理論的價(jià)值在于指導(dǎo)實(shí)踐

本刊記者（以下簡(jiǎn)稱記）：劉院士您好！我們知道您是火山專家，同時(shí)也在研究火山巖油氣藏，所以拜訪您，想請(qǐng)您談一談火山巖與油氣藏的關(guān)系，我們先從最基本的問題請(qǐng)教起。首先，火山是怎么形成的，它在地下的整體構(gòu)型是什么樣子的？

劉嘉麒院士（以下簡(jiǎn)稱劉）：火山是一種非常重要、也非常廣泛的地質(zhì)現(xiàn)象，在全球到處可以看到火山，不過，它們的時(shí)代不同，有的是剛噴發(fā)形成的，有的是幾萬(wàn)年、幾十萬(wàn)年、幾億年前形成的老火山，也就是說(shuō)從地球形成開始到現(xiàn)在幾乎都有火山活動(dòng)，都有火山形成，但早期的火山已經(jīng)不保存原來(lái)的地貌形態(tài)，一般不叫它火山，而叫火山巖；現(xiàn)在還保留火山地貌形態(tài)的就叫火山。火山的形成，首先得有巖漿，巖漿在一定的地質(zhì)條件下噴出地表，冷凝后形成的地質(zhì)體就叫火山，所以火山形成的最基本條件是要有巖漿和能使巖漿噴出的通道及動(dòng)力。

記：巖漿是怎么來(lái)的？

劉：巖漿的形成，通常是地球深部（比如地幔或下地殼）的局部熔融。地球從表面看是個(gè)固體，但在深部有局部熔融，局部熔融就形成巖漿，這是一個(gè)很復(fù)雜的地質(zhì)過程，有的是在板塊的俯沖帶，也有的呈所謂的地幔柱，地質(zhì)條件不一樣，成因也不一樣。

記：巖漿有的很深，像地幔柱，有的書上說(shuō)有500千米深。

劉：巖漿的形成可能達(dá)不到那么深，但幾十公里到上百公里還是有的，巖漿源在百十公里深的地方是可能的。

記：巖漿形成之前是什么狀態(tài)？

劉：巖漿形成之前的狀態(tài)取決于地球結(jié)構(gòu)，地球分地核、地幔和地殼。至于說(shuō)地核是什么狀態(tài)，固體狀態(tài)還是熔融狀態(tài)，科學(xué)界還在探討，但總的來(lái)講，到了地球表層，地殼這一部分基本上是固態(tài)。我們說(shuō)的火山噴發(fā)的巖漿，基本上是在下地殼到上地幔這個(gè)位置形成的，這個(gè)深度一般是從幾十公里到上百公里。

記：巖漿比較多的聚集的那個(gè)地方是不是叫巖漿房？

劉：對(duì)，是叫巖漿房，也有稱巖漿囊的。

記：那就是現(xiàn)在還存在，根據(jù)深部地震探測(cè)到的。

劉：是的，現(xiàn)在的地球深部會(huì)有一些巖漿房，因?yàn)槊磕甑厍蛏隙加泻芏啻蔚幕鹕絿姲l(fā)，火山噴發(fā)最基本的條件得有巖漿啊。

記：火山是現(xiàn)在正在活動(dòng)的，哪怕休眠的也叫火山，已經(jīng)完全冷凝下來(lái)的叫火山巖了？

劉：火山從它的狀態(tài)看，可以分為兩大類，一類是死火山，一類是活火山。所謂活火山，學(xué)術(shù)上認(rèn)為，全新世以來(lái)，即11700年前以來(lái)，有過噴發(fā)記錄的火山，都叫活火山；反之，沒有噴發(fā)過的火山就叫死火山。活火山在這1萬(wàn)多年來(lái)也不是經(jīng)常噴發(fā)，也許噴發(fā)幾次，幾十次，上百次，噴噴停停，停止噴發(fā)的時(shí)候就叫休眠火山，所以休眠火山屬于活火山的范疇。那些幾億年前形成的火山，往往不存在火山形態(tài)，就叫火山巖了。但是若是找礦，有時(shí)還得恢復(fù)火山形態(tài)，確定原來(lái)的火山機(jī)構(gòu)，比如火山頸、火山口、火山錐等，以指導(dǎo)找礦。

記：“火山機(jī)構(gòu)”這個(gè)概念的準(zhǔn)確含義是什么？

劉：火山機(jī)構(gòu)包括火山的各個(gè)組成部分，通常成山體的部分稱為火山錐，火山錐中間有火山口，火山口下面有火山頸，火山口周圍有熔巖流和熔巖臺(tái)地等，這些都屬于火山機(jī)構(gòu)。

記：火山也有火山根吧，就是巖漿房嗎？

劉：也可以這樣說(shuō)。

記：可不可以這樣理解，巖漿噴發(fā)出來(lái)，在巖漿房上面形成了火山錐。

劉：巖漿噴出地表才能形成火山，沒有到地表，就不能叫火山。巖漿活動(dòng)分淺成、深成和噴出三種形式，相對(duì)應(yīng)形成的巖石就叫淺成巖、深成巖和噴出巖，它們都是巖漿巖，也叫火成巖，火山巖是巖漿巖的一大類。

人們熟悉的花崗巖，就是巖漿形成的，但它肯定是深成的，不能叫火山巖或噴出巖，即使有許多花崗巖出露在地表，那是地質(zhì)作用把它從地下翻上來(lái)，它當(dāng)初形成時(shí)并沒有出露到地表。

記：我從您的書上看到，火山經(jīng)常在一個(gè)地方反復(fù)噴發(fā)。

劉：理論上是這樣的，當(dāng)然第一次爆發(fā)不是反復(fù)的了，總得有新的地方，但是一旦火山噴發(fā)了，經(jīng)常是反復(fù)的。

記：您在論文中指出：“火山巖的氣藏包括火山巖本身直接作為油氣儲(chǔ)層和與火山巖或火山作用有關(guān)的油氣藏。”是否可以理解為火山作用對(duì)油氣藏的形成是有影響的？

劉：對(duì)，有影響。按傳統(tǒng)觀念找石油、天然氣，都是從沉積巖里找，因?yàn)槭汀⑻烊粴馐菬N類化合物，由有機(jī)物降解形成。而火成巖、巖漿巖是在高溫下形成，里邊沒有有機(jī)物，沒有烴類物質(zhì)，從理論上講，火成巖里面不可能有油氣形成，所以過去石油界往往把火成巖或火山巖看成是尋找油氣的禁區(qū)，遇到火成巖或火山巖就忽略不做工作了。但是，近些年來(lái)的勘探發(fā)現(xiàn)，火山巖里也含有豐富的油氣藏，也就是說(shuō)在火山巖里，乃至火成巖里，都可能有油氣藏，成為油、氣的儲(chǔ)層，形成油田、氣田。

那么，火山巖或火成巖里的油氣是怎樣形成的呢？是它本身形成的，還是從外邊運(yùn)移進(jìn)來(lái)的？一般說(shuō)來(lái)，火山巖本身不能生成石油和天然氣，但其周圍環(huán)境里，如沉積巖，有可能形成油氣，油氣是流體，它形成后不一定儲(chǔ)存在它形成的地方，而是運(yùn)移到儲(chǔ)存條件好的地方，火山巖因其機(jī)體格架堅(jiān)實(shí)，孔隙度發(fā)育，能成為很好的儲(chǔ)層，于是就集聚豐富的油氣。實(shí)際上，近十多年來(lái)，我們國(guó)家找到的油氣藏，很大一部分是在火山巖里找到的，這就給油氣勘探開辟了一個(gè)新領(lǐng)域。

記：我們了解了一點(diǎn)無(wú)機(jī)成油學(xué)說(shuō)，覺得這個(gè)學(xué)說(shuō)的解釋力正在增強(qiáng)。

劉：石油成因問題爭(zhēng)論得已經(jīng)太久了，過去的主流派是不贊成無(wú)機(jī)成因的，石油本來(lái)是有機(jī)物，是烴類化合物，理論上來(lái)講不應(yīng)該是無(wú)機(jī)成因，但是自然界的事物太復(fù)雜了，比如說(shuō)現(xiàn)在勘探中發(fā)現(xiàn)的CO2氣，用有機(jī)成因解釋有時(shí)解釋不通，再說(shuō)到烴類，最簡(jiǎn)單的碳?xì)浠衔锸羌淄镃H4，有碳、有氫就能化合，無(wú)非就是鏈長(zhǎng)、鏈短，那么除了有機(jī)成因之外，有沒有可能是無(wú)機(jī)成因？

根據(jù)現(xiàn)在的研究來(lái)看，應(yīng)該是存在的，因?yàn)橛袡C(jī)成因烴類化合物的碳同位素組成，跟無(wú)機(jī)成因烴類化合物的碳同位素組成是不一樣的。而我們從鉆井中取出的樣品經(jīng)分析，有的顯有機(jī)成因特征，有的顯無(wú)機(jī)成因特征。火山噴發(fā)的氣體，從地下深部上來(lái)的氣體，許多是無(wú)機(jī)的，這些氣體也含有碳?xì)浠衔铮耐凰氐慕M成跟生物成因的不一樣，表明在烴類化合物里，有有機(jī)成因的，也有無(wú)機(jī)成因的。那么，無(wú)機(jī)成因的烴類化合物是怎樣形成的？

我們知道，火山噴發(fā)除了巖漿還有氣，氣體里有碳和氫，碳和氫這種兩種元素在一定溫度、壓力和催化劑的作用下，就能夠合成碳?xì)浠衔铮詈?jiǎn)單的碳?xì)浠衔镉幸胰病⒓淄榈龋胰病⒓淄檫@些簡(jiǎn)單的有機(jī)物再聚合便形成長(zhǎng)鏈的烴類化合物，進(jìn)而形成油氣藏。

這和學(xué)術(shù)界有一種觀點(diǎn)，即生命的火山成因說(shuō)有關(guān)聯(lián)。說(shuō)火山噴發(fā)是生命形成的一個(gè)途徑，這乍聽起來(lái)有些不可思議，但細(xì)琢磨一下，也不是沒有一點(diǎn)道理。因?yàn)樯谋举|(zhì)是核糖核酸，核糖核酸是由碳?xì)浠衔镆徊揭徊胶铣傻模細(xì)浠衔锸怯商己蜌浜铣傻模敲粗灰刑己蜌溥@兩種元素，就具備了形成核糖核酸的最基本條件，而火山噴發(fā)物中都含有碳和氫，尤其是海底火山噴發(fā)，噴出來(lái)的巖漿及其它物質(zhì)，帶著上千度的高溫，遇到海水馬上就降溫，降到一定程度，并伴有一定壓力，再加上火山噴發(fā)物中的某些物質(zhì)做催化劑，就能形成碳?xì)浠衔铮酆铣砂被帷霈F(xiàn)生命的體征，生命就這樣一步步地繁衍下來(lái)，火山活動(dòng)就成為生命起源的一種途徑。

既然生命都可以形成，形成碳?xì)浠衔锞透蛔銥槠妗倪@個(gè)角度講，石油天然氣的無(wú)機(jī)成因也是可以成立的。實(shí)際上，對(duì)于石油公司來(lái)說(shuō)，是有機(jī)成因還是無(wú)機(jī)成因并不很重要，只要有氣、有油就行，怎么形成的無(wú)所謂。但對(duì)于科學(xué)探討，油氣成因問題就很有價(jià)值了，因?yàn)槟阒懒怂菑哪睦飦?lái)的，它的形成機(jī)制和形成環(huán)境，就能有的放矢地去尋找油氣藏，發(fā)現(xiàn)新的油氣田，指導(dǎo)勘探。這就是理論的作用。基礎(chǔ)理論的價(jià)值就在于能指導(dǎo)實(shí)踐。2005年，大慶在徐家圍子火山巖打出了天然氣，打破了傳統(tǒng)的在沉積巖中找油氣的觀念，開拓了在火山巖中尋找油氣的新方向。這幾年，東北的吉林油田、大慶油田、遼河油田以及新疆的一些石油公司，都在火山巖里找到了油田、氣田，取得了很大進(jìn)展。這表明，一旦基礎(chǔ)理論有突破，認(rèn)識(shí)上有突破，實(shí)踐上就會(huì)有突破，推動(dòng)生產(chǎn)的發(fā)展，這就是搞基礎(chǔ)研究的作用。

記：按照有機(jī)論，現(xiàn)在叫源控論，跟烴源巖掛起鉤來(lái)，首先要有烴源巖，然后要有運(yùn)移通道，生、儲(chǔ)、蓋、運(yùn)、聚、保這套東西，火山巖油氣藏就不太一樣了，火山巖油氣藏我關(guān)注了一下，檢索了大概有一百多篇論文，研究者們把火山巖油氣藏現(xiàn)在也分得比較細(xì)，比如在火山巖風(fēng)化殼上形成的。

劉：的確，火山巖油氣藏的成藏條件要比沉積巖的成藏條件復(fù)雜得多，火山巖的產(chǎn)狀除了有大面積的熔巖流，還有不同形態(tài)的火山錐、火山口、碎屑流以及巖墻、巖株、巖體等，它們都可能成為儲(chǔ)層，有時(shí)火山巖風(fēng)化殼也能形成油氣儲(chǔ)層，可見，比沉積巖要復(fù)雜得多，勘探的難度也相對(duì)大一些。

記：在巖性油氣藏里，純粹的火山巖巖體，特別是那種變質(zhì)作用不明顯的，像玄武巖，它里面儲(chǔ)存的油氣，是不是跟幔源、深部來(lái)源更密切一點(diǎn)，跟烴源巖的關(guān)系不太密切。

劉：我們的研究發(fā)現(xiàn)，幾乎所有類型的火山巖，從基性的玄武巖，中性的安山巖，到酸性的流紋巖，都可以做油氣儲(chǔ)層。在時(shí)代上，老的可以，新的也可以，當(dāng)然，太新的不行，比如，你不能去長(zhǎng)白山火山找油氣。火山巖成藏得有一定的地質(zhì)條件才行。現(xiàn)在能找到的火山巖油氣藏，不管是東北的、新疆的，還是其它地方，基本上都離不開裂谷帶。

記：目前咱們國(guó)家有多個(gè)盆地里面發(fā)現(xiàn)了火山巖油氣藏，但在開發(fā)中遇見了一個(gè)問題，初始產(chǎn)量很高，但衰減也快。

劉：如前面已經(jīng)談到的，火山巖地質(zhì)產(chǎn)狀比較復(fù)雜，這給油氣勘探和開發(fā)增加了難度，但是一旦資源枯竭，在沉積巖里找不著了，那還得到火山巖里找。你說(shuō)火山巖油氣藏的儲(chǔ)量衰竭的比較快，這要具體情況具體分析，有的儲(chǔ)量可能本來(lái)就少，有的可能是勘探理論和勘探設(shè)計(jì)有問題，如果缺乏經(jīng)驗(yàn)，按沉積巖那套辦法去勘探，儲(chǔ)量評(píng)估和計(jì)算不準(zhǔn)確，會(huì)漏掉許多儲(chǔ)層和儲(chǔ)量。

記：它的算法應(yīng)該跟沉積巖不一樣，是否有好的辦法？

劉：與沉積巖肯定不一樣，要在實(shí)踐中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)。鑒于火山巖地質(zhì)產(chǎn)狀復(fù)雜，我曾建議，建立地下沙盤，把地下的火山巖和火山機(jī)構(gòu)搞清楚，用地下沙盤指導(dǎo)勘探和儲(chǔ)量計(jì)算。

記：要做好您說(shuō)的“地下沙盤”，恐怕得先取得相關(guān)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)怎么來(lái)？

劉：要有充分的地質(zhì)資料和綜合的地球物理數(shù)據(jù)，重、磁、電、地震都要有，然后進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)建模。

記：火山巖油氣是一種非常規(guī)油氣？

劉：是的，火山巖油氣是一種非常規(guī)油氣。非常規(guī)油氣是相對(duì)常規(guī)油氣而言，相對(duì)于沉積巖型的油氣，火山巖型、致密巖型、頁(yè)巖氣型等油氣都是非常規(guī)的。在常規(guī)油氣逐漸匱乏的情況下，非常規(guī)油氣越來(lái)越受到重視。

記：常規(guī)與非常規(guī)的區(qū)別是什么？

劉：常規(guī)的就是沉積巖油氣，而且是以海相沉積巖為主。以前中國(guó)缺少海相沉積巖油氣，一度被認(rèn)為是貧油國(guó)家，后來(lái)我們建立了陸相成油理論，于是在克拉瑪依、玉門、大慶等陸相盆地找到了石油，摘掉了貧油的帽子。要不是在理論上有新的突破，仍按國(guó)外那套理論辦，中國(guó)是很難找著油氣的。現(xiàn)在常規(guī)的油氣田越來(lái)越緊缺，就要開辟非常規(guī)油氣勘探的新領(lǐng)域。

記：非常感謝您接受我們的采訪。