火山活动与油气资源

火山活动是地球演化发展过程中发生的重要地质现象，是地球生命体征活跃的表现。现代火山爆发给地球生态环境造成重大影响，给人类生存环境带来严重威胁。但火山活动也带来了丰富的矿产资源，包括地热、石油、天然气等能源资源的形成也与火山活动有关。人们在含油气盆地火山岩储层中发现了许多的油气资源。

2022年1月14日至15日，位于南太平洋岛国汤加以北约65千米的海底火山，连续发生强烈喷发，大量火山灰、气体与水蒸气进入高空形成巨大的火山云团，直冲40余千米高空，期间引发越洋海啸，造成人员伤亡和巨大财产损失。汤加全境几乎被火山灰覆盖。这是自1991年菲律宾皮纳图博火山爆发以来全球最为强烈的火山喷发。

气象卫星图上的汤加海底火山喷发

汤加海底火山喷发引发世界关注

过去2000年来有记录的独立火山喷发达5000多次，而近几十年每年都有多次喷发，不仅发生在大陆上，还发生在海洋中，即使在数千米的深海中也会有火山喷发。火山喷发是地球形成过程中多次发生的重要地质现象，是地球板块运动的主要表现形式。约80%的地球活火山及相关火山活动都发生在两个板块连接处，构成了环太平洋、大洋中脊、东非裂谷和阿尔卑斯-喜马拉雅四大火山带，其中，汤加位于环太平洋火山带。

此次汤加海底火山“史诗级”喷发，释放的能量堪比1000枚广岛原子弹，导致汤加全境失联，引起的巨型海啸波及日本、澳大利亚以及8000千米外的美国和智利等太平洋周边国家。此次火山的VEI（火山爆发指数）据测算达到6级，还称不上VEI达到8级的超级火山。通常，喷发物质超过1000立方千米的火山，被称为超级火山。

超级火山的喷发可以瞬间改变全球，甚至威胁人类文明。大量的火山灰及火山气体进入大气圈平流层后，会形成火山气溶胶随风系和涡流飘移，持续时间可达10～15年之久，导致太阳直接辐射降低、散射辐射增加，最终造成太阳总辐射及地表温度降低。对现代活火山的观测表明，每次大规模火山喷发都会造成地表温度在2～3年内有所降低。

超级火山喷发带来的影响

最近一次威胁巨大的火山喷发，是1815年印尼坦博拉火山喷发，VEI达到7级，造成1816年全球气候异常，纽约州在夏季中期发生霜冻，新英格兰、纽芬兰和拉布拉多则在6月降雪，德国在8月出现霜冻，中国南方地区出现六、七月降雪，使1816年成为全球“无夏之年”。

此次汤加火山持续喷发，烟柱超过万米，火山灰已冲入平流层，必将对气候产生一定影响。有专家称，这种影响很有限，因为汤加火山是海底火山，总喷出物只有坦博拉火山的两百分之一，所喷出的40万吨二氧化硫，也只是1991年皮纳图博火山的四十分之一。

火山活动虽然对生态环境有重大影响，但是同时带来了丰富的矿产资源，火山岩还是重要的油气储层。火山喷发的产物经过成岩作用形成火成岩，又称岩浆岩，是高温熔融的橄榄岩浆、玄武岩浆、安山岩浆、花岗岩浆通过复杂的演化作用形成的。火成岩的化学成分主要包括氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、钛、锰、氢、磷等12种元素，它们被称为造岩元素，约占火成岩总重量的99%以上，尤以氧最多，占总重量的46%以上。

中国的活火山

火山分为活火山和死火山两种，人们通常把近1万年来有过喷发活动的火山称为“活火山”。活火山又可分为休眠火山和现代喷发的火山。全球大约有1300多座活火山，主要分布在环太平洋、大洋中脊、东非裂谷和阿尔卑斯-喜玛拉雅山系一带。

中国实际上是一个多火山的国家，晚更新世（距今约12.6万年）以来仅中国东部形成的火山锥就数以千计，火山岩面积高达18万平方千米。晚古生代-中生代时期，火山活动普遍，如中晚二叠世在西南地区产生的一次规模巨大的火山喷发事件，形成了著名的峨眉山玄武岩，分布范围约为25万平方千米，局部厚度可达5000多米。峨眉山大火成岩影响着我国西南地区的海陆变迁、沉积及成矿作用，同时可能导致了二叠纪全球气候变化和生物大灭绝事件。我国新疆地区，石炭纪-二叠纪火山喷发活动强烈，形成的火山岩分布面积达几十万平方千米，古火山口遗迹遍布天山南北。

新疆奇台县金山沟石炭纪古火山口

新疆博乐市艾比湖西石炭系火山岩剖面

但中国的活火山较少，而且绝大部分处于休眠期，缺少现代喷发的火山，更没有正在喷发的火山。这是因为，中国火山主要分布在东部大陆边缘和青藏高原周边，而这些地区目前都处于构造活动相对稳定的时期。

不过需要注意的是，火山的休眠实际上是一个能量积聚的过程，我国的一些活火山虽然在休眠，但深部仍有岩浆活动的迹象，当能量积聚到一定程度就有可能再次喷发。从更深层次来说，火山喷发活动在于它具有双面性：一方面给人类带来丰富的矿产、地热以及景观旅游等资源，另一方面又是人类面临的一种重大自然灾害，这就决定了其成为国家公共安全体系重点关注的内容之一。另外，火山也是了解地球深部的窗口，火山喷发能带来地球深部丰富的信息，是人们直接接触、认知深部地球的重要途径。

初步查明我国的活火山至少有14座，主要分布在东北、东南沿海和西南、西北部分地区。主要的活火山（火山群）有：长白山天池火山、龙岗火山、镜泊湖火山、科洛火山、五大连池火山、诺敏火山、阿尔山火山、阿巴嘎火山、乌兰哈达火山、大屯火山、龟山岛火山、琼北海口火山、腾冲火山以及阿什库勒火山等。

长白山火山群位于吉林省的东部边境，以长白山截顶圆锥火山为主，周围有广阔的熔岩台地，台地上又有众多的小火山分布。长白山天池火山是目前我国境内保存最为完整的新生代多成因复合火山，1199—1201年天池火山大喷发是全球近2000年来最大的一次喷发事件之一，当时喷出的火山灰降落到远至日本海及日本北部。1903年它可能进行了最后一次喷发，据观测它也是当今我国最有可能喷发的火山。

长白山天池火山口湖

五大连池火山位于黑龙江省黑河市五大连池市北部，是中国著名的第四纪火山群，距今已有近70万年的历史，被誉为“火山博物馆”， 形成5个串珠状火山堰塞湖（五大连池），是中国第一个火山自然保护区。五大连池火山由14座火山组成，火山岩分布面积达800多平方千米。五大连池火山群有保存完好的火山口和各种火山熔岩构造，如火山熔岩绳状构造、结壳熔岩构造、渣状熔岩构造、喷气溢流构造（喷气锥和喷气碟）、熔岩隧道构造等，以及浩渺的熔岩海，堪称火山奇观。

五大连池火山熔岩绳状构造

五大连池火山翻花熔岩

阿什库勒火山群，是世界上海拔最高的火山之一。位于青藏高原西北缘的昆仑山西段乌鲁克盆地内，北距新疆于田县约120千米，由10余座主火山和数十个子火山组成，包括阿什火山、乌鲁克火山、大黑山火山、迷宫山火山、月牙山火山、牦牛山火山、黑龙山火山、马蹄山火山和椅子山火山等。这些火山均为中心式喷发，形成圆锥状或截顶圆锥状火山锥，熔岩面积约200平方千米，绝大多数火山是第四纪形成的，是中国为数不多的活火山之一，最近的一次为1951年5月27日阿什火山喷发。它是青藏高原内也是中国大陆可能有过最新喷发活动的火山。

新疆于田县乌鲁克盆地阿什火山

火山活动与油气藏

火山活动可以形成多种矿产资源，最常见的是硫黄矿。陆地喷发的玄武岩常结晶出自然铜和方解石，海底火山喷发的玄武岩可形成巨大的铁矿和铜矿，另外，钻石、地热、石油、天然气等能源资源的形成也与火山活动有关。

火山活动与油气的关系主要表现在：火山活动带来地球深部物质和地热能，有利于沉积盆地成烃生物的繁盛与沉积埋藏，促进沉积盆地与地球深部进行物质交换，加速烃源岩中有机质向石油的转化等；另外，含油气盆地内火山岩或火山碎屑岩还是石油和天然气良好的储层。我国许多含油气盆地也是富含火山岩的盆地。

据统计，国外已有20多个国家336个盆地中发现火山岩油气藏或油气显示。国外已发现火山岩油气藏169个，探明石油储量超过3.4亿吨、天然气储量近7000亿立方米。如印度尼西亚的Jatibarang油气田在古近系玄武岩和安山岩储层中探明石油1.64亿吨，天然气764亿立方米；澳大利亚的Scott Reef油气田在侏罗系玄武岩储层中探明石油1795万吨，天然气3877亿立方米。同时，美国、俄罗斯、格鲁吉亚等国家也相继在火山岩中发现了油气藏。

我国在松辽盆地深层、二连盆地、渤海湾盆地、准噶尔盆地、三塘湖盆地以及四川盆地等发现多个火山岩油气藏。2002年，我国首次在松辽盆地火山岩发现东部最大的气田——庆深气田，展示出超1万亿立方米的资源潜力。

2008年，中国石油在准噶尔盆地滴南凸起发现了克拉美丽大气田，探明天然气超千亿立方米，储层主要为石炭系火山岩。此后，又在红-车断裂带、车排子凸起、中拐凸起和准东地区石炭系火山岩中发现了多个油气藏。2016年在西缘红-车断裂带车210井区石炭系火山岩探明石油地质储量5432万吨，占当年探明储量的66%。2020年，位于滴南凸起东段的滴西331井在石炭系火山岩压裂试油，获日产原油113.28立方米，日产气2.68万立方米。标志着继克拉美丽气田发现十余年后，天然气勘探再次获得重要突破，新的近百公里天然气富集带逐步呈现。同年，对位于盆地腹部石西凸起的石西16井石炭系高孔隙火山岩进行测试，获日产油157立方米，天然气21.6万立方米的高产油气流，开辟了盆地腹部石炭系构造天然气勘探新领域。

近年来，中国石化在准噶尔盆地车排子凸起部署的多口探井在石炭系火山岩储层中获得高产工业油流。其中排665井自井深760米进入石炭系火山岩储层以后，油气显示十分活跃，经测试获日产原油50多吨；排663井在同一层位又试获日产天然气81.67立方米，成为中国石化在该区产量最高的探井；车排子凸起石炭系火山岩油藏具有埋藏较浅，油质较轻，储层裂缝发育的特征，2020年已上报三级储量7277万吨，展现了准噶尔盆地火山岩良好的勘探前景。

2017年中国石化部署在四川盆地川西凹陷洛带构造的永胜1井在二叠系火山碎屑岩中获良好天然气显示，解释气层厚度达到178.5米，孔隙型储层发育，孔隙度达到18%，初步落实天然气预测储量1046亿立方米，揭示了川西凹陷火山岩勘探新领域。2018年12月16日，中国石油位于四川盆地的重点风险探井永探1井，在二叠系火山岩首次钻获高产工业气流，日产气量达22.5万立方米。该井的发现揭示了四川盆地一个全新的火山岩含气层，开辟了勘探新领域。

另外，三塘湖盆地火山岩油气勘探取得长足进展，是近年来西北地区中小型盆地中油气储量增长较快的盆地，其中位于马朗凹陷的牛东火山岩油田三级储量累计超过1亿吨。随着勘探人员在多个盆地火山岩勘探中取得突破，越来越多的火山岩油气藏将会被发现。

作者：余琪祥