陜西銅川黃陵地區(qū)油頁(yè)巖地質(zhì)特征及利用前景

1、陜西銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖地質(zhì)特征及利用前景白云來(lái)1 , 趙應(yīng)成 1 , 徐東2 , 馬玉虎1( 11中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 西北分院 , 甘肅 蘭州 730020; 21甘肅省國(guó)土資源廳 , 甘肅 蘭州 730000 )摘要 : 位于鄂爾多斯盆地東南部的陜西銅川 、宜君和黃陵一帶賦存著豐富的油頁(yè)巖資源 。主要的含油頁(yè)巖層位是中 晚三疊世延長(zhǎng)組下段上部 , 具體形成時(shí)間為中三疊世晚期 。野外觀察發(fā)現(xiàn) , 油頁(yè)巖露頭主要分布于銅川 宜君 黃陵 一帶 , 主礦層厚度一般為 236 m。測(cè)得含油率為 118% 1317 % , 發(fā)熱量為 1166 11145 MJ / kg, 推測(cè)干酪根類型為 I8-

2、 II1 , 產(chǎn)烴率為 400 kg / t, 中等偏好 , 頁(yè)巖油 (相當(dāng)于原油 ) 資源量約 100 ×10 t, 儲(chǔ)量近億噸。宏觀和微觀資料表明 ,該區(qū)油頁(yè)巖是在淡水 、近岸 、強(qiáng)還原 、富含有機(jī)質(zhì)的沉積環(huán)境下形成的 , 屬于大型內(nèi)陸湖盆的半深 深湖相 , 埋藏淺 ,儲(chǔ)量較大 , 交通條件好 , 如果在適當(dāng)時(shí)機(jī)開(kāi)發(fā) , 不僅可獲得初步經(jīng)濟(jì)效益 , 也可為鄂爾多斯油頁(yè)巖的開(kāi)發(fā)利用獲取開(kāi) 拓性的經(jīng)驗(yàn) 。該區(qū)油頁(yè)巖礦位于西部最大城市西安市附近 , 開(kāi)發(fā)利用的意義重大 。關(guān)鍵詞 : 油頁(yè)巖 ; 地質(zhì)特征 ; 開(kāi)發(fā)利用 ; 陜西銅川 黃陵中圖分類號(hào) : P618112文獻(xiàn)標(biāo)志碼 : A文

3、章編號(hào) : 1000 - 8527 ( 2010 ) 01 - 0158 - 08Geo log ica l C ha ra c ter ist ic s an d D eve lop in g2pro spec t in g Pro spec ts ofO il Sha le in Ton gchuan 2Huan g l in g D istr ic t, Shaan x i Prov in ceBA I Yun2la i1 , ZHAO Ying2cheng1 , XU Dong2 , MA Yu2hu1( 11N orthw est B ranch Institu te, R esea

4、 rch Institu te of Petroleum Explora tion and D evelopm en t, PetroC h ina, L anzhou, Gansu 730020, C h ina;21L and and R esou rces D epa rtm en t of Gansu P rovince, L anzhou, Gansu 730000, Ch ina )A b stra c t: O il sha le is becom ing a re sea rch ho t po in t w ith dec rea sing inc rea singly in

5、 hyd roca rbon re sou rce s a tp re sen t. The re a re abundan t o il sha le re sou rce s in O rdo s ba sin. O il sha le re sou rce s in O rdo s ba sin accoun t fo r60 % of tha t in m idd le2we st Ch ina and rank the first among a ll ba sin s in Ch ina. The m a in bed of o il sha le is the upp e r p

6、 a rt of lowe r segm en t of Yanchang Fo rm a tion ( Ty ) , and wa s fo rm ed in la te stage of M idd le Tria ssic p e ri2 od. A cco rd ing to fie ld ob se rva tion s, the ou tc rop s of o il sha le s a re m a in ly d istribu ted in Tongchuan2Yijun2H uan2 gling. The th ickne ss of m a in o re bed s

7、is gene ra lly 2 - 36 m. The o il2bea ring ra tio range is from 118 % to1317 % ; ca lo ric va lue range is from 1166 to 11145 MJ / kg and typ e of ke rab itum en is I2II1 ; ra tio of hyd roca r2 bon2p roduc ing is 400 kg / t (mode ra te2be tte r) . The p roved re sou rce s amoun t is a round 100 

8、15;108 t and re se rve s amoun t is c lo se ly 1 ×108 t in th is a rea. It is po in ted ou t tha t o il sha le s we re fo rm ed in depo sitiona l environm en tw ith fre sh wa te r, nea rsho re, powe rfu l reduc tion, rich con ten t of o rgan ic m a te ria l acco rd ing to d iffe ren t da ta and

9、 be long to sem i2deep lacu strine fac ie s in la rge in land lake. The bu ria l of o il sha le is sha llow; re se rve s of o il sha le s a re la rge; and traffic cond ition is advan tageou s in the a rea. If o il sha le s a re we ll deve lop ed, no t on ly p re lim ina ry econom ic benefits m ay be

10、 acqu ired, bu t a lso p rec iou s exp e rience in deve lop ing o il sha le in O rdo s ba sin m ay be ga ined. B e side s, o il sha le s in Tongchuan2H uangling a re the nea re st to X ian, having grea t sign ifi2 cance fo r deve lop ing.Key word s: o il sha le; geo logica l cha rac te ristic; deve

11、lopm en t and u tiliza tion; Tongchuan2H uangling d istric t,Shaanxi P rovince收稿日期 : 2008 211 216; 改回日期 : 2009 211 201; 責(zé)任編輯 : 戚開(kāi)靜?；痦?xiàng)目 : 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司石油預(yù)探項(xiàng)目 ( 00066297 ) 。作者簡(jiǎn)介 : 白云來(lái) , 男 , (教授 )高級(jí)地質(zhì)師 , 博士 , 1957 年出生 , 礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè) , 主要從事區(qū)域構(gòu)造與巖石 學(xué)、成礦學(xué)方面的研究及盆地分析與油頁(yè)巖的調(diào)查工作。Em a il: ba iyl6666 sina1com。第 1

12、期白云來(lái)等 : 陜西銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖地質(zhì)特征及利用前景159100 km , 有西延高速公路及鐵路通過(guò) , 開(kāi)發(fā)利用的意義重大 。0 引言油頁(yè)巖這種開(kāi)發(fā)利用成本相對(duì)較高的非常規(guī)油氣資源的工業(yè)化應(yīng)用已有約 200 年的漫長(zhǎng)歷史1 油頁(yè)巖的主要特點(diǎn)油頁(yè)巖露頭具體分布在銅川 宜君 瑤曲 彬縣一帶的延長(zhǎng)組 (表 1) , 大致呈弧形展布 (圖 1) 。111 油頁(yè)巖賦存的具體層位鄂爾多斯地區(qū)銅川北部油頁(yè)巖的具體層位為了 1 - 8 。20 世紀(jì)50 年代 , 我國(guó)油頁(yè)巖提煉出的頁(yè)巖油 (相當(dāng)于原油 , 下同 ) 可占到當(dāng)時(shí)全國(guó)原油產(chǎn)量的 60 % 2 , 只是由于后來(lái)成本相對(duì)低廉的大 型、超大型陸

13、相盆地油田的相繼開(kāi)發(fā)利用成功 , 它們才被逐漸忘卻 。但長(zhǎng)期以來(lái) , 遼寧撫順和廣東茂名 2家大型油頁(yè)巖企業(yè)仍利用油頁(yè)巖煉油和發(fā)電 , 為油頁(yè)巖的開(kāi)發(fā)和利用積累了許多寶貴的 經(jīng)驗(yàn)和較成熟的技術(shù) , 他們所利用的油頁(yè)巖含油 率較高 2 - 6 。在 2008 年經(jīng)濟(jì)危機(jī)襲來(lái)之前的十多年里 , 石油供應(yīng)緊張、價(jià)格高漲 , 油頁(yè)巖作為非 常規(guī)新能源之一 , 受到人們的廣泛關(guān)注 , 是油氣 領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)。目前世界上各大石油公司仍延長(zhǎng)組第二段 ( Ty2 ) , 即原銅川組上部 , 屬長(zhǎng) 油7層組 (表 1 ) 。延長(zhǎng)組是一套以灰綠色 、灰黃綠色、淺肉紅色長(zhǎng)石砂巖為主 、夾深灰綠色頁(yè)巖及煤線 的陸相

14、地層 8 - 14 。其下部夾黑色油頁(yè)巖層 , 中、上部含石油 , 以顏色淺區(qū)別上、下地層 , 與上、下地層均為整合接觸。底界以二馬營(yíng)組頂部紫紅 色泥質(zhì)巖的結(jié)束為標(biāo)志 , 以一互層狀含煤層或含煤線砂泥巖之底面為上覆瓦窯堡組開(kāi)始 。正層型將油頁(yè)巖等非常規(guī)資源作為研究開(kāi)發(fā)對(duì)象之一。 為延長(zhǎng)縣胡家村 張家灘南莊的延河剖面 (東經(jīng)2002年美國(guó)能源部能源信息處的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明 ,全球油頁(yè)巖探明資源量可達(dá) 4 110 億 t頁(yè)巖油 , 超 過(guò)了常規(guī)石油探明資源量 ( 2 710 億 t) 。中國(guó)是 一個(gè)油頁(yè)巖資源比較豐富的國(guó)家 , 目前已探明油 頁(yè)巖儲(chǔ)量為 374 億 t, 僅次于美國(guó) 、巴西和愛(ài)沙尼 亞

15、 , 居世界第 4 位 , 資源量達(dá)上千億噸 1 - 7 。 研究表明 , 全球油頁(yè)巖不僅資源量大 , 而且用途 多樣 , 加工工藝成熟 , 相對(duì)容易開(kāi)采 , 開(kāi)發(fā)利用 前景廣闊 , 是最有希望成為現(xiàn)實(shí)的能夠部分替代 石油的新能源之一 。它不僅用于煉油 , 也可用于 發(fā)電 , 同時(shí)還可產(chǎn)生氨 、硫化氫、吡啶堿和酚類 等副產(chǎn)品 ; 有的油頁(yè)巖還賦存稀有貴重金屬 ; 另 外油頁(yè)巖的灰渣可生產(chǎn)水泥 、蒸氧磚、砌磚、餾態(tài)混凝土以及陶粒等建筑材料。筆者認(rèn)為 , 對(duì)油 頁(yè)巖進(jìn)行多方面的研究 , 不斷積累相關(guān)資料和技 術(shù) , 當(dāng)全球經(jīng)濟(jì)回暖、石油價(jià)格重新走高之際 , 油頁(yè)巖會(huì)及時(shí)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益 。盡管世

16、界范 圍內(nèi)新的油 、氣田不斷有重要發(fā)現(xiàn) , 但能源的可 用量不斷減少的趨勢(shì)是不可改變的 , 油氣的產(chǎn)能 與人類社會(huì)的需求形成的剪刀差將會(huì)越來(lái)越明顯 , 資源短缺的局面在以后 20 30 年內(nèi)將會(huì)越來(lái)越嚴(yán) 峻。因此 , 查明和分析陜西銅川、黃陵地區(qū)油頁(yè) 巖的特征及開(kāi)發(fā)利用條件有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 另外 , 該區(qū)油頁(yè)巖礦距西部最大城市西安市僅約109 °53 44 , 北緯 36 °36 36 ) 。銅川 黃陵地區(qū)延長(zhǎng)組主要特點(diǎn)是下段下部 為肉紅色 、灰綠色塊狀中粒長(zhǎng)石砂巖夾灰綠色粉砂巖 、細(xì)砂巖與紫紅色 、雜色砂質(zhì)泥巖 , 含植物表 1Ta b le 1延長(zhǎng)組地層系統(tǒng) 、油

17、層組及標(biāo)志層之間的關(guān)系Re la t ion sh ip be tween the stra tum sy stem , the o il la yer s an d the m a rker bed s in Y an chan g Form a 2t ion 地層系統(tǒng)標(biāo)志層油層組系 統(tǒng)組段區(qū)域標(biāo)志層地區(qū)標(biāo)志層長(zhǎng) 1相當(dāng) 于延上 瓦窯堡組統(tǒng) ( Tw )瓦 窯 堡 煤 系地層 (輔助 )長(zhǎng) 組 第段 ( Ty5 )5長(zhǎng)2永 坪 砂 巖 段(輔助 )長(zhǎng) 3Ty4細(xì) 脖 子 泥 巖段 (輔助 )長(zhǎng)4 + 5三疊系 中上 統(tǒng)上Ty3長(zhǎng) 1 - 26長(zhǎng) 6 3 - 4延長(zhǎng)組( Ty)凝灰 質(zhì) 泥巖

18、(薄層 )長(zhǎng) 1 + 27張家灘頁(yè)巖、油頁(yè)巖3長(zhǎng) 72 Ty下長(zhǎng)8李家畔頁(yè)巖長(zhǎng) 9Ty1長(zhǎng) 10中國(guó)工程院 1中國(guó)可持續(xù)發(fā)展油氣資源戰(zhàn)略研究 ( 2020 2050 ) 全國(guó)油頁(yè)巖資源評(píng)估 12005.陜西省石油工業(yè)局勘測(cè)隊(duì) 1銅川北部油頁(yè)巖普查初勘報(bào)告 11959.© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 現(xiàn)代地質(zhì)2010年160圖 1 陜西銅川 黃陵地區(qū)域地質(zhì)圖F ig11 The regiona l geo logy m ap in Tongchuan

19、2H uangling d istric t,11Tw , 晚三疊世瓦窯堡組 : 黃綠、灰黑色泥巖、粉砂巖、砂巖互層 , 夾煤層或煤線 (長(zhǎng) 1 ) ;Shaanxi P rovince21Ty4 , 中、晚三疊統(tǒng)第四巖性段 : 灰綠、黃綠色厚層細(xì)砂巖、粉砂巖與泥巖互層 (長(zhǎng) 2 、長(zhǎng) 3 ) ; 31Ty3 , 中、晚三疊統(tǒng)第三巖性段 : 灰黑、灰綠色厚層塊狀中粒砂巖夾泥巖 (長(zhǎng) 1 + 2 、長(zhǎng) 、長(zhǎng)) ; 41Ty2 - 2 , 中、晚三疊統(tǒng)第二巖性段上亞段 : 灰黑、灰綠色頁(yè)巖、粉砂巖、灰黑色油頁(yè)巖 (油頁(yè)巖段、7 6 4 + 5長(zhǎng) 37 ) ; 51Ty , 中、晚三疊統(tǒng)第二巖性段下

20、亞段 : 黃綠色泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖及泥巖互層 , 夾黑色頁(yè)巖 (長(zhǎng) 8 , 長(zhǎng) 9 ) ; 61Ty ,2 - 11中、晚三疊統(tǒng)第一巖性段 : 黃綠色厚層塊狀細(xì)砂巖夾粉砂巖、泥巖及少量細(xì)礫巖 (長(zhǎng) 10 ) ; 71Te, 中三疊統(tǒng)二馬營(yíng)組 : 灰綠色長(zhǎng)石砂巖夾肉紅色泥巖 ; 81正斷層 ; 91逆斷層 ; 101平移斷層 ; 111斷層編號(hào) ; 121圖中框線范圍為油頁(yè)巖露頭分布區(qū)化石 N eoca lam ites sp1 和 D anaeopsis fecunda; 下段厚為 2501 016 m , 盆地中部鉆孔厚為 184 226上部主要為灰綠色薄層 塊狀細(xì)砂巖、中砂巖、 m。斯行健

21、等研究 13 - 15 表明 : 延長(zhǎng)組上、下段含砂質(zhì)泥巖及黑色頁(yè)巖 , 產(chǎn) G lossophy llum sp1 和 Th i2nnfeld ia sp1化石 。上段主要為灰白色 (含肉紅色 ) 細(xì)中粒長(zhǎng)石砂巖 、淺灰色細(xì) 中粒石英長(zhǎng)石砂巖 夾灰綠色 、黑色泥巖及藍(lán)黑色頁(yè)巖 , 為盆地主要 含油段 , 總厚 771 m。延安以南至銅川 , 下段頂部 夾黑色頁(yè)巖及油頁(yè)巖 , 延長(zhǎng)組厚度變化范圍為 2001 016 m。延長(zhǎng)組厚度各地變化較大 , 神木、佳 縣、米脂 、吳堡一帶厚為 200 411 m , 子長(zhǎng)、延長(zhǎng)一帶厚為 684 771 m , 韓城、銅川、隴縣一帶不同的植物組合 , 上段

22、“延長(zhǎng)層植物群 ”為晚三疊世 , 下段植物組合 (原銅川組植物組合 ) 面貌接近 下伏二馬營(yíng)組的植物面貌 , 時(shí)代為中三疊世晚期 , 由此可見(jiàn) , 延長(zhǎng)組時(shí)代應(yīng)為中三疊世晚期 晚三 疊世 , 油頁(yè)巖主要形成于中三疊世晚期。將銅川 黃陵地區(qū)含油頁(yè)巖的關(guān)鍵層段 ( 253- 264層 )列于表 2 中 , 可以看出本區(qū)油頁(yè)巖在剖 面上的主要特點(diǎn) : 下部粉砂巖 、細(xì)砂巖夾油頁(yè)巖層 , 油頁(yè)巖層一般較薄 , 多為 015 210 m ; 中部© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights

23、reserved. 第 1期白云來(lái)等 : 陜西銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖地質(zhì)特征及利用前景161為油頁(yè)巖主礦層 , 一般厚度較大 , 為 2 36 m , 其中的砂巖或頁(yè)巖的夾層較少 , 分布穩(wěn)定 ; 上部為 粉砂巖、頁(yè)巖、油頁(yè)巖及泥巖互層 。一般中部油頁(yè)巖主礦層工業(yè)價(jià)值較大 , 是勘探的主要目標(biāo) 。表 2 銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖分布區(qū)關(guān)鍵層位結(jié)構(gòu)特征小于 8 km , 斷層面南傾 , 傾角一般大于 60 °, 地表出現(xiàn)的油頁(yè)巖露頭往往與此類斷層有關(guān) , 正斷層 作用使得油頁(yè)巖在地表抬升過(guò)程中下降而免于被全部剝蝕 。正斷層與平移斷層構(gòu)成典型的“入 ”字形構(gòu)造 , 其構(gòu)造應(yīng)力來(lái)自于古近紀(jì)晚期東

24、面伊澤 9 , 16 ,奈崎板塊向西的俯沖作用這次俯沖所引起Ta b le 2The a rch itec tura l cha ra c ter ist ic s of o il sha le inkey po s it ion in Ton gchuan 2Huan g l in g d istr ic t的向西的擠壓使得盆地出現(xiàn)近南北向的不對(duì)稱凹陷 , 盆地南北兩側(cè)形成渭河及河套地塹。113 油頁(yè)巖的厚度及其與沉積環(huán)境的關(guān)系鄂爾多斯盆地油頁(yè)巖的發(fā)育厚度與沉積相的 展布密切相關(guān) , 半深湖 深湖相沉積環(huán)境發(fā)育的 油頁(yè)巖厚度最大 , 一般都大于 30 m , 最厚處可達(dá)40 m 以上 , 最

25、厚處在盆地南部的吳旗、慶陽(yáng)和正 寧等地附近。淺湖 半深湖相發(fā)育的油頁(yè)巖厚度 相對(duì)較小 , 厚度一般為 10 20 m , 分布在靖邊、延安、子長(zhǎng)、富縣以南附近、銅川和彬縣以北附近 15 。長(zhǎng)期三角洲相油頁(yè)巖不太發(fā)育 , 甚至局部7缺失。由此可見(jiàn) , 鄂爾多斯盆地油頁(yè)巖的分布受沉積環(huán)境的控制作用明顯 , 半深湖 深湖相沉積環(huán)境 形成的油頁(yè)巖具有分布廣泛、品質(zhì)好 (厚度大、含 油率高 , 表 3 )的特點(diǎn) , 淺湖沉積環(huán)境形成的油頁(yè) 巖厚度相對(duì)較小 , 而三角洲相油頁(yè)巖發(fā)育較差。表 3 銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖化學(xué)成分表Ta b le 3 C hem ica l com po s it ion of

26、o il sha le in Ton gchuan 2Huan g l in g d istr ic t注 : 巖性柱欄只表示了巖性組合 , 不表示真實(shí)厚度 , 各組真實(shí)厚度見(jiàn)厚度欄。112 油頁(yè)巖分布區(qū)的構(gòu)造特點(diǎn)銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造總的特 點(diǎn)是向西緩傾斜的單斜構(gòu)造 , 傾角一般小于 10 °(圖 1 ) , 屬鄂爾多斯坳陷性盆地東部邊緣的翹起部分 , 含油頁(yè)巖的延長(zhǎng)組向盆地傾伏 , 屬盆地向 斜構(gòu)造的東翼。斷層特別是近東西向正斷層附近 的礦層和地層傾角均較大 , 有的近于直立 , 如烈橋、淌泥河礦區(qū) ; 另外在靠山頂?shù)男逼绿?, 由于組分含量均值 / %范圍 / %Si

27、O247189 5611412122 141615144 81620195 11280167 01681153 11792172 3119521021314271031112017811662196A l O2 3重力作用 , 出現(xiàn)逆掩重力滑脫構(gòu)造 ,的袁家山附近。如金鎖關(guān)鎮(zhèn)TFe M gO CaON a2 OK2 O結(jié)合遙感圖像所表現(xiàn)的線性構(gòu)造特點(diǎn) 以及野外地貌、地層的展布 , 本區(qū)主要發(fā)育北東向右旋 走滑斷層及近東西向南傾的正斷層 。一般走滑斷 層規(guī)模大 、延伸遠(yuǎn)、連續(xù)性好 , 略向東南傾。如 F7斷裂 , 西起圖幅西南的瑤曲 , 向東北一直延伸 到宜君縣五里鎮(zhèn)以東 , 長(zhǎng)達(dá) 60 km。

28、它不僅地貌上 表現(xiàn)為溝谷平直 , 控制水系分布 , 而且控制油頁(yè) 巖露頭的分布。該斷裂以南 , 油頁(yè)巖露頭星羅棋 布 , 以北幾乎見(jiàn)不到油頁(yè)巖露頭 , 據(jù)此也可判斷 該平移斷層具有逆斷層性質(zhì) , 屬逆 - 平移斷層。注 : 數(shù)據(jù)由煤炭工業(yè)甘肅省煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站分析 ( 2007 ) 。本次根據(jù)露頭觀察 , 結(jié)合井上資料 , 查明鄂爾多斯地區(qū)東南部油頁(yè)巖主礦層厚度一般為 10 25 m , 最厚地段在淌泥河 馬莊一帶 , 向南、西 南變薄 (圖 2 ) 。114 油頁(yè)巖宏觀特征及物質(zhì)組成特點(diǎn)油頁(yè)巖宏觀上呈黑色 , 略具油脂光澤 , 風(fēng)化銅川 黃陵地區(qū)其他平移斷層規(guī)模較小 , 一般延面上常因鐵質(zhì)

29、氧化而呈紅色 , 片狀、層狀構(gòu)造 ,伸約 10 km。區(qū)內(nèi)近東西向正斷層一般延伸不大 ,參差狀、貝殼狀斷口 , 硬度小 , 條痕呈亮褐色 ,中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院 1西北地區(qū)油頁(yè)巖資源調(diào)查與評(píng)價(jià) 12006.© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 現(xiàn)代地質(zhì)2010年162圖 2 銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖厚度F ig12 The th ickne ss of o il sha le in Tongchuan2H uangling d istric t從油

30、頁(yè)巖化學(xué)成分表 (表3 ) 可以看出 , SiO2 、油脂光澤明顯 ,肉眼觀察巖石主要由黏土礦物組A l2 O3 含量之和為 65144 % , 表明油頁(yè)巖主要物質(zhì)成。一般油頁(yè)巖層面比較光滑油膩 , 但略具砂質(zhì)引起的粗糙感 , 這也是此處油頁(yè)巖與其他地區(qū)油 頁(yè)巖的顯著區(qū)別之一 ?？偟娘@示為半深湖 深湖 厭氧沉積環(huán)境 , 但有近源碎屑物加入 , 鏡下見(jiàn)板 狀長(zhǎng)石碎屑 , 棱角明顯 , 磨圓度差 , 顯示近源特 征 (圖 3 ( a) ) 。 6 成分為 SiO2 、A l2 O3 , 屬中等灰分的油頁(yè)巖, 其他組 分 較 少 , 屬 硅 質(zhì) 灰 分 ( w ( SiO2 ) 為 40 % 70

31、% 、w (A l2 O3 ) 為 8 % 30 % ) , 其 w ( Fe2 O3 ) <20 % , w ( CaO ) < 20 % 6 。該區(qū) SiO 、A l O 含量2 2 3與撫順等地油頁(yè)巖 ( SiO2 含量為 61159 % 、A l2 O3鏡下見(jiàn)油頁(yè)巖具變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu) , 板狀構(gòu)造。 含量為 23136 % 15 )相比均較低 。油頁(yè)巖有機(jī)碳含主要由黏土 、粉砂屑和鐵質(zhì)等組成 , 黏土由隱晶質(zhì)黏土組成 , 粉砂屑由石英和斜長(zhǎng)石組成 (圖 3 ( b) ) 。巖石礦物定向排列 , 具板狀構(gòu)造 , 黏土顯 微隱晶質(zhì)局部發(fā)生輕微的絹云母化現(xiàn)象 , 定向排列 , 鐵質(zhì)呈

32、隱晶質(zhì)充填在黏土礦物中 。碎屑呈棱 角狀、次棱角狀、圓狀 , 粒徑為 0103 0106 mm , 個(gè)別粒徑為 0115 mm , 達(dá)到砂級(jí)級(jí)別 。巖石板劈 理和層理發(fā)育 , 黏土、砂屑分別相對(duì)聚集 , 以成分不同呈層理分布 。巖石中黏土礦物占 92 % , 粉砂屑占 3 % , 鐵質(zhì)占 5 % 。量為 14 % , 全碳含量為 16128 % 。2 油頁(yè)巖礦的質(zhì)量及資源量估計(jì)211 油頁(yè)巖礦的質(zhì)量含油率和發(fā)熱量是評(píng)價(jià)油頁(yè)巖質(zhì)量的兩個(gè)最 重要的指標(biāo)。根據(jù)本次測(cè)定結(jié)果和結(jié)合前人資料 6 , 16 - 21 ,油頁(yè)巖質(zhì)量中等偏好 , 含油率一般為118 % 1317 % , 平均為 7107 %

33、(表 4 ) , 發(fā)熱量為116611145 MJ / kg。本次研究測(cè)得 , 干酪根類型為 I - II1 , 產(chǎn)烴率© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 1期白云來(lái)等 : 陜西銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖地質(zhì)特征及利用前景163表 4 銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖含油率Ta b le 4 The o il2bea r in g ra t io of o il sha le in Ton gchuan 2 Huan g l in g d istr ic t 焦油產(chǎn)

34、 半焦產(chǎn)總水分產(chǎn)率 / %焦型編號(hào)樣品名稱率 / %率 / %黑色片狀油頁(yè)巖 (烈橋槽子溝 )黑色紙片狀油頁(yè)巖 (賈 曲河 )灰黑色片狀油頁(yè)巖 (焦 萍站 )黑色片狀油頁(yè)巖 (風(fēng)化 呈灰紅色 ) (何家坊 )黑色片狀油頁(yè)巖 (淌泥 河 )黑色片狀油頁(yè)巖 (五十 畝塔 )黑色片狀油頁(yè)巖 (風(fēng)化 呈灰白色 ) (柳樹(shù)臺(tái) )黑色紙片狀油頁(yè)巖 (馮 家渠 )黑色 片 狀 油 頁(yè) 巖 (馬 泉 )黑色片狀油頁(yè)巖 (風(fēng)化 呈灰白色 ) (聶家河 )灰黑色片狀油頁(yè)巖 (福 地 )黑色片狀油頁(yè)巖 (風(fēng)化 呈灰黃色 ) (霸王莊 )黑色片狀油頁(yè)巖 (風(fēng)化 呈灰白色 ) (半截溝 )黑色片狀油頁(yè)巖 (風(fēng)化 后朱紅

35、色 ) (霸王莊 )黑色含植物碎片粉砂巖(張家灘 )V - 113177719215Bt6811108018116BV II - 210168012410BV I - 110127714416BIV - 19167816710Bt748197815610Bt618167612510Bt217108216313Bt946148319411Bt695127816818Bt865128914314BII -圖 3 銅川霸王莊油頁(yè)巖照片及顯微特征F ig13 The p ho to and m ic ro scop ic cha rac te ristic s of sha

36、le inB awangzhuang, Tongchuan2159010418t28BTC - 1- 11189218412B為 400 kg / t, 油頁(yè)巖密度一般為 11412159視密度 ) , 平均為 1172。另外 , 劉招君等 3 在 2005 年提出鄂爾多斯地 區(qū)長(zhǎng) 7 油層組油頁(yè)巖含油率為 5 % 10 % ; 陜西省石油工業(yè)局 在 1959 年查明前烈橋油頁(yè)巖含油率7 % , 淌泥河油頁(yè)巖含油率 5 % ; 何家坊油頁(yè)巖含 油率 9125 % ; 遼寧撫順油頁(yè)巖含油 率為 5 % 10 % , 探明儲(chǔ)量 41 億 t。廣東茂名油頁(yè)巖最厚達(dá)49 m , 平均含油率為 6 %

37、8 % , 最高 13166 % , 熱 值為 3 900 6 200 J / kg, 探明儲(chǔ)量 55115 億 t。將 陜西銅川 黃陵地區(qū)的 TOC 等指標(biāo)和其他地區(qū)油 頁(yè)巖的進(jìn)行對(duì)比 , 其屬于好的油頁(yè)巖范疇 (表 5 ) 。212 油頁(yè)巖資源量估算1189616010(ARDt110B注 : 樣品由西北地質(zhì)研究所白云來(lái) ( 2007 ) 采集 , 由煤炭工業(yè)總公司甘肅省煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站葛金法分析 ( 2007 ) 。狀 , 頁(yè)理發(fā)育 , 顯示為半深湖 深湖厭氧沉積環(huán)境。有機(jī)質(zhì)豐度高 , 鏡下觀察鑒定干酪根均為 型或 1 型 , 生油母質(zhì)類型具有較 高 的 產(chǎn) 烴 率 。 熱模擬結(jié)果表明

38、 , 此類干酪根的產(chǎn)烴率通?？蛇_(dá)400 kg / t 19 。該 區(qū) 油 頁(yè) 巖 含 油 率 高 , 為 5 % 10 % , 一般厚度為 236 m , 視密度為 1172 , 估算 頁(yè)巖油資源量 ( 332 )約為 100 億 t。1959 年原陜西 省石油工業(yè)局在本區(qū)淌泥河 、何家坊及前烈橋一 帶業(yè)已求得頁(yè)巖油工業(yè)儲(chǔ)量近億噸 。3 油頁(yè)巖的成因分析311 油頁(yè)巖的成因類型根據(jù)形成環(huán)境 , 油頁(yè)巖通?？煞譃楹Ｏ嗪完?相。在海洋瀉湖和大陸架地區(qū)及海水相對(duì)不活動(dòng)的內(nèi)陸海是油頁(yè)巖沉積的最有利環(huán)境 , 陸相的油 頁(yè)巖主要在深水和半咸水湖 、軟泥和停滯水盆地油頁(yè)巖資源量的估算主要依據(jù)的原則是 :中國(guó)

39、地質(zhì)調(diào)查局 2000 年頒發(fā)的固體礦產(chǎn)資源 /儲(chǔ)量分類表來(lái)劃分資源量級(jí)別 ; 利用測(cè)井資料及本次 所獲數(shù)據(jù) ; 適當(dāng)考慮前人相關(guān)數(shù)據(jù) 。據(jù)野外觀察 , 銅川 黃陵地區(qū)露頭區(qū)剖面上 的油頁(yè)巖質(zhì)純 , 水平層理發(fā)育 , 呈灰黑色“紙片 ”© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 現(xiàn) 代 地 質(zhì)2010年164表 5 陜西銅川 黃陵地區(qū)與中國(guó)陸相生油巖有機(jī)質(zhì)豐度對(duì)比Ta b le 5 The corre la t ion of organ ic m a ter i

40、a l a bun dan ce be tween sha le s in Ton gchuan 2Huan g l in g d istr ic t, Shaan x i, an d lan d fa c ie s o il source rock in C h ina 生油巖級(jí)別巖相巖性w ( C) / %w (A ) / %w ( HC) / ×10 - 6w ( HC) /w ( C)好生油巖較好生油巖 較差生油巖 非生油巖 窯街油頁(yè)巖本區(qū)油頁(yè)巖半深 深湖相淺 半深湖相 濱 淺湖相 河流相淺 半深湖相半深 深湖灰黑色泥巖灰色泥巖為主 灰綠色泥巖為主 灰綠色泥巖為主 黑色油頁(yè)巖

41、黑色油頁(yè)巖 110016 110016 014014 0161015519133 / 143 30110 011501051 011000101 01050101 01050128014 13 3 500200 500100 200100 2002 108 42 41 21 221191192 51773 3注 : 中國(guó)陸相生油巖有機(jī)質(zhì)豐度及評(píng)價(jià)指數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn) 4 ; 窯街油頁(yè)巖資料據(jù)中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院 , 1992; 本區(qū)油頁(yè)巖 : 3 資料據(jù)參考文獻(xiàn) 20 ; 3 3 資料為本文數(shù)據(jù)。中形成。本研究把銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖沉積分生代 中三疊世的大華北盆地逐漸向內(nèi)陸轉(zhuǎn)化 ,為 3

42、大類 : 第一類包括黑色的 、極少見(jiàn)的淺棕色在沉積上實(shí)現(xiàn)了由海相 、過(guò)渡相向陸相的根本性海相被動(dòng)陸緣臺(tái)地型油頁(yè)巖 ,它們與碳酸鹽巖、 轉(zhuǎn)變 , 鄂爾多斯及華北地區(qū)形成沉積中心偏南的硅質(zhì)巖和含磷酸鹽的巖系伴生 。油頁(yè)巖層一般都很薄 , 厚度不超過(guò)幾米 , 厚達(dá) 10 m 的極少 , 但含 油率較高 , 可達(dá) 20 % 。第二類為黑色湖相油頁(yè)巖 , 形成于半深湖 深湖的沉積環(huán)境中 。油頁(yè)巖層有 幾百米厚 , 含油率一般不到 10 % , 這類油頁(yè)巖是 季節(jié)性氣候旋回直接控制下湖盆內(nèi)部水體生物與 化學(xué)環(huán)境周期變化的產(chǎn)物 , 屬于湖控成因 。它代 表了盆地發(fā)育的鼎盛時(shí)期。在含油氣盆地 , 油頁(yè) 巖往往

43、是主要的生油巖 , 縱向上油頁(yè)巖發(fā)育在儲(chǔ) 蓋組合之下 , 這種成因類型的油頁(yè)巖具有厚度大、 分布范圍廣 、含油率高的特點(diǎn) 。第三類是與煤層 伴生的油頁(yè)巖 , 包括海陸交替相和沼澤相沉積環(huán) 境形成的油頁(yè)巖 , 一般分布在煤層的頂、底部或 煤層之間 , 多數(shù)為煤層底板 , 以含油率高為特點(diǎn) , 但厚度相對(duì)較薄 。銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖根據(jù)前 述賦存層位的地質(zhì)特征 、細(xì)的碎屑及黏土結(jié)構(gòu)和 成分特點(diǎn) 、厚度及含油率 、巖石的顏色特別是風(fēng) 化后而呈現(xiàn)的紅色特點(diǎn) , 可知該區(qū)油頁(yè)巖屬大型 內(nèi)陸湖盆的半深 深湖相油頁(yè)巖 。312 油頁(yè)巖的形成機(jī)理鄂爾多斯盆地位于東亞鏡像反映中軸之東 ,地跨中國(guó)北部的陜西 、甘

44、肅 、寧夏 、山西和內(nèi)蒙 古 5 省區(qū) , 是東亞復(fù)式殼體的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元 , 屬華北古板塊的一個(gè)重要組成部分 9 , 16 。陜西銅 川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖分布于盆地的東南部。研究表明 , 在古生代晚期 (早、中二疊世 ) ,包括鄂爾多斯陸塊在內(nèi)的西域板塊都拼貼到天山興蒙碰撞帶南側(cè) ; 到三疊紀(jì) , 由于印支期構(gòu)造 作用 , 古特提斯洋向北俯碰 , 在鄂爾多斯地塊南 部、西南部邊緣形成隆起、褶皺與沖斷 , 使晚古大型陸內(nèi)坳陷型盆地 9 - 10 ; 中、晚三疊世鄂爾多斯盆地進(jìn)入了大型內(nèi)陸差異沉積盆地的形成和發(fā) 展時(shí)期 , 形成凹陷中心偏南部的不對(duì)稱多中心的 凹陷 , 發(fā)育了完整的河流 湖泊相

45、(陸相 ) 碎屑巖 沉積體系 , 沉積厚度巨大 , 形成了典型的內(nèi)生式 成油系統(tǒng) , 也形成了超大型鄂爾多斯盆地油頁(yè)巖 礦床。本次地質(zhì) 、地球化學(xué)研究表明 , 該區(qū)油頁(yè) 巖是在淡水 、近岸 、強(qiáng)還原富含有機(jī)質(zhì)的沉積環(huán) 境下形成的 。晚侏羅世 , 賀蘭山 六盤(pán)山地區(qū)發(fā)生逆沖推 覆 , 形成褶皺沖斷帶 , 鄂爾多斯盆地第一次被西 部六盤(pán)山 、河西走廊盆地分割開(kāi) ; 早白堊世 , 鄂 爾多斯盆地西部在發(fā)生夷平作用之后 , 繼續(xù)受擠 壓 , 形成陸內(nèi)前陸盆地 ; 古近紀(jì)末 , 在近東西向壓力作用下 , 形成六盤(pán)山 賀蘭山等斷塊山 ,地南、北側(cè)發(fā)生斷陷 , 形成河套、渭河盆地 ;近紀(jì)早期 , 主要在南北

46、方向壓應(yīng)力的作用下 ,盆新 鄂爾多斯東西兩側(cè)均發(fā)生斷陷 , 形成汾河地塹及銀川地塹 ; 中更新世 ( 0178 M a)以來(lái)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與 地震活動(dòng)對(duì)盆地的總體面貌有一定的影響 , 四周 分布有斷陷與高山 , 內(nèi)部大約以 N 38 °線為界 , 南、 北兩部分不論深部地幔還是地理地貌景觀 , 甚至 13 油氣田的分布規(guī)律均有很大的不同 , 所受構(gòu)造最大應(yīng)力方向是 N ESW , 它控制著盆地內(nèi)張性 斷裂與高滲帶的分布 16 。陜西銅川 黃陵地區(qū)油 頁(yè)巖露頭的分布主要受控于古近紀(jì)末來(lái)自東面的 伊澤奈崎板塊向西的構(gòu)造壓應(yīng)力作用 , 本質(zhì)上與 渭河地塹 、河套地塹及賀蘭山等南北向山系的形

47、成緊密相關(guān) 。© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 1期白云來(lái)等 : 陜西銅川 黃陵地區(qū)油頁(yè)巖地質(zhì)特征及利用前景165地學(xué)前緣 , 2005 , 12 ( 3 ) : 315 - 323.關(guān)德師 , 牛嘉玉 , 郭麗娜 , 等. 中國(guó)非常規(guī)油氣地質(zhì) M .北京 : 石油工業(yè)出版社 , 1995: 228 - 287.游軍軍 , 葉松青 , 劉招君 , 等. 油頁(yè)巖的綜合開(kāi)發(fā)與利用 J . 世界地質(zhì) , 2004 , 23 ( 3 ) : 261 -

48、265.趙隆業(yè) , 陳基娘 , 王天順. 我國(guó)油頁(yè)巖的成分和品級(jí)劃分 J . 現(xiàn)代地質(zhì) , 1991 , 5 ( 4 ) : 423 - 429.Sm ith J W. O il sha le re sou rce s of the U n ited State s J . M ine r2al and Ene rgy R e sou rce s, 1980 , 23 ( 6 ) : 15 - 23.全國(guó) 礦產(chǎn)儲(chǔ)量 委員會(huì) 辦 公 室. 礦 產(chǎn) 工 業(yè) 要 求 參 考 手 冊(cè)M . 北京 : 地質(zhì)出版社 , 1987: 312 - 316.白云來(lái) , 王新民 , 劉化清 , 等. 鄂爾多斯盆地西部邊界的確 定及其地球動(dòng)力學(xué)背景 J . 地質(zhì)學(xué)報(bào) , 2006 , 80 ( 6 ) : 792- 813.4 利用前景綜上所述 , 陜西銅川 黃陵地區(qū)賦存著豐富 的油頁(yè)巖資源 , 主要的含油頁(yè)巖層位是中 、晚三 疊世的延長(zhǎng)組下段上部 , 即與長(zhǎng) 7 油層組形成大致 同時(shí) , 具體形成時(shí)間為中三疊世晚期 。空間上分 布于盆地中南部 , 油頁(yè)巖露頭主要分布于鄂爾多 斯盆地不對(duì)稱大向斜東翼翹起部分的中南段。油 頁(yè)巖的主礦層厚度一般在 2 36 m 之間 , 全盆地 最厚地段為環(huán)縣 華池 正寧一線 , 向東北、向 西南變薄 。本區(qū)最厚地