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刘嘉庆:追踪“时间之剑”

来源:  发布时间:2018-04-04

——记中国科学院地质与地球物理研究所高级工程师刘嘉庆
  
本刊记者  吴 彪

 


  “从宇宙大爆炸到星系起源,从原子分子到世界万物、生命构成,沉积记录是时间之剑。”对于自己所从事的专业领域——沉积地质学,刘嘉庆这样说道。
  
积小流以成江海

 

  在进入沉积地质学领域前,刘嘉庆其实是一名工科生。在中国地质大学(北京)就读期间,她所学的是能源学院的石油工程专业,这一专业给她带来了许多意想不到的收获:第一次产生了专业自豪感,第一次以学生的身份去各大实习站考察祖国的山川大地
  “前段时间,我们地大的学长温家宝先生也去了周口店实习站考察,并勉励同学们在大学期间多用功、多学习。我也觉得应该这样,大学期间虽然奔波各地非常辛苦,但基本功得到了锻炼,很扎实。”刘嘉庆笑着说。
  兴趣是人生最大的驱动力之一。大学期间,刘嘉庆遇到了不少好老师,特别是于炳松教授在讲《沉积岩石学》的课程时,深入浅出,形象生动,立即让她爱上了这门专业。大学毕业后,在老师的影响下,刘嘉庆选择了沉积地质学继续深造,虽然更多地从工程转向了理论,但仍与石油息息相关。
  “石油有六大重要因素——生、储、盖、圈、运、保。大学毕业后到现在,我所从事的其实就是其中的‘储层’工作。”刘嘉庆介绍。2006年,考入中国科学院地质与地球物理研究所(以下简称“中科院地质所”)沉积地质学的刘嘉庆,从那时起,就一直跟随国内著名沉积地质学家李忠研究员从事碳酸盐岩储层研究工作。转眼间,十余年过去了。
  沉积地质学强调研究时间和空间上的变化,正如刘嘉庆所言,“沉积记录是时间之剑”,没有那亿万年光阴的冲刷,也就没有如今厚重斑驳的沉积岩。积年累月方能沉淀,科学、财富如此,事业亦如此。
  早在2011年正式步入工作岗位前,刘嘉庆就已历经多年的专业累积。大学时就曾四处考察、用功学习,博士期间又跟随导师参与多项科研攻关任务,不断提升自己。国家基础研究发展计划“973”项目“中国西部典型叠合盆地油气成藏机制与分布规律”、中石化科技开发部项目“塔里木盆地构造—流体岩溶作用与储层形成分布”、国家科技重大专项“深层油气成藏规律、关键技术及目标预测”和“深层有效储集体形成、分布规律与预测技术”一个又一个重大项目的攻关,让刘嘉庆在碳酸盐岩台地建造和成岩作用研究领域有了深入的研究,并取得了一些重要的创新性成果认识,研究成果发表在《岩石学报》和《中国科学:地球科学》等著名期刊上。
  不过,尽管偏于理论,但其应用性同样重要,沉积地质学的一大重要发展便是盆地分析理论的提出及其在油气勘探及资源评价中的应用。譬如当今沉积学及盆地研究比较活跃的前沿研究领域之一——成岩作用(流体—岩石相互作用),对储集性能的影响就具有明显的双重性,既能充填孔隙降低储渗性,又可以改善原有孔隙以及生成新孔隙提高储渗性,因此对储层质量具有决定性的作用。而碳酸盐岩储层形成演化及其非均质性又与成岩作用存在密切关联,如此环环相扣。
  “沉积地质学是沉积岩石学、沉积学、地层学以及构造学、矿物学、地球化学、地球物理等广泛、深层次交叉的结果,涉及范围非常大。所以学得越多越深入,越觉得自己知道得太少、太渺小了。”刘嘉庆感叹道。不过,也正因此,她才更有动力勇往直前。“科研就是不断攀登高峰的过程。”刘嘉庆说。
  
在知识的海洋遨游

 

  作为中国最重要和最知名的地学研究机构之一,中科院地质所的历史最早可追溯到1928年成立的中央研究院地质研究所。厚重的历史底蕴浸润出了一个自由、平等、向上的知识海洋。在这里,刘嘉庆一步步从学生走到了工程师、高级工程师的岗位,她说:“中科院地质所是基础科研的殿堂。”
  油气田的勘探一直是全球最受瞩目的领域之一,正式工作后不久,刘嘉庆就对礁滩型碳酸盐岩储层发育机理做出了专业的研究及分析。凭借前期取得的多项创新性成果,刘嘉庆顺利申请到了国家自然科学基金项目“塔中上奥陶统典型镶边台地礁滩型碳酸盐岩成岩作用格架及其对储层”,针对塔里木奥陶系这种极其古老的礁滩型储集体,多期构造—流体叠加改造对碳酸盐岩成岩作用和有效储集空间分布的制约机理。
  在全球大型碳酸盐岩油气田中,生物礁储层是非常重要的一类。我国目前陆上发现的礁体油气藏主要集中在川东和川东北地区上二叠统的长兴组塔礁和塔里木盆地塔中地区晚奥陶世良里塔格组的台缘镶边礁。塔中良里塔格组生物礁主要沿塔中Ⅰ号坡折带发育,东西长约200km,南北宽3km~10km,面积1000km2以上,是中国目前已发现的最大的奥陶系生物礁油气藏,也是全球少有的奥陶系时期的大型礁滩型油气田,其古老非常罕见且典型,因此成为了刘嘉庆课题组的研究对象。
  在对塔中良里塔格组礁滩型碳酸盐岩进行详细的岩石学、矿物学研究,开展相关配套样品地球化学分析后,刘嘉庆取得了一系列创新性成果:基于精细的地质—地球化学综合分析,重塑古流体性质、来源及演化,认识到至少有六期成岩流体活动;解析了成岩作用时空展布及发育规律,揭示塔里木盆地多期构造—流体叠加改造下的碳酸盐岩成岩作用演化过程以及对储层形成演化的制约机理;提炼和总结了这种深层古老镶边礁滩型碳酸盐岩台地的成岩—成储模式,从而指导深层礁滩型储层进一步的勘探预测。
  塔里木盆地是我国油气资源的宝地,同时也是地质勘探的天堂。在塔里木盆地的油气藏中,刘嘉庆还发现,大量的研究已表明存在类型多样的储集体以及复杂的储集空间配置,既有白云岩化储集体、埋藏岩溶(内幕)储集体、风化壳岩溶储集体、礁滩储集体,也存在裂缝改造储集体等,而有效储集体的形成是叠加了沉积后多期构造、流体活动的影响和改造的结果。但前期不同学者大量的研究工作主要集中于对某一种特定成岩作用类型及其对储集体的影响作用的探讨,缺乏对有效储集体的形成演化过程以及时空分布的系统分析,深层碳酸盐岩的深埋保存机制与储集体分布规律仍不明确。因此,刘嘉庆决定对这一“空白”地区发出挑战。
  在“十二五”国家科技重大专项“深层有效储集体形成、分布规律与预测技术”中的子课题“塔里木盆地深层碳酸盐岩的深埋保存机制与储集体分布规律”项目的资助下,刘嘉庆从层序、埋藏、构造、流体格架要素研究了碳酸盐岩深埋岩溶作用特征和时空分布,并因此分类提炼、建立出塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩深埋岩溶地质模板。并且,基于典型剖面地质—地球化学—地球物理分析,她还开展了典型区碳酸盐岩埋藏岩溶储集体的分布发育规律研究,提出了预测模型,对解决高质量的从成岩记录中提取矿物—地球化学和流体属性信息、不同期次矿物—地球化学特征和成岩演化信息的准确梳理和正确判识做出了有力贡献。
  
坚持与热爱

 

  野外考察风餐露宿,刘嘉庆自己也不记得翻过了多少座山,踏过多少次戈壁和盆地。正因为条件艰苦,在她来单位前,沉积学与构造地质学学科组并没有女科研工作者的先例。但自她之后,那一抹抹飒爽英姿愈渐多了起来。
  “我就是我们导师招收的第一个女弟子,我们学科组还有不少老教授从来没有招过女学生。刚来时,学科组就我一个女生,因此一直非常感激能有此机会留下来并取得一些成绩。虽然科研确实非常艰辛,但贵在坚持。”刘嘉庆说道。
  她还记得在利用激光拉曼来研究白云石有序度的工作时,因为前人基本没有研究,文献搜集非常困难,但她还是一步步摸索坚持了下来。“科研之路充满艰辛,就是不停攀登高峰的过程,选定研究方向,贵在坚持和工作的积累。要有兴趣和热情,科研做起来就不‘苦’了。踏踏实实做好每个阶段工作。”刘嘉庆如是说。或许也正是因为这一番不畏艰险、迎难而上的精神改变了所里对女性地质科研工作者的看法,自她之后,团队更加和谐、壮大起来。这群“80后”甚至“90后”的年轻一代科学家,在自我成长的同时也逐步成为所里的科研骨干,正如中科院地质所文脉百年,代代相传。
  “院里一直非常注重培养年轻人接杆,给了我们很多机会和平台,持续性发展不外如是。”刘嘉庆说。如今,由她负责承担的国家科技重大专项“深层—超深层高温高压油气成藏规律、关键技术及目标评价”子课题“深层岩溶储层形成的主控因素与规模分布”研究、中国科学院计划战略性先导科技专项A“智能导钻技术装备与相关理论研究”下的“微生物岩储层形成机理与地质模式”等项目都在有序进行。与此同时,当初博士阶段,由她一力承担组建工作(如今担任实验室专业技术人员)的成岩作用实验平台也迈上了新的台阶:面向国家油气勘探需求,针对深层碳酸盐岩/碎屑岩储层流体演化、形成机制及规模分布等关键问题,开展了大量的相关测试分析工作,在基于显微共聚焦激光拉曼技术开发深层—超深层白云岩储层的白云石有序度及流体包裹体气液比测定等方面取得了创新性成果,形成了系统的储层成岩作用实验技术,为学科组研究提供了重要技术支撑,也同时开放共享服务于所内其他学科组及所外有关科研院校。
  在学术上,虽然越往上走研究点越精细,但科研平台却也越来越宽。关于未来,刘嘉庆已逐渐拉开了一张大网:着眼于化学、物理、生物及微生物的沉积学基础研究;将实验室平台与勘探实践相结合,为国家的油气储层研究工作继续提供服务;通过全球调研对比,建立全球碳酸盐岩储层知识库,为更加高效率、高质量地完成地质工作服务。尤其中美关系正处在新的历史起点上,在双方相互尊重、互利互惠,更加密切合作的大背景下,将围绕沉积学在促进社会经济可持续发展中的重要作用与美国科学家探讨沉积学的发展趋势,促进中美甚至全球沉积学的全面发展。
  “将自己感兴趣的专业与国家需求相结合,就是科研最大的动力。”采访最后,刘嘉庆这样说道。

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2018年6月上

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