石油雙機(jī)耦合成因假說與意義

羅 群，賈 春，歐光習(xí)，梁光河，劉銀河，曾普勝，陳佳宇，崔 倩

(1.中國石油大學(xué)(北京)，北京 102249；2.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇九地質(zhì)隊(duì)，成都 610100；3.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，北京 100020；4.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100020；5.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；6.中國地質(zhì)科學(xué)院，北京 100032)

最早探討石油成因的學(xué)者是我國宋代的沈括，他在《夢溪筆談》中指出：“蓋石油至多，生于地中無窮，……與泉水相雜”[1]。1763年，前蘇聯(lián)學(xué)者羅蒙諾索夫提出蒸餾說，認(rèn)為石油是煤在地?zé)嶙饔孟赂绅s產(chǎn)生的，從此開創(chuàng)了石油有機(jī)成因說。但自從1876年俄羅斯化學(xué)家門捷列夫提出石油的無機(jī)成因說——碳化說以來[2]，石油的成因已經(jīng)爭論近150年，爭論的核心是油氣的物質(zhì)起源和生成過程。

有關(guān)石油成因?qū)W說超過了40種，主要有碳化鐵生烴說、宇宙說、二元成因說、多元成因說等(表1)[2-21]。依據(jù)原始物質(zhì)與形成過程，石油成因說主要可歸納為有機(jī)成因說和無機(jī)成因說兩大類。有機(jī)成因說認(rèn)為石油是由生物遺體形成的干酪根在地下高溫高壓和催化劑作用下演變而成的；無機(jī)成因說認(rèn)為石油是由與生物無關(guān)的物質(zhì)在適宜的地質(zhì)條件下演變而成的。有機(jī)成因說比較系統(tǒng)、成熟、完善，目前為絕大多數(shù)人所接受，已經(jīng)上升到理論；

表1 石油成因主要學(xué)說簡況[2-21]Table 1 Summary of main causes for petroleum

表2 石油無機(jī)成因論與有機(jī)成因論的主要證據(jù)與缺陷Table 2 Main evidences and defects of inorganic and organic cause theories for petroleum

無機(jī)成因說比較分散，總體還不成熟，仍處于假說階段。兩種石油成因說的主要證據(jù)與缺陷見表2。

由此可見，石油與天然氣既有有機(jī)成因的、無機(jī)成因的，也有混合(二元或多元)成因的，仍存在以下科學(xué)問題：

(1)無機(jī)成因的油氣能否單獨(dú)形成商業(yè)油藏，不清楚。既然無機(jī)成因的油氣這么多，為什么中國還沒有找到一個獨(dú)立的具有商業(yè)價值的無機(jī)油氣藏？

(2)有機(jī)與無機(jī)油氣藏共同的成藏背景、形成機(jī)制是什么，他們之間有什么相互聯(lián)系？有機(jī)無機(jī)油氣藏分布序列是什么？是否存在一個共同反映有機(jī)、無機(jī)油氣藏形成分布特征的規(guī)律？如果有，這個規(guī)律是什么？如何利用這一規(guī)律去有效指導(dǎo)油氣勘探？

(3)如果有機(jī)說與無機(jī)說并沒有突出的矛盾，都有合理、科學(xué)的內(nèi)容，能否將有機(jī)論與無機(jī)論進(jìn)行有機(jī)的整合與融合，形成一個統(tǒng)一的能夠解釋和回答目前各自難以回答的問題，能夠相互說服對方，能夠有效指導(dǎo)油氣勘探的大理論或假說。盡管目前已經(jīng)提出二元(雙機(jī))、多元混合學(xué)說，但他們多僅僅是將有機(jī)說與無機(jī)說進(jìn)行簡單、機(jī)械地組合或拼合，沒有揭示其內(nèi)在聯(lián)系，沒有實(shí)現(xiàn)兩者的真正融合。

1 石油雙機(jī)耦合成因假說

1.1 “石油雙機(jī)耦合成因假說”形成的思路

針對目前有機(jī)說與無機(jī)說存在的缺陷和科學(xué)問題，站在全球視野高度，充分吸取有機(jī)說與無機(jī)說中合理、有益的部分，遵循全球構(gòu)造學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)的一般原理，以地質(zhì)時空觀為指導(dǎo)，以客觀事實(shí)為依據(jù)，以地球的客觀運(yùn)動規(guī)律為導(dǎo)向，結(jié)合自己的科研實(shí)踐，對有機(jī)說、無機(jī)說進(jìn)行梳理、整合、融合和創(chuàng)新，以揭示油氣成藏機(jī)制和總結(jié)油氣成藏與分布規(guī)律，建立合理的、對油氣勘探有指導(dǎo)作用的、統(tǒng)籌有機(jī)與無機(jī)成因油氣為一體的石油成因假說或理論框架，開展油氣成因、油氣藏形成機(jī)制、分布規(guī)律的研究與總結(jié)，形成了石油的有機(jī)—無機(jī)(雙機(jī))耦合成因假說框架。

1.2 “石油雙機(jī)耦合成因假說”基本原理與中國大陸雙機(jī)耦合成烴成藏模式

1.2.1 “石油雙機(jī)耦合成因假說”基本原理

石油的雙機(jī)耦合成因假說的基本原理主要來源于干酪根熱解生烴、烴堿幔汁生烴、費(fèi)—托合成生烴、深大斷裂控?zé)N、幔源油氣等學(xué)說的整合和融合。

地球深部(包括地幔、下地殼、中地殼)有大量的各種富含C、H、烴、堿金屬的流體[8-9,22-23]。地球的運(yùn)動引起地幔的不均衡活動而發(fā)生局部隆起，導(dǎo)致深大斷裂的產(chǎn)生和活動，促進(jìn)地幔隆起對應(yīng)的上地殼發(fā)生沉陷，形成受深大斷裂控制的沉積盆地[24-26]。斷入地幔脫氣帶的深大斷裂長期、多期活動，輸導(dǎo)烴堿幔汁(包括H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、堿金屬等)、巖漿作用產(chǎn)生的富C、H、烴及其流體，以及深部其他領(lǐng)域的富C、H、烴及各種流體，在壓力差等動力作用下，向深大斷裂匯聚并沿深大斷裂向上運(yùn)移，其中H2、CO、CO2在適宜的地質(zhì)條件下(溫度、壓力、Fe、Ni等催化劑)進(jìn)行費(fèi)—托合成反應(yīng)，生成烴類物質(zhì)，它們隨原有的烴類物質(zhì)一起向上運(yùn)移，一部分在盆地基底之下的深大斷裂周邊具有封蓋條件的圈閉中聚集，形成無機(jī)成因油氣藏，一部分繼續(xù)沿深大斷裂向上運(yùn)移進(jìn)入盆地，在盆地中適宜的圈閉中單獨(dú)聚集，形成無機(jī)成因油氣藏，或與盆地中已經(jīng)形成的有機(jī)成因的油氣藏混合，形成混合成因油氣藏[27-35]。同時，隨深大斷裂源源不斷進(jìn)入盆地?zé)N源巖的H2，作為干酪根熱解生烴的重要?dú)湓囱a(bǔ)充，為干酪根熱解生成大量的烴提供了物質(zhì)保障。深大斷裂在輸導(dǎo)深部流體的同時，也將深部的能量(如熱量等)傳導(dǎo)到盆地內(nèi)的烴源層，為干酪根熱解生烴提供了能量；深部流體進(jìn)入盆地儲層，帶來的物質(zhì)(如CO2)與能量(地?zé)?也有利于改造油氣的儲集空間[36-42]。位于盆地外的深大斷裂，除了沒有盆地內(nèi)的控?zé)N過程外，其控制油氣的作用原理與盆地內(nèi)的深大斷裂類似。以上過程中，深大斷裂起到了控制盆地形成、輸導(dǎo)流體(包括烴類流體)運(yùn)移、提供費(fèi)—托合成烴的場所、傳遞能量的作用。油氣的成烴成藏結(jié)果與分布特征，取決于有機(jī)作用與無機(jī)作用(雙機(jī))的耦合程度，包括盆地與地幔隆起耦合(稱盆幔耦合)、深淺流體耦合(即深部無機(jī)流體與盆地有機(jī)流體的耦合，稱流體耦合)、成烴機(jī)制耦合(即有機(jī)成烴機(jī)制與無機(jī)成烴機(jī)制的耦合，稱機(jī)制耦合)和斷層與蓋層耦合(即深大斷裂與封蓋條件的耦合，稱斷蓋耦合)。耦合包括兩者的時空耦合，耦合得越好，油氣越富集。

1.2.2 中國大陸雙機(jī)耦合成烴成藏模式

基于石油雙機(jī)耦合成因假說基本原理，結(jié)合中國大陸構(gòu)造地質(zhì)特征，建立了中國大陸的雙機(jī)耦合成烴成藏模式：東部地區(qū)由于太平洋板塊向中國大陸俯沖導(dǎo)致地幔上拱，產(chǎn)生深大斷裂并控制東部裂谷盆地形成，深大斷裂向下溝通地幔脫氣帶，向上伸入裂谷盆地，成為東部裂谷盆地及其基底和周邊無機(jī)成因烴藏或混合成因烴藏的烴源斷裂，同時也給盆地內(nèi)烴源巖的干酪根熱解生烴增能加氫；中、西部地區(qū)由于受印度板塊的擠壓，在板塊俯沖帶及板塊之間形成逆沖或壓扭走滑性質(zhì)的深大斷裂，它們溝通地幔脫氣帶與地殼(包括盆地內(nèi)和盆地外)沿?cái)嗔颜共嫉母黝惾﹂]，在盆地內(nèi)或盆地外形成各類無機(jī)成因烴藏或混合成因烴藏，同時也給盆地中烴源巖的干酪根熱解生烴增能加氫(圖1)。

1.3 “石油的雙機(jī)耦合成因假說”主要觀點(diǎn)

1.3.1 油氣的形成與富集、分布受控于統(tǒng)一地球構(gòu)造運(yùn)動背景

油氣是碳、氫化合物的烴類物質(zhì)，地殼、地幔、地核都有分布[4,16,43]，盆地內(nèi)、盆地外都有分布[13,44]，有無機(jī)成因的，也有有機(jī)成因的和多元成因的[43-44]，它們的形成、富集與分布，受控于地球圈層結(jié)構(gòu)及其演化、地球動力學(xué)背景、深大斷裂活動，它們賦存于核幔邊界、地幔脫氣帶、軟流圈、地殼低速高導(dǎo)層、地殼沉積盆地之中或盆地之外。地球運(yùn)動導(dǎo)致地幔隆起、地幔脫氣、幔汁形成、巖漿分異、深大斷裂活動、盆地沉降與生物繁殖、死亡和埋藏，因而控制著不同成因類型油氣的形成、富集與分布。

1.3.2 油氣成因類型、成烴機(jī)制、成藏過程、富集規(guī)模與分布特征取決于雙機(jī)耦合程度

雙機(jī)耦合指有機(jī)事件與過程(與生物作用有關(guān)的地質(zhì)事件與過程)和無機(jī)事件與過程(與生物作用無關(guān)的地質(zhì)事件與過程)在時空相互匹配、相互結(jié)合及其相互作用的過程與結(jié)果，主要包括盆幔耦合、流體耦合、機(jī)制耦合、斷蓋耦合4個方面。

圖1 中國大陸的油氣雙機(jī)耦合成烴成藏模式Fig.1 Hydrocarbon generation and accumulation models showing the coupling of organic-inorganic causes, mainland of China

(1)盆幔耦合：大型含油氣盆地往往對應(yīng)著地幔隆起，且隆起幅度與油氣豐度呈正相關(guān)[45-48]，因此，地幔隆起與盆地的時空耦合關(guān)系決定著盆地及其基底油氣的賦存和分布。沒有地幔隆起的盆地及基底不會含有豐富的油氣資源，地幔隆起幅度越大、對應(yīng)的盆地形成演化越有利于油氣的形成與富集。

(2)流體耦合：即深、淺部流體耦合，深部流體指地幔及中、下地殼中的無機(jī)流體，包括幔汁、巖漿分異流體等，淺部流體主要指盆地內(nèi)部的有機(jī)流體，包括與有機(jī)烴有關(guān)的流體[49-50]。理論計(jì)算與模擬實(shí)驗(yàn)表明，盆地中烴源巖干酪根熱解生烴，如果沒有深部氫的補(bǔ)充，即沒有深部流體的加氫增能作用，只靠盆地中有限的干酪根熱解生烴作用，是很難有大規(guī)模的烴類生成的。因此，在盆地中要生成巨量烴類物質(zhì)，必須要有豐富的富氫深部流體進(jìn)入烴源層，必須實(shí)現(xiàn)深部流體與淺部流體在時空上的有利匹配和融合。

(3)機(jī)制耦合：即有機(jī)生烴機(jī)制(干酪根熱解)與無機(jī)生烴機(jī)制(包括費(fèi)—托合成、地幔脫氣、幔汁作用、巖漿分異等)的時空匹配。最好的形式是盆內(nèi)、盆外(尤其盆地基底)均賦存豐富的油氣，這就需要盆內(nèi)的有機(jī)生烴機(jī)制與盆外的無機(jī)生烴機(jī)制同時發(fā)揮最大的作用，即有機(jī)生烴機(jī)制的生烴效應(yīng)與無機(jī)生烴機(jī)制的生烴效應(yīng)在時空上進(jìn)行最有利的匹配。兩者匹配得越好，油氣越豐富。

(4)斷蓋耦合：即深大斷裂對流體的輸導(dǎo)與區(qū)域蓋層、直接蓋層對油氣封閉性的時空匹配關(guān)系。深大斷裂是輸導(dǎo)深部富C、H、烴類流體向淺層和盆地運(yùn)移的通道，也是傳遞成烴成藏能量的媒介，其對油氣成烴成藏有至關(guān)重要的控制作用。而蓋層、尤其是區(qū)域蓋層對油氣成藏的重要性卻往往被忽視。為什么目前發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)油氣藏都分布于盆地中，這是因?yàn)榕璧刂型l(fā)育多套泥質(zhì)、鹽巖、石膏巖等封閉性好的區(qū)域蓋層，宏觀上封蓋、阻止了油氣的大規(guī)模的散失，如四川盆地的五峰組—龍馬溪組泥頁巖，松遼盆地的青山口組泥頁巖，鄂爾多斯盆地的延長組泥頁巖等。斷蓋耦合，就是深大斷裂將深部大量生烴的原始物質(zhì)(富C、H流體)及烴類及時輸導(dǎo)上來，既補(bǔ)充盆地中烴源巖干酪根熱解生烴中的氫，以生成大量的烴，又可以將深部無機(jī)烴也輸導(dǎo)到中淺層和盆地中的圈閉聚集成藏。在圈閉的上方要有蓋層尤其是區(qū)域蓋層，蓋層的封閉性越好，越有利于大油氣藏的形成。

以上4對成藏要素的時空匹配得越好，生烴成藏的機(jī)會就越多，形成的油氣藏的規(guī)模也就越大。圖2反映了有機(jī)—無機(jī)(雙機(jī))耦合成烴成藏機(jī)理與分布模式。

1.3.3 深大斷裂控制的盆地區(qū)域是雙機(jī)耦合最好的區(qū)域，油氣最為豐富，且縱向上油氣分布規(guī)律明顯，需要分步勘探

深大斷裂控制的盆地區(qū)域，是地幔隆起的對應(yīng)(耦合)區(qū)域，深大斷裂最為發(fā)育。深大斷裂是物質(zhì)交換與能量交換的媒介，這里深部流體最為活躍，無論是深部的幔汁活動、費(fèi)—托反應(yīng)、巖漿分異，還是盆地內(nèi)的干酪根熱解生烴與加氫增能生烴，都表現(xiàn)得最為突出。縱向上，從盆地到基底再到基底深部，烴類聚集量明顯增大(圖2)：①盆地中、淺層(埋深淺于5 km，即第一深度空間[48])。主要為有機(jī)烴生成區(qū)域，干酪根熱解生烴為主要成烴機(jī)理，主要聚集有機(jī)成因烴和少部分混合成因烴，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和采出大部分，是目前主要勘探的領(lǐng)域；②盆地深層(5 km至盆地基底(約10 km)，即第二深度空間[48])為混合烴形成區(qū)域。大量深部流體隨深大斷裂進(jìn)入，干酪根加氫增能熱解生烴、金屬元素催化干酪根熱解、催化原油和瀝青裂解成氣為主要成烴機(jī)制，并伴隨有深部無機(jī)烴隨深大斷裂的大量涌入，與有機(jī)成因烴混合成藏或單獨(dú)成藏，這個區(qū)域生烴量和聚烴量明顯比盆地中淺層多，其中已經(jīng)有少量被發(fā)現(xiàn)和采出，絕大部分仍殘留在地下，是下步勘探取得突破最現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域；③基底以下是無機(jī)烴生成區(qū)域，其中盆地基底到殼幔分界(約33 km)是幔汁生烴、費(fèi)—托合成生烴、巖漿分異成烴的有利區(qū)域，地幔上部(埋深約在10～33 km)是地幔脫氣帶，地幔脫氣是該區(qū)域的主要成烴機(jī)制。無機(jī)烴生成區(qū)域蘊(yùn)藏著巨量的無機(jī)成因烴，目前人類還沒有揭示，是將來油氣勘探的主要領(lǐng)域(圖2)。需要說明的是，圖2中烴類生成示意圖和烴類聚集示意圖的橫坐標(biāo)“生烴量”、“聚烴量”是一個相對的概念，限于目前人們的認(rèn)識和科技的發(fā)展，還無法對地表下面不同圈層的“生烴量”、“聚烴量”進(jìn)行定量的估計(jì)，尤其是越往深層，越不好估計(jì)。因此，橫坐標(biāo)上沒有刻度和數(shù)據(jù)，只是表示一個相對大小。

圖2 油氣的有機(jī)—無機(jī)(雙機(jī))耦合成烴成藏機(jī)理與烴類分布模式Fig.2 Hydrocarbon generation and accumulation mechanism with the coupling of organic and inorganic causes, and hydrocarbon distribution pattern

1.3.4 深大斷裂發(fā)育的盆地外邊緣區(qū)域與深大斷裂發(fā)育的非盆地區(qū)域，雙機(jī)耦合程度中等

深大斷裂發(fā)育的盆地外邊緣區(qū)域與深大斷裂發(fā)育的非盆地區(qū)域，往往處于地幔隆起的邊部或地幔隆起斜坡，盡管有深大斷裂發(fā)育，深部流體活躍，但由于缺少烴源層，也不發(fā)育封閉程度好的區(qū)域性分布的沉積蓋層。因此，這些地區(qū)缺少盆地與地幔隆起、深部流體與淺部流體、斷裂與蓋層的有效耦合，油氣富集程度明顯低于盆地區(qū)域，其油氣富集類型為無機(jī)成因油氣，油氣富集程度主要取決于深大斷裂附近蓋層尤其是區(qū)域蓋層的發(fā)育程度。不排除在封蓋條件好的深大斷裂發(fā)育區(qū)找到大型甚至特大型無機(jī)油氣藏的可能。

1.3.5 深大斷裂不發(fā)育的地區(qū)，雙機(jī)耦合程度差，油氣不富集

深大斷裂不發(fā)育的地區(qū)，如板塊內(nèi)部構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)、缺少4對成藏要素(盆地與地幔隆起、深部與淺部流體、有機(jī)與無機(jī)生烴機(jī)制、深大斷裂與封蓋條件)的有利配合，即缺少雙機(jī)的有利耦合，因此難以有大規(guī)模的油氣聚集。

1.3.6 深大斷裂與封蓋層的有利匹配是形成大規(guī)模油氣藏的充分必要條件

溝通地幔與地殼的深大斷裂是物質(zhì)交換、能量交換的特殊地帶，起著輸導(dǎo)成烴流體和烴類物質(zhì)向淺部和盆地運(yùn)移、提供費(fèi)—托合成生烴場所、傳遞生烴與聚烴能量、控制斷裂附近圈閉的形成等關(guān)鍵作用，沒有深大斷裂，不可能有規(guī)模效應(yīng)的成烴與成藏效應(yīng)；但是，如果沒有良好的封蓋條件，深大斷裂成烴成藏的油氣會散失，不可能有大規(guī)模的油氣富集。目前在許多盆地周邊非沉積巖中發(fā)現(xiàn)大量的油氣顯示和古油藏，檢測其中包裹體，發(fā)現(xiàn)大量的油氣包裹體[18]，這正是因?yàn)槿鄙偕w層，油氣大量散失的證據(jù)。因此，要形成大規(guī)模油氣聚集，必須要有深大斷裂與區(qū)域蓋層(以及直接蓋層)的時空有利匹配，反過來，凡是大規(guī)模的油氣藏，都有深大斷裂與區(qū)域蓋層(以及直接蓋層)的時空有利匹配。

1.3.7 基于石油的雙機(jī)耦合成因假說的勘探思路

石油的雙機(jī)耦合成因假說以探討油氣成因?yàn)橹饕康?，以尋找大油氣藏為主要目?biāo)，其勘探思路是“順藤摸瓜”，“藤”即是深大斷裂，“瓜”即是大油氣藏，就是以深大斷裂為線索，尤其是長期、多期活動，甚至現(xiàn)今還在活動的深大斷裂為線索，尋找其影響區(qū)域內(nèi)封蓋條件相對好的大圈閉，進(jìn)行鉆探。值得注意的是，流體與烴類物質(zhì)沿深大斷裂運(yùn)移，還有一個優(yōu)勢運(yùn)移通道的問題，只有位于斷面優(yōu)勢運(yùn)移通道及其附近的圈閉才能聚集油氣成藏。

1.4 “石油的雙機(jī)耦合成因假說”提出的意義

1.4.1 理論意義

以地球構(gòu)造格架和動力學(xué)為研究背景，以有機(jī)—無機(jī)成烴事件及其耦合關(guān)系為主要依據(jù)，結(jié)合自己的研究成果，對前人有關(guān)石油成因理論成果進(jìn)行梳理、整合、融合和集成創(chuàng)新，形成石油的雙機(jī)耦合成因假說框架。雙機(jī)耦合成因假說能合理解釋目前有機(jī)說與無機(jī)說難以解釋的問題，將眾多的有機(jī)說和無機(jī)說有機(jī)地統(tǒng)一于一個理論框架下，明確了石油的形成演化過程，揭示和建立石油的成烴、成藏、分布與富集機(jī)理和模式，提出了具體尋找大油氣藏的勘探原則和思路，初步形成了一個有機(jī)的理論體系框架，有利于終止有機(jī)與無機(jī)學(xué)派的長期爭論，是對石油成因與成藏理論的重要補(bǔ)充、推進(jìn)和完善，具有重要的理論意義。石油的雙機(jī)耦合成因假說還將在實(shí)踐—認(rèn)識—再實(shí)踐—再認(rèn)識中不斷修正、補(bǔ)充、完善和發(fā)展。

1.4.2 現(xiàn)實(shí)意義

石油的雙機(jī)耦合成因論的提出，對我國油氣勘探具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。2018年我國的石油對外依存度已經(jīng)超過70%，天然氣對外依存度已經(jīng)超過45%，油氣已經(jīng)成為制約我國國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和國家安全的卡脖子瓶頸。如果按照目前流行的石油成因理論進(jìn)行勘探開發(fā)，我國的油氣的對外依存度必然進(jìn)一步攀升，而依據(jù)“石油的雙機(jī)耦合成因論”進(jìn)行勘探開發(fā)，我國的油氣對外依存度可能大幅度降低，甚至不遠(yuǎn)的將來可能會實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立。

依據(jù)“石油的雙機(jī)耦合成因論”，有如下認(rèn)識和啟示：

(1)油氣是可再生資源，是取之不盡，用之不竭的。

依據(jù)目前流行的油氣成因理論，油氣是非常有限的，主要局限于盆地之中，是不可再生的資源，越采越少，終將枯竭。而依據(jù)“石油的雙機(jī)耦合成因論”，地球中的油氣總量巨大，是可再生資源，是取之不盡，用之不竭的，它們主要賦存在盆地深層、基底和盆地外的深大斷裂發(fā)育的廣闊地區(qū)。

(2)油氣勘探要變被動為主動，必須轉(zhuǎn)變觀念。

我國目前的油氣勘探開發(fā)仍以流行的石油有機(jī)成因理論為依據(jù)和指導(dǎo)，使得勘探領(lǐng)域受到很大的局限?！笆碗p機(jī)耦合成因論”表明，油氣分布不受“源控論”約束，更沒有所謂的“下限”“底線”。因此，油氣勘探應(yīng)該到更廣大的領(lǐng)域，如含油氣盆地的深層，含油氣盆地的基底及盆地的基底以下，到含油氣盆地外，到非沉積巖(尤其是火山巖)區(qū)尋找大油氣藏。如中國東部伸展盆地帶及新近紀(jì)至第四紀(jì)北西西向構(gòu)造、巖漿活動帶是無機(jī)成因油氣分布的有利地區(qū)[14]。

(3)油氣勘探要取得大突破，必須抓住主要矛盾，找到控制大油氣藏形成與分布的主要因素。

“深大斷裂與封蓋層的有利匹配是形成大規(guī)模油氣藏的充要條件”是“石油雙機(jī)耦合成因假說”的重要觀點(diǎn)，容易取得油氣勘探大突破的地方應(yīng)該具備這些條件：①長期或多期或近期活躍的深大斷裂分布區(qū)域；②上覆地層存在區(qū)域性蓋層(除了區(qū)域性泥質(zhì)巖或泥頁巖或鹽巖或石膏巖或泥灰?guī)r等外，相對大面積分布的致密火山巖如各種熔巖也行)；③存在大型圈閉，在我國滿足這些條件的地區(qū)有很多，除了目前勘探的各大沉積盆地外，縱向上許多沉積盆地基底及以下領(lǐng)域、平面上盆地之外的許多火山巖發(fā)育區(qū)都具備這3個條件。

(4)獨(dú)特的大地構(gòu)造條件決定了我國具有非常豐富的油氣資源

我國獨(dú)特的大地構(gòu)造背景及其演化歷史，決定了我國比其他國家具有更為豐富的油氣資源和更廣闊的勘探領(lǐng)域。

大地構(gòu)造背景上，我國位于東部太平洋、南部印度、北部西伯利亞三大板塊長期作用下，地層破碎、深大斷裂極為發(fā)育，成為我國不同于其他國家的獨(dú)特地質(zhì)風(fēng)格。一部分深大斷裂控制含油氣盆地，成為油氣資源最為豐富的區(qū)域，其他深大斷裂分布在盆地之外，沿這些深大斷裂展布的地區(qū)，也應(yīng)該是(無機(jī))油氣資源比較豐富的地區(qū)(圖3)。

據(jù)郭占謙研究，中國板塊由28個古板塊與小板塊拼接而成，由136條斷開巖石圈或地殼的深大斷裂分割，他們遍布整個中國大陸，成為地球深部物質(zhì)(包括烴類)向地殼、地表運(yùn)移的上涌通道[43]，沿著這些深大斷裂(包括目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的含油氣盆地)，一定分布著豐富的油氣資源。

另外，對已經(jīng)枯竭或正在枯竭的油田(如玉門油田)，要充滿信心，依據(jù)“石油的雙機(jī)耦合成因假說”，若干年后，油田將重新聚集更多的油氣，煥發(fā)青春。

2 雙機(jī)耦合成烴成藏實(shí)例

2.1 松遼盆地昌德氣田芳深5、芳深1氣藏基本情況

位于中國東北部的松遼盆地侏羅紀(jì)—早白堊世為典型的裂谷盆地，其形成與太平洋板塊向西北俯沖導(dǎo)致中國東部地幔上拱有關(guān)[8,16,43]。盆地古中央隆起帶的昌德氣藏為一大型氣藏，由多個氣藏組成(圖4)，其西側(cè)芳深1、2井氣藏已經(jīng)證實(shí)為無機(jī)成因CH4氣田，東側(cè)芳深5井氣藏已經(jīng)證實(shí)為有機(jī)成因CH4氣藏[16]。芳深1、2井氣藏反映了深部無機(jī)成因CH4氣沿深大斷裂進(jìn)入盆地單獨(dú)成藏，形成獨(dú)立的無機(jī)成因氣藏的過程；芳深5井氣藏反映了東側(cè)有機(jī)成因氣沿深大斷裂進(jìn)入芳深5井圈閉成藏的過程。兩者是雙機(jī)耦合成烴成藏的典型例子。

2.2 運(yùn)聚成藏分析

芳深1氣藏和芳深5氣藏所在的古中央凸起受東、西兩條深大斷裂控制，昌德氣田實(shí)際上是受這兩條深大斷裂控制的潛山披覆氣藏。其東側(cè)為徐家圍子斷陷，由于古隆起東側(cè)深大斷裂同沉積活動，在徐家圍子西側(cè)形成了侏羅系煤系烴源巖，東側(cè)深大斷裂帶來的深部富氫流體進(jìn)入侏羅系煤系烴源巖，烴源巖中的干酪根加氫熱解，生成有機(jī)成因的天然氣并排出，沿東側(cè)深大斷裂向上運(yùn)移，在登三、四段披覆構(gòu)造—巖性圈閉中聚集，形成昌德氣田東部的芳深5井有機(jī)成因的氣藏(圖4)。

圖3 中國大陸、近海油氣盆地與深大斷裂、無機(jī)烴藏預(yù)測示意 據(jù)參考文獻(xiàn)[51]修改。Fig.3 Prediction of oil and gas basins and deep faults and inorganic hydrocarbon reservoirs in mainland and offshore of China

圖4 松遼盆地昌德氣田芳深1井無機(jī)成因氣藏與芳深5井有機(jī)成因氣藏成藏模式Fig.4 Gas accumulation pattern with inorganic cause in well Fangshen 1 and organic cause in well Fangshen 5, Changde Gas Field, Songliao Basin

由于古凸起西側(cè)斷裂活動的差異性及其控制作用不同，造成了昌德氣田西側(cè)的芳深1井氣藏為無機(jī)成因的天然氣藏。地質(zhì)研究與斷裂發(fā)育史表明，由于古中央凸起西側(cè)深大斷裂強(qiáng)烈活動，古中央凸起以西侏羅紀(jì)時期火山活動發(fā)育，不發(fā)育侏羅系烴源巖，因此古中央凸起以西沒有有意義的有機(jī)成因的油氣產(chǎn)生，而溝通地幔的古中央凸起西側(cè)深大斷裂，一方面作為火山噴發(fā)的通道，同時也是地幔無機(jī)成因烴氣向上運(yùn)移的有利通道，這些地幔無機(jī)成因甲烷氣向上運(yùn)移至深大斷裂控制的潛山披覆構(gòu)造中，從而形成芳深1井無機(jī)成因氣藏(圖4)。

3 討論

“石油的雙機(jī)耦合成因假說”能否回答目前有機(jī)說和無機(jī)說難以回答的問題，是檢驗(yàn)這個假說是否更合理、更先進(jìn)的重要標(biāo)志。無機(jī)說難以回答的主要問題有：(1)不能直接指導(dǎo)油氣勘探。(2)既然無機(jī)成因的烴那么多，為什么在中國還沒有發(fā)現(xiàn)一個商業(yè)無機(jī)成因油氣藏。針對第一個問題，“石油的雙機(jī)耦合成因假說”提出了“順藤摸瓜”的勘探思路和“活躍(長期、多期或近期活動)深大斷裂區(qū)封蓋條件好的圈閉是最有利的勘探目標(biāo)”的勘探原則，可直接指導(dǎo)油氣勘探。針對第二個問題，“石油的雙機(jī)耦合成因假說”認(rèn)為，一是目前的勘探局限于盆地之中，失去了許多尋到無機(jī)油氣藏的機(jī)會；二是目前找到的油氣中，可能存在一部分是無機(jī)成因的，因?yàn)樗麄冏罱K聚集于盆地中，其相關(guān)指標(biāo)已經(jīng)被有機(jī)成因的背景同化了，被誤認(rèn)為是有機(jī)成因的油氣。蘇聯(lián)的多位地質(zhì)學(xué)家均主張石油的無機(jī)成因來源[52]。另外，松遼盆地昌德氣藏已經(jīng)被證實(shí)為以無機(jī)成因?yàn)橹鞯臍獠豙14,16]。

對表2中有機(jī)說存在的缺陷，假說也都能很好地給予解釋，例如深部油氣數(shù)量巨大，是可再生資源，因此，油田的巨大儲產(chǎn)量的來源、與生物數(shù)量不匹配的問題就很好解釋了。深部富氫流體的加入，解決了干酪根生烴缺氫的問題；深部富鐵等流體的加入，解決了干酪根生烴缺催化劑的問題；油氣藏可能來源于深部無機(jī)成因的烴，當(dāng)然與干酪根生烴熱解模擬實(shí)驗(yàn)的熱解產(chǎn)物的組成有大的差異；高溫高Ro值的地層中仍有液態(tài)烴存在，這種液態(tài)烴可能來自于深部無機(jī)成因烴，因溫度和壓力條件的聚變而變成液態(tài)。

由于假說都能很好地解釋表2中有機(jī)說與無機(jī)說的證據(jù)和缺陷，也解決了油氣成因存在的科學(xué)問題，表明與目前其他油氣成因論相比，石油雙機(jī)耦合成因假說具有明顯的先進(jìn)性。

4 結(jié)論

(1)石油的雙機(jī)耦合成因假說是在前人石油成因理論成果基礎(chǔ)上集成創(chuàng)新的結(jié)果，具有重大的理論意義與現(xiàn)實(shí)價值。

(2)中國獨(dú)特的大地構(gòu)造背景和地質(zhì)演化歷史，導(dǎo)致深大斷裂特別發(fā)育，遍布全國，致使雙機(jī)耦合現(xiàn)象普遍存在，因此，中國的油氣資源非常豐富。

(3)中國油氣勘探重大突破取決于勘探觀念的重大改變，“雙機(jī)耦合成烴成藏”將改變目前被動的油氣勘探局面。

(4)盆地深層、盆外封蓋條件較好的深大斷裂發(fā)育區(qū)是下步現(xiàn)實(shí)的取得油氣勘探重大突破的領(lǐng)域。