近日，美国科学家发表论文称“白垩纪的火山灰可能使海水富营养化，导致藻类大量繁殖，碳氢化合物聚集形成了今天北美洲的部分页岩油气储藏”。

美国莱斯大学研究人员表示，他们发现美国得克萨斯州到蒙大拿州的页岩油气田与距今约1.45亿至6500万年前的白垩纪火山灰有关，该结论可能也适用于其他时期和地区形成的页岩油气。

什么是页岩气?它的形成竟然与恐龙时代火山灰有关?近日，科技日报实习记者采访了中国科学院遥感与数字地球研究所付碧宏研究员，请他帮忙解开疑团。

来自生物大灭绝后的藻类繁衍

在相关论文中，研究人员指出，这些北美洲的部分油气田形成于约1亿至9000万年前，即恐龙时代晚期，当时地球火山活动非常活跃，使得大气二氧化碳含量很高、气候温暖。如今的北美洲西部大部分地区在当时是浅海，火山灰在海底沉积，形成岩石。

“这个研究解释了页岩气形成和白垩纪生物灭绝之间的关系，后者是地球历史上第五次生物大灭绝。”付碧宏肯定了相关研究的科学价值。据他解释，页岩气的形成和历史上几次生物大灭绝直接相关：已经证实的就包括4.49亿年前的奥陶纪末期、3.77亿年前的泥盆纪晚期、2.51亿年前的二叠纪末期、1.95亿年前的三叠纪末期以及本次证实的白垩纪时期。“这是有据可查的与页岩气形成相关的最近一次生物大灭绝。”付碧宏说。

据付碧宏介绍，这五个时期黑色页岩的形成都是差不多的情形：火山岩浆活动和海底岩浆喷发导致海水温度升高、海洋酸化，大量海洋生物灭绝，喷发产生的大量二氧化碳造成生物窒息灭绝。生物灭绝事件发生一段时期以后，藻类生物在海洋或湖泊中大量繁衍，其生物量巨大，经埋藏后形成富含有机质的黑色页岩。在这种还原环境中，不仅形成油气，还形成金属矿产。“黑色页岩可以一层一层薄薄地揭下来，像一页页的书。页岩气一般就指生成和聚集在这种黑色页岩中的天然气。”付碧宏说。

页岩气的主要成分是甲烷，和常规天然气相同。但常规天然气形成后会运移到其他储层中，而页岩气不同，它被吸附在油页岩中，以气或油的形式存在，给开采带来很大难度。

“页岩气革命”将改写能源版图

我国是世界上页岩气可采储量最丰富的国家之一，也是仅次于美国、加拿大的第三大页岩气产区，目前每年产量已近百亿立方米。作为世界第一大能源消耗国，页岩气的开采对于改善我国能源短缺状况、增加清洁能源使用有着革命性的意义。

美国页岩气开采已有百年历史，但由于技术要求高，近十几年才有突破性进展，开采成本大大降低。我国的页岩气开采则是近十年的事情。2009年起，我国正式将页岩气开发纳入能源供应版图，起步晚但发展速度很快。

“页岩气吸附在页岩内部，开采时必须把页岩打碎，注入高压流体(水)破坏页岩层，才能将吸附的页岩气释放出来。”付碧宏解释道。我国目前大量开采的页岩气都是奥陶纪末期以来形成的，以下志留统龙马溪组为主的黑色页岩，其分布面积广、厚度大，页岩气储量丰富，工业开采价值大。

“伴随能源市场需求的增加和‘煤改气’等环保措施的加强，我国对天然气等清洁能源的需求越来越大。通过学习引进和消化，页岩气开采技术不断成熟。西南和湖北、湖南地区的黑色页岩分布广、厚度大，‘两桶油’等国企的雄厚资金和先进技术投入。这些都是我国页岩气产业发展的有利因素。”付碧宏说。

世界页岩气资源量为457万亿立方米，同常规天然气资源量相当，其中页岩气技术可采资源量为187万亿立方米。我国页岩气资源丰富，技术可采资源量为36万亿立方米，规模化开发的潜力很大。根据我国页岩气发展规划，在政策支持到位和市场开拓顺利的情况下，力争2020年实现页岩气产量300亿立方米，2030年实现800至1000亿立方米。

页岩气的成功开发曾对美国天然气市场和全球能源供需结构产生深远影响。从零开始到产量第三，未来“页岩气革命”也将改写我国的能源版图。