孕育黑金的沃土-缺氧沉積

程文杰　夏春元　張錦

（長江大學地球科學學院湖北武漢430100）

孕育黑金的沃土-缺氧沉積

程文杰夏春元張錦

（長江大學地球科學學院湖北武漢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，和風拂過，牧歌悠揚。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。這和環境污染或多或少有些聯系，但其影響的直接因素是河流水體中攜帶物質的多少。很多老一輩的人會有這樣的經驗，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，而這些雜質就是水中所攜帶的一些物質，流水將這些物質由一地帶往另一地的這樣的一種現象就像搬運貨物一樣，所以，在地質上，我們稱其為“搬運作用”，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，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運向遠方。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，當水體流速變快，就能帶著更多的物質運動，當水體速度降下來，流水的“力氣“變小，就會丟掉它扛著的一些物質，在這個地方沉降下來。這個流水將其攜帶的物質卸下來并發生物質沉降的過程，我們在地質上稱其為”沉積作用“。

沉積作用發生的環境不同，沉積物（也就是被水流卸下來的物質）特征也會有所不同。現在，我們來談談一種比較特殊的沉積——缺氧沉積。

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

那缺氧環境是如何產生的呢，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，當水深深到一定深度時，海底將是一片漆黑，而在黑暗中綠色植物是無法生存的，自然就無法進行光合作用，造成海底環境的缺氧；生物死去后，其本身也會成為海水攜帶物質的一部分，當水體的運動速度減弱到一定程度，生物遺體也會發生沉降，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的深度形成缺氧環境。因此，再海平面上升這一過程（即地質上說的海侵過程）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境。

水體在橫向上是運動的，在縱向上也是運動著的。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為外界氣溫的劇烈變化而降低，會造成表層水的密度大于下層水體的密度，這時，就會發生水體垂向上的交流，表層密度大的水體向下運動，深層密度相對較小的水體向上運動。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，就會造成深層的水因水體的停滯而缺氧，形成缺氧環境。而這種缺氧成因在地質上叫做停滯缺氧。

上升流的發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吹走了，而其下部的水體為了補償這一部分水體的損失，而向上部運動，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鹽，這些營養物質被上升流帶到水體表層后，表層水體的富氧和富營養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，當生物繁盛到一定程度后，水中的溶氧量無法負擔如此眾多的生物數量時，水體中的溶氧量就會下降，水中生物數量開始衰弱，而生物遺體的腐敗耗氧會使得水體中的氧氣含量進一步降低，形成缺氧環境。

缺氧環境中會有獨特的生物種群。缺氧沉積中底棲生物稀少，浮游生物發育。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物質來源，陽光和氧氣，在缺氧的環境中難以生存。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境中很好的沉積下來。

缺氧環境有特定的沉積特征。缺氧環境中水體溶氧量較低，有機質難以被氧化分解，從而很好地保存了下來，導致巖石的顏色較暗。而缺氧環境多為安靜深層的水體，水動力條件較弱，此時水體只能搬著一些相當細小的顆粒運動，而這些小顆粒沉積后形成泥頁巖。

缺氧環境的研究對油氣勘探又有什么意義呢？石油，天然氣是國民經濟的命脈所在。而石油、天然氣大部分是有機成因的，即是由原有沉積物中未被氧化分解的生物殘骸經過一系列的生物化學變化而形成的，因此對有機物質能夠較好保存的缺氧環境下產生的沉積物中能夠含有更多的有機物質，也就具有相比于其他沉積環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境中，經歷了一億多年的沉淀，我們的油氣資源應運而生，油氣資源是國民生活的命脈，所以打開“缺氧沉積”這個寶庫將成為以后油氣勘探工作中的重中之重。