向中國地質學會百年華誕獻禮!我國中—新元古界地質學研究成果歷時六年再彙集

Menchikoff(1949年)和Pruvost(1951年)最早提出“底寒武系(Infracambrian)” 的地層術語,其涵蓋下伏於已知含三葉蟲的寒武系地層,通常又不整合上覆於變質岩基底之上的沉積地層,其中包括中—新元古界,加之部分下寒武統。直到20世紀50年代,一般認爲,發育於沉積盆地、地向斜和地臺中的底寒武系或前寒武系沉積岩是“不可能” 具有烴類沉積的。在這些底寒武系中,前古生代早期生命的“缺失” 是最經常提出來的理由,以此迴應爲什麼石油地質家們“應該” 無視前寒武系領域。

▲ 中國中—新元古代構造單元及地層分佈圖

最近半個多世紀以來,伴隨着對於地球早期生命的研究進展,中—新元古代時期的生物多樣性已經得到證實,對於中—新元古界含油氣性的物質基礎,業已提供了科學的證據。與之同時,全球中—新元古界地質學也取得長足進展,並且在油氣勘探實踐中也獲得了重要的突破性發現。事實證明,底寒武系沉積地層中,不僅確實富含有機質,而且還具有爲數有衆多的油苗和(或)氣苗,以及大型瀝青脈。特別是自20世紀70年代以來,全球一些地區(如俄羅斯西伯利亞克拉通,我國四川川中隆起、阿曼和印度等盆地)總計業已發現數十個油氣田,探明的油、凝析油和(或)天然氣的儲量可達億噸級至數十億噸級油當量的規模,並且具備日產百萬立方米級的單井天然氣產能。

當前中—新元古界油氣資源潛力已經引起國際地質界的密切關注,以至於召開一系列專題性的學術會議或研討會,出版一系列與會議相關的論著,並激起國際石油地質家與油氣勘探家們對底寒武系地質學與油氣資源的興趣。

中國是全球中—新元古界沉積地層發育最爲完整的國家之一,也是系統研究中—新元古界最早的國家。例如,早在1924年李四光先生在長江三峽地區以及1934年高振西先生在燕山地區天津薊縣,分別研究並建立了我國南方和北方的“震旦系” 地層剖面,在國際上產生很大影響。此後,在相當長的一個時期內,這兩條地層剖面成爲國際前寒武系地層劃分與對比的標誌性剖面。特別是,20世紀70年代以來,中國的地質家們在各個地球科學學科領域與交叉學科領域,諸如生物地層學、層序地層學、年代地層學、古海洋學、古冰川學、寒武紀生物大爆發事件、活動論構造-古地理學,以及石油地質學與地球化學等,均取得重要的科研進展。就沉積地層層序而言,建立了中國統一的中—新元古界地層框架[包括七個系一級的地層單位,自下而上爲長城系(Pt¹₂)、薊縣系(Pt²₂)、華北下馬嶺組(Pt³₂x)、華南“玉溪系”(Pt4₂)、青白口系(Pt¹₃)、南華系(Pt²₃)和震旦系(Pt³₃)],以及與相關的地層對比關係,並有利於在此地層框架內進行中—新元古界油氣資源研究與評價。此外,古海洋、沉積古地理和區域構造研究,也有助於對中—新元古界油氣資源形成、演化與保存的機理,以及生-儲-蓋層組合發育背景等方面的研究與理解。

▲ 中國中—新元古界沉積盆地分佈圖

近80 年來,一連串中—新元古界油氣的相繼發現與研究成果,即1942 ~1965 年威遠氣田的勘探與發現(天然氣P1 儲量約408. 61×108 m³);1966 ~2015 年大型龍門山瀝青脈的調查與發現(瀝青預測儲量約8×106 m³);1978 ~1979 年和2007 ~2010 年燕山地區爲數衆多的“活油苗”、瀝青、瀝青砂(瀝青砂岩)以及相關古油藏的勘查研究;還有2011 ~2016 年安嶽大氣田連同相關的古油藏的發現(天然氣P1 儲量約8488×108 m³,3P 儲量約1. 2×10¹² m³),不斷地激勵着中國石油地質學家和油氣勘探家們,長期持續探索底寒武系的油氣資源。

然而,與類似的國際研究相比較,中國的中—新元古界研究,不僅要面對更加古老的地層與超過1. 3 Ga的巨大地質年齡跨度,而且有相當大的一片中—新元古界分佈地區,屬於複雜地質構造帶,或處於高度熱演化的地質條件下,致使其原生油氣的研究與勘探面臨諸多困難。因此,如何評價中國中—新元古界規模性油氣資源的時空分佈,確實是一個重要的科學問題。

當前中國中—新元古界油氣資源的研究,既具有發育更加完整的地層層系,與深厚的前人科研積澱等有利條件,又面臨複雜地質條件的嚴峻挑戰,因此其科學創新研究的餘地也更爲寬闊。在這種形勢下,2012 年11 月在北京召開了以“中國東部中—新元古界沉積地層與油氣資源” 爲議題的香山科學會議第444 次學術討論會,與會者在會後合撰出版專著(孫樞,王鐵冠 主編. 北京:科學出版社,2016. 6)。此後,在同行專家與讀者們的激勵與動議下,爲了促進國內外的學術交流,由主編邀請部分作者進行補充修訂,與時俱進,凝練科研新成果,歷時六年重新撰寫了這部冠名爲(Meso-Neoproterozoic Geology and Petroleum Resources in China)(王鐵冠等著. 北京:科學出版社,2023. 9)的中、英文版新專著。

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與2016 年專著相比較,2022 年後的中、英文版專著在涉及地域上,除了原有的華北克拉通和揚子克拉通兩個最主要的中—新元古界沉積盆地之外,還新增了塔里木地塊;論述內容上,新專著涵蓋了區域構造劃分、年代地層學框架、地層學劃分與研究沿革、生物地層學與層序地層學、古冰川學、特定層位的古海洋學、岩漿作用和構造演化、油氣地質學與地球化學等研究成果;此外,綜述了全球中—新元古界油氣資源的分佈與勘探現狀,還針對我國安嶽大氣田、龍門山瀝青脈和燕遼地區油苗、瀝青砂(瀝青砂岩)及其古油藏作了系統詳細的討論。

本書的出版之時,欣逢中國地質學會建立100週年華誕,作爲中國最早創建的十二個全國性學術團體之一,中國地質學會在1922年2月3日誕生於北京。爲此,本專著的作者們就以本書的出版作爲向中國地質學會百年華誕的獻禮!

同時,本專著的出版也是對已故著名地質學家孫樞院士的深切緬懷與紀念,作爲2016年中文版主編之一,他生前對新的英文版專著曾寄予厚望。本書中再次刊出孫樞院士撰寫的2016年版“自序”,以示孫樞先生與作者們同在!

如若沒有衆多作者們的通力合作,本專著的完成將是極其困難的,集體的鼎力貢獻使本書的完成遠遠超出預期的目標。在此,謹向下列領銜參與合作撰寫的專家們及其科研團隊成員,表示衷心的謝忱(排名不分先後,以作者單位、系統爲序):翟明國、彭平安、李獻華、朱茂炎(中國科學院),高林志、劉鵬舉(中國地質科學院),朱士興(天津地質礦產研究所),杜金虎、韓克猷、張水昌(中國石油天然氣股份有限公司),蘇犁[中國地質大學(北京)],羅順社(長江大學)以及鍾寧寧、宋到福[中國石油大學(北京)]。這裡,我還應特別感謝白國平、王志欣和鍾大康[中國石油大學(北京)] 對本書所做的有益的討論、建議和幫助。

本文摘編自《中國中—新元古界地質學與油氣資源》(王鐵冠等著. 北京:科學出版社,2023. 9)一書“前言”,有刪減修改,標題爲編者所加。

審圖號:GS 京(2023)1364 號

ISBN 978-7-03-076409-6

責任編輯:韋 沁

近半個多世紀以來,伴隨着地球早期生命的研究進展,中—新元古代時期的生物多樣性業已證實,對於中—新元古界含油氣性的物質基礎,業已提供了科學的證據。與此同時,全球和我國中—新元古界地質學也取得長足進展,並且在油氣勘探實踐中也獲得了重要的突破性發現。本書系對我國中—新元古界地質學研究進展與現狀的一次彙總,主要內容涉及中國中—新元古界地層劃分與層序、同位素年代地層學、震旦系生物地層學、典型地區與層位的古海洋地球化學沉積環境、前寒武系烴源層與生-儲-蓋層組合、構造演化與多期裂谷作用、岩漿活動與圍巖蝕變、全球與中國油氣資源,以及對我國安嶽-威遠氣田、燕遼裂陷帶等爲數衆多的原生油苗與古油藏、龍門山大瀝青脈等典型實例的剖析。

本書可供從事前寒武系地質學、地球化學基礎性研究以及從事中—新元古界油氣資源應用基礎性研究的科研人員、高等院校教師和研究生參考。

(本文編輯:劉四旦)

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