理论的价值在于指导实践

本刊记者（以下简称记）：刘院士您好！我们知道您是火山专家，同时也在研究火山岩油气藏，所以拜访您，想请您谈一谈火山岩与油气藏的关系，我们先从最基本的问题请教起。首先，火山是怎么形成的，它在地下的整体构型是什么样子的？

刘嘉麒院士（以下简称刘）：火山是一种非常重要、也非常广泛的地质现象，在全球到处可以看到火山，不过，它们的时代不同，有的是刚喷发形成的，有的是几万年、几十万年、几亿年前形成的老火山，也就是说从地球形成开始到现在几乎都有火山活动，都有火山形成，但早期的火山已经不保存原来的地貌形态，一般不叫它火山，而叫火山岩；现在还保留火山地貌形态的就叫火山。火山的形成，首先得有岩浆，岩浆在一定的地质条件下喷出地表，冷凝后形成的地质体就叫火山，所以火山形成的最基本条件是要有岩浆和能使岩浆喷出的通道及动力。

记：岩浆是怎么来的？

刘：岩浆的形成，通常是地球深部（比如地幔或下地壳）的局部熔融。地球从表面看是个固体，但在深部有局部熔融，局部熔融就形成岩浆，这是一个很复杂的地质过程，有的是在板块的俯冲带，也有的呈所谓的地幔柱，地质条件不一样，成因也不一样。

记：岩浆有的很深，像地幔柱，有的书上说有500千米深。

刘：岩浆的形成可能达不到那么深，但几十公里到上百公里还是有的，岩浆源在百十公里深的地方是可能的。

记：岩浆形成之前是什么状态？

刘：岩浆形成之前的状态取决于地球结构，地球分地核、地幔和地壳。至于说地核是什么状态，固体状态还是熔融状态，科学界还在探讨，但总的来讲，到了地球表层，地壳这一部分基本上是固态。我们说的火山喷发的岩浆，基本上是在下地壳到上地幔这个位置形成的，这个深度一般是从几十公里到上百公里。

记：岩浆比较多的聚集的那个地方是不是叫岩浆房？

刘：对，是叫岩浆房，也有称岩浆囊的。

记：那就是现在还存在，根据深部地震探测到的。

刘：是的，现在的地球深部会有一些岩浆房，因为每年地球上都有很多次的火山喷发，火山喷发最基本的条件得有岩浆啊。

记：火山是现在正在活动的，哪怕休眠的也叫火山，已经完全冷凝下来的叫火山岩了？

刘：火山从它的状态看，可以分为两大类，一类是死火山，一类是活火山。所谓活火山，学术上认为，全新世以来，即11700年前以来，有过喷发记录的火山，都叫活火山；反之，没有喷发过的火山就叫死火山。活火山在这1万多年来也不是经常喷发，也许喷发几次，几十次，上百次，喷喷停停，停止喷发的时候就叫休眠火山，所以休眠火山属于活火山的范畴。那些几亿年前形成的火山，往往不存在火山形态，就叫火山岩了。但是若是找矿，有时还得恢复火山形态，确定原来的火山机构，比如火山颈、火山口、火山锥等，以指导找矿。

记：“火山机构”这个概念的准确含义是什么？

刘：火山机构包括火山的各个组成部分，通常成山体的部分称为火山锥，火山锥中间有火山口，火山口下面有火山颈，火山口周围有熔岩流和熔岩台地等，这些都属于火山机构。

记：火山也有火山根吧，就是岩浆房吗？

刘：也可以这样说。

记：可不可以这样理解，岩浆喷发出来，在岩浆房上面形成了火山锥。

刘：岩浆喷出地表才能形成火山，没有到地表，就不能叫火山。岩浆活动分浅成、深成和喷出三种形式，相对应形成的岩石就叫浅成岩、深成岩和喷出岩，它们都是岩浆岩，也叫火成岩，火山岩是岩浆岩的一大类。

人们熟悉的花岗岩，就是岩浆形成的，但它肯定是深成的，不能叫火山岩或喷出岩，即使有许多花岗岩出露在地表，那是地质作用把它从地下翻上来，它当初形成时并没有出露到地表。

记：我从您的书上看到，火山经常在一个地方反复喷发。

刘：理论上是这样的，当然第一次爆发不是反复的了，总得有新的地方，但是一旦火山喷发了，经常是反复的。

记：您在论文中指出：“火山岩的气藏包括火山岩本身直接作为油气储层和与火山岩或火山作用有关的油气藏。”是否可以理解为火山作用对油气藏的形成是有影响的？

刘：对，有影响。按传统观念找石油、天然气，都是从沉积岩里找，因为石油、天然气是烃类化合物，由有机物降解形成。而火成岩、岩浆岩是在高温下形成，里边没有有机物，没有烃类物质，从理论上讲，火成岩里面不可能有油气形成，所以过去石油界往往把火成岩或火山岩看成是寻找油气的禁区，遇到火成岩或火山岩就忽略不做工作了。但是，近些年来的勘探发现，火山岩里也含有丰富的油气藏，也就是说在火山岩里，乃至火成岩里，都可能有油气藏，成为油、气的储层，形成油田、气田。

那么，火山岩或火成岩里的油气是怎样形成的呢？是它本身形成的，还是从外边运移进来的？一般说来，火山岩本身不能生成石油和天然气，但其周围环境里，如沉积岩，有可能形成油气，油气是流体，它形成后不一定储存在它形成的地方，而是运移到储存条件好的地方，火山岩因其机体格架坚实，孔隙度发育，能成为很好的储层，于是就集聚丰富的油气。实际上，近十多年来，我们国家找到的油气藏，很大一部分是在火山岩里找到的，这就给油气勘探开辟了一个新领域。

记：我们了解了一点无机成油学说，觉得这个学说的解释力正在增强。

刘：石油成因问题争论得已经太久了，过去的主流派是不赞成无机成因的，石油本来是有机物，是烃类化合物，理论上来讲不应该是无机成因，但是自然界的事物太复杂了，比如说现在勘探中发现的CO2气，用有机成因解释有时解释不通，再说到烃类，最简单的碳氢化合物是甲烷CH4，有碳、有氢就能化合，无非就是链长、链短，那么除了有机成因之外，有没有可能是无机成因？

根据现在的研究来看，应该是存在的，因为有机成因烃类化合物的碳同位素组成，跟无机成因烃类化合物的碳同位素组成是不一样的。而我们从钻井中取出的样品经分析，有的显有机成因特征，有的显无机成因特征。火山喷发的气体，从地下深部上来的气体，许多是无机的，这些气体也含有碳氢化合物，但它的同位素的组成跟生物成因的不一样，表明在烃类化合物里，有有机成因的，也有无机成因的。那么，无机成因的烃类化合物是怎样形成的？

我们知道，火山喷发除了岩浆还有气，气体里有碳和氢，碳和氢这种两种元素在一定温度、压力和催化剂的作用下，就能够合成碳氢化合物，最简单的碳氢化合物有乙炔、甲烷等，而乙炔、甲烷这些简单的有机物再聚合便形成长链的烃类化合物，进而形成油气藏。

这和学术界有一种观点，即生命的火山成因说有关联。说火山喷发是生命形成的一个途径，这乍听起来有些不可思议，但细琢磨一下，也不是没有一点道理。因为生命的本质是核糖核酸，核糖核酸是由碳氢化合物一步一步合成的，碳氢化合物是由碳和氢合成的，那么只要有碳和氢这两种元素，就具备了形成核糖核酸的最基本条件，而火山喷发物中都含有碳和氢，尤其是海底火山喷发，喷出来的岩浆及其它物质，带着上千度的高温，遇到海水马上就降温，降到一定程度，并伴有一定压力，再加上火山喷发物中的某些物质做催化剂，就能形成碳氢化合物，聚合成氨基酸……，出现生命的体征，生命就这样一步步地繁衍下来，火山活动就成为生命起源的一种途径。

既然生命都可以形成，形成碳氢化合物就更不足为奇。从这个角度讲，石油天然气的无机成因也是可以成立的。实际上，对于石油公司来说，是有机成因还是无机成因并不很重要，只要有气、有油就行，怎么形成的无所谓。但对于科学探讨，油气成因问题就很有价值了，因为你知道了它是从哪里来的，它的形成机制和形成环境，就能有的放矢地去寻找油气藏，发现新的油气田，指导勘探。这就是理论的作用。基础理论的价值就在于能指导实践。2005年，大庆在徐家围子火山岩打出了天然气，打破了传统的在沉积岩中找油气的观念，开拓了在火山岩中寻找油气的新方向。这几年，东北的吉林油田、大庆油田、辽河油田以及新疆的一些石油公司，都在火山岩里找到了油田、气田，取得了很大进展。这表明，一旦基础理论有突破，认识上有突破，实践上就会有突破，推动生产的发展，这就是搞基础研究的作用。

记：按照有机论，现在叫源控论，跟烃源岩挂起钩来，首先要有烃源岩，然后要有运移通道，生、储、盖、运、聚、保这套东西，火山岩油气藏就不太一样了，火山岩油气藏我关注了一下，检索了大概有一百多篇论文，研究者们把火山岩油气藏现在也分得比较细，比如在火山岩风化壳上形成的。

刘：的确，火山岩油气藏的成藏条件要比沉积岩的成藏条件复杂得多，火山岩的产状除了有大面积的熔岩流，还有不同形态的火山锥、火山口、碎屑流以及岩墙、岩株、岩体等，它们都可能成为储层，有时火山岩风化壳也能形成油气储层，可见，比沉积岩要复杂得多，勘探的难度也相对大一些。

记：在岩性油气藏里，纯粹的火山岩岩体，特别是那种变质作用不明显的，像玄武岩，它里面储存的油气，是不是跟幔源、深部来源更密切一点，跟烃源岩的关系不太密切。

刘：我们的研究发现，几乎所有类型的火山岩，从基性的玄武岩，中性的安山岩，到酸性的流纹岩，都可以做油气储层。在时代上，老的可以，新的也可以，当然，太新的不行，比如，你不能去长白山火山找油气。火山岩成藏得有一定的地质条件才行。现在能找到的火山岩油气藏，不管是东北的、新疆的，还是其它地方，基本上都离不开裂谷带。

记：目前咱们国家有多个盆地里面发现了火山岩油气藏，但在开发中遇见了一个问题，初始产量很高，但衰减也快。

刘：如前面已经谈到的，火山岩地质产状比较复杂，这给油气勘探和开发增加了难度，但是一旦资源枯竭，在沉积岩里找不着了，那还得到火山岩里找。你说火山岩油气藏的储量衰竭的比较快，这要具体情况具体分析，有的储量可能本来就少，有的可能是勘探理论和勘探设计有问题，如果缺乏经验，按沉积岩那套办法去勘探，储量评估和计算不准确，会漏掉许多储层和储量。

记：它的算法应该跟沉积岩不一样，是否有好的办法？

刘：与沉积岩肯定不一样，要在实践中不断地积累经验。鉴于火山岩地质产状复杂，我曾建议，建立地下沙盘，把地下的火山岩和火山机构搞清楚，用地下沙盘指导勘探和储量计算。

记：要做好您说的“地下沙盘”，恐怕得先取得相关的数据，这些数据怎么来？

刘：要有充分的地质资料和综合的地球物理数据，重、磁、电、地震都要有，然后进行计算机数据建模。

记：火山岩油气是一种非常规油气？

刘：是的，火山岩油气是一种非常规油气。非常规油气是相对常规油气而言，相对于沉积岩型的油气，火山岩型、致密岩型、页岩气型等油气都是非常规的。在常规油气逐渐匮乏的情况下，非常规油气越来越受到重视。

记：常规与非常规的区别是什么？

刘：常规的就是沉积岩油气，而且是以海相沉积岩为主。以前中国缺少海相沉积岩油气，一度被认为是贫油国家，后来我们建立了陆相成油理论，于是在克拉玛依、玉门、大庆等陆相盆地找到了石油，摘掉了贫油的帽子。要不是在理论上有新的突破，仍按国外那套理论办，中国是很难找着油气的。现在常规的油气田越来越紧缺，就要开辟非常规油气勘探的新领域。

记：非常感谢您接受我们的采访。