Earth Science Frontiers ›› 2025, Vol. 32 ›› Issue (5): 205-219.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.8.100
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TAO Shizhen1(), YANG Yiqing1,*(
), ZHANG Gongcheng2, LI Jianghai3, GUO Qiulin1, LIU Xiangbai1, CHEN Yue1,*(
)
Received:
2023-08-29
Revised:
2023-12-05
Online:
2025-09-25
Published:
2025-10-14
Contact:
YANG Yiqing, CHEN Yue
CLC Number:
TAO Shizhen, YANG Yiqing, ZHANG Gongcheng, LI Jianghai, GUO Qiulin, LIU Xiangbai, CHEN Yue. The trans-spheric petroleum system and the new development direction of Petroleum Geology[J]. Earth Science Frontiers, 2025, 32(5): 205-219.
序号 | 地球“碳循环-油气资源”效应 | “石油天然气地质学”学科发展 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
“碳循环”轨迹线 | “资源环境”效应链 | ||||||
轨迹线 | 科学问题 | 效应链 | 科学问题 | 关键内容 | 面临挑战 | 重点方向 | |
1 | “汇” | 跨圈层构造作用与碳汇过程及富有机质岩石形成 | “成盆” | 跨圈层构造协同演化,多圈层耦合机制碳汇过程与富有机质岩石形成机理 | ①跨圈层构造演化与圈层耦合作用过程; ②盆地碳汇过程与富有机质岩石形成机理。 | 跨圈层构造和圈层耦合作用下的盆地碳汇过程与富有机质优质页岩形成控制因素的多元化 | 跨圈层构造演化与盆地充填机制 |
2 | “转” | 不同圈层耦合作用下碳转化成烃机理与多成因油气资源形成 | “成烃” | 深部动力学过程与物质能量交换对油气形成的控制作用,碳转化成烃过程与油气及伴生资源的形成 | ①深部动力学过程中物质能量交换与无机-有机复合生烃机理; ②不同圈层耦合作用下多成因油气及He/H2伴生资源形成与分布。 | 深部动力学过程与壳幔物质能量交换传递作用下有机碳转化成烃机理与油气及He/H2伴生资源的形成与分布的复杂性 | 有机-无机复合生烃与伴生资源 |
3 | “聚” | 深部“动力—物质—能量”作用下运移聚集机理、分布规律与资源效应 | “成藏” | 跨圈层构造演化过程与壳幔物质能量交换传递作用下油气运移聚集机理、贫富差异性和规律性 | ①深部物质能量作用下油气聚集贫富差异性和规律性; ②油气富集机理、分布规律与资源效应。 | 跨圈层构造演化过程与壳幔物质能量交换传递作用下多尺度油气运聚富集机理、分布规律与资源效应的特殊性 | 深部物质能量作用与油气运移聚集 |
4 | “散” | 碳循环和碳排放对气候环境响应机制 | “环境” | 跨圈层构造作用下地球外圈物质转换过程中碳循环、碳排放和气候环境的影响与调节机制 | ①盆地有机碳循环模拟技术及软件研发; ②多圈层多成因碳排放量估算方法及其对气候环境响应机制及评价方法。 | 盆地有机碳循环评价方法和多圈层碳排放对气候环境响应机制的复杂性及评价模型,油气碳中和战略决策的艰巨性 | 油气开发利用与碳中和理论技术 |
Table 1 Development direction of Earth “Carbon cycle-Oil and Gas Resources” and “Petroleum and Gas Geology”
序号 | 地球“碳循环-油气资源”效应 | “石油天然气地质学”学科发展 | |||||
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“碳循环”轨迹线 | “资源环境”效应链 | ||||||
轨迹线 | 科学问题 | 效应链 | 科学问题 | 关键内容 | 面临挑战 | 重点方向 | |
1 | “汇” | 跨圈层构造作用与碳汇过程及富有机质岩石形成 | “成盆” | 跨圈层构造协同演化,多圈层耦合机制碳汇过程与富有机质岩石形成机理 | ①跨圈层构造演化与圈层耦合作用过程; ②盆地碳汇过程与富有机质岩石形成机理。 | 跨圈层构造和圈层耦合作用下的盆地碳汇过程与富有机质优质页岩形成控制因素的多元化 | 跨圈层构造演化与盆地充填机制 |
2 | “转” | 不同圈层耦合作用下碳转化成烃机理与多成因油气资源形成 | “成烃” | 深部动力学过程与物质能量交换对油气形成的控制作用,碳转化成烃过程与油气及伴生资源的形成 | ①深部动力学过程中物质能量交换与无机-有机复合生烃机理; ②不同圈层耦合作用下多成因油气及He/H2伴生资源形成与分布。 | 深部动力学过程与壳幔物质能量交换传递作用下有机碳转化成烃机理与油气及He/H2伴生资源的形成与分布的复杂性 | 有机-无机复合生烃与伴生资源 |
3 | “聚” | 深部“动力—物质—能量”作用下运移聚集机理、分布规律与资源效应 | “成藏” | 跨圈层构造演化过程与壳幔物质能量交换传递作用下油气运移聚集机理、贫富差异性和规律性 | ①深部物质能量作用下油气聚集贫富差异性和规律性; ②油气富集机理、分布规律与资源效应。 | 跨圈层构造演化过程与壳幔物质能量交换传递作用下多尺度油气运聚富集机理、分布规律与资源效应的特殊性 | 深部物质能量作用与油气运移聚集 |
4 | “散” | 碳循环和碳排放对气候环境响应机制 | “环境” | 跨圈层构造作用下地球外圈物质转换过程中碳循环、碳排放和气候环境的影响与调节机制 | ①盆地有机碳循环模拟技术及软件研发; ②多圈层多成因碳排放量估算方法及其对气候环境响应机制及评价方法。 | 盆地有机碳循环评价方法和多圈层碳排放对气候环境响应机制的复杂性及评价模型,油气碳中和战略决策的艰巨性 | 油气开发利用与碳中和理论技术 |
异同点 | “盆地级含油气系统” | “跨圈层油气系统” | |
---|---|---|---|
共 性 | 概念内涵 | 具有从源岩到圈闭的相同/相似的时空界域 | |
静态要素 | 具有生、储、盖、圈相同类别静态要素 | ||
动态过程 | 具有烃类生成、运移、聚集、成藏和调整的相似动态作用过程 | ||
区 别 | 空间范围 | 盆地内部 | 跨越圈层 |
成盆作用 | 盆山耦合 | 圈层耦合 | |
成烃作用 | 有机质热演化 | 深部物质能量作用+有机质热演化 | |
油气成因 | 有机成因为主 | 有机、无机、有机-无机复合成因 | |
成藏作用 | 圈闭中油气聚集 | 附加圈层间(深部)物质能量作用 | |
后期调整 | 盆地构造演化 | 圈层相互作用、盆地构造演化 |
Table 2 Differences and connections between “basin-level oil and gas systems” and “cross-circle oil and gas systems”
异同点 | “盆地级含油气系统” | “跨圈层油气系统” | |
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共 性 | 概念内涵 | 具有从源岩到圈闭的相同/相似的时空界域 | |
静态要素 | 具有生、储、盖、圈相同类别静态要素 | ||
动态过程 | 具有烃类生成、运移、聚集、成藏和调整的相似动态作用过程 | ||
区 别 | 空间范围 | 盆地内部 | 跨越圈层 |
成盆作用 | 盆山耦合 | 圈层耦合 | |
成烃作用 | 有机质热演化 | 深部物质能量作用+有机质热演化 | |
油气成因 | 有机成因为主 | 有机、无机、有机-无机复合成因 | |
成藏作用 | 圈闭中油气聚集 | 附加圈层间(深部)物质能量作用 | |
后期调整 | 盆地构造演化 | 圈层相互作用、盆地构造演化 |
地区/气田 | 样品类型/岩石名称 | 气体组分含量/% | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H2 | CH4 | H2O | N2 | O2 | Ar | CO2 | ||
Philippine Islands | 火成岩 | 41.4 | 52.6 | 5.5 | 0.5 | |||
Nishna-Tagil’sk | 66.5 | 9.5 | 20.7 | 3.3 | 0.2 | |||
Hawqayn | 45 | 3.2 | 43 | 9 | 15.5 | |||
21°N, East Pacific | 52.46 | 0.86 | 41.45 | 0.52 | 4.71 | |||
Webster County | 中大陆裂谷系 | 96.3 | 0.1 | 3.5 | ||||
34.7 | 0.03 | 2.1 | 61.0 | 4.6 | 1.1 | 0.2 | ||
kansas | 29.6 | 0.6 | 0 | 67.7 | 4.6 | 0.7 | 0.01 | |
Lubina Region | 沉积物和沉积岩 | 73.1 | 0.43 | 26.5 | ||||
Washtenaw County | 26 | 69 | 3.6 | 0.8 | 0.6 | |||
Stavropol | 27.3 | 51 | 20.3 | 0.8 | 0 | |||
Mulhausen | 61.5 | 22.5 | 14.3 | 1.6 | ||||
Mali | 气井 | 97.4 | 1.3 | 1.2 | 0 | 0.04 | ||
山东信阳 | S15-2/碱性橄榄玄武岩 | 11.4 | 11.7 | 29.0 | 47.9 | |||
山东高青 | S4-2/石英拉斑玄武岩 | 28.0 | 10.9 | 32.0 | 54.3 |
Table 4 Data table of hydrogen content in hydrocarbon basins and deep fluid active areas. Data from [7,44-45].
地区/气田 | 样品类型/岩石名称 | 气体组分含量/% | ||||||
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H2 | CH4 | H2O | N2 | O2 | Ar | CO2 | ||
Philippine Islands | 火成岩 | 41.4 | 52.6 | 5.5 | 0.5 | |||
Nishna-Tagil’sk | 66.5 | 9.5 | 20.7 | 3.3 | 0.2 | |||
Hawqayn | 45 | 3.2 | 43 | 9 | 15.5 | |||
21°N, East Pacific | 52.46 | 0.86 | 41.45 | 0.52 | 4.71 | |||
Webster County | 中大陆裂谷系 | 96.3 | 0.1 | 3.5 | ||||
34.7 | 0.03 | 2.1 | 61.0 | 4.6 | 1.1 | 0.2 | ||
kansas | 29.6 | 0.6 | 0 | 67.7 | 4.6 | 0.7 | 0.01 | |
Lubina Region | 沉积物和沉积岩 | 73.1 | 0.43 | 26.5 | ||||
Washtenaw County | 26 | 69 | 3.6 | 0.8 | 0.6 | |||
Stavropol | 27.3 | 51 | 20.3 | 0.8 | 0 | |||
Mulhausen | 61.5 | 22.5 | 14.3 | 1.6 | ||||
Mali | 气井 | 97.4 | 1.3 | 1.2 | 0 | 0.04 | ||
山东信阳 | S15-2/碱性橄榄玄武岩 | 11.4 | 11.7 | 29.0 | 47.9 | |||
山东高青 | S4-2/石英拉斑玄武岩 | 28.0 | 10.9 | 32.0 | 54.3 |
项别 | 油气地质学科发展趋势与展望 |
---|---|
指导思想 | “三深一系统”→盆地级含油气系统→多圈层耦合大油气系统 |
学科内涵 (研究对象) | 含油气系统→复合含油气系统→全含油气系统→跨圈层油气系统 |
学科外延 | 5个并重(兼顾):油气主体资源/共伴生资(能)源、中浅层/深层超深层、单圈层/多圈层、地内圈层/地外圈层(水、气、生物)、有机成因/无机成因 |
空间尺度 | 地壳表层(盆地系统:中浅层→深层超深层/万米)→深部地壳→软流圈→地幔 |
跨圈层构造 | 板块俯冲、深大断裂、地幔柱(大火成岩省)、洋中脊 |
圈层作用 | 深部过程与圈层耦合作用:动力作用、物质作用、能量作用 |
油气成因 | 有机成因、无机成因、有机-无机复合成因 |
油气演化 | 油气形成演化:不同圈层作用下成盆、成烃(生烃、催烃、增烃)、成储、成藏 |
资源类型 | 油气资源+共伴生资源(He、H2、U、Li等)+新能源(热能、水能、风能等) |
勘查技术 | 实验室分析与模拟技术→地球物理与随钻实时动态探测检测技术→深地探测系列综合技术(重磁电震、测井、遥感、化探等) |
Table 5 Development trend and future prospects of oil and gas geology
项别 | 油气地质学科发展趋势与展望 |
---|---|
指导思想 | “三深一系统”→盆地级含油气系统→多圈层耦合大油气系统 |
学科内涵 (研究对象) | 含油气系统→复合含油气系统→全含油气系统→跨圈层油气系统 |
学科外延 | 5个并重(兼顾):油气主体资源/共伴生资(能)源、中浅层/深层超深层、单圈层/多圈层、地内圈层/地外圈层(水、气、生物)、有机成因/无机成因 |
空间尺度 | 地壳表层(盆地系统:中浅层→深层超深层/万米)→深部地壳→软流圈→地幔 |
跨圈层构造 | 板块俯冲、深大断裂、地幔柱(大火成岩省)、洋中脊 |
圈层作用 | 深部过程与圈层耦合作用:动力作用、物质作用、能量作用 |
油气成因 | 有机成因、无机成因、有机-无机复合成因 |
油气演化 | 油气形成演化:不同圈层作用下成盆、成烃(生烃、催烃、增烃)、成储、成藏 |
资源类型 | 油气资源+共伴生资源(He、H2、U、Li等)+新能源(热能、水能、风能等) |
勘查技术 | 实验室分析与模拟技术→地球物理与随钻实时动态探测检测技术→深地探测系列综合技术(重磁电震、测井、遥感、化探等) |
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