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地学前缘

图说地球|永恒火焰瀑布

永恒火焰瀑布火苗特写(Wikipedia,2009)

永恒火焰瀑布

瀑布所在位置示意图

(Google Maps,2020)

永恒火焰瀑布(Eternal Flame Falls)位于美国纽约州西部栗树岭公园(Chestnut Ridge Park)的页岩溪保护区内(Shale Creek Preserve),位置坐标为(42° 42′ 6.35″ N, 78° 45′ 6.15″ W)。瀑布底部的一个小石窟内有页岩气渗流出,将其点燃即可产生常年不灭的小火焰,这种独特的景色,堪称现代版的“水与火之歌”,因此吸引大批游客前来打卡。

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中, 以吸附或游离状态为主要存在方式的连续型天然气聚集。其主要成藏方式为:有机质生气或油裂解成气,天然气先在有机质孔内表面饱和吸附;之后解吸扩散至基质孔中,以吸附、游离状态原位饱和聚集;过饱和气初次运移至上覆无机质页岩孔中;气再饱和后,二次运移形成气藏。

因页岩中普遍石英含量较高,岩石脆性较强,故在复杂地应力作用下容易发育天然裂缝,当天然裂缝与外界沟通良好时,气体易在压差作用下向外界渗流。据研究显示,永恒火焰瀑布火苗处每天渗流出约1kg以上源自上泥盆纪(Upper Devonian)的莱茵街页岩(Rhinestreet Shale)的甲烷和乙烷等可燃气体。另外,世界上第一口商业页岩气井于1821年由William Hart在纽约州Fredonia地区泥盆系页岩中钻成,深度为27英尺,对后世影响深远。

页岩原始沉积环境(a)-(d)海相沉积,(e)-(h)陆相沉积(Arthur MA等,1994)

页岩气原位“滞留成藏”机理

(邹才能等,2010)

莱茵街组页岩中发育的天然裂缝

(David等,2004)

钻采黑色页岩岩芯浸水后从微裂隙不断向外释放天然气

(姜福杰等,2012)

栗树岭公园永恒火焰附近从北到南的地层剖面

(Osborn and McIntosh, 2010)

溪水较少时的瀑布与火苗

(Kim Carpenter,2014)

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