理論的價(jià)值在于指導(dǎo)實(shí)踐

本刊記者（以下簡稱記）：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，有的是幾萬年、幾十萬年、幾億年前形成的老火山，也就是說從地球形成開始到現(xiàn)在幾乎都有火山活動，都有火山形成，但早期的火山已經(jīng)不保存原來的地貌形態(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?；鹕降男纬桑紫鹊糜袔r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力。

記：巖漿是怎么來的？

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，但總的來講，到了地球表層，地殼這一部分基本上是固態(tài)。我們說的火山噴發(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，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)深部地震探測到的。

劉：是的，現(xiàn)在的地球深部會有一些巖漿房，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)在正在活動的，哪怕休眠的也叫火山，已經(jīng)完全冷凝下來的叫火山巖了？

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，即11700年前以來，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?；罨鹕皆谶@1萬多年來也不是經(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。

記：可不可以這樣理解，巖漿噴發(fā)出來，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。巖漿活動分淺成、深成和噴出三種形式，相對應(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，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層和與火山巖或火山作用有關(guān)的油氣藏?！笔欠窨梢岳斫鉃榛鹕阶饔脤τ蜌獠氐男纬墒怯杏绊懙模?/p>

劉：對，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，近些年來的勘探發(fā)現(xiàn)，火山巖里也含有豐富的油氣藏，也就是說在火山巖里，乃至火成巖里，都可能有油氣藏，成為油、氣的儲層，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)來的？一般說來，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，它形成后不一定儲存在它形成的地方，而是運(yùn)移到儲存條件好的地方，火山巖因其機(jī)體格架堅(jiān)實(shí)，孔隙度發(fā)育，能成為很好的儲層，于是就集聚豐富的油氣。實(shí)際上，近十多年來，我們國家找到的油氣藏，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)無機(jī)成油學(xué)說，覺得這個(gè)學(xué)說的解釋力正在增強(qiáng)。

劉：石油成因問題爭論得已經(jīng)太久了，過去的主流派是不贊成無機(jī)成因的，石油本來是有機(jī)物，是烴類化合物，理論上來講不應(yīng)該是無機(jī)成因，但是自然界的事物太復(fù)雜了，比如說現(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，再說到烴類，最簡單的碳?xì)浠衔锸羌淄镃H4，有碳、有氫就能化合，無非就是鏈長、鏈短，那么除了有機(jī)成因之外，有沒有可能是無機(jī)成因？

根據(jù)現(xiàn)在的研究來看，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，有的顯無機(jī)成因特征?；鹕絿姲l(fā)的氣體，從地下深部上來的氣體，許多是無機(jī)的，這些氣體也含有碳?xì)浠衔?，但它的同位素的組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，也有無機(jī)成因的。那么，無機(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?，最簡單的碳?xì)浠衔镉幸胰?、甲烷等，而乙炔、甲烷這些簡單的有機(jī)物再聚合便形成長鏈的烴類化合物，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有關(guān)聯(lián)。說火山噴發(fā)是生命形成的一個(gè)途徑，這乍聽起來有些不可思議，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?，碳?xì)浠衔锸怯商己蜌浜铣傻?，那么只要有碳和氫這兩種元素，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?，聚合成氨基酸……，出現(xiàn)生命的體征，生命就這樣一步步地繁衍下來，火山活動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?。從這個(gè)角度講，石油天然氣的無機(jī)成因也是可以成立的。實(shí)際上，對于石油公司來說，是有機(jī)成因還是無機(jī)成因并不很重要，只要有氣、有油就行，怎么形成的無所謂。但對于科學(xué)探討，油氣成因問題就很有價(jià)值了，因?yàn)槟阒懒怂菑哪睦飦淼模男纬蓹C(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?；A(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)識上有突破，實(shí)踐上就會有突破，推動生產(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，首先要有烴源巖，然后要有運(yùn)移通道，生、儲、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，它們都可能成為儲層，有時(shí)火山巖風(fēng)化殼也能形成油氣儲層，可見，比沉積巖要復(fù)雜得多，勘探的難度也相對大一些。

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，它里面儲存的油氣，是不是跟幔源、深部來源更密切一點(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，你不能去長白山火山找油氣?；鹕綆r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。你說火山巖油氣藏的儲量衰竭的比較快，這要具體情況具體分析，有的儲量可能本來就少，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，儲量評估和計(jì)算不準(zhǔn)確，會漏掉許多儲層和儲量。

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)勘探和儲量計(jì)算。

記：要做好您說的“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？

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)油氣是相對常規(guī)油氣而言，相對于沉積巖型的油氣，火山巖型、致密巖型、頁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。以前中國缺少海相沉積巖油氣，一度被認(rèn)為是貧油國家，后來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，仍按國外那套理論辦，中國是很難找著油氣的。現(xiàn)在常規(guī)的油氣田越來越緊缺，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。