志留纪:陆地迎来第一抹绿

  志留系一名源于威尔士地区一个古老部族Silures。1835年,英国R.I.莫企逊在威尔士地区建立了广义的志留系,对岩系作了划分,用笔石与壳相化石进行对比。

  志留纪可分早、中、晚三个世。一般说来,早志留世到处形成海侵,中志留世海侵达到顶峰,晚志留世各地有不同程度的海退和陆地上升,表现出一个巨大的海侵旋回。这标志着地壳历史发展到了转折时期。

  志留纪地层在世界分布较广,浅海沉积在亚洲、欧洲和美洲的大部分地区,以及澳大利亚的部分地区。非洲、南极洲大部分为陆地。

  由于生存条件好转,生物慢慢从奥陶纪的浩劫中兴起。志留纪早期,动物们最活跃的地方仍旧是海洋。海洋生物的繁盛为现今丰富的油气资源提供了充足的物质基础。志留纪时期,三叶虫开始衰退,板足鲎类动物开始称霸海洋。板足鲎类节肢动物日趋兴旺,并成为水下头号杀手,对海底动物构成致命威胁。

  笔石是志留纪海洋里一类非常重要的生物,身体呈蠕虫状。笔石个体大小不一,它们在海水中飘浮,可以到达很远的地方。它们的空壳镶嵌在岩石中,更像是用铅笔在岩石上书写的痕迹,故称之为笔石。根据化石保存的状态、共生动物的类别及笔石动物自身的骨骼构造,科学家推测,一部分笔石动物在海底以底栖固着的方式生活。例如,大部分的树形笔石扎根在海底,身体像树枝一样舒展开来。另一部分笔石动物以漂浮的方式生活,例如正笔石,它们用叫做“线管”的丝状体,附着在漂浮体上,随波逐流。笔石是一种地质演化的“标准化石”。笔石演化的阶段特征及特殊类型的地质历程,在地层对比中有独特的价值,并因此成为地质学家进行古地球研究的重要依据。笔石的涌现和繁盛,预示着高等生物的先驱已经出现。

  志留纪的珊瑚数量和属种类型繁多,为晚古生代珊瑚的空前繁荣奠定了基础。在奥陶纪出现的无颌鱼类进一步演化发展。早期的鱼类没有颌骨,没有颌骨就无法张嘴和闭嘴,因而导致摄取食物受到一定限制。于是,这些无颌鱼有的用嘴像勺子一样舀起沉积物,有的把嘴当成吸盘直接吸附食物。到志留纪中期,开始出现盾皮鱼。它们不仅嘴上有了颌,而且摄食和运动的能力都有所增强,不像以前只能囫囵吞咽猎物。

  志留纪时期水域中的生物千姿百态,热闹非凡,但是陆上生命十分罕见,到处是穷山秃岭,一片荒芜。志留纪末期,灾难再次降临。这虽然使欢乐繁荣的海洋遭受劫难,却成就了陆地。由于地壳剧烈运动,地壳表面普遍出现了海退现象,不少海域变成陆地或形成高山,由此引发了又一轮生物进化高潮。

  由于海洋面积缩小,水中生物受到不小的影响。一些海洋植物打破了20多亿年只习惯于生活在水中的局面,开始到陆地上舒展身姿。第一批陆生蕨类由此诞生。古老水域中的藻类从细菌和单细胞的蓝藻、绿藻,发展成为躯体更大的多细胞绿藻、红藻、褐藻。这些藻类不满足于水域中的生活,一直争取着空间和阳光,一旦有机会就向陆地发展,因此,最早占领陆地的是植物,而非动物。从此,荒凉的大地终于披上了“绿衣”。

  裸蕨是已绝灭的最古老的陆生植物,在志留纪晚期的地层中出现,是最初的高等植物的代表。

  目前对裸蕨的形态尚未完全了解。其地上茎直立,高约1米,具有二歧分枝,无根无叶,或仅具有刺状附属物,故名裸蕨。

  石松别名伸筋草,隶属于石松科石松属,为多年生草本植物。其茎直立,为二歧式分枝,叶为小型叶,多为针状,叶的基部膨大,在茎、枝的表面留下的印痕叫叶座。

  头甲鱼(又名骨甲鱼)是一类从几厘米到几十厘米长的鱼形动物。它们身体的前部被包裹在拖鞋状的头甲里,露在头甲后面的身体反而和鱼类相像,只是覆在上面的鳞片是肋状的长条形。

  头甲鱼的头甲和身体的腹面都是平的。根据笨重的头甲和平的腹面,不难想象它们是游泳能力不强的底栖动物。

  志留纪的珊瑚包括四射珊瑚、床板珊瑚和日射珊瑚,数量和属种类型繁多。珊瑚在泥盆纪时达到鼎盛。

  笔石是志留纪海洋漂浮生态域中最引人注目的一类生物。志留纪时期,笔石以单笔石类为主,如单笔石、弓笔石、锯笔石和耙笔石等。笔石分布广,演化快,同一物种可以在世界上许多地区发现。

  棘鱼类是已知最早的有颌脊椎动物,出现于志留纪早期,繁盛于志留纪晚期和泥盆纪,石炭和二叠纪时便逐渐衰落和绝灭了。称之为棘鱼,是因为它们的背鳍、胸鳍、腹鳍和臀鳍的前端有硬棘。

  盾皮鱼可能是最原始的颌口类。它们初见于志留纪,至泥盆纪时称霸水域。泥盆纪之所以被称为鱼类的时代,就是由于盛产此类动物。当时介皮类式微,而软骨鱼类仅见端倪。泥盆纪结束,盾皮鱼类大部分灭亡。古生代结束后,便不再有此类动物存在。

  石燕贝目大多数为无疹壳,少数疹壳。壳多横向扩展,也有方圆或椭圆的,铰合线一般直长。石燕贝目壳面多具放射壳饰,也有同心壳饰,或光滑。腹中槽,背中隆多数发育;槽隆两侧的壳面,称为侧部,通常比较宽阔。齿板发育程度不等。

  答:是的,塔里木盆地的志留系历史上曾经有过大油气藏(田)的形成,现今钻探志留系发现的大面积分布的沥青就是佐证。只是早期形成的大油气藏(田),后来因为剧烈的地壳运动,比如说强烈的构造挤压,导致油层从地下被抬升起来,同时,地面产生断裂。与大气和淡水接触后,油层被生物降解,从而遭到破坏。

  问:目前,四川盆地50%的天然气产量来自石炭系。这些气是石炭系“亲生”的吗?

  答:四川盆地石炭系之下至少发育寒武系和志留系两套区域性烃源岩。这两套烃源岩曾产生过大量的天然气。然而,由于烃源岩层系一般储层比较少,即储油的地方比较少,就像工厂没有“仓库”一样,这些气就被送到石炭系的“仓库”里。因此,目前来自石炭系的大部分天然气,其实是志留系或者寒武系贡献的。此外,寒武系和志留系自身具有很好的风干条件,还残留了一些气,即我们今天在四川的重点勘探对象页岩气。

  目前,在志留系发现的油气资源相对较少,已发现油气田主要分布在利比亚、美国、俄罗斯、中国、突尼斯等国。全球志留系油气可采储量约6.76亿吨。

  在我国,志留系是目前唯一形成工业产量的页岩气层系。我国志留系油气藏主要分布在四川盆地,塔里木盆地亦零星可见。那么,这些深埋于志留系的宝藏是何时又是如何被发现的?

  威201井位于四川威远县新场镇老场村,2009年12月开钻,2010年10月投产。投产初期日产气量2000立方米,截至2014年2月25日,日均产量400立方米。

  志留系是志留纪时期形成的地层,中国志留系以华中、西南地区发育较好。常规油气通常具有生烃层、储层和封盖层。研究表明,四川盆地志留系龙马溪组是油气生成的有利层系。威远气田龙马溪组生成的油气到哪儿去了?这个问题一直困扰着四川盆地的地质家和勘探家们。美国页岩气的成功开发,让人眼前一亮。富含页岩气的地层,往往集“生、储、盖”层于一体,志留系的油气或许就“藏”在龙马溪组的页岩里。

  2007年,西南油气田一方面与美国新田公司合作,开展威远气田页岩气资源调查。另一方面,在四川盆地开展了大范围的页岩气资源调查,威远、长宁、富顺永川3个有利区块入围。为什么把威远作为首战之地?因为这个区块的龙马溪组埋深浅,且位于具有50年开发历史的威远气田,老井资料多,把握性更大。一旦获气,可利用已有管网将气输送到相邻的曹家坝配气站,能将产品气迅速转化为商品气,工程、经济优势明显。

  2010年9月,10余台压裂车在威201井摆开阵势,对志留系龙马溪组页岩储层进行水力压裂。上千立方米液体、上百吨支撑剂,在巨大压力作用下,缓缓注入储层。压裂液返排率13%时,出口点火,熊熊大火见证着页岩气储层改造成功。从此,深埋于四川盆地志留系的页岩气开始进入人们的视野。(记者 冯雪梅)

  塔中隆起位于塔里木盆地中部,油气成藏地质条件优越,是寻找大油气田的重要领域。塔中油气勘探经历了“两度兴奋、两度困惑”,勘探过程曾出现“口口见油、口口不留”的局面。

  1989年开始,塔里木油田先后在塔中1井、塔中4井获得高产油气流,让塔中志留系的油气勘探灵光一现。

  但这只是昙花一现。1996年,因塔中中央断裂带钻遇潜山,10余口井均宣告失利。

  1998年,塔中49井、塔中27井等4口井相继与成功预期失之交臂。塔中Ⅰ号断裂带的勘探工作由此陷入停滞状态。

  油气勘探是冒险家的游戏。面对塔中志留系“山穷水尽”的艰难困境,塔里木石油人选择了坚持。

  2002年,塔里木油田勘探思路转向探索与评价东河砂岩低幅度圈闭及地层圈闭,并对志留系展开评价和探索。然而,收效甚微,仅探明塔中11志留系303万吨的稠油油藏。

  2003年年底,塔中62井试获工业油气流,塔中志留系似乎重现曙光。2004年年初,由于储层物性较差,上钻的塔中70井钻探失利。这给塔里木石油人再次泼了一盆凉水。

  在第二次失利后,科研人员开始了长达7年的研究,并认识到对于志留系这种低渗透的沥青砂岩,在没有工程技术突破的前提下,无法实现规模效益开发。

  2012年,塔里木科研人员在塔中志留系杀出一条“血路”中古54井通过水基加砂压裂获高产,打破了志留系7年的沉寂,打开了志留系的新局面。

  水基加砂压裂技术成为解放塔中志留系油气层的撒手锏。2013年,塔中12区块、169区块通过压裂相继盘活油气层,塔中志留系原油产量达历史新高。(记者 高向东)

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