位于河北燕郊的中國地調局自然資源實(shí)物地質(zhì)資料中心，偌大的倉庫里保存了數以萬(wàn)計的礦井巖心實(shí)物資料。一排排圓柱形的巖心，是揭示地下地層、礦產(chǎn)分布和油氣特征的重要證據。

　　4月19日，中國科學(xué)院院士、中科院南京地質(zhì)古生物研究所古生物與地層學(xué)家陳旭帶領(lǐng)十多人的團隊來(lái)到這里，一下車(chē)，陳旭就忙不迭地安排隊員們對巖心里的筆石化石進(jìn)行觀(guān)測記錄。

　　邀請陳旭前來(lái)的是中國地調局油氣資源調查中心學(xué)術(shù)委員會(huì )主任翟剛毅。此前，翟剛毅在云南昭通綏江地區鉆取的一口頁(yè)巖氣礦井巖心中，發(fā)現了筆石化石層。而通過(guò)筆石化石研究來(lái)厘清地層中頁(yè)巖氣分布情況，并揭示當地古地理環(huán)境特征，正是陳旭的專(zhuān)長(cháng)。

　　　發(fā)現“黃金卡尺” 

　　筆石動(dòng)物是一類(lèi)從莖管系統連續規則出芽的海生群體動(dòng)物，多為浮游生活，部分附著(zhù)于海底，約在5億年前的寒武紀中期出現，在3.5億年前的石炭紀早期絕滅。滄海桑田，筆石動(dòng)物死后，經(jīng)億萬(wàn)年時(shí)間洗禮，以化石形式保存在黑色頁(yè)巖中。

　　由于筆石動(dòng)物很多屬種演化速度快、地層延限短，且全球廣布，因此，筆石常用于早古生代地層的劃分和對比。

　　但筆石真正成為精確測度頁(yè)巖氣地層的“黃金卡尺”，則是因為陳旭的貢獻。

　　過(guò)去幾年，全球頁(yè)巖氣勘探與開(kāi)發(fā)進(jìn)入密集期，我國也積極加大科研攻關(guān)，在全國范圍內開(kāi)展了頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的相關(guān)研究。

　　2015年，國家能源頁(yè)巖氣研發(fā)（實(shí)驗）中心在四川盆地及其周邊地區研究頁(yè)巖氣鉆井巖心實(shí)物時(shí)發(fā)現，有幾口鉆井的巖心中，筆石種類(lèi)豐富，演化序列規則，且與含頁(yè)巖氣地層有很好的對應性；但在其他一些鉆井巖心中，卻有一些筆石種類(lèi)是缺失的；不同的鉆井如何用筆石測定統一的含頁(yè)巖氣地層，當時(shí)還缺乏科學(xué)的標準。

　　中科院院士、國家能源頁(yè)巖氣研發(fā)中心主任鄒才能想到了陳旭。“陳旭長(cháng)期從事我國奧陶紀和志留紀地層學(xué)及筆石動(dòng)物群的古生物學(xué)研究，對筆石的系統分類(lèi)、演化和地理分布，及含頁(yè)巖氣地層形成時(shí)的古氣候和古地理學(xué)都有深厚的造詣。”

　　自2015年以來(lái)的4年時(shí)間里，陳旭率團隊組織了87次針對四川、湖南等地筆石的聯(lián)合科考，系統觀(guān)測了32口鉆井的巖心實(shí)物資料。根據筆石的種類(lèi)、分布特征等，陳旭及其科研團隊將四川盆地上奧陶統五峰組的筆石地層按時(shí)間順序劃分為4個(gè)筆石生物帶，將五峰組地層之上的下志留統龍馬溪組的筆石地層劃分為9個(gè)筆石生物帶。這里的筆石帶，指的是含有特定筆石類(lèi)型或組合的某段地層，這13個(gè)筆石帶因此成了我國頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)部門(mén)共同采納的地層劃分標準。

　　“對這13個(gè)筆石生物帶的研究發(fā)現，五峰組的第二至第三個(gè)筆石帶、龍馬溪組的第二至第六個(gè)筆石帶，具有產(chǎn)出頁(yè)巖氣的普遍特征。”陳旭介紹，這13個(gè)筆石地層，就像一個(gè)標尺，只要對鉆井巖心中筆石的種類(lèi)進(jìn)行分析，確定其對應于13層中的哪一層，就能確定該巖心是否富含頁(yè)巖氣了。

　　　古老學(xué)科新應用 

　　開(kāi)采頁(yè)巖氣，不但需要高端的鉆井技術(shù)，更需要精準的黑色頁(yè)巖地層層位標定，其中生物地層標定是鉆井現場(chǎng)最快速、精準的方法，可以直接指導打鉆至精準的頁(yè)巖氣層位。

　　在中國的南方地區，東至浙江，南至廣西、云南，西至四川，在寒武紀至石炭紀有著(zhù)相似的古地理環(huán)境，并因此形成了相似的筆石地層。隨著(zhù)13個(gè)筆石帶的確立，可以對這些地區的不同巖心資料進(jìn)行精確對比研究。

　　同時(shí)，五峰組和龍馬溪組中能夠指示頁(yè)巖氣的筆石地層，在中石油、中海油等生產(chǎn)部門(mén)的非常規油氣勘探工作中，起著(zhù)不可替代的“黃金卡尺”作用。

　　在國家能源頁(yè)巖氣研發(fā)（實(shí)驗）中心副主任王紅巖的背包里，裝著(zhù)地質(zhì)錘、放大鏡和比例尺。“在野外工作中，筆石工作者僅通過(guò)一個(gè)10倍的放大鏡，即可進(jìn)行快速現場(chǎng)鑒定，準確判斷地層年代，框定地層框架，進(jìn)而為各生產(chǎn)部門(mén)提供寶貴的指導意見(jiàn)。”

　　利用筆石這個(gè)“黃金卡尺”，結合地球物理學(xué)等數據，王紅巖和生物地層小組成員對四川盆地及其周邊的鉆井巖心進(jìn)行了系統的對比研究，基本查明了頁(yè)巖氣產(chǎn)出的規律和地層分布特征。2018年6月，第27屆世界天然氣大會(huì )在美國召開(kāi)，王紅巖匯報的“頁(yè)巖氣十年發(fā)展與創(chuàng )新”研究項目，獲得了大會(huì )唯一一個(gè)勘探生產(chǎn)領(lǐng)域技術(shù)與創(chuàng )新獎。

　　翟剛毅承擔了國家科技重大專(zhuān)項“頁(yè)巖氣資源評價(jià)方法與勘查技術(shù)攻關(guān)”項目，將對不同類(lèi)型頁(yè)巖氣進(jìn)行對比研究，并開(kāi)展頁(yè)巖氣生成機理與富集規律、頁(yè)巖氣資源評價(jià)方法和參數體系等多方面的科技攻關(guān)。云南昭通綏江的鉆井巖心是其項目中對比研究的案例之一。

　　“我們希望陳旭院士能夠幫助分析確定巖心中的筆石種類(lèi)，及其對應的筆石地層層位。這對于我們反演古地理古環(huán)境有重要的價(jià)值。”翟剛毅說(shuō)，陳旭對筆石的研究，是一項“陽(yáng)春白雪”式的工作，而今應用于生產(chǎn)實(shí)踐，對頁(yè)巖氣選區提供了重要的支撐。

　　　培養更多的實(shí)用人才 

　　隨著(zhù)我國頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的大規模展開(kāi)，筆石這一“黃金卡尺”對頁(yè)巖氣選區的實(shí)際指導意義進(jìn)一步凸顯。培養更多的筆石研究人才，已經(jīng)迫在眉睫。

　　在陳旭指導下，由中科院南京古生物所、中石油勘探開(kāi)發(fā)研究院、中石化勘探開(kāi)發(fā)研究院、中國地質(zhì)調查局等單位的青年科研骨干，組成了生物地層研究組，自行編寫(xiě)教材，培養科研技術(shù)人才。王紅巖是生物地層研究組組長(cháng)。

　　目前，已有多批生物地層研究組的學(xué)員畢業(yè)，走向頁(yè)巖氣生產(chǎn)實(shí)踐，成功應用筆石生物地層學(xué)的方法精準定位頁(yè)巖產(chǎn)氣的有利地層。生物地層研究組組長(cháng)王紅巖就是其中的一員。

　　“面向國民經(jīng)濟主戰場(chǎng)”“面向國家重大戰略需求”是中國科學(xué)院新時(shí)期的兩大任務(wù)。多年來(lái)，中科院南京古生物所一直努力推動(dòng)研究所與產(chǎn)業(yè)部門(mén)建立實(shí)質(zhì)性的深入合作，真正將科學(xué)研究轉化為生產(chǎn)力，為國民經(jīng)濟發(fā)展做出應有的貢獻。

　　2017年，中科院南京古生物所依托中國科學(xué)院資源地層學(xué)與古地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室，分別與國家能源頁(yè)巖氣研發(fā)（實(shí)驗）中心及中海油實(shí)驗中心簽署了戰略合作及共建聯(lián)合實(shí)驗室協(xié)議。該聯(lián)合實(shí)驗室將針對中石油、中海油等單位古生物學(xué)基礎研究薄弱、地層古生物學(xué)應用研究對油氣勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的支撐能力停滯不前等問(wèn)題，提供科研技術(shù)支撐和人才培養支撐。

　　2018年12月，中科院南京古生物所為了加強與各生產(chǎn)部門(mén)之間的合作，在中國科學(xué)院資源地層學(xué)與古地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室咨詢(xún)服務(wù)工作的基礎上，抽調部分從事地層古生物學(xué)基礎研究的力量，特別成立了地層古生物咨詢(xún)中心。

　　據悉，該咨詢(xún)中心是研究所與全國能源、沉積礦產(chǎn)等相關(guān)部門(mén)以及高校、博物館等單位之間開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研深度合作的橋梁，將開(kāi)展古生物巖石樣品分析鑒定、地層和古生物科技咨詢(xún)等工作，積極致力于解決國民經(jīng)濟生產(chǎn)過(guò)程中遇到的地層和古生物問(wèn)題，加快將古生物所科研成果應用到現代化事業(yè)中去的步伐。

　　（原載于《中國科學(xué)報》 (2019-04-25 第5版 轉移轉化)