今日快看!叩击地球深部的“大门”

“深天”“深海”和“深地”是我国乃至全世界都在大力推进的重大科研课题，具有重大的理论与实践意义，对于石油和天然气的勘探开发，更是如此。那么，从我们居住的地表往下究竟多少是“深层”呢？

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关于地层“深部”的判别有不同的标准。目前，大多数学者都是依据埋藏深度来划分的，由于不同盆地同一深度对应的地层温度或孔隙度或渗透率是不相同的，因此，不同学者提出的深度界限也不统一，包括3500米、4000米和4500米，等等。

石油业界通常将地层埋深超过4500米定为深层。我国东部、西部地质条件有差异，国土资源部2005年颁布了划分标准。规定东部盆地以3500米为深部界限，3500~4500米为深层，大于4500米为超深层；西部盆地4500~6000米为深层，大于6000米为超深层。国内还有按钻井深度划分的，垂直深度4500~6000米为深井，垂直深度超过6000米为超深井，超过9000米为特深井。我国近年来油气勘探获得的重要发现大多在深层、超深层范围内。

纵观石油天然气勘探历史，最初钻探的油层仅有几十米、几百米或者上千米，大多数油田的油层深度都在2000～3000米，最深的也就在4000米左右。目前，已经在从地表到7000多米的深度都发现了石油，最深的石油钻井已经超过9000米，最深的天然气井深达7482米，最深产油井深度为5344米。2019年7月，中国石油的钻井队在塔里木盆地轮南地区钻成了深度达8884米深的轮探1井，并且发现了商业性油气。

有人做过估算，世界各盆地中4500米深度以下进行石油勘探的面积可达1600多万平方千米，在地球上沉积岩层越厚的地方，深部找到石油和天然气的希望越大。

石油勘探的实践也证明，一个产油区内的浅部或深部都有可能发现新的油气层，在深部找到新的油气层的希望更大。一些石油地质学家估计80%的油气田深层都有尚未发现的油气层存在。

中国是地震多发的国家，大地震深度一般在10～20千米。中国又是一个地层发育极为丰富的国家，从最古老的太古宇到第四纪系地层相对连续发育，且各个地质历史时期均有各种造山运动。中国还是一个各个地质历史时期形成的深大断裂均有的国家。大盆地边缘一般都是20~30千米深的大断裂，断裂深度可达到下地壳底部。

地球科学和大数据的研究发现，中国大地震空间分布与大煤田、天然气田的空间分布相对一致。中国大地震发生在大盆地周边的深大断裂带。地震、煤气田、大断裂三者一致，有断裂但没有大煤田或天然气田的地区一般没有发生过大地震，煤田下部可能是天然气田。天然气田在大盆地深度为8000米的地层中。沉积盆地边上就是10～20千米的深大断裂，且处于大地震震中。这就产生了一个令人深思的问题：地壳的更深处有丰富的油气资源吗？

经典地球科学理论认为，石油和天然气是百万、千万年前的地质历史时期地表和海洋生物遗体的有机质，快速埋藏保存在沉积土石之中，经过各种化学反应逐渐形成的，保存在有致密盖层下方的圈闭地层之中。埋藏深度很深的沉积地层一般都相对古老。古生代深埋的沉积盆地形成时间距今2.5亿～5.4亿年。

石油和天然气的比重或密度远远小于岩石，且具渗流能力。各种岩石都有空隙、裂隙、断层等不连续面。这些不连续面就是油、气和流体的高渗透通道。因此，有人认为，深部油气应该早已渗流到浅部地应力低、温度低的地层圈闭，或排放到大气之中。

陆壳厚度在20～40千米。沉积岩覆盖在火成岩之上，原始沉积物都是从火成岩经物理化学风化形成的。火成岩是地壳的结晶基底，厚度很大。沉积岩厚度薄，为0～5千米。在地槽造山带，沉积岩厚度可达10千米。地壳沉积岩的平均厚度不到3千米。地壳厚层火成岩没有任何古代生物遗体，因此，按照经典地球理论，它们不可能产生油气。深部沉积地层一般被火成岩包围，没有其他外来的有机物源。

地球科学界和石油勘探界已经认识到，油气地质勘探向地壳深部进军，深入到地表以下5000～10000米，是对经典的地球科学理论和认识的突破。

按照目前公认的地球科学理论，尤其是石油地质学理论，随着向地壳深部延伸，油气的含量应该越来越少，甚至消失。在5千米到10千米深度的地壳内勘探油气，就是对经典地球科学理论和认识的突破。纵观科学发展史，这种突破往往会产生巨大的经济效益。

地壳深部的沉积盆地真的会有丰富的油气资源吗？在目前仅有假设的情况下能向地球深部进军吗？

一些地球科学家提出，地幔地核产生极高压甲烷气体，不断聚集在深大断裂带。随着气体聚集量的增加，压强也不断增大。最终，大量极高压气体突然挤胀开裂高度挤压的岩石断裂，高速逃出，形成地震。一部分高压气体逃出地表，进入大气，在地面留下山崩地裂的同时，在大气中造成变化，形成降温和降雨。另外一部分高压气体进入水平地层，充填岩石空隙、孔隙和空洞，储存在其中，形成了高压大气田，等待人们的认识、探明和开采。当然，这部分高压气体也会顺着高渗透率的断裂面等通道，缓慢渗流到地表，再进入大气，给空气增添碳和氢元素。人们还用这种观点解释大西洋百慕大飞机和舰船屡屡失事的原因——正是飞机和舰船的发动机吸入了从海底深处（地壳深部）突然释放的大量易燃甲烷气体，引发了爆炸！

目前，随着地质勘探工作的持续深入，深层勘探的比重逐渐增大。以中国为例，对西部盆地如塔里木盆地、四川盆地进行了深层勘探, 尤其是塔里木盆地探井深度均大于4000米, 目前开展的勘探均属深层勘探范畴。四川盆地的深层勘探也占有相当的比重, 如川东石炭系天然气勘探均属深层勘探。即使在埋藏深度较浅的东部地区，发现油气藏的深度也在不断增加。

我国超深层及古老地层油气勘探潜力巨大。以新疆塔里木盆地库车、四川盆地元坝大型气田为代表，超深层（大于7000米）天然气储量规模超万亿立方米；以塔北-塔中过渡带（7200～7500米）、库车克深-大北（6900～7500米）等为代表的超深层石油取得重大突破；以四川盆地安岳特大型气田为代表，元古界-寒武系天然气储量规模超过1.56万亿立方米，展示了我国叠合盆地超深层油气勘探开发的巨大潜力。

我国已完成一批高难度超深井，亚洲最深井马深1井、东部最深井胜科1井、西部最深井塔深1井、克深气田克深7井和克深902井等，推动了我国石油行业超深井钻井技术向高难度发展。

还有一系列问题需要解决——我国超深层油气到底有多少资源？分布在哪里？是否存在无机成因气等新型油气资源？与此相关的科学问题包括超深层及古老地层油气成藏机理、资源潜力和油气富集区等。因此，油气勘探向地壳深部进军，不仅仅是地球物理勘探的重大理论创新，更要给出原创地球科学新理论的重要依据。

来吧，努力寻找、叩开地壳深部的油气大门吧！

作者：王大锐

标签： 地球科学 四川盆地 深大断裂