沿著玄武巖找油

本刊記者（以下簡稱“記”）：您對石油成因的爭論如何看？

李揚鑒先生（以下簡稱“李”）：石油有機說、無機說爭論了一百多年，雖然觀點不同，但是他們雙方都各有長短。我認為石油的成因是多元的。在地質學的早期階段，存在各種各樣的學說，雖然每種學說都有它的學術根據，但也有它的局限性和片面性，爭論到最后大家走到了一起，都是一家人。比如說，最早的火成論和水成論、災變論和均變論，等等。所以，有機說、無機說雙方爭論了那么多年，都有些固執己見。

我們再講具體一點。比如說，有機說認為油氣都是由干酪根有機質演變而來的。但是現在根據地球化學的研究，有機說有很多致命的弱點，無機說就抓住這些東西攻擊它。它主要有下列三大弱點：

第一，干酪根里面的氫很稀少，而烴類的主要成分是氫，嚴重缺氫的干酪根演變成氫含量非常豐富的烴，氫從何而來？

第二，就是溫度。實驗室里一般溫度在240攝氏度以上的條件下，才能讓烴源巖中的干酪根裂解出烴類物質來。而實際上，盆地中埋藏于地下的烴源巖地溫一般只有幾十百把攝氏度，相差很多，那么使干酪根演變成烴所需的熱能又從哪里來？有機說為了自圓其說，又搞了個時間補償理論，用長時間來補償溫度的不足。結果無機說又提出，打個比方，雞蛋在100攝氏度能夠煮熟，但把它放到20攝氏度的環境里1000年也沒法熟。

第三，有機質加氫合成烴的實驗表明，在反應過程中除了需要較高的溫度和較強的壓力之外，還得有鐵族元素的催化，但是這些元素是沉積巖里所缺少的。在新疆原油中有33種元素，超過中國巖石圈陸殼平均含量1～3個數量級，含有18種生物中未發現的元素，也有較豐富的熱液成礦的親鐵元素鐵、鈷、鎳、錳，這些元素從哪里來？

記：有機說者是如何反駁的呢？

李：有機說呢也有反駁的理由，說你們主張無機說，既然是無機油氣應該到處都有，干嘛還要到盆地來？盆地是沉積環境，就說明油氣跟沉積是有密切關系的，沉積物里就有很多有機質。這樣一來無機說者有點難回答。實際上，兩者之間恰恰在這里找到了共同點，因為誰都離不開構造的控制。

我是搞構造的，杜樂天先生是搞地球化學的，根據他的研究，這些來自軟流層的地幔流體里頭有氫、堿金屬、碳、氧、氮、硫和各種金屬元素，而且是高溫的，包括玄武質巖漿。當這些東西上涌到中地殼塑性層時，由于該層的溫度、壓力與實驗室中的條件大體相當，所以它們可以在其中進行費-托合成反應，形成烴類。實際上，油田里頭也不斷有這種無機的天然氣發現。現在天然氣的無機證據是越來越多了，也得到了大家的承認。后來有機說者就退了一步，說無機成因油氣是有的，但不是主要的。

在這個問題上，我把杜樂天先生的地幔流體的研究成果和目前已知的地質事實結合在一起，再用我的大陸層控構造理論將他們統一起來。因為不管是有機還是無機，都跟地幔流體有關，都受一定的地質構造控制。把這些問題說清楚，對油氣資源的預測會有重大的意義。

記：杜樂天教授提出了堿性的地幔汁，那玄武質巖漿跟堿性地幔汁是不是一個東西呢？

李：它們都包含在地幔流體里。比如說我們單位搞的鉀鹽，這是典型的沉積礦產，但是它離開深部地幔流體成礦物質的供應，根本就形成不了。說來說去，不管是油氣也好還是其他礦產也好，即使是典型的沉積礦產，它們一般都離不開深部物質和熱能的供應，離不開來自深部地幔流體的作用。

記：就是杜教授所說的“熱液成礦”？

李：對。對原來搞礦產的學者來說，熱液這種觀點好接受，把這個問題抓住了以后，許多問題都可以迎刃而解。回過頭來還要談，地幔流體是怎么分布的？它是怎么上來的？實際上，地幔流體賦存于軟流層中，至于它是怎么上來的，則不同的構造有不同的控制方式。就拿當今中國東部控制含油氣盆地的上地殼正斷層來說吧。這些控制來自軟流層的玄武質巖漿活動的上地殼正斷層，至今仍然被人誤認為是切穿巖石圈的深大斷裂。然而地球物理測深資料表明，這些斷裂一般都終止于中地殼塑性層。

記：這些只下切到中地殼塑性層的上地殼正斷層及其斷陷盆地，怎么會引起深部軟流層中的玄武質巖漿噴溢呢？

李：這里有個演化過程。位于中地殼塑性層之上的上地殼正斷層上盤，在自身重力作用下的受力狀態，類似于以下伏中地殼塑性層為彈性基礎、以斷層面為自由端的彈性基礎懸臂梁。該盤在梁的強大彎矩和剪切力作用下，趨向斷層面沉降幅度變大，盆地呈箕狀產出，進行楔狀沉積，盆地處于斷陷階段。箕狀盆地沉降幅度往往達數千米。斷陷盆地基底在沉降過程中，勢必要排走下伏中地殼塑性層物質。其中部分熔融物質在上地殼壓力作用下，沿上地殼正斷層上侵和噴溢，成為中酸性侵入巖火山巖，其他的則隨中地殼塑性層其他物質，側遷到毗鄰的重力作用較弱的下盤，促使該盤上地殼向上掀斜成斷隆山，造成斷隆山與斷陷盆地如影隨形，兩者組成了盆-山系。斷隆山的中地殼塑性層增厚，重力作用加強，阻慢了中地殼塑性層物質側遷，降低了斷陷盆地沉降速率。這時斷隆山在隆升過程中，也帶動了斷層上盤沉積物抬升，使沉積中心向盆地中央方向遷移，從而結束了楔狀沉積，轉為向斜狀沉積，盆地從斷陷階段演變到斷坳階段。

斷陷多深，便排走下伏層多厚的物質，從而引起該部位地殼重力失衡、軟流層上拱和上覆巖石圈地幔及下地殼橫彎隆起。隆起軸部物質被壓向兩翼，并產生縱向張性斷裂，導致地幔流體涌入中地殼塑性層，促使該層局部乃至全部基性化。隨后地幔流體又從中地殼塑性層沿上地殼正斷層上升，所以控制玄武質巖漿活動的斷裂，不一定是切穿巖石圈的深大斷裂。這個時期，地幔流體既可以在中地殼塑性層適宜的溫壓條件下合成無機的油氣，也可以涌上盆地與其中的烴源巖進行反應生成“有機”的石油。所以在松遼盆地的同一區域，既有“有機”的石油，也有無機二氧化碳氣田。這種現象在東海陸架盆地也可見到。在該盆地的同一地區，無機的二氧化碳和甲烷氣田與“有機”的油田“和平共處”。

記：盆地基底在沉降過程中，雖然排走了下伏中地殼塑性層物質，但其上面盆地也會有充填物不斷流入補充吧？怎么該部位地殼會造成重力失衡呢？

李：不錯，下面排走物質上面補充物質，地殼厚度并無多大變化。但是被排走的中地殼塑性層物質平均密度為2.8克/立方厘米，新補充的沉積物平均密度只有2.3克/立方厘米，兩者差別較大，所以還是引起該部位重力失衡，軟流層大幅度上拱。盆地演化到最后，地幔流體廣泛大規模上涌，玄武巖發育，油氣資源也主要在這個時期形成，從而引起上覆巖石圈全面大幅度沉降，形成披蓋狀沉積，使斷陷盆地又從斷坳階段轉入坳陷階段。許多專家學者稱這個階段的沉降為熱沉降，認為是地殼散熱引起的冷縮。但是根據松遼盆地的研究資料，這個階段由于高溫的地幔流體大量上涌，地殼不是變冷而是變熱。

綜上所述，地幔流體中粘度較大、活動性較差的玄武質巖漿，其活動強度可以作為該地區地幔流體活動強度和油氣資源豐富程度的標志。渤海灣盆地玄武巖厚逾1000米，其油氣資源儲量便為我國各油田之冠。而與其毗鄰的同時形成的南華北盆地，由于基本無玄武巖活動，油氣資源便十分貧乏。海拉爾盆地與松遼盆地為同一動力背景同一時期的產物，也是由于前者缺乏玄武巖，又無坳陷階的披蓋沉積，因而其油氣儲量無法與玄武巖活動頻繁、坳陷階段沉積最大厚度達3000多米的后者相比擬。東海陸架盆地油氣資源的分布更為典型。在同一個坳陷中，其中一個凹陷一口鉆井鉆遇了基性火山巖，便成為該坳陷中迄今為止唯一發現了油氣田的凹陷。在另一個坳陷的一個凹陷南部，由于有三口鉆井鉆遇拉斑玄武巖，該區便成為當今東海陸架盆地油氣資源最富集的場所。

記：您對過去根據有機說總結出來的“生、儲、運、蓋、圈、保”油氣藏形成的六大條件作何評價？

李：過去總結出來的這些條件，除了“生”需要結合地幔流體這一關鍵性因素作出新的思考之外，其他條件都是從生產實踐總結出來的行之有效的寶貴經驗，值得珍惜。

記：您舉了這個盆-山系的例子，來證明玄武巖與油氣資源的關系，但是，除了盆-山系之外，還有其他構造類型以不同的方式對地幔流體上涌進行控制嗎？

李：有。就我目前的研究，在中國大陸至少還有兩種構造類型以不同的方式促使地幔流體上涌：一種是由盆-山系演變而成的仰沖型沖疊造山帶及其壓陷盆地；另一種就是青藏高原這樣的巨型縱彎隆起厚皮構造帶。

先談第一種。這種構造類型對油氣資源的控制，是我近些年才發現的。鄂爾多斯盆地油氣資源比較豐富，起初我想用盆-山系觀點來解釋，但又覺得該盆地內部并無上地殼正斷層及其斷陷盆地存在，久久不得其解。后來我發現該盆地西緣從前寒武紀開始，一直存在著一條近南北向的賀蘭裂谷（斷陷盆地），其西邊為阿拉善古陸（斷隆山）。三疊紀時期，由于中三疊世與晚三疊世之間和三疊紀與侏羅紀之間，先后于俄羅斯和加拿大兩地發生兩起巨大的隕星逆向撞擊事件，使地球自轉角速度急劇變慢，從而派生了強烈的自赤道指向兩極的經向慣性力和自西向東的緯向慣性力，造成全球性的兩期造山運動。它們在印支半島和我國稱為印支運動。在北半球自南而北的經向慣性力，使受東西向商丹上地殼走滑正斷層控制的南秦嶺地槽（斷陷盆地）基底底部剛性的結晶基底，先后兩次向其北側秦嶺地軸（斷隆山）中地殼塑性層進行順序俯沖，俯沖距離達50多千米。在俯沖過程中，結晶基底俯沖巖板上覆蓋層被刮削下來，形成向南褶皺倒轉仰沖推覆的南秦嶺沖褶帶。俯沖巖板則在俯沖過程強烈的擠壓力和摩擦力作用下，分別發生超高壓、高壓變質作用，并使北秦嶺中地殼塑性層物質產生選擇性重熔，形成花崗質巖漿巖及其各種豐富的金屬和非金屬礦床。自西向東的兩期緯向慣性力，則使阿拉善斷隆山上地殼先后兩次向東側賀蘭斷陷盆地應變空間仰沖推覆，由西而東形成兩條南北向長達600千米的壓陷盆地。斷隆山上地殼在向斷陷盆地仰沖推覆過程中，其下伏中地殼塑性層頂部便出現了虛脫空間，引起該部位圍壓急劇下降，產生強烈的吸入作用；同時推覆體的重力也對斷陷盆地深部上拱的軟流層施行強烈的擠壓，促使其中地幔流體大規模涌向斷隆山。隨后沿鄂爾多斯盆地各個大的不整合面進入盆地中部隆起帶，形成多層次油氣資源。中國石油勘探開發研究院西北分院的張景廉研究員贊成我這種觀點，并邀請我合作。根據該觀點，有關地質事實得到了合理的解釋，在盆地中下侏羅統包爾漢圖群中也發現了玄武巖、安山巖、凝灰巖。于是，2009年我們共同完成了《鄂爾多斯盆地深部地殼構造特征與油氣成藏》一文，發表于《新疆石油地質》第30卷第2期。我想這種構造類型的油氣資源，在中國西部不會少見。對于中國東部海域幾個油氣田，我原來只對渤海灣盆地有所了解，其他幾個盆地并不熟悉。近兩三年，中國地質科學研究院邀請我參加他們的東海和南海課題。起初我只閱讀了一些有關的構造資料，發現東海陸架盆地東部坳陷的新竹凹陷和南海南部的曾母、文萊-沙巴和巴拉望等盆地也屬于壓陷盆地類型，它們也有玄武巖或蛇綠巖，便根據我既有的理論進行分析，得出這些盆地應該有油氣的結論。他們告訴我，新竹凹陷臺灣已經開采了三十來年，南海南部這些盆地國外也正在大力開采，這些事實使上述觀點得到了印證。

當前國內學術界往往把壓陷盆地稱為前陸盆地，其實兩者的構造背景、構造層次不同。壓陷盆地的前身是盆-山系，是斷隆山整個上地殼向斷陷盆地仰沖推覆的產物，屬于厚皮構造。前陸盆地是徐士1883年提出的概念，它的前身是陸緣斜坡，相當于上述南秦嶺印支沖褶帶南側揚子地臺上的凹陷，局限于蓋層的薄皮構造。它與深部并無直接聯系，對油氣不起什么控制作用。

記：還有另一種構造類型吧？

李：現在再談第二種構造類型。青藏高原上地殼經過了印支運動以來歷次的造山運動，已經“焊接”成一個剛硬的整體。因而中始新世以來在印支板塊一再推擠下，便作為一個整體一次次縱彎隆起。在上地殼縱彎隆起過程中，其軸部便產生虛脫空間和強烈吸入作用，導致青藏高原周圍地區的中、下殼物質大規模順層涌入，使高原地殼厚度大增。順便說一下，龍門山地震帶2008年發生的汶川大地震，便可能是四川盆地中地殼塑性層物質大規模涌入青藏高原所致。青藏高原地殼厚度增加后，勢必迫使下伏巖石圈地幔向下彎曲成山根。巖石圈地幔在向下橫彎過程中，其軸部外側便產生自下而上發育的張性斷裂，為軟流層的地幔流體大規模涌入地殼打開了通道，從而在下地殼形成了巨厚的殼幔混合熔融層。這些進入地殼的地幔流體，在上面虛脫空間的吸引下，還上升到中地殼頂部，促使該部位物質也部分熔融，產生不同性質的巖漿。于是，在班公湖-怒江斷裂帶兩側的青藏高原厚皮縱彎隆起帶軸部的地殼中，存在著兩個低速低阻層。上部低速低阻層位于中地殼塑性層頂部，埋深20～25千米，層厚10～13千米。下部低速層則位于埋深50～56千米以深的下地殼，厚度10～30千米。

如上所述，青藏高原的中、下地殼充滿了地幔流體。所以青藏高原的大幅度隆升，不但沒有破壞油氣的聚集，反而為其腹地和周邊壓陷盆地油氣資源的形成，提供了豐富的物質和熱能來源。青藏高原的基性巖漿及其有關礦產很豐富，但其自身豐富的油氣資源現在還未得到證實。

記：我們之前拜訪了肖序常院士，他認為蛇綠巖跟油氣之間有關聯，您認為玄武巖與油氣有關系，都是“幔源說”，原理上是一樣嗎？

李：原理是一樣的。根據一些學者的研究，事實上蛇綠巖是鎂鐵質-超鎂鐵質巖石組合，它們都是來自軟流層（前中生代為異常地幔），與玄武巖漿來源相同。

記：多年來的學術生涯，讓您最感動的是什么？

李：我是個喜歡理論思維的人，也常常享受到理論思維的樂趣。當我的思路對頭，抓到了問題的實質時，便產生了頓悟，一通百通。這時我感到自然界是多么有序多么和諧啊。天人合一，從而獲得了無與倫比的美的享受。我想這是對一個探索者最高的獎賞吧。Ω

后記：對李揚鑒先生的采訪是在河北涿州他的家中進行的，因為是崔永強博士的臨時推薦我們才知道李先生的，所以，事先的準備不夠充分，沒來得及讀先生的主要作品，只是從網上的資料得知，先生曾被錯化為右派，在勞改隊里待了二十二年。采訪中，我們也談到了他當年的坎坷，但先生的語氣一直那么平和沉靜，毫無怨懟之氣。回來后讀先生的書，才了解他當年經歷過多么漫長深重的痛苦。李先生的文章寫得是極有鋒芒的，在科學觀點上毫不含糊，但對個人際遇，卻極富包容性。他的回憶錄里有批判、有思考，但沒有抱怨，更沒有仇恨，他把一切苦難都注入到自己的心底，釋放出的只是對真理、對祖國的愛，這是和祖國同在、和祖國一體的那種人，看到他，就看見我們的祖國了。