maoxp9的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/maoxp9

博文

油气到底在哪儿-一个页岩富有机质的全新认识

已有 1716 次阅读 2023-10-13 17:13 |系统分类:论文交流

      页岩油气富集的前提,是页岩中含丰富的有机质。那,什么地方,什么条件,才会有大量有机质堆积?

      主流观点认为,重大地质事件(大氧缺氧、火山喷发、多金属矿富集、重力流、气候变化、生物大灭绝)与黑色页岩有关,真的?黑色页岩更易出现在深水环境,如海洋环境大陆架上的深水陆棚,陆地环境的深湖-半深湖,真是这样?上升洋流真能带来丰富的营养元素如磷、铁,真的?

      看了下面这3张图,我动摇了。一张是封闭环境和开阔环境下表层沉积物中有机质的差异。图中间有向西南延伸的唐岛分隔,半封闭的海湾内鱼腥味很重,很黑,黑色淤泥;开阔环境中细砂,纯净,很亮,很干净:

图2青岛唐岛湾采样点-大字版.jpg

     第二张是南海大陆架与深海的初级生产力对比,红高蓝低。离陆地越近,生产力越高(褐、红),主要分布于60米水深以浅;远离大陆进入大洋深处,生产力低(绿蓝):

图4初级净生产力分布-大字版.jpg

      第三张图,南海大陆架地层沉积物的类型。南海为较开阔水体,60-200 米深度范围(深水陆棚),受洋流、潮汐流的影响,主要发育相对较粗的细、粉砂,而极少细粒沉积物,如黏土,海床底流平均流速15cm/s,最大速度可超过48cm/s(栾锡武等,2009),发育大型、巨型沙波(波长10-1000m),属富氧的(5-6mg/L)、高能环境。深水陆棚既非低能、也非滞水、更非强还原的环境:

图4南海北部表层沉积物及沙波分布-大字版.jpg

      这样类比是否不妥?现代陆棚不富集有机质,古代的深水陆棚理当一样,将今论古应具有普适性?这个问题困扰了我们整整两年多,页岩油气藏到底藏在哪儿?于是查阅了大量文献,写下此文,《浅议四川盆地五峰组—龙马溪组页岩沉积模式与有机质富集规律》,在此感谢《沉积学报》能接收这种另类的、非主流的观点,更感谢佚名评委给予我非主流观点的包容,虽经多次的修改,值!欢迎下载并指正,下载链接为:沉积学报文章连接知网连接

      论文主要围绕有机质富集环境需具备的三个特征,浅、陆、封,偿试回答以下问题:

      1. 是不是越深水体越还原,水体越安静,越有利于有机质富集?

      本文提出:不是。深海及多数深湖底部是富氧环境,而不是强还原环境,如下图。开阔海域,特别是60-2000米深的大陆架和大陆坡,主要发育细砂、粉砂,无页岩发育。深海海底表层沉积物中有机质低至痕量元素。有机质、成矿物质、甚至斑脱岩均为封闭的泻湖环境或半封闭的海湾环境下富集。开阔环境,或深水陆棚因洋流、潮汐流稀释(和日本核污染水排海类似)是不富集有机质和矿物质的。一些沉积型矿产,磷锰铝,重晶石等均产于较封闭性的环境,封闭环境才兜得住。而最大洪泛期海平面上升后的密集段或凝缩段是贫有机质的;越深越还原是错误的。浅水环境是有机质富集的必要条件(浅陆封的浅)。

微信截图_20230904222005.png

      2. 为什么很多页岩气田总在“水边走”,爱水又怕水,不敢"游"到盆地中心,而是和煤一样,离陆地越近越好?不是说好的深湖-半深湖,深水陆棚,水体越深,越易于发育好烃源岩吗?

      本文提出:因为烃源岩有机质含量高的地区和沉积中心有一定位置偏差,且偏向陆地,深水环境:深湖-半深湖并不富有机质。页岩油气和煤层、巨厚煤层的成矿模式一样:敌退我进,湖平面(海平面)下降时,水退沼泽进盆内; 敌进我退,湖平面(海平面)上升后,水进,沼泽退出盆地,更远离盆地中心。即,有机质、矿物质、甚至火山灰(斑脱岩)都是类似的。近陆远水,亲陆厌水(浅陆封的陆)。页岩油、气和煤一样,在剖面上用黑色表示有机质的分布形状,象马尾一样,向陆一端为厚层页岩或煤,而向盆地中心为马尾,薄层状,至尖灭,越向湖盆中心页岩越薄。有机质、矿物质、火山灰一旦进入开阔的或面积大的水域,这些物质就被分散了,稀释了,不富集了。   

微信截图_20230904221611.png

      3. 油气田中的有机质真是水里产生的?I型干酪根类型的有机质是深湖、深水陆棚中的浮游生物保存下来的?古元古至泥盆纪全为海相地层;而石炭纪至晚古全为海陆过渡相,真的吗?

      本文提出:陆源生物的发育进程控制了干酪根的类型,间接说明陆源有机质的贡献(陆)。古元古至泥盆纪并不是说没有泻湖或海湾,沼泽,而是此时没有高等植物,不能发育III型干酪根,只有I型,甚至连煤也是腐泥型,简称石煤,于是有学者说这个石煤和石炭纪及之后的煤不同,不是腐殖型,应和I型页岩油气一样,是水中的浮游生物所致。完全用有机质类型还决定是海相,还是海陆过渡相,就存在BUG。另外,对现代湖泊有机质的来源分析,采用碳同位素,结果是,以外源有机质为主。

      4. 为什么五峰-龙马溪组页岩Sr/Ba同位素显示出它是低盐度,甚至淡水环境,而其顶,底的碳酸盐岩却是高盐度(正常盐度)?按主流观点,五峰-龙马溪组是海平面大规模上升,深水陆棚环境的,那应和开阔海洋连通,盐度应该八九不离十啊?

      本文提出:因为五峰-龙马溪组沉积期为封闭的泻湖(封),而不是深水陆棚或浅水陆棚。与开阔海必须有隔档,才会是淡水环境。深水陆棚肯定是在大陆架上,既然是大陆架,它外面必有陆坡,即深水陆棚肯定是开阔环境,海湾或泻湖即使水较深,能称为深水陆棚吗?

      5. 中上扬子五峰-龙马溪组页岩真是海进环境下深水陆棚下发育的?

      本文提出:这期间为奥陶纪末大冰期,哪来的海进?,且一旦有页岩发育,一定是淡水环境(封),如果海进,则盐度是正常盐度。奥陶纪末志留纪初为著名的奥陶纪大冰期,为地球历史上的第三次大冰期,咋又突然来个海平面上升?海平面上升一般是气温升高,这会让大冰期想不开的。

      6. 水体越深,湖盆越大越富有机质吗?

     本文提出:从现代湖泊看,水体越深,有机质越贫;水体越浅,有机质越富(浅)。湖盆越大,开阔度越大,越贫有机质。越是小的封闭环境,有机质越富集。如兴凯湖,里海都是封闭的,但面积太大了。古人云,水至清则无鱼。兴凯湖湖泊北面XK1井表层沉积物TOC只有0.5%;深湖抚仙湖面积虽然小一点,但太深了,>150m,表层沉积物TOC只有2.3%。 半深湖洱海类似,只有最南和最北的浅水区(水深<10m)TOC可以到5%,而在深水区(水深10-20m),TOC为2.4-3.9%;浅湖呼伦湖西北部TOC可达5-6%,东南部开阔区域,无陆源供给,表层沉积物只有2.5%。

      7.上升洋流极大促进生产力,且是深层冷水团上升所致。真的吗?

     本文提出:上升流可大大提高古生产力,因为洋流上升可带来磷等多种营养物质,这是经典的,几乎是口头禅了,然而,这是错的。夏季渤海出现的上升流(就是冷水团)、秘鲁西太平洋海域冷水团的温度与当年春季最低温度具有很强的相关性,即春天越冷,到夏季秘鲁西的太平洋水深100米以下的水体比周围温度更低。本文统计了秘鲁2014年1月至2017年1月共三年利马地区的气温与海温剖面发现,海温与气候的冷热波动呈正相关关系,但大约有一个季度(九十天)的时间滞后,和大陆地区变温带中下部温度波动因热传导滞后于地面气温形成“冬暖夏凉”的现象是完全一致的,因为海水和地层的加热都是滞后于大气。因而,上升流的定义及上升流会极大促进水体初级生产力的推断存在问题。“上升洋流”压根儿就没有流体在向上运动,不是深部的凉水涌上来了,夏季出现冷水团,冬季出现热水团。

      8. 页岩油气资源评价或战略选区,列了10几个甚至20几个指标,为什么没有封闭性?

     本文提出:因为富有机质页岩发育于深湖,深水陆棚等深水环境深入人心,封闭性只能靠边站。本文认为,封闭性是有机质富集的充分条件,看看这个图就明白了,8月在青岛石油大学召开的古地理会议,在第一天会议下午快结束时,我偷偷溜出去,去了其东南的唐岛湾湾内和湾外的海滩上进行了对比观察,做出如下一个图片,说明封闭性的决定性作用,如前述第一张图所示。

      9. 页岩油气和煤是完全两种不同的环境,一个是沼泽,一个是湖泊中的浮游生物,两个搁在一起是不是有点东拉西扯?石煤不是煤,它和腐泥型烃源岩类似为深水环境。

     本文提出:煤与烃源岩一样,都分三六九等,如下图所示, 将煤的碳氧比和氢氧比投到范氏图解中,发现也有I型煤,腐泥煤,和I型干酪根处于同一区域;也有II型煤,即烛煤或烛藻煤,和II1,II2型干酪根在同一区域,当然占多数的还是III型煤,即腐殖质煤。泥盆纪之前,并不是说没有沼泽,而是当时没有发育腐殖质的原材料:陆上是低等植物。而泥盆纪之后,不是说所有环境都是泻湖,沼泽,而是陆上的高等植物数量碾压水体,导致页岩油气、煤大多数为腐殖质,即III型或II2型有机质。即陆上的生物类型发育,严格控制了煤及烃源岩的有机质类型。因此,石煤也是煤(陆)。

image001.png

      这些问题可以在文章《浅议四川盆地五峰组—龙马溪组页岩沉积模式与有机质富集规律》地址中找到:DOI:10.14027/j.issn.1000-0550.2023.060,

      点击链接地址:https://doi.org/10.14027/j.issn.1000-0550.2023.060

      这是音频介绍(可下载):20231012长摘要音频.mp3,或点播放按钮:

      最后,本文提出有机质富集的沉积环境必须符合三个字的特征:浅、陆、封。浅即浅水;陆有两层含义,近陆和陆源,近陆指越靠近陆地有机质越富集,陆源是指陆地高生产力有机质占主导;封即环境的封闭性好,为泻湖或半封闭的海湾。

      有了这三字特征,黑色页岩的发育,还需要大洋缺氧吗?还需要火山喷发吗?

      另,以上面为内容,今年申请了自然科学基金,被拒了,伤感了一天,至今未敢看到底什么原因,随它去了。

毛小平

2023年10月13日于中国地质大学(北京)能源学院

电话及微信:13911360200




https://blog.sciencenet.cn/blog-2367565-1405802.html

上一篇:天然地震主震是隐爆还是断层错断?
下一篇:沉积环境分析需遵循水动力学:水下分流河道、水下决口扇可能真的不存在
收藏 IP: 182.51.86.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-7-17 19:46

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部