升能造成原本并未缺氧的水體缺氧形成卻氧環(huán)境。

水體在橫向上是運(yùn)動的，在縱向上也是運(yùn)動著的。水的密度是隨著溫度的不同而變化的，其密度隨著溫度的降低而增大（在4℃達(dá)到最大）。自然界中陽光射入水中，表層的水體會吸收大部分的熱量，僅有少部分熱量供深層的水體吸收，自然水體由淺及深的水體溫度因該是逐漸降低。若水體表層水的溫度因?yàn)橥饨鐨鉁氐膭×易兓档?，會造成表層水的密度大于下層水體的密度，這時(shí)，就會發(fā)生水體垂向上的交流，表層密度大的水體向下運(yùn)動，深層密度相對較小的水體向上運(yùn)動。這種水體交換能將表層的富溶氧水帶到較深的部位中。

若四季溫度變化不大，對表層水體溫度變化無較明顯影響，則水體會在垂向上缺乏這種交換，表層的富溶氧水無法交換到深層，而深層中的耗氧過程，如生物的呼吸耗氧，遺體腐敗耗氧等，仍在繼續(xù)，就會造成深層的水因水體的停滯而缺氧，形成缺氧環(huán)境。而這種缺氧成因在地質(zhì)上叫做停滯缺氧。

上升流的發(fā)育也能造成水體的缺氧。上升流就是指深層的水體向上涌升的一種洋流，但其涌升成因區(qū)別于上文中的因密度變化而造成的水體交換，而是因表層流場的水平輻散，使表層以下的海水鉛直上升的流動。通俗的講，就是海水表層的水體被風(fēng)吹走了，而其下部的水體為了補(bǔ)償這一部分水體的損失，而向上部運(yùn)動，造成深層水體上涌。而底部的水體中富含大量的因生物遺體沉降腐敗而釋放出的營養(yǎng)鹽，這些營養(yǎng)物質(zhì)被上升流帶到水體表層后，表層水體的富氧和富營養(yǎng)條件就能使得水體中生物大量繁殖，生物的呼吸作用會消耗水體中的溶氧量，當(dāng)生物繁盛到一定程度后，水中的溶氧量無法負(fù)擔(dān)如此眾多的生物數(shù)量時(shí)，水體中的溶氧量就會下降，水中生物數(shù)量開始衰弱，而生物遺體的腐敗耗氧會使得水體中的氧氣含量進(jìn)一步降低，形成缺氧環(huán)境。

缺氧環(huán)境中會有獨(dú)特的生物種群。缺氧沉積中底棲生物稀少，浮游生物發(fā)育。底棲生物往往生活在水體較淺，陽光充足的江河湖海底部，如海星，螺類，貝類，藻類等。他們需要豐富的營養(yǎng)物質(zhì)來源，陽光和氧氣，在缺氧的環(huán)境中難以生存。而對這些需求不高的浮游生物如放射蟲，菊石等則可以在缺氧環(huán)境中很好的沉積下來。

缺氧環(huán)境有特定的沉積特征。缺氧環(huán)境中水體溶氧量較低，有機(jī)質(zhì)難以被氧化分解，從而很好地保存了下來，導(dǎo)致巖石的顏色較暗。而缺氧環(huán)境多為安靜深層的水體，水動力條件較弱，此時(shí)水體只能搬著一些相當(dāng)細(xì)小的顆粒運(yùn)動，而這些小顆粒沉積后形成泥頁巖。

缺氧環(huán)境的研究對油氣勘探又有什么意義呢？石油，天然氣是國民經(jīng)濟(jì)的命脈所在。而石油、天然氣大部分是有機(jī)成因的，即是由原有沉積物中未被氧化分解的生物殘骸經(jīng)過一系列的生物化學(xué)變化而形成的，因此對有機(jī)物質(zhì)能夠較好保存的缺氧環(huán)境下產(chǎn)生的沉積物中能夠含有更多的有機(jī)物質(zhì)，也就具有相比于其他沉積環(huán)境有更好的生油潛力。

大自然的鬼斧神工造就了這樣的黑金沃土，在一次又一次的沉積旋回中，再這樣特殊的沉積環(huán)境中，經(jīng)歷了一億多年的沉淀，我們的油氣資源應(yīng)運(yùn)而生，油氣資源是國民生活的命脈，所以打開“缺氧沉積”這個(gè)寶庫將成為以后油氣勘探工作中的重中之重。