沿著玄武巖找油

本刊記者（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“記”）：您對(duì)石油成因的爭(zhēng)論如何看？

李揚(yáng)鑒先生（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“李”）：石油有機(jī)說(shuō)、無(wú)機(jī)說(shuō)爭(zhēng)論了一百多年，雖然觀點(diǎn)不同，但是他們雙方都各有長(zhǎng)短。我認(rèn)為石油的成因是多元的。在地質(zhì)學(xué)的早期階段，存在各種各樣的學(xué)說(shuō)，雖然每種學(xué)說(shuō)都有它的學(xué)術(shù)根據(jù)，但也有它的局限性和片面性，爭(zhēng)論到最后大家走到了一起，都是一家人。比如說(shuō)，最早的火成論和水成論、災(zāi)變論和均變論，等等。所以，有機(jī)說(shuō)、無(wú)機(jī)說(shuō)雙方爭(zhēng)論了那么多年，都有些固執(zhí)己見(jiàn)。

我們?cè)僦v具體一點(diǎn)。比如說(shuō)，有機(jī)說(shuō)認(rèn)為油氣都是由干酪根有機(jī)質(zhì)演變而來(lái)的。但是現(xiàn)在根據(jù)地球化學(xué)的研究，有機(jī)說(shuō)有很多致命的弱點(diǎn)，無(wú)機(jī)說(shuō)就抓住這些東西攻擊它。它主要有下列三大弱點(diǎn)：

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

第二，就是溫度。實(shí)驗(yàn)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(lèi)物質(zhì)來(lái)。而實(shí)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(lái)？有機(jī)說(shuō)為了自圓其說(shuō)，又搞了個(gè)時(shí)間補(bǔ)償理論，用長(zhǎng)時(shí)間來(lái)補(bǔ)償溫度的不足。結(jié)果無(wú)機(jī)說(shuō)又提出，打個(gè)比方，雞蛋在100攝氏度能夠煮熟，但把它放到20攝氏度的環(huán)境里1000年也沒(méi)法熟。

第三，有機(jī)質(zhì)加氫合成烴的實(shí)驗(yàn)表明，在反應(yīng)過(guò)程中除了需要較高的溫度和較強(qiáng)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(guò)中國(guó)巖石圈陸殼平均含量1～3個(gè)數(shù)量級(jí)，含有18種生物中未發(fā)現(xiàn)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(lái)？

記：有機(jī)說(shuō)者是如何反駁的呢？

李：有機(jī)說(shuō)呢也有反駁的理由，說(shuō)你們主張無(wú)機(jī)說(shuō)，既然是無(wú)機(jī)油氣應(yīng)該到處都有，干嘛還要到盆地來(lái)？盆地是沉積環(huán)境，就說(shuō)明油氣跟沉積是有密切關(guān)系的，沉積物里就有很多有機(jī)質(zhì)。這樣一來(lái)無(wú)機(jī)說(shuō)者有點(diǎn)難回答。實(shí)際上，兩者之間恰恰在這里找到了共同點(diǎn)，因?yàn)檎l(shuí)都離不開(kāi)構(gòu)造的控制。

我是搞構(gòu)造的，杜樂(lè)天先生是搞地球化學(xué)的，根據(jù)他的研究，這些來(lái)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(zhì)巖漿。當(dāng)這些東西上涌到中地殼塑性層時(shí)，由于該層的溫度、壓力與實(shí)驗(yàn)室中的條件大體相當(dāng)，所以它們可以在其中進(jìn)行費(fèi)-托合成反應(yīng)，形成烴類(lèi)。實(shí)際上，油田里頭也不斷有這種無(wú)機(jī)的天然氣發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在天然氣的無(wú)機(jī)證據(jù)是越來(lái)越多了，也得到了大家的承認(rèn)。后來(lái)有機(jī)說(shuō)者就退了一步，說(shuō)無(wú)機(jī)成因油氣是有的，但不是主要的。

在這個(gè)問(wèn)題上，我把杜樂(lè)天先生的地幔流體的研究成果和目前已知的地質(zhì)事實(shí)結(jié)合在一起，再用我的大陸層控構(gòu)造理論將他們統(tǒng)一起來(lái)。因?yàn)椴还苁怯袡C(jī)還是無(wú)機(jī)，都跟地幔流體有關(guān)，都受一定的地質(zhì)構(gòu)造控制。把這些問(wèn)題說(shuō)清楚，對(duì)油氣資源的預(yù)測(cè)會(huì)有重大的意義。

記：杜樂(lè)天教授提出了堿性的地幔汁，那玄武質(zhì)巖漿跟堿性地幔汁是不是一個(gè)東西呢？

李：它們都包含在地幔流體里。比如說(shuō)我們單位搞的鉀鹽，這是典型的沉積礦產(chǎn)，但是它離開(kāi)深部地幔流體成礦物質(zhì)的供應(yīng)，根本就形成不了。說(shuō)來(lái)說(shuō)去，不管是油氣也好還是其他礦產(chǎn)也好，即使是典型的沉積礦產(chǎn)，它們一般都離不開(kāi)深部物質(zhì)和熱能的供應(yīng)，離不開(kāi)來(lái)自深部地幔流體的作用。

記：就是杜教授所說(shuō)的“熱液成礦”？

李：對(duì)。對(duì)原來(lái)搞礦產(chǎn)的學(xué)者來(lái)說(shuō)，熱液這種觀點(diǎn)好接受，把這個(gè)問(wèn)題抓住了以后，許多問(wèn)題都可以迎刃而解?；剡^(guò)頭來(lái)還要談，地幔流體是怎么分布的？它是怎么上來(lái)的？實(shí)際上，地幔流體賦存于軟流層中，至于它是怎么上來(lái)的，則不同的構(gòu)造有不同的控制方式。就拿當(dāng)今中國(guó)東部控制含油氣盆地的上地殼正斷層來(lái)說(shuō)吧。這些控制來(lái)自軟流層的玄武質(zhì)巖漿活動(dòng)的上地殼正斷層，至今仍然被人誤認(rèn)為是切穿巖石圈的深大斷裂。然而地球物理測(cè)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(huì)引起深部軟流層中的玄武質(zhì)巖漿噴溢呢？

李：這里有個(gè)演化過(guò)程。位于中地殼塑性層之上的上地殼正斷層上盤(pán)，在自身重力作用下的受力狀態(tài)，類(lèi)似于以下伏中地殼塑性層為彈性基礎(chǔ)、以斷層面為自由端的彈性基礎(chǔ)懸臂梁。該盤(pán)在梁的強(qiáng)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(chǎn)出，進(jìn)行楔狀沉積，盆地處于斷陷階段。箕狀盆地沉降幅度往往達(dá)數(shù)千米。斷陷盆地基底在沉降過(guò)程中，勢(shì)必要排走下伏中地殼塑性層物質(zhì)。其中部分熔融物質(zhì)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(zhì)，側(cè)遷到毗鄰的重力作用較弱的下盤(pán)，促使該盤(pán)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(qiáng)，阻慢了中地殼塑性層物質(zhì)側(cè)遷，降低了斷陷盆地沉降速率。這時(shí)斷隆山在隆升過(guò)程中，也帶動(dòng)了斷層上盤(pán)沉積物抬升，使沉積中心向盆地中央方向遷移，從而結(jié)束了楔狀沉積，轉(zhuǎn)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(zhì)，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(zhì)被壓向兩翼，并產(chǎn)生縱向張性斷裂，導(dǎo)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(zhì)巖漿活動(dòng)的斷裂，不一定是切穿巖石圈的深大斷裂。這個(gè)時(shí)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(wú)機(jī)的油氣，也可以涌上盆地與其中的烴源巖進(jìn)行反應(yīng)生成“有機(jī)”的石油。所以在松遼盆地的同一區(qū)域，既有“有機(jī)”的石油，也有無(wú)機(jī)二氧化碳?xì)馓?。這種現(xiàn)象在東海陸架盆地也可見(jiàn)到。在該盆地的同一地區(qū)，無(wú)機(jī)的二氧化碳和甲烷氣田與“有機(jī)”的油田“和平共處”。

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

李：不錯(cuò)，下面排走物質(zhì)上面補(bǔ)充物質(zhì)，地殼厚度并無(wú)多大變化。但是被排走的中地殼塑性層物質(zhì)平均密度為2.8克/立方厘米，新補(bǔ)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(guī)模上涌，玄武巖發(fā)育，油氣資源也主要在這個(gè)時(shí)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(zhuǎn)入坳陷階段。許多專(zhuān)家學(xué)者稱(chēng)這個(gè)階段的沉降為熱沉降，認(rèn)為是地殼散熱引起的冷縮。但是根據(jù)松遼盆地的研究資料，這個(gè)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(dòng)性較差的玄武質(zhì)巖漿，其活動(dòng)強(qiáng)度可以作為該地區(qū)地幔流體活動(dòng)強(qiáng)度和油氣資源豐富程度的標(biāo)志。渤海灣盆地玄武巖厚逾1000米，其油氣資源儲(chǔ)量便為我國(guó)各油田之冠。而與其毗鄰的同時(shí)形成的南華北盆地，由于基本無(wú)玄武巖活動(dòng)，油氣資源便十分貧乏。海拉爾盆地與松遼盆地為同一動(dòng)力背景同一時(shí)期的產(chǎn)物，也是由于前者缺乏玄武巖，又無(wú)坳陷階的披蓋沉積，因而其油氣儲(chǔ)量無(wú)法與玄武巖活動(dòng)頻繁、坳陷階段沉積最大厚度達(dá)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(gè)坳陷中，其中一個(gè)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(fā)現(xiàn)了油氣田的凹陷。在另一個(gè)坳陷的一個(gè)凹陷南部，由于有三口鉆井鉆遇拉斑玄武巖，該區(qū)便成為當(dāng)今東海陸架盆地油氣資源最富集的場(chǎng)所。

記：您對(duì)過(guò)去根據(jù)有機(jī)說(shuō)總結(jié)出來(lái)的“生、儲(chǔ)、運(yùn)、蓋、圈、保”油氣藏形成的六大條件作何評(píng)價(jià)？

李：過(guò)去總結(jié)出來(lái)的這些條件，除了“生”需要結(jié)合地幔流體這一關(guān)鍵性因素作出新的思考之外，其他條件都是從生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的行之有效的寶貴經(jīng)驗(yàn)，值得珍惜。

記：您舉了這個(gè)盆-山系的例子，來(lái)證明玄武巖與油氣資源的關(guān)系，但是，除了盆-山系之外，還有其他構(gòu)造類(lèi)型以不同的方式對(duì)地幔流體上涌進(jìn)行控制嗎？

李：有。就我目前的研究，在中國(guó)大陸至少還有兩種構(gòu)造類(lèi)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(gòu)造帶。

先談第一種。這種構(gòu)造類(lèi)型對(duì)油氣資源的控制，是我近些年才發(fā)現(xiàn)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(diǎn)來(lái)解釋?zhuān)钟X(jué)得該盆地內(nèi)部并無(wú)上地殼正斷層及其斷陷盆地存在，久久不得其解。后來(lái)我發(fā)現(xiàn)該盆地西緣從前寒武紀(jì)開(kāi)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(jì)時(shí)期，由于中三疊世與晚三疊世之間和三疊紀(jì)與侏羅紀(jì)之間，先后于俄羅斯和加拿大兩地發(fā)生兩起巨大的隕星逆向撞擊事件，使地球自轉(zhuǎn)角速度急劇變慢，從而派生了強(qiáng)烈的自赤道指向兩極的經(jīng)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(yùn)動(dòng)。它們?cè)谟≈О雿u和我國(guó)稱(chēng)為印支運(yùn)動(dòng)。在北半球自南而北的經(jīng)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(jié)晶基底，先后兩次向其北側(cè)秦嶺地軸（斷隆山）中地殼塑性層進(jìn)行順序俯沖，俯沖距離達(dá)50多千米。在俯沖過(guò)程中，結(jié)晶基底俯沖巖板上覆蓋層被刮削下來(lái)，形成向南褶皺倒轉(zhuǎn)仰沖推覆的南秦嶺沖褶帶。俯沖巖板則在俯沖過(guò)程強(qiáng)烈的擠壓力和摩擦力作用下，分別發(fā)生超高壓、高壓變質(zhì)作用，并使北秦嶺中地殼塑性層物質(zhì)產(chǎn)生選擇性重熔，形成花崗質(zhì)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(cè)賀蘭斷陷盆地應(yīng)變空間仰沖推覆，由西而東形成兩條南北向長(zhǎng)達(dá)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(guò)程中，其下伏中地殼塑性層頂部便出現(xiàn)了虛脫空間，引起該部位圍壓急劇下降，產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸入作用；同時(shí)推覆體的重力也對(duì)斷陷盆地深部上拱的軟流層施行強(qiáng)烈的擠壓，促使其中地幔流體大規(guī)模涌向斷隆山。隨后沿鄂爾多斯盆地各個(gè)大的不整合面進(jìn)入盆地中部隆起帶，形成多層次油氣資源。中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院的張景廉研究員贊成我這種觀點(diǎn)，并邀請(qǐng)我合作。根據(jù)該觀點(diǎn)，有關(guān)地質(zhì)事實(shí)得到了合理的解釋?zhuān)谂璧刂邢沦_統(tǒng)包爾漢圖群中也發(fā)現(xiàn)了玄武巖、安山巖、凝灰?guī)r。于是，2009年我們共同完成了《鄂爾多斯盆地深部地殼構(gòu)造特征與油氣成藏》一文，發(fā)表于《新疆石油地質(zhì)》第30卷第2期。我想這種構(gòu)造類(lèi)型的油氣資源，在中國(guó)西部不會(huì)少見(jiàn)。對(duì)于中國(guó)東部海域幾個(gè)油氣田，我原來(lái)只對(duì)渤海灣盆地有所了解，其他幾個(gè)盆地并不熟悉。近兩三年，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)研究院邀請(qǐng)我參加他們的東海和南海課題。起初我只閱讀了一些有關(guān)的構(gòu)造資料，發(fā)現(xiàn)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(lèi)型，它們也有玄武巖或蛇綠巖，便根據(jù)我既有的理論進(jìn)行分析，得出這些盆地應(yīng)該有油氣的結(jié)論。他們告訴我，新竹凹陷臺(tái)灣已經(jīng)開(kāi)采了三十來(lái)年，南海南部這些盆地國(guó)外也正在大力開(kāi)采，這些事實(shí)使上述觀點(diǎn)得到了印證。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界往往把壓陷盆地稱(chēng)為前陸盆地，其實(shí)兩者的構(gòu)造背景、構(gòu)造層次不同。壓陷盆地的前身是盆-山系，是斷隆山整個(gè)上地殼向斷陷盆地仰沖推覆的產(chǎn)物，屬于厚皮構(gòu)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(dāng)于上述南秦嶺印支沖褶帶南側(cè)揚(yáng)子地臺(tái)上的凹陷，局限于蓋層的薄皮構(gòu)造。它與深部并無(wú)直接聯(lián)系，對(duì)油氣不起什么控制作用。

記：還有另一種構(gòu)造類(lèi)型吧？

李：現(xiàn)在再談第二種構(gòu)造類(lèi)型。青藏高原上地殼經(jīng)過(guò)了印支運(yùn)動(dòng)以來(lái)歷次的造山運(yùn)動(dòng)，已經(jīng)“焊接”成一個(gè)剛硬的整體。因而中始新世以來(lái)在印支板塊一再推擠下，便作為一個(gè)整體一次次縱彎隆起。在上地殼縱彎隆起過(guò)程中，其軸部便產(chǎn)生虛脫空間和強(qiáng)烈吸入作用，導(dǎo)致青藏高原周?chē)貐^(qū)的中、下殼物質(zhì)大規(guī)模順層涌入，使高原地殼厚度大增。順便說(shuō)一下，龍門(mén)山地震帶2008年發(fā)生的汶川大地震，便可能是四川盆地中地殼塑性層物質(zhì)大規(guī)模涌入青藏高原所致。青藏高原地殼厚度增加后，勢(shì)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(guò)程中，其軸部外側(cè)便產(chǎn)生自下而上發(fā)育的張性斷裂，為軟流層的地幔流體大規(guī)模涌入地殼打開(kāi)了通道，從而在下地殼形成了巨厚的殼?；旌先廴趯印＿@些進(jìn)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(zhì)也部分熔融，產(chǎn)生不同性質(zhì)的巖漿。于是，在班公湖-怒江斷裂帶兩側(cè)的青藏高原厚皮縱彎隆起帶軸部的地殼中，存在著兩個(gè)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(mǎn)了地幔流體。所以青藏高原的大幅度隆升，不但沒(méi)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(zhì)和熱能來(lái)源。青藏高原的基性巖漿及其有關(guān)礦產(chǎn)很豐富，但其自身豐富的油氣資源現(xiàn)在還未得到證實(shí)。

記：我們之前拜訪(fǎng)了肖序常院士，他認(rèn)為蛇綠巖跟油氣之間有關(guān)聯(lián)，您認(rèn)為玄武巖與油氣有關(guān)系，都是“幔源說(shuō)”，原理上是一樣嗎？

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

記：多年來(lái)的學(xué)術(shù)生涯，讓您最感動(dòng)的是什么？

李：我是個(gè)喜歡理論思維的人，也常常享受到理論思維的樂(lè)趣。當(dāng)我的思路對(duì)頭，抓到了問(wèn)題的實(shí)質(zhì)時(shí)，便產(chǎn)生了頓悟，一通百通。這時(shí)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(wú)與倫比的美的享受。我想這是對(duì)一個(gè)探索者最高的獎(jiǎng)賞吧。Ω

后記：對(duì)李揚(yáng)鑒先生的采訪(fǎng)是在河北涿州他的家中進(jìn)行的，因?yàn)槭谴抻缽?qiáng)博士的臨時(shí)推薦我們才知道李先生的，所以，事先的準(zhǔn)備不夠充分，沒(méi)來(lái)得及讀先生的主要作品，只是從網(wǎng)上的資料得知，先生曾被錯(cuò)化為右派，在勞改隊(duì)里待了二十二年。采訪(fǎng)中，我們也談到了他當(dāng)年的坎坷，但先生的語(yǔ)氣一直那么平和沉靜，毫無(wú)怨懟之氣?；貋?lái)后讀先生的書(shū)，才了解他當(dāng)年經(jīng)歷過(guò)多么漫長(zhǎng)深重的痛苦。李先生的文章寫(xiě)得是極有鋒芒的，在科學(xué)觀點(diǎn)上毫不含糊，但對(duì)個(gè)人際遇，卻極富包容性。他的回憶錄里有批判、有思考，但沒(méi)有抱怨，更沒(méi)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(duì)真理、對(duì)祖國(guó)的愛(ài)，這是和祖國(guó)同在、和祖國(guó)一體的那種人，看到他，就看見(jiàn)我們的祖國(guó)了。