圖說地球|永恆火焰瀑布

2020-12-19 中科院地質地球所

永恆火焰瀑布火苗特寫（Wikipedia，2009）

永恆火焰瀑布

瀑布所在位置示意圖

（Google Maps，2020）

永恆火焰瀑布（Eternal Flame Falls）位於美國紐約州西部慄樹嶺公園（Chestnut Ridge Park）的頁巖溪保護區內（Shale Creek Preserve），位置坐標為（42° 42′ 6.35″ N, 78° 45′ 6.15″ W）。瀑布底部的一個小石窟內有頁巖氣滲流出，將其點燃即可產生常年不滅的小火焰，這種獨特的景色，堪稱現代版的「水與火之歌」，因此吸引大批遊客前來打卡。

頁巖氣是指主體位於暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中, 以吸附或游離狀態為主要存在方式的連續型天然氣聚集。其主要成藏方式為：有機質生氣或油裂解成氣，天然氣先在有機質孔內表面飽和吸附；之後解吸擴散至基質孔中，以吸附、游離狀態原位飽和聚集；過飽和氣初次運移至上覆無機質頁巖孔中；氣再飽和後，二次運移形成氣藏。

因頁巖中普遍石英含量較高，巖石脆性較強，故在複雜地應力作用下容易發育天然裂縫，當天然裂縫與外界溝通良好時，氣體易在壓差作用下向外界滲流。據研究顯示，永恆火焰瀑布火苗處每天滲流出約1kg以上源自上泥盆紀（Upper Devonian）的萊茵街頁巖（Rhinestreet Shale）的甲烷和乙烷等可燃氣體。另外，世界上第一口商業頁巖氣井於1821年由William Hart在紐約州Fredonia地區泥盆系頁巖中鑽成，深度為27英尺，對後世影響深遠。

頁巖原始沉積環境（a）-（d）海相沉積，（e）-（h）陸相沉積（Arthur MA等，1994）

頁巖氣原位「滯留成藏」機理

（鄒才能等，2010）

萊茵街組頁巖中發育的天然裂縫

（David等，2004）

鑽採黑色頁巖巖芯浸水後從微裂隙不斷向外釋放天然氣

（姜福傑等，2012）

慄樹嶺公園永恆火焰附近從北到南的地層剖面

（Osborn and McIntosh, 2010)

溪水較少時的瀑布與火苗

（Kim Carpenter，2014）

遊客與雨水充沛時的瀑布合影

（tripadvisor.com）

參考文獻

[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Eternal_Flame_Falls.

[2]Arthur MA, Sageman BB. Marine black shales: depositional mechanisms and environments of ancient deposits[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 1994, 22(1): 499-551.

[3]https://www.atlasobscura.com/places/eternal-flame-falls-2.

[4]Etiope, Giuseppe, Agnieszka Drobniak, and Arndt Schimmelmann. "Natural seepage of shale gas and the origin of 「eternal flames」 in the Northern Appalachian Basin, USA." Marine and petroleum geology 43 (2013): 178-186.

[5]鄒才能,董大忠,王社教等. 中國頁巖氣形成機理、地質特徵及資源潛力[J]. 石油勘探與開發, 2010(06):6-18.

[6]David, G., Tracy E. Lombardi, and John P. Martin. "Fractured shale gas potential in New York." Northeastern Geology and Environmental Sciences 26.1/2 (2004): 57-78.

[7]姜福傑, et al. "世界頁巖氣研究概況及中國頁巖氣資源潛力分析." 地學前緣 19.2 (2012): 198-211.

美編：盧陽陽

校對：李玉鈐

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