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        油氣無機成因?qū)W說在中國的發(fā)展歷程

        2018-02-10 01:37:04李玉琪
        關鍵詞:成因理論

        李玉琪 張 旋 惠 榮

        (西安石油大學 石油史研究所,陜西 西安 710065)

        0 引 言

        油氣無機成因?qū)W說最早是由化學元素周期表的發(fā)現(xiàn)者、俄國化學家德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫在1876年提出的。門捷列夫根據(jù)天文學中的證據(jù)推論地核中存在大量碳化鐵,碳化鐵與水能夠在高溫高壓條件下生成類似于石油的碳氫化合物,進而提出了石油“碳化鐵生烴假說”,并以實驗證明這一假說可以成立。[1]13-14在門捷列夫之后,索柯洛夫于1889年提出了“宇宙說”,他認為石油是地球在火球狀態(tài)時吸收的原始大氣中的碳氫化合物冷凝而成,并且隨著進一步冷卻從裂隙運移到地殼中。[2]116半個世紀后,前蘇聯(lián)的庫德梁采夫于1949年提出了“巖漿說”,認為石油是基性巖漿在冷卻過程中C、H元素在高溫高壓條件下合成的碳氫化合物。[2]116這三種學說是目前油氣無機成因?qū)W說中的主要觀點,其中“碳化鐵生烴說”和“巖漿說”都屬于地球內(nèi)部成因假說,“宇宙說”則屬于地球外部成因假說。

        油氣無機成因?qū)W說在俄國經(jīng)過長期的發(fā)展,被越來越多的人所接受,俄羅斯中央地球物理研究院總地質(zhì)師阿赫梅特·齊穆爾基耶夫在他的文章中直言:“石油沉積運移假說是20世紀人類最大的科學謬誤?!?《從地球內(nèi)部的油氣地質(zhì)區(qū)域劃分到盆地模擬的技術——幻想是不正確的》,阿赫梅特·齊穆爾基耶夫著,西安幔源油氣勘探開發(fā)研究有限公司內(nèi)部資料。

        我國對油氣無機成因?qū)W說的關注始于20世紀50年代,其發(fā)展歷程大體上可分為三個階段:20世紀50~60年代,對無機成油理論的初步引介;20世紀70年代末,無機成油理論在我國重新提起;20世紀90年代至今,形成獨立的多元生烴理論并走向?qū)嵺`驗證。

        1 20世紀50~60年代:我國對“油氣無機成因”學說的引介

        我國對石油無機成因理論的引介始于20世紀50年代。1952年《科學通報》第9期上刊載了俄國學者密洛諾夫的《石油成因問題和它的解決途徑》一文,這是目前在國內(nèi)刊物上能夠找到的最早闡述石油無機成因理論的文章。

        新中國成立后,蘇聯(lián)專家支援我國地質(zhì)學教育體系的建立,曾在北京地質(zhì)學院任教的蘇聯(lián)專家梁布興教授將庫德梁采夫的無機成油理論引進到了中國,我國后來的許多石油地質(zhì)學家都曾聽過梁布興的課。據(jù)后來成為無機成油學說重要代表人物的長安大學張之一教授回憶[3]89,他最早就是在課堂上聽到梁布興介紹石油無機成因論的。1958年,科學出版社出版了庫德梁采夫等人的論文集《反對石油有機起源假說》,這是我國出版最早的有關油氣無機成因理論的專著,該書對我國持油氣無機成因?qū)W說的學者影響很大,不僅使當時相關地質(zhì)院校的師生通過這本書了解到了有關石油無機成因說的基本理論,而且直到今天,談無機成因說的學者仍必談庫德梁采夫。

        但是當時不論是在國際上還是國內(nèi),有機生油說都是占主流地位的學說。在國際上,俄國的古勃金、美國的萊復生等知名的石油地質(zhì)學家都持“油氣是有機生成”的觀點。在國內(nèi),我國石油部部長助理康世恩在去蘇聯(lián)考察后向毛澤東主席匯報了油氣生成的兩種觀點,在毛主席問其贊成哪種觀點的時候,他說他贊成有機生油。[4]38康世恩是石油部當時負責技術的主要領導,影響力僅次于余秋里部長,后來又長期分管石油口,他的觀點對中國石油工業(yè)的影響十分巨大。當時的實際工作中,大多數(shù)的石油地質(zhì)工作者認同并使用“有機成油理論”來解釋遇到的問題。在這種大環(huán)境下,油氣的無機成因說在我國只是當作一種國外的學說加以介紹,并沒有得到實際運用。

        2 20世紀70~80年代:“油氣無機成因”學說在我國被再次提起

        在引進無機成油理論20多年后,日本學者安藤直行的《石油和同位素——關于石油成因的同位素解釋》一文,提出同位素與石油的關系,該書雖仍堅持石油的起源來自生物的有機質(zhì),但也提出了無機說對有機說的幾點質(zhì)疑,并指出同位素方向有可能是石油成因爭論的新的突破點。[5]22此后無機成油理論在我國又被重新提起。

        20世紀70年代末到80年代,在一些地學雜志上逐漸出現(xiàn)我國學者自己撰寫的石油無機成油理論的相關論文。但這一時期最為明顯的特點就是基本上是概念的引介和闡述,少有獨立深入的研究。

        1978年,中國科學院海洋研究院的欒作峰發(fā)表文章,認為分散的有機質(zhì)無法聚集成油氣藏,且有機說無法解釋石油的運移問題,指出石油是由深部的含C、H、O等元素的氣體沿斷裂帶向上運移,在遇到蓋層阻擋時聚集形成的。[6]8之后,黃瑞華也舉出了火山巖油氣藏的實例,指出了宇宙中的其它無生命星球上甲烷烴的存在,闡述了油氣和熱液礦床的共生現(xiàn)象,并進一步說明用巖石催化也可形成碳氫化合物。[7]67-69

        中國科學院蘭州地質(zhì)研究所的王先彬研究員是國內(nèi)最早正面闡述天然氣的非生物成因和地球深部來源的學者,是無機油氣研究的先驅(qū)者之一。1982年9月,王先彬通過對四川威遠氣田震旦紀天然氣化學組成特征的研究,指出該氣藏的氣體來源既不是該地區(qū)較年輕的其它沉積巖層,也不是遠距離運移,而很有可能是通過深大斷裂運移上來的深部天然氣,提出可以將無機成因與有機成因相結(jié)合的觀點。[8]1069-10711987年3月,王先彬又提出從現(xiàn)代地球物理學、地質(zhì)學、地球化學、地震學等多個學科綜合入手,來探索非生物成因天然氣,將有可能更好地還原出石油天然氣形成的地質(zhì)歷史過程。[9]14-15此后至今30多年間,他一直堅持無機成因氣的研究,陸續(xù)與郭占謙等人合作發(fā)表了《論非生物成因天然氣》《論天然氣形成機制與相關地球科學問題》《中國松遼盆地商業(yè)天然氣的非生物成因烷烴氣體》等文章。

        石油部石油勘探開發(fā)研究院的張愷1984年6月發(fā)表文章,介紹了國際上關于非生物成因天然氣的研究現(xiàn)狀,歸納出關于深層氣假說的幾項研究進展,并指出我國東部地區(qū)、西南部的青藏高原、云貴高原以及四川地區(qū)不但蘊藏著生物成因的天然氣,還應保存著巨大的非生物成因天然氣資源。[10]81-82張愷是比較早的“二元成因論者”,在引介國際上的非生物成因天然氣研究后,20世紀90年代又陸續(xù)發(fā)文探討油氣殼-幔深部成因、油氣成因二元論與勘探新準則,致力于以“油氣成因二元論”來推進我國油氣勘探事業(yè)的發(fā)展。

        1987年10月,地質(zhì)礦產(chǎn)部西南石油地質(zhì)局的符曉在《石油實驗地質(zhì)》上發(fā)表文章,不僅通過大量油氣田的勘探開發(fā)資料為石油無機說提供了支持,更提出了以此為基礎的四川盆地西部的找油氣方向探討,明確提出以石油無機成因說為指導來找尋油氣。[11]211-216在其本人的勘探實踐中,符曉將無機烴源作為一個重要的因素加以考慮,在設計川西新場氣田新851井時,明確提出“地殼深部無機烴源”為三種烴源之一。[12]97符曉提出建議并實施的井位有十多口,日產(chǎn)量最低的川孝104井為4×104m3,最高的新856井為60×104m3。符曉根據(jù)自己的勘探實踐總結(jié)出的經(jīng)驗與杜樂天的理論原則(參見下文)基本一致;他還修改了基于有機論的傳統(tǒng)“源控論”,提出“立體源控”的模式,指出“在生油坳陷(凹陷)內(nèi)及其周緣(包括陡坡和緩坡),縱向上,在生油層系以下和上覆的全部非生油層系內(nèi),只要具有適合的聚集、保存條件,就可以找到油氣田(藏)”[13]96。這種“立體源控模式”已與俄羅斯無機成油論的克魯泡特金定律*克魯泡特金定律:如果烴類(石油天然氣)出現(xiàn)在地殼的某個位置(含油氣區(qū)),那么它們會貫穿和集中在整個基底到剖面上層的整個地層剖面。克魯泡特金是俄羅斯無機成油論的代表人物之一。相差無幾。

        3 20世紀90年代至今:我國學者通過獨立探索,將有機生烴和無機生烴學說結(jié)合起來,形成多元生烴理論

        20世紀90年代,我國支持并認同無機成油論的學者越來越多,無機成油論者不再單純地引進國外的概念,而是有了獨立的研究成果,并建立起經(jīng)過自己獨立思考和研究的理論體系。

        中核工業(yè)鈾礦地質(zhì)研究院的杜樂天研究員是較早支持油氣無機成因理論的學者之一,他五十年代留學蘇聯(lián)莫斯科大學地球化學系,深受柯爾任斯基交代學派的影響,同時,他還是中國最早接觸地球排氣學說的學者,并將其引介到中國。當時,國外學者對地球自深部向外持續(xù)排出的氣體成分已經(jīng)取得重要的發(fā)現(xiàn),認為有C、H、O、N、S等元素,經(jīng)過獨立的實證研究,杜樂天發(fā)現(xiàn)堿土族元素Li、Na、K、Rb、Cs特別是Na、K兩種元素,也是地球排氣的重要成分,這是他對地球排氣學說的獨特貢獻。他厘清了地球排氣中各種成分及其作用,將地球排出的氣體成分概括為HACONS(A指堿土族元素),并獨創(chuàng)“幔汁”這一中文術語來指稱之。他認為油氣是由“幔汁”從地球深部帶來的,幔汁是地球構(gòu)造運動的內(nèi)動因,在地殼中各種礦物的成礦過程中都發(fā)揮著重要作用,油氣只是其所成礦物中的一種。*筆者2013年11月至2015年12月期間對杜樂天研究員進行過多次訪談,其中一部分內(nèi)容發(fā)表在《休閑讀品》雜志上,一部分未發(fā)表,此段文字基于這些訪談內(nèi)容而成。1988年,杜樂天在《大地構(gòu)造與成礦學》上發(fā)表文章,指出“幔汁中的C—H系統(tǒng)才是油氣的主要來源”[14]92。從90年代開始,杜樂天陸續(xù)發(fā)表了《幔汁(HACONS)假說》《地幔流體研究的某些新進展》等數(shù)十篇涉及地幔流體與石油成因的論文,系統(tǒng)闡述其學說。他領銜研究的國家自然科學基金首批重點項目《地幔流體與軟流層(體)地球化學》,有多家單位的24名學者參與,該項目進行了充分的野外地質(zhì)觀察和實驗室研究,為“幔汁學說”提供了堅實的科學證據(jù),該項目研究報告于1996年由地質(zhì)出版社公開出版。杜樂天一直堅持在這一方向的持續(xù)探索,思想不斷發(fā)展,2015年,他和張景廉、歐光習聯(lián)名在《地質(zhì)論評》第五期發(fā)表論文,指出石油也是一種熱液礦藏,有機碳干酪根可以生烴,但需要來自深部的熱和氫,而這些能量和物質(zhì),正來源于幔汁。[15]1007-1019此文將有機無機兩種生烴模式融合起來,形成了更符合地質(zhì)實際的多元融合生烴理論。2017年6月杜樂天出版新作,不僅再次系統(tǒng)講述了他的幔汁學說,而且全面系統(tǒng)地闡述了他所獨創(chuàng)的堿交代作用原理、氫的地球化學原理、氧的地球化學原理,并在此基礎上指出,當代地球科學的各個組成部分巖石學、礦物學、大地構(gòu)造學等需要一場全新的革命。[16]1-21現(xiàn)今,“幔汁學說”已經(jīng)成為研究油氣成因尤其是“幔源油氣”的理論基石。

        中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院的張景廉研究員是立場鮮明、行動執(zhí)著的石油無機成因論擁護者。1997年他先后發(fā)表了《Pb、Sr、Nd同位素體系在石油定年與成因示蹤研究中的應用》《塔里木盆地干酪根、瀝青的Pb同位素特征及其原油幔源非生物成因》等文章,通過Pb、Sr、Nd同位素證明了瀝青與干酪根不同源[17]66,[18]84,為石油無機成因提供了證據(jù),并闡述了地幔流體與費—托合成反應[19]93,認為石油的無機成因理論不再只是門捷列夫時代的假說,而是擁有充分依據(jù)的科學理論。張景廉對油氣鉛鍶釹同位素的實驗在世界上也是首次。2001年他出版了我國第一部系統(tǒng)討論石油無機成因?qū)W說的專著,書中系統(tǒng)批判了有機成因論的主要理論基點,如Connan的時間—溫度補償原理等[20]3-9,正面闡述了油氣無機成因的基本原理[20]213-231。直到今天,張景廉仍致力于石油成因的研究,2014年出版了《二論石油的無機成因》,并正在進行《三論石油的無機成因》的撰寫工作。需要特別加以說明的是,盡管張景廉對有機生油論的一些基本觀點做了透徹的批判,但他并不否定有機碳可以生油,他是多元生烴論者,認為有機無機都可以生烴,只是要有各自的生烴條件。

        成都理工大學(原成都地質(zhì)學院)教授、地質(zhì)學家羅志立也是較早接受油氣無機成因的學者,他在工作中發(fā)現(xiàn)我國東部盆地中多有地幔上隆和火山巖活動形成的裂谷盆地,認為“可能有深部無機成因油氣加入”[21]202。羅志立早期曾發(fā)表文章《中國陸相生油二元論》,1991年結(jié)集在《地裂運動與中國油氣分布》一書中出版,1997年又撰寫《再論“中國陸相生油二元論”》,呼吁“在當前有機論者一統(tǒng)天下的局面,也希望對無機論者留有活動的空間”[22]6。2004年羅志立在研究塔里木—揚子古大陸重建時發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的玄武巖能夠通過地裂運動從中、下地殼噴到地面,進而提出峨眉地裂活動可以為無機成因油氣提供上逸通道。[23]124-127

        在20世紀80年代國際上就承認了無機天然氣的存在,我國天然氣地質(zhì)專家包茨在其1988年出版的《天然氣地質(zhì)學》一書中,介紹了大量有關深源氣的資料,明確指出“深源無機成因的甲烷的存在是無可置疑的”[24]57。美國西部逆掩斷裂帶所發(fā)現(xiàn)的天然氣藏中就存在無機成因氣;非洲扎伊爾和盧旺達共和國交界處的基伍湖中含大量天然氣,因其3He濃度被認定為深源氣。[24]5

        中國科學院院士戴金星提出了無機成因天然氣和有機成因天然氣的鑒別標準,這一標準已為業(yè)界所公認,此后中國油氣地質(zhì)學界普遍承認了無機成因天然氣的存在。戴金星在研究煤成氣的過程中發(fā)現(xiàn)其中既含有有機烴烷氣也含有無機烴烷氣,并通過對各油田五千多個樣品的對比研究,提出了鑒別有機氣和無機氣、煤成氣和油成氣的4類21個指標。[25]12-18此后戴金星又相繼發(fā)表《中國含油氣盆地的無機成因氣及其氣藏》《非生物成因天然氣(藏)的構(gòu)造成因類型及其地球化學特征》《無機成因二氧化碳氣的類型分布和成藏控制條件》《無機成因油氣論和無機成因的氣田(藏)概略》等多篇論文和《中國東部無機成因氣及其氣藏形成條件》一書,論述無機成因天然氣的特征和成藏條件。

        這一時期,中國國內(nèi)的學者在無機可以生成天然氣方面已基本達成共識。1994年中國科學院蘭州地質(zhì)研究所出版專著,其中專門列出“非生物成因天然氣”一章,指出“最近數(shù)十年來,用生油(氣)層理論(即有機生烴論)的觀點去解釋油氣的成因遇到種種困難。在地幔中存在大量的烴類,并沿深大斷裂運移到地殼上部,已獲得了大量無可置疑的地球化學證據(jù)?!盵26]331

        大慶石油管理局勘探開發(fā)研究院原副總地質(zhì)師郭占謙對油氣成因持多元論主張,認為既存在有機油氣也存在無機油氣。郭占謙與王先彬合作,以大慶油田為基地做氣源分析研究。1994年他們合作發(fā)表文章,分析了松遼盆地內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu),認為其裂谷成因為深部幔源油氣運移提供了通道;而通過甲烷碳同位素的組成特征比較,認為該地區(qū)天然氣中較高的氦組分的同位素組成特征來源于地幔氦組分。[27]303-309郭占謙與王先彬合作發(fā)表石油無機成因理論相關論文共7篇,他本人獨立或與人合作發(fā)表相關論文共計20多篇,為無機成油理論提供了許多有力的證據(jù)。

        中國石油天然氣集團公司東方地球物理勘探公司的李慶忠院士也認為不應固守有機生油理論。他在2003年發(fā)表文章,列舉有機生油論目前存在的20多個矛盾之處,指出無機生油的可能,并提出應該用溫度替代時間實驗來證明有機物到底能否生油。[28]76-83這篇文章引起了無機成油論者與有機成油論者的一場學術爭論,黃第藩、梁狄剛、王蘭生等持有機成油論的學者與無機成油論者進行了直接的論戰(zhàn)。2005年李慶忠再次指出,石油地質(zhì)界不應固步自封,而應給無機生油論以空間,擴大找油的可能。[29]16

        中國科學院院士肖序常、金之鈞、滕吉文、劉嘉麒與中國工程院院士康玉柱等也都撰文表示接受無機成油理論。肖序常院士發(fā)現(xiàn)中東以及美國、加拿大的油氣區(qū)均分布在蛇綠巖帶附近,而在此前對蛇綠巖的研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)巖石在“蛇紋石化”為蛇綠巖的過程中可以產(chǎn)生烷類(也就是無機成油理論中經(jīng)常提及的“費—托合成效應”),故而轉(zhuǎn)向研究蛇綠巖與油氣的關系,以期能對我國找油有所幫助。[30]163-164金之鈞院士主要研究油氣成藏機理及資源評價,認為盆地中的油氣本就生成于有機和無機共存的環(huán)境中,兩者對其形成均有影響,而深部流體活動更在其中發(fā)揮著極其重要的作用。[31]滕吉文院士指出地球第一深度空間(<5 000米)的一次性化石能源已日漸緊缺,油氣勘探應轉(zhuǎn)向第二深度空間(5 000~10 000米),這一深度按照傳統(tǒng)的干酪根生烴理論限定的生烴門限已很難存在油氣,而美國、德國、俄羅斯的超深鉆都已經(jīng)揭示出這一深度存在油氣的事實。滕院士認為無機成因氣的存在已經(jīng)得到學界公認,而根據(jù)各國無機成油論者的研究,無機成油在理論和事實上也都是可能的,進而提出有機和無機混合油氣成因論,按照這一基礎理論可大大擴展油氣生儲空間,在這個前提下結(jié)合地球物理深部探測技術對第二深度空間進行油氣勘探,將會為我國油、氣能源勘探與開發(fā)打開一個嶄新的局面。[32]2799-2813劉嘉麒院士是火山研究專家,他認為火山作用不僅能夠促進有機生烴也可催化無機生烴,并且對油氣的運、儲、蓋均有貢獻,火山巖油氣藏應該成為尋找油氣的又一方向。[33]1-4康玉柱院士曾經(jīng)在柴達木盆地進行油氣地質(zhì)工作,他參與布置的沙參2井當時是我國最深的一口高產(chǎn)油氣井,在5 391.8米深獲高產(chǎn)油流。根據(jù)有機成油理論中的干酪根熱解模型,到了4 000米以下應該只存在天然氣,而實際上地下6 000米都有油氣存在。結(jié)合自己的工作經(jīng)驗,康院士認為“無機生油理論中的深層‘幔源油氣’擁有巨大的資源潛力,應予以重視”[34]。

        獨創(chuàng)大陸層控構(gòu)造理論的地質(zhì)學家李揚鑒在接受了無機生烴理論的同時進一步指出,油氣主要是從與中下地殼有溝通的深斷裂運移上來的,因此,標志地幔來源的玄武巖和深斷裂可以作為重要的找油指標。[35]169-174李揚鑒的這一見解與肖序常院士的觀點有異曲同工之處。

        中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心的袁學誠研究員和長安大學地球科學與國土資源學院的張之一教授一直在堅持向國內(nèi)介紹國外的無機成油理論進展,并期望能將國外的成功范例應用到國內(nèi)。張之一是前文提到過的前蘇聯(lián)專家梁布興執(zhí)教過的最早接觸到無機成油理論的學生中的一員,20世紀60年代在成都地質(zhì)學院教授石油地質(zhì)學時,張之一發(fā)現(xiàn)有機生油理論在解釋油田成因時有解釋不通的地方,此后逐漸接受無機成油理論,并堅持發(fā)表文章,向國內(nèi)介紹俄國的無機成油研究成果。[3]89袁學誠是地球物理專家,近些年開始關注生油理論,從物理勘探的角度指出了我國從深部構(gòu)造探索來尋找無機油氣的前景,并通過依靠現(xiàn)代無機成油理論在第聶伯—頓涅茨盆地北肩成功找到油氣的范例,指出秦嶺大別深處和東部上升的軟流圈可能是我國各盆地油氣的主要來源。[36]843-853,[37]1117-1121

        原新疆油田勘探部主任林隆棟曾是石油有機成因論的信奉者,對克拉瑪依油田的發(fā)展做出過突出貢獻,有豐富的石油勘探經(jīng)驗,退休后,他通過理論研究與反思,逐漸轉(zhuǎn)而接受油氣無機成因理論,認為以無機成油論來總結(jié)自己的勘探經(jīng)驗反而更符合科學邏輯。林隆棟依據(jù)自己多年的勘探經(jīng)驗,認為準噶爾盆地已經(jīng)有了很好的基礎,可以成為驗證無機成油理論的實驗特區(qū),只要把工作量不夠的地方補上,采用新的找油模式,一定可以再打一次石油工業(yè)的翻身仗。[38]86-87林隆棟的學術轉(zhuǎn)向意味著無機成油理論正在由理論探討走向勘探實踐。

        大慶油田勘探開發(fā)研究院的崔永強是中青年學者中最堅定的無機成油理論的支持者,對有機成油理論持批判態(tài)度,大力引進國外無機成油理論研究成果,并致力于推進以無機成油理論來指導油田的勘探開發(fā)實踐。崔永強依托大慶油田徐家圍子無機氣的發(fā)現(xiàn),對來自地幔的非生物成因天然氣做了大量研究,發(fā)表了《松遼盆地無機成因烴類氣藏的幔源貢獻》等數(shù)十篇論文,并期望能夠形成以無機成油理論指導勘探的實施方案。

        2014年10月,中國科學技術大學出版社出版了以中青年學者、中石油勘探開發(fā)研究院的陶士振教授為第一作者的《無機成因天然氣》一書,中國科技大學的劉德良教授等二十多名學者參加撰寫,該書是國內(nèi)第一部系統(tǒng)研究無機成因天然氣的學術專著,突出了無機成因天然氣產(chǎn)生的物理化學條件,重點闡述無機成因天然氣成藏地質(zhì)構(gòu)造的體系結(jié)構(gòu)和成藏地質(zhì)構(gòu)造的動力學以及成藏構(gòu)造的地球物理和地球化學。戴金星院士評價該書“對未來無機天然氣資源的勘探、開發(fā)和利用具有一定的指導意義?!盵39]序

        遙感地質(zhì)專家陳蔭祥、石油地質(zhì)專家陳滬生等人也均接受了油氣無機成因理論,曾撰文指出無機成因油氣是有科學依據(jù)的,應該予以承認并作為前景區(qū)域或戰(zhàn)略后備領域。[40]84-98,[41]1-4

        除了專業(yè)的學者,民間的部分科研力量也在努力推進無機成油理論在我國的發(fā)展,其中兩位代表人物是非地質(zhì)專家曾雄飛和農(nóng)民出身的石軍柱。曾雄飛是炸藥和爆炸力學專家,在職期間的主要科技研究都與國防建設有關,退休后開始按自己的興趣做研究,提出了新原子論和宏觀物質(zhì)波理論。曾雄飛認為地球是太陽系“爆炸”形成的,油氣田則是地球形成時的產(chǎn)物,其形成年代早于生物有機質(zhì)出現(xiàn)的年代,提出無機生油理論應從星球視角進行研究。[42]52-54在其著作《新原子論及其應用研究——油氣成礦爆炸地質(zhì)動力學理論》一書中,曾雄飛詳細論述了這一原理。農(nóng)民出身的石軍柱自1987年開始研究油氣無機成因理論,于2006年在油氣成藏機理與資源評價國際學術研討會上發(fā)表文章《古盆地蒸發(fā)沉淀有機酸鹽生油氣機理》,并于次年在全國有機地球化學學術會議上發(fā)表文章《有機酸鹽高溫、高壓生油氣模擬實驗》,力求以實驗來證實油氣的無機成因。這兩次會議上除了石軍柱再無其他人提出有關油氣無機成因的觀點,但有不少人對此感興趣,與石軍柱進行了討論。*2017年11月23日筆者與石軍柱的電話交流記錄。因種種原因,石軍柱的諸多文章均是會議收錄,未在其它期刊上發(fā)表過。

        4 勘探實踐和學術活動

        迄今為止,在中國尚未有明確地以無機生烴論指導的油氣勘探實踐(符曉在川西的勘探實踐所打的官方旗號仍是有機論,只是在他后來發(fā)表的文獻中,能推測出無機論對他起了實際作用),但在勘探活動中發(fā)現(xiàn)的一些案例,已經(jīng)獲得了公認的無機成因天然氣的證據(jù),如大慶徐家圍子氣田、江蘇黃橋二氧化碳氣田與東營凹陷平方王油田古近系天然氣及威遠震旦系天然氣藏。大慶徐家圍子斷陷地區(qū)昌德、汪家屯等多個氣田根據(jù)同位素數(shù)值等判定存在無機烴類氣體,且推斷其來源為地球深部[43]524-525;江蘇黃橋氣田根據(jù)其產(chǎn)出氣體組成與同位素數(shù)據(jù)判定為深部幔源無機成因氣體[44]190;東營凹陷平方王油田古近系天然氣同樣依據(jù)樣品中的CO2含量及氦同位素比值確定其主要為幔源成因氣[39]10;我國四川威遠震旦系氣藏因氣藏年齡與地層年齡的巨大差異而被認為可能來自地球深部[39]10。這些氣田或者氣藏均不是在油氣無機成因理論有意識的指導下發(fā)現(xiàn)的,但是它們的發(fā)現(xiàn)卻給油氣無機成因理論提供了有利的證據(jù),其研究也為以后無機成因油氣田的發(fā)現(xiàn)提供了一個好的前提。

        油氣無機成因理論在勘探上的第一次實踐嘗試是杜樂天提出的“廟島深鉆計劃”,擬通過在廟島群島區(qū)域打深鉆開發(fā)深部油氣資源。[45]15-162005年6月國家發(fā)改委主持召開了“《渤海廟島群島深部中地殼天然氣深鉆開發(fā)》項目論證會”,聽取了杜樂天的報告,會議結(jié)束后中石油登記了該區(qū)域的礦權,但并沒有進行實際的工作。2007年中石化在青島召開了“中石化無機成因天然氣學術研討會”,會上討論了怎樣在廟島實施深鉆方案,但也未能付諸實踐。關于廟島計劃,杜樂天的團隊也進行了地表勘察以及電法、土壤測氣等工作,并于2010年形成了一份書面報告《廟島群島及燕山北緣地幔流體和深部油氣調(diào)查2009年度工作總結(jié)》*內(nèi)部工作報告,未公開發(fā)表。。由于多方面的原因,這一計劃最終還是夭折了。杜樂天還推動建立了中國地球物理學會流體地球科學分會,該會自1998年成立到2016年期間共開過五次年會,每次年會都有學者宣讀無機成油論觀點的論文,是國內(nèi)無機論者的重要交流平臺。

        除此之外,2005年10月18—20日,以“非生物(無機)油氣的形成和資源前景”為主題召開了香山科學會議第265次學術討論會,中國科學院、中國石油、中國石化、中國海油、國土資源部等單位及部分高校的專家學者參會,討論了我國非生物油氣的地質(zhì)基礎理論問題和資源前景。[46]143-144

        國內(nèi)相關地學科技期刊為無機成油論學者發(fā)表研究成果提供了平臺,《中國科學》《地質(zhì)論評》《地球物理學報》《中國地質(zhì)》《石油勘探與開發(fā)》等核心期刊都有無機成油論觀點的論文發(fā)表。特別突出的是《新疆石油地質(zhì)》,十多年間持續(xù)刊發(fā)石油無機成因論者的文章,當時的主編夏明生20世紀50年代就讀于西北大學地質(zhì)系,從那時起就了解到庫德梁采夫的無機成油論觀點,他精通俄語,參加過俄語地質(zhì)學詞典的編寫,由于他本人傾向接受無機成油論,所以該刊刊發(fā)了較多的國內(nèi)無機成油論者的論文以及翻譯的俄羅斯無機成油論譯文,任俞女士是主要的譯者。[47]153-155《中國石化報》的資深記者陳偉立對杜樂天等持無機論觀點的學者的研究活動十分關注,多次做過報道。

        油氣無機成因理論的發(fā)展引起了西安石油大學石油史研究所的關注。該研究所于2011年起開始對這一理論在我國的發(fā)展進行系統(tǒng)的研究,對多位學者進行了口述史訪談,以此為基礎與《休閑讀品》雜志社合作出版了6期相關專輯。2015年該所研究人員赴俄羅斯,與俄油氣無機成因理論的研究者進行交流,帶回并組織翻譯整理了部分“地球排氣作用會議”與“紀念庫德梁采夫會議”的相關論文,后又邀請俄羅斯學者訪華。此后還前往大慶油田、冀東油田、新疆油田等多個油田,與油田相關人員就油氣無機成因理論在勘探實踐中如何應用進行了探討。

        東方地球物理勘探公司的原副總工程師裘慰庭曾留學俄國古勃金石油大學,退休后仍對俄羅斯的石油地質(zhì)科學和物探技術的發(fā)展保持跟蹤研究,西安石油大學石油史研究所與俄羅斯油氣無機成因理論的研究者的交流也靠其促成。裘慰庭本人也已接受了油氣無機成因理論,并在探索以無機成因理論來指導油氣勘探的物探技術方法。近十余年,裘慰庭一直在進行俄羅斯油氣無機成因理論研究成果的翻譯工作,翻譯了大量文獻,但僅作內(nèi)部資料和業(yè)內(nèi)交流,尚未公開出版發(fā)行。

        5 結(jié) 語

        從20世紀50年代起,無機成油論在中國經(jīng)歷了初步引介、重新提起、獨立研究三個階段,從學術思想的角度來看,已蔚為大觀,越來越多的學者接受了這方面的理論,并將其推向深入,目前已經(jīng)取得了以下三方面顯著的進展。

        (1)中國學者經(jīng)過獨立的研究思考,已經(jīng)形成了融有機生烴論和無機生烴論于一體的多元生烴理論,系統(tǒng)解釋了各種生烴類型的機制和原理,并進一步建立起與之對應的成藏模式。多元生烴理論在清除了有機生烴論中一些明顯難以成立的觀點后,保留了其合理的部分,并以無機論的幔汁學說為有機生烴理論提供了熱源和部分氫源,彌補了傳統(tǒng)有機生烴論的不足。

        (2)勘探實踐已證明無機成因天然氣的存在,如前文所述的大慶徐家圍子深氣、江蘇黃橋二氧化碳氣田等,隨著勘探不斷深入,相關案例愈來愈多。

        (3)越來越多從事實際勘探的工作者開始接受多元生烴理論,并正在探索與勘探實踐相結(jié)合的路徑。還有民間資本成立了幔源油氣勘探開發(fā)研究有限公司,嘗試以幔源油氣理論為指導,拓展油氣勘探的空間。

        當然,目前油氣無機成因理論在中國還處于比較弱小的地位,無機論者包容了有機論,有機論者尚未包容無機論,主流的學術話語特別是勘探界的實際勘探作業(yè)流程中,還沒有無機論理論的地位。無機論要挑戰(zhàn)占統(tǒng)治地位多年的有機論,如果沒有足夠的知識和經(jīng)驗積累,就不會有挑戰(zhàn)傳統(tǒng)權威的自信和能力,所以,主張無機論的學者普遍年齡偏大,都在七、八十歲以上。同時,由于這一學說尚處于非主流地位,所以,跟進的中青年學者相對偏少,這在一定程度上,影響著無機成因論的發(fā)展。

        但是,我們認為油氣的無機成因?qū)W說特別是它在中國的最新形態(tài)——多元生烴學說具有強大的生命力和廣闊的發(fā)展空間。一方面,這一學說的理論邏輯嚴密,具有完整的自洽性,實驗證據(jù)和實際地質(zhì)觀察證據(jù)也越來越多,足以支持其在科學上的成立;另一方面,我國面臨的嚴峻的油氣形勢要求油氣勘探界必須想出新辦法以找到更多的油氣。2016年,我國油氣進口總量已經(jīng)超過60%,存在嚴重的能源安全隱患,隨著國家對環(huán)保的重視,鐵腕治霾,大量煤鍋爐被關停,對天然氣的需求直線上升,對勘探的要求越來越迫切。這種強大的實際需求已經(jīng)使勘探鉆井的深度越來越深,2000年,深度5000多米的東??茖W井被列入國家“九五”重大科學工程,當時號稱“亞洲第一深井”,但現(xiàn)在,很多油田的生產(chǎn)井都超過了5000米,有的已經(jīng)超過了7000米,越往深部,傳統(tǒng)有機成油論的解釋能力就越弱,無機成油論的解釋能力就越強。油氣需求是推動無機成油理論發(fā)展的最大動力。

        特別說明:筆者及同事從2010年開始關注無機成油論的問題,七年多的時間內(nèi),采訪了國內(nèi)外數(shù)十位專家學者,我們訪問過的郭占謙先生于2014年11月24日離世,杜樂天先生于2017年9月29日離世,謹以此文表達對他們的崇高敬意和深切懷念。

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