页岩气是怎样生成的？

页岩气是绿色清洁能源，是一种主要存在于页岩地层中的非常规天然气，在我国重庆、四川等地已经实现了商业化生产。那么，如此大规模的页岩气在自然界是怎么形成的呢？

页岩气主要是自生自储式的天然气聚集，页岩里赋存的有机质是页岩气生成的物质基础，页岩地层是页岩气聚集的主要载体，这就意味着页岩气在地层中没有经过油气运移或只有很短距离的油气运移。相对于页岩气的有效保存，页岩气的生成是页岩气藏形成的基本保障。

页岩气的生成包括了物质来源、成因机制及生成产物等。和常规天然气不同，页岩气生成的物质来源主要是页岩里赋存的有机质，有机质中有机碳含量达到0.1%即可成为页岩气的物质来源，有机质类型多样，Ⅰ型、Ⅱ型或Ⅲ型干酪根均可。在成因机制方面，页岩气包括了热成因气、生物成因气及其混合。

热成因气是页岩气藏最为常见的类型，我国已发现的页岩气富集地区多为这种类型，如重庆涪陵志留系页岩气、四川威远志留系页岩气、湖北宜昌寒武系、震旦系页岩气。页岩中的有机质在达到一定的热成熟度时形成页岩气，Ⅰ型、Ⅱ型干酪根首先形成石油、沥青等产物，当热演化程度加深达到Ro大于1.2%时，原油进一步发生热裂解而形成天然气；Ⅲ型干酪根在热成熟度大于0.5%时即可发生有机质热降解作用，可直接生成页岩气。一般而言，埋藏越大（压力越大）、时代越老（时间越久），页岩有机质成熟度会越高，压力和时间具有很强的相互补偿作用。这和生米做成熟饭的过程类似：如使用压力大的高压锅，米饭成熟的时间可缩短；如使用压力小的普通锅，做熟米饭则需要更长的时间；而长时间持续给高压锅加温，则米饭过成熟而烧焦，如同页岩有机质的碳化而不能生成页岩气。

生物成因气指在微生物作用下生成的所有的天然气，甲烷含量一般在99%以上，来源较为广泛，页岩中腐殖型和腐泥型有机质均可以被微生物降解而生成生物气。生物成因气和酵母发面的机制类似：面团隔绝空气创造厌氧条件，在酵母这种微生物的作用下，面团有机物分解而释放气体（不同的是发面释放的是二氧化碳而不是甲烷）。在页岩成岩作用时，地层处于低温、厌氧条件下，微生物大量繁殖，页岩中的有机质在微生物的生物化学作用下，形成大量的甲烷气体。

当然，规模化的页岩气聚集受很多因素的影响和制约，如页岩分布规模、有机质丰度、有机质成熟度、页岩储集条件、页岩构造保存条件。其中，页岩气的生成是不可或缺的必要和基础条件。□

（作者：林 拓 单位：中国地质调查局油气资源调查中心）