Question

　能源矿产

Answer 1

1）石油与天然气

近10年来，世界油气勘查取得了重大成就，发现了许多重要的大油气田，例如：挪威的海德鲁姆油田，巴西的马利姆油田等十几个新发现的大油气田大多位于海域深水地区。加之，欧佩克国家拥有丰富的油气资源和过剩的石油生产能力，保证了石油市场的供需平衡。

近年来开拓了一系列油气勘查的新领域。①深层油气勘查：近年所发现的10个大型油气田其埋藏深度都大于4000m。在深层油气勘查领域中，不可忽视的就是对基岩产油气的研究。②被动大陆边缘盆地勘查：这是一个重要的油气勘查新领域，被动大陆边缘及裂谷上形成的盆地具有较大的油气潜力。研究表明，大多数深部油气储量（石油63%，天然气53%，凝析油86%）赋存于古老被动大陆边缘区。③中新元古代地层的油气勘查：在东西伯利亚里菲系地层中发现大型工业油气藏之后，使找油的地层下限推到更老的中新元古界。④天然气水合物是21世纪巨大的潜在能源：天然气水合物是一种碳氢气体与水分子组成的白色结晶状物质，在结构上它是一种笼状包合物，有“可燃冰”之称，它形成于低温（0～10℃）高压（＞100×10⁵Pa）地质环境，产于水深超过300～500m的海底与冻土带的沉积物空隙中。据估计，海洋面积的10%均有其形成条件。1965年在原苏联发现了世界第一个天然气水合物矿田（麦索亚哈气田）以后，它作为一种不同于煤和天然气的全新概念的能源矿产，越来越受到重视。有的学者分析其储量约相当于煤层气和常规石油天然气总量的2～3倍。专家估算，全世界天然气水合物的潜在蕴藏量约为2×10¹⁶m³，目前人们面临的主要问题是如何开发和不破坏生态环境。⑤陨石坑是找油气的新靶区：地球受陨星冲击可产生特殊的冲击构造，称陨石坑。例如加拿大的视野油田，美国的红翼河油田等。现已查明被淹埋的古陨石坑对找油气具有重要意义。⑥成熟区的深化勘查：深入老区勘探和研究可以说是一种战略性措施，加速老区的新发现要依靠老资料的重新处理，并应用新技术、新概念，特别要寻找隐蔽性油气藏，以探查潜在的新目标。同时，新的勘查技术在实践中取得了良好的效果，如三维和四维地震勘探、3C和4C多波技术、新一代遥感技术（超敏波谱）、盆地模拟技术、薄层高分辨率储量技术、合成地震记录和人机联作地震资料解释、计算机数据和图像处理、先进的深水勘探技术和流体地质学、地震地层学等新技术、新方法在加速油气勘探开发、提高效率和增加油气储量等方面都起了极其重要的作用。

油气成因研究的新进展有效地促进了油气勘查工作，近年来也取得了重大的成就。尽管油气有机成因说（干酪根热解）在理论和勘探实践中取得了主导地位，但对一些问题尚难以圆满解释。当前宇宙地球化学、板块构造学的兴起，以及深海及地球深部钻探研究为油气形成演化提供了新的信息和新认识：①黄第藩和B.J.Katz在30届国际地质大会上系统论述了生烃理论的研究进展，论证了未成熟油的来源，指出未成熟油直接来源于可溶类脂化合物，与富硫Ⅱ型干酪根生成的未成熟油不同，陆相盆地未成熟油直接来源于沥青，这些沥青反映了湖生藻类所含的原始脂类，缺乏大的官能团。未成熟油的发现及未成熟油的沥青来源突破了传统的干酪根热化分解模式，反映了90年代油气生成理论研究的一项重要进展。②关于煤成烃理论，世界上许多学者对此作出了重要贡献。煤成油是陆相生油理论的重要研究内容，亦是对“腐殖型有机质生气、腐泥型有机质生油”的传统观念的挑战。特别是通过有机岩石学和有机地球化学相结合，成果显著。如对各种煤及各种显微组分（镜质组、壳质组和丝质组）生烃能力和特点的研究表明，壳质组具有最佳的生烃能力，因其原始母质是各种富氢物质（即角质、孢子、木栓质体和树脂体），其次是镜质组，最低是丝质组。S.Thompson等1988年认为，即使不考虑煤中其他组分，只要煤中壳质组含量达2%就足以生成石油。在30届国际地质大会黄第藩等报导了中国西北的一些盆地侏罗纪煤系中找矿具有良好的前景。利用核磁共振波谱解叠技术，从煤干酪根化学结构中区分出油潜力碳（C_o），气潜力碳（C_g）和芳构碳（C_a），用以评价煤的生烃潜力。并指出烃源煤中普遍存在芳烃含量高于饱和烃的现象，其煤成油以轻质油为主，并提出煤成油的初次运移模式：从水相运移经油相运移。③在化石燃料地球化学研究方面，英国的S.R.Larter在第30届国际地质大会上从石油储层出发报导了石油二次运移指标。运移规模、输运层中油饱和的范围、饱和程度和残余饱和度等在二次运移解释中十分重要，此内容研究少而且争议大。该作者提出研究烷基苯、烷基咔唑和某些芳烃（如苯、甲苯）这些化合物的浓度和异构化分布反映了油/水分配系数和水/岩分配系数的基本状况，可用作为运移的示踪剂。美国的J.A.Curiale在会上系统报导了原油中发现的烯烃，这是国际上十分新颖的工作。许多原油和凝析油中不仅发现含有直链单烯烃和二烯烃化合物，而且还有烯烃生物标志化合物。如奥利烯和乌沙烯。此外，还鉴定出不稳定的烯烃化合物，如藿烯和重排甾烯等，并探讨了这些化合物的成因。法国的J.Connan报道了在石油地球化学中将沥青分析应用于考古学方面的研究。④板块构造理论的发展与应用既推动了油气有机成因说的深入研究和迅速发展，同时，亦促进了生物成因学的研究。板块构造理论与有机成因说相结合，说明石油有机成因说有两种模式，即传统的沉积－迁移模式，称“生物外生说”，及板块俯冲模式成油，称“生物内生说”。该理论认为，热解作用可使沉积岩中有机质形成石油，也可使俯冲带内的有机质生成石油，俯冲带生油模式既含有有机成油因素，同时，亦掺有无机成油因素。所以，该学说与有机和无机成因都不矛盾。研究指出，世界上许多重要产油气区正是分布在古老或现代的俯冲带或边缘。⑤地球深源气说有进一步发展，该学说是Goldo在80年代初提出的，他认为地壳中天然气来源于地球深部上地幔物质的脱气作用。这个巨大的天然气源在地壳开始凝聚时，部分甲烷作为“化石气”留在地幔和地壳深部，然后通过岩石圈薄弱地区不断注入地壳，在缓慢向上运移和冷却过程中，部分甲烷聚合成高分子烃和石油。这种过程贯穿整个地质时期，至今仍在进行。B.S.沃里沃夫斯基等指出，迄今世界上已知的超巨型内陆或大陆滨海区含油气盆地具有一共同特点，即盆地下面的地壳皆属异常的“无花岗岩”型。油气田的烃源主要是无机成因，源于深部的氢、二氧化碳通过地层中铁、镍、铬等矿物的催化作用生成。他们指出，“无花岗岩”型含油气区由无机成因的油气提供取之不尽的油气资源。除了上述石油成因和有机地球化学领域之外，在油气研究方面的其它重要领域还有：①高分辨层序地层学与储集体预测；②含油气系统；③含油气盆地及油气成藏过程的计算机模拟；④盆地动力学等。

2）煤

煤是世界上储量最丰富，分布最广泛的能源矿产，它是仅次于石油的世界第二大能源。从长远来看，全球对能源的需求会进一步增大，而油气资源保证程度较低，其供需缺口会逐步增大。由于受两次“石油危机”的冲击，80年代许多国家对煤田普查勘探工作都十分重视，并取得了重大进展。如80年代末查明了巴基斯坦信德省的塔尔大煤田。近几年，在乌克兰卢干斯克州的北部发现了3个新的动力煤煤田。英国在北爱尔兰发现了重要的新的褐煤矿床。中国煤田地质勘查也有新发现，如鄂尔多斯盆地煤的储量超过5000×10⁸t，居世界八大煤田前列，其特点是煤层层数多（最多达18层）、煤层厚度大（最厚处达60多米），盆地内气煤、焦煤、肥煤、瘦煤、贫煤、无烟煤、长焰煤等品种齐全，有的煤种还是国家稀缺煤种。

近年来，世界煤田勘探方法发展迅速。遥感、高分辨率反射地震、三维地震、综合勘探、计算机技术、层序地层学等新技术，新方法在加速煤田勘探、提高效率和增加储量等方面都起了十分重要的作用。

煤地质学研究也取得了重要的进展。在煤成因研究领域，科学家们重新将气候作为泥炭形成、聚集与埋藏的一个基本控制因素进行了研究，大量的计算机模拟扩大并支持了这项研究。厚煤层的成因也是一个受人关注的问题，第30届国际地质大会报导了“抚顺特厚煤层的沉积相和成因”的研究，发现煤层夹矸显示的滑塌沉积和碎屑煤与重力流成因的碎屑沉积呈互层出现，得出该区以异地成因煤为主的解释，这一问题在今后工作中应引起注意。在煤岩学领域，煤的分类研究、煤显微组分研究、煤岩学与有机岩石学的关系、成熟度的研究等方面均取得了新进展。如为统一对煤盆地的划分、勘探、研究和煤层对比，在同一基础上进行储量和资源的统计，国际煤及有机岩石学委员会（ICCP）提供了一个煤的地质成因分类方案，其分类参数为煤级、类型和相。近年来，对煤的显微组分研究发现了一些新的显微组分，它们是有活性和无活性两种惰性组、暗镜质组（原称腐泥腐殖组）、沥青质体、荧光质体和渗出体等。煤岩学的研究方法已扩大应用到对沉积岩的有机物的组成、成因和分类命名的研究，促进了有机岩石学或油源岩石学的发展。成熟度研究的新进展主要表现在：一般情况下常采用镜质组反射率来测定煤级或成熟度，当沉积岩中镜质组很少时则用TAI（熟变化指数）法、CAI（牙形刺变化指数）法、孢粉分析、壳质组荧光测定、沥青的反射率测量、笔石反射率测量等。此外，地热史的研究已进入综合运用各种方法的研究阶段，荧光方法已进入定量研究阶段。

荷兰的W.Fermont提出荷兰北部的格罗宁根巨型天然气田的资源量极其丰富，他认为大部分烃来自石炭纪煤，含煤率高达4%的威斯发阶几乎遍布于荷兰的陆地与大陆架。威斯发阶发育于海西前渊，曾经受海西造山运动、裂谷幕和阿尔卑斯运动的多次热成熟作用。煤层气的保存与其发生的时期关系密切，近期煤层气的生成与排驱增加了总储量。地史与热史的数学模拟提供了区分各时期成烃的方法，因此数学模拟可以增加煤层气勘探的成功率。有的学者从煤系沉积环境角度评价了煤成烃的规律，为煤沉积学的应用开拓了新领域。总之，煤层气是由煤化作用产生的，煤层气可能成为21世纪的重要能源，继续研究控制煤层气含量的地质因素和产气潜力是很重要的。

对煤田地质工作来说，除上述各项研究和勘探方法需不断加强外，还应进一步注意的问题有：①地质资料的计算机处理和展示分析，在这方面进一步研究用计算机对煤田地质资料进行分析解释和建立三维的煤沉积模式是很有意义的。②煤层气可能成为21世纪的重要能源，应是煤化作用研究的重点。③层序地层学在煤盆地中的应用可建立大区域内煤系地层的等时地层格架，是解释沉积盆地发展演化的新方法。由于煤形成于独特的环境下，可提供重要的环境证据。将煤沉积学与层序地层学结合研究将会对沉积盆地的发展演化提供更好的解释。④煤中硫、碳、氧同位素的研究，这种研究可提供沉积环境的有力证据，有助于提出更确切的古环境的定量证据，更好地解释盆地的发展演化。⑤现代湿地生态系统的研究，应继续研究泥炭形成环境的现代实例。⑥煤中硫的研究。⑦煤化作用（煤变质作用）。这种研究不仅具有理论意义，而且对解决有关构造学、地层学、油气勘查等问题具有实际价值，更重要的是它在寻找和勘探所需煤类方面的理论根据。

当前国内外对上述常规性的研究锐减，而突出强调的有下述问题：①煤中有害物质的成因、赋存状态研究；②煤开采、运输和应用过程中的环境污染，特别是煤中有害物质循环过程的地球化学追踪；③与煤转化为新能源（液化、气化和水煤浆等）和洁净煤技术有关的煤质和煤地质研究；④低有害物质的优质煤资源的分布规律研究和找寻；⑤煤层甲烷的成藏与开放条件研究；⑥煤成烃（煤层气和煤成油）的地球化学过程和成藏条件的研究等。

3）铀

铀是重要的能源。1997年世界低成本铀资源量为212×10⁴t，其中较多的国家有澳大利亚、哈萨克斯坦、加拿大、乌兹别克斯坦和尼日尔等，合计占世界铀资源量的70%以上。从世界范围来看，不可再生（石油、天然气和煤）资源量急剧减少。由于世界经济发展对能源需求的增长，核能已逐渐成为一个有巨大发展前景的能源领域。不久的将来，可能不得不逐渐加强勘查活动以发现和开发新的铀资源（新区和新类型），特别是经济效益好的低成本的铀矿资源。这已成为当前铀矿地质战线的紧迫任务。

铀在地壳中虽然分布很广，但富集成矿的却有限，尤其是形成高品位的大矿床则更少。从时代分布上看，古中元古代、晚古生代和中新生代均有世界上最重要的工业铀矿床出现。尤其是元古宙集中了世界上最大最富的铀矿床，如加拿大、澳大利亚等的不整合型矿床，南非石英卵石砾岩型矿床，澳大利亚奥林匹克坝矿床等均产在元古宙地层中，说明元古宙地层具有特别有利的成铀前景，约占60%，而中新生代约占40%，具有一老一新的特点。从类型上看，铀的成矿类型很多，砂岩型、不整合脉型、砾岩型、裂陷角砾岩杂岩型、火山岩和花岗岩的热液脉型等铀矿类型占据了世界铀资源的绝大部分。铀矿分布的大地构造概况是：成矿时代老的铀矿主要在前寒武纪地区，成矿时代新的铀矿主要在环太平洋和欧亚海西褶皱带中间地块火山盆地和陆相碎屑盆地区。近年来，新区新类型不断出现。其中，较为重要的有中亚国家的层间氧化带型砂岩铀矿，俄罗斯西西伯利亚地台南部边缘及蒙古的古河道型砂岩铀矿，俄罗斯外贝加尔地区及蒙古东部地区的火山洼地铀矿和俄罗斯地台阿尔丹地盾钾交代铀矿等。

王正邦（1990,1997）提出，当前铀矿地质研究主要有两个重要的战略方向：一是寻找品位高、规模巨大的铀矿类型（澳大利亚和加拿大的不整合脉及奥林匹克坝型）。要考虑的最主要经济因素是U₃O₈平均品位大于0.2%，含U₃O₈资源量在1×10⁴t以上的矿床，寻找大型、超大型铀矿仍是各国共同关注的热点问题。二是寻找品位虽不太高，但易于地浸和溶浸的规模巨大的铀矿类型（如可地浸砂岩型铀矿和可溶浸的火山岩和花岗岩型铀矿）。在价格方面要求达到回收成本低的矿床。这样不整合型、砂岩型就成为当前最重要的勘查目标，另有砾岩型、裂陷角砾岩杂岩型、火山岩和花岗岩的热液脉型、碱交代型等占据了世界铀资源的绝大部分。