美国科学家最近发表的一篇论文揭示了一个惊人的发现：“白垩纪时期的火山灰可能导致海水富营养化，从而促进了藻类的大规模繁殖，形成了如今北美洲部分的页岩油气储藏。”
研究人员来自美国莱斯大学，他们发现位于美国得克萨斯州到蒙大拿州之间的页岩油气田与约1.45亿至6500万年前的白垩纪时期的火山灰有关。这个结论可能适用于其他时期和地区形成的页岩油气。
我们可能会好奇，为什么页岩气的形成与恐龙时代的火山灰有关？
据研究人员在论文中指出，这些北美洲部分的油气田形成于约1亿至9000万年前的恐龙时代晚期。当时地球上的火山活动非常活跃，导致大气中二氧化碳含量很高，气候也非常温暖。在当时，北美洲西部大部分地区是浅海，火山灰在海底沉积形成了岩石。
中国科学院遥感与数字地球研究所的研究员付碧宏肯定了相关研究的科学价值，他解释说：“这项研究解释了页岩气形成和白垩纪生物灭绝之间的关系，而白垩纪生物灭绝是地球历史上第五次大规模生物灭绝事件。”他还补充说，已经证实的几次生物大灭绝事件与页岩气的形成也有直接关联，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，以及本次研究证实的白垩纪时期。“这是迄今为止与页岩气形成相关的最近一次生物大灭绝事件。”付碧宏说道。
付碧宏介绍说，这五个时期形成黑色页岩的情况都相似：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。火山喷发产生的大量二氧化碳使得生物无法生存。生物大灭绝之后，海洋或湖泊中的藻类生物大量繁衍，其生物量巨大。随后，这些藻类埋藏并形成了富含有机质的黑色页岩。在这种还原环境中，不仅形成了油气，还形成了金属矿产。“黑色页岩可以像一页一页的书一样被剥离，页岩气通常指的是嵌存在这些黑色页岩中的天然气。”付碧宏解释道。
页岩气的主要成分是甲烷，与常规天然气相同。然而，常规天然气形成后会运移到其他储层中，而页岩气不同，它吸附在油页岩中，以气或油的形式存在，因此开采难度较大。
我国是世界上页岩气可采储量最丰富的国家之一，也是仅次于美国和加拿大的第三大页岩气产区。每年的产量已接近百亿立方米。作为全球第一大能源消费国，页岩气的开采对于改善我国能源短缺状况和增加清洁能源使用具有革命性意义。
美国的页岩气开采已有百年历史，但直到近几十年才取得突破性进展，并大幅降低了开采成本。而我国的页岩气开采则是在近十年内开始的。从2009年起，我国正式将页岩气开发纳入能源供应计划，虽然起步较晚，但发展速度迅猛。
付碧宏解释道：“页岩气吸附在页岩内部，开采时必须将页岩破碎，并注入高压流体（水）破坏页岩层，才能释放出吸附的页岩气。”目前，我国大规模开采的页岩气主要来自奥陶纪末期以来形成的黑色页岩，其中以志留统龙马溪组为主。这种页岩在分布面积广阔、厚度大，并且储量丰富，具有很高的工业开采价值。
付碧宏表示：“随着能源市场需求的增加和环境保护措施的加强，我国对天然气等清洁能源的需求不断增加。通过学习引进和消化，我国页岩气开采技术不断成熟。西南地区以及湖北、湖南等地的黑色页岩广泛分布、厚度较大，而国有企业如中国石油和中国石化等拥有雄厚的资金和先进的技术投入。这些因素都对我国页岩气产业的发展非常有利。”
全球页岩气资源量为457万亿立方米，与常规天然气资源量相当，其中技术可采的页岩气资源量为187万亿立方米。而我国页岩气资源丰富，技术可采资源量为36万亿立方米，具有规模化开发的巨大潜力。根据我国的页岩气发展规划，在政策支持和市场开拓顺利的情况下，力争到2020年实现年产300亿立方米的页岩气，到2030年实现年产800至1000亿立方米。
页岩气的成功开发对美国的天然气市场和全球能源供需结构产生了深远影响。从零开始到成为产量排名第三的国家，未来的“页岩气革命”也将改变我国的能源版图。
