近日，美國科學家發表論文稱「白堊紀的火山灰可能使海水富營養化，導致藻類大量繁殖，碳氫化合物聚集形成了今天北美洲的部分頁巖油氣儲藏」。
美國萊斯大學研究人員表示，他們發現美國德克薩斯州到蒙大拿州的頁巖油氣田與距今約1.45億至6500萬年前的白堊紀火山灰有關，該結論可能也適用於其他時期和地區形成的頁巖油氣。
什麼是頁巖氣？它的形成竟然與恐龍時代火山灰有關？近日，科技日報實習記者採訪了中國科學院遙感與數字地球研究所付碧宏研究員，請他幫忙解開疑團。
來自生物大滅絕後的藻類繁衍
在相關論文中，研究人員指出，這些北美洲的部分油氣田形成於約1億至9000萬年前，即恐龍時代晚期，當時地球火山活動非常活躍，使得大氣二氧化碳含量很高、氣候溫暖。如今的北美洲西部大部分地區在當時是淺海，火山灰在海底沉積，形成巖石。
「這個研究解釋了頁巖氣形成和白堊紀生物滅絕之間的關系，後者是地球歷史上第五次生物大滅絕。」付碧宏肯定了相關研究的科學價值。據他解釋，頁巖氣的形成和歷史上幾次生物大滅絕直接相關：已經証實的就包括4.49億年前的奧陶紀末期、3.77億年前的泥盆紀晚期、2.51億年前的二疊紀末期、1.95億年前的三疊紀末期以及本次証實的白堊紀時期。「這是有據可查的與頁巖氣形成相關的最近一次生物大滅絕。」付碧宏說。
據付碧宏介紹，這五個時期黑色頁巖的形成都是差不多的情形：火山巖漿活動和海底巖漿噴發導致海水溫度升高、海洋酸化，大量海洋生物滅絕，噴發產生的大量二氧化碳造成生物窒息滅絕。生物滅絕事件發生一段時期以後，藻類生物在海洋或湖泊中大量繁衍，其生物量巨大，經埋藏後形成富含有機質的黑色頁巖。在這種還原環境中，不僅形成油氣，還形成金屬礦產。「黑色頁巖可以一層一層薄薄地揭下來，像一頁頁的書。頁巖氣一般就指生成和聚集在這種黑色頁巖中的天然氣。」付碧宏說。
頁巖氣的主要成分是甲烷，和常規天然氣相同。但常規天然氣形成後會運移到其他儲層中，而頁巖氣不同，它被吸附在油頁巖中，以氣或油的形式存在，給開採帶來很大難度。
「頁巖氣革命」將改寫能源版圖
我國是世界上頁巖氣可採儲量最豐富的國家之一，也是僅次於美國、加拿大的第三大頁巖氣產區，目前每年產量已近百億立方米。作為世界第一大能源消耗國，頁巖氣的開採對於改善我國能源短缺狀況、增加清潔能源使用有著革命性的意義。
美國頁巖氣開採已有百年歷史，但由於技術要求高，近十幾年才有突破性進展，開採成本大大降低。我國的頁巖氣開採則是近十年的事情。2009年起，我國正式將頁巖氣開發納入能源供應版圖，起步晚但發展速度很快。
「頁巖氣吸附在頁巖內部，開採時必須把頁巖打碎，注入高壓流體（水）破壞頁巖層，才能將吸附的頁巖氣釋放出來。」付碧宏解釋道。我國目前大量開採的頁巖氣都是奧陶紀末期以來形成的，以下志留統龍馬溪組為主的黑色頁巖，其分布面積廣、厚度大,頁巖氣儲量豐富，工業開採價值大。
「伴隨能源市場需求的增加和『煤改氣』等環保措施的加強，我國對天然氣等清潔能源的需求越來越大。通過學習引進和消化，頁巖氣開採技術不斷成熟。西南和湖北、湖南地區的黑色頁巖分布廣、厚度大，『兩桶油』等國企的雄厚資金和先進技術投入。這些都是我國頁巖氣產業發展的有利因素。」付碧宏說。
世界頁巖氣資源量為457萬億立方米，同常規天然氣資源量相當，其中頁巖氣技術可採資源量為187萬億立方米。我國頁巖氣資源豐富，技術可採資源量為36萬億立方米，規模化開發的潛力很大。根據我國頁巖氣發展規劃，在政策支持到位和市場開拓順利的情況下，力爭2020年實現頁巖氣產量300億立方米，2030年實現800至1000億立方米。
頁巖氣的成功開發曾對美國天然氣市場和全球能源供需結構產生深遠影響。從零開始到產量第三，未來「頁巖氣革命」也將改寫我國的能源版圖。（實習記者 崔 爽）
(責編：初梓瑞、莊紅韜)