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【中国科学报】古生物学与国民经济的“碰撞”
2017-05-15 | 编辑: | 【

2017年5月15日 来源:中国科学报

  ■本报记者 沈春蕾 通讯员 盛捷 陈孝政 

  如今,谈及科技对国民经济的作用,人们多会想到“高大上”的应用学科,鲜有人会想到古生物学。古生物学这种以理论研究为主的基础学科,和国民经济仿佛两根平行线,“风马牛不相及”,又如何去找寻其交叉点?

  事实上,古生物与国民经济,特别是化石能源资源关系相当密切。现在人类所使用一切化石能源,如石油、天然气、煤炭等自然资源,都是由古代生物遗留下来的。因此,在寻找、开发化石资源的过程中,古生物学科不可或缺。

  “化石便是古生物与国民经济最直接的交叉点。”中科院南京地质古生物研究所(以下简称南京古生物所)科技处处长蔡华伟告诉《中国科学报》记者。

  在能源勘探中显身手 

  南京古生物所研究员张元动向《中国科学报》记者指出:“看似非常基础的古生物门类研究,其实也可以在国家能源资源勘探中大显身手。”

  张元动在中科院资源地层学与古地理学重点实验室主要从事早古生代地层及笔石动物研究。近年来,他运用自己的古生物学知识,致力于支持非常规油气勘探中的页岩气项目,在产气黑色页岩地层分布、生物地层划分与对比、资源储量预测及井下地层鉴定等方面,做了大量不可替代的工作。

  记者来到张元动办公室才发现进门需要靠“挤”,办公室地上、柜上、办公桌上……摆满由生产部门送来鉴定的化石,一盘盘堆放在那里,每盘上面均贴有相关送检单位的名字。记者发现这些化石不仅来自国内单位,还有不少国外单位寄来送检的。

  这些成堆摆放的化石多为笔石化石。张元动向记者解释道,古生物学家可以根据岩石里面的笔石,来确定精确的地层时代。

  如今,国内仅南京古生物所在此方面可形成整体研究力量。很多时候,南京古生物所的“张元动们”为了让生产部门“不停工”,不惜舍弃自己的科研时间甚至休息时间去加班鉴定。

  张元动指出,开采页岩气不但需要高端的钻井技术,更需要精准的黑色页岩地层层位标定。其中,生物地层标定是钻井现场最快速最精准的方法,可以直接指导打钻至精准的层位。因此,黑色页岩相关地层的划分和对比研究是寻找页岩气最基本的,也是最关键的科学问题之一。

  “找寻页岩气是有讲究的,不能说看到黑色页岩的岩层便是能够产出页岩气的岩层。我们的工作就是要辅助生产部门找到这些储气量最高的黑色页岩地层。”张元动直言,如果找不准岩层,或者方位不准确,一个钻下去,“打穿地球”也不出气,既耗费人力,更造成了国民经济的浪费。“如果钻头多打一米,就会造成2万元人民币左右的浪费。”

  近年来,张元动课题组承接了中国科学院战略性科技先导专项“中国典型页岩层系地质特征”的子课题任务。迄今为止,张元动与课题组成员通过项目一共打了五口勘探钻井,分别在湖北、安吉。其中,湖北的钻井显示当地黑色页岩潜在储气量较多。据张元动介绍,还有多口勘探钻井已经列入计划,其中云南的一口井近期正在野外开钻。

  勘探钻井一般都在远离人烟的野外进行,钻机运行中,需要24小时有人值守。从钻机取出来的岩芯样品有时容易破碎,如果方向弄反了或者位置弄错了,会直接导致该段岩芯的科研价值报废,甚至误导研究结果。

  为了确保取出的岩芯样品得到准确标记和保存,张元动与课题组成员轮流在野外值班,根据钻机进度随时准备取样,即便是半夜也不例外。他说:“一个勘探钻井下来至少大半个月,从来没有人叫苦叫累,很多年轻人甚至抢着值班。”

  页岩气项目的“催化剂” 

  南京古生物所自主建设的古生物学和地层学数据库(以下简称GBDB数据库)也在页岩气勘探中发挥了很大作用。GBDB数据库创建于2006年,是南京古生物所的一项探索创新型的举措,也是南京古生物所“创新2020”支持的新兴研究方向之一。

  “现在,GBDB数据库的数据集成是国内顶尖的,也是全世界最大的地层学和古生物学数据库。在资源共享上,GBDB数据库也在全球数一数二。”GBDB数据库项目负责人樊隽轩研究员向记者介绍。

  樊隽轩说:“从去年开始,世界上最古老的地调中心——英国地调局便开始调研,最终,选中我们GBDB数据库,来帮助他们将其积累近两百年的数据进行数字化。”

  无心插柳柳成荫。由于GBDB数据库收录中国最为丰富的地层古生物资料,而这些数据往往会反映相关地区的能源资源储集信息,因此虽然GBDB数据库起步于基础研究,但对该数据库的深入开发和利用,却可以在国家能源资源勘探中发挥重要作用。

  樊隽轩指出,以页岩气项目为例,GBDB数据库可以根据原始的地层和古生物数据生成富含页岩气地层的三维分布、化石分带等可视化信息,协助页岩气团队的古生物学家,掌握黑色页岩的时空分布特征,总体估计页岩气的储量和层位。

  另外,GBDB数据库也可以通过程序自动生成古地理图,根据黑色页岩的古地理环境,对不同区域的页岩内的“脆性矿物”进行判断,从而找寻到脆性矿物含量高的岩石。页岩层中的脆性矿物含量越高,经过“压裂”后,页岩气产量也会越多,如今数据库内关于脆性矿物的时空分布数据也正在更新中。

  “没有GBDB数据库之前,古生物学研究主要靠个人翻查资料分析,甚至是依靠经验,特别是开展大区域研究时,往往缺乏量化基础,容易出现误差,并且耗费大量的时间,有些研究甚至需要花上二十到三十年。”樊隽轩坦言,有了数据库特别是采用了超级计算技术之后,对相关地层古生物大数据的科研由点及面,个人变成团队,效率成千上万倍地得到提高,原来不可想象的工作如今也变成了“新常态”。

  面向产业共建联合实验室 

  近日,南京古生物所分别与中石油国家能源页岩气研发(实验)中心(简称国家页岩气中心)及中海油能源发展有限公司工程技术公司(简称中海油工程技术公司)签署了战略合作及共建联合实验室协议。

  国家页岩气中心主任邹才能教授在授牌仪式中指出,南京古生物所及中科院资源地层学与古地理学重点实验室曾多次组织教学、科研活动,积极帮助国家页岩气中心培训科研技术人员。目前,国家页岩气中心相关人员的科研技术水平得到明显提升,很多人员得到奖励和晋升。为此,国家页岩气中心特聘请南京古生物所陈旭院士为高级咨询专家。

  中海油工程技术公司副总经理张本云回顾道,中海油实验中心进行古生物地层应用研究已经有30多年的历史,但是目前存在明显发展瓶颈,如古生物学基础研究薄弱,从而导致地层古生物学应用研究对油气勘探开发生产的支撑能力停滞不前,因此,非常希望得到南京古生物所的科研技术支撑。

  陈旭指出,近年来,南京古生物所在“金钉子”等国际前沿研究中取得了很多成果,但这些成果在生产实践中还缺乏深度应用。因此,南京古生物所一直在努力推动与产业部门建立实质性的深入合作,真正将科学研究转化为生产力,为国民经济发展做出应有的贡献。

《中国科学报》 (2017-05-15 第6版 院所)

【中国科学报】古生物学与国民经济的“碰撞”

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