李玉宏，張　文，武富禮，姜　亭，姚志剛，陳高潮，王寶文 ，張慧元

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪學(xué)院，北京 100083；3.西安石油大學(xué) 油氣資源學(xué)院，陜西 西安 710065)

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陜西省銅川-黃陵地區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油頁(yè)巖特征及資源潛力*

李玉宏1，2，張文1，2，武富禮3，姜亭1，姚志剛3，陳高潮1，王寶文1，張慧元1

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710054；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪學(xué)院，北京 100083；3.西安石油大學(xué) 油氣資源學(xué)院，陜西 西安 710065)

鄂爾多斯盆地東南部的銅川-黃陵地區(qū)是中國(guó)油頁(yè)巖資源最豐富的地區(qū)之一，其中三疊系延長(zhǎng)組是盆地內(nèi)最具資源潛力的油頁(yè)巖產(chǎn)出層位。為了認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)該區(qū)三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油頁(yè)巖礦床特征、資源品級(jí)和勘探遠(yuǎn)景，在油頁(yè)巖地質(zhì)調(diào)查、鉆探、測(cè)井解釋和樣品分析的基礎(chǔ)上，研究認(rèn)為：①該區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油頁(yè)巖分布穩(wěn)定、厚度較大，主要油頁(yè)巖礦層段集中，便于開(kāi)發(fā)利用；②油頁(yè)巖品質(zhì)中級(jí)、發(fā)熱量較高、灰分中等、濕度低、硫分高；由于油頁(yè)巖產(chǎn)氣率較高，且干餾氣可用作工業(yè)燃料，應(yīng)將其作為一種伴生資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和利用；③半深湖—深湖相與淺湖過(guò)渡帶及湖灣環(huán)境是油頁(yè)巖形成的最有利相帶；長(zhǎng)7地層中發(fā)育多層火山凝灰?guī)r，富營(yíng)養(yǎng)的火山灰促進(jìn)了生物的繁盛，推動(dòng)了長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)油頁(yè)巖的大規(guī)模發(fā)育；④區(qū)內(nèi)僅500 m以淺的長(zhǎng)7油頁(yè)巖資源量達(dá)1 346.46×108t，干餾油頁(yè)巖油資源量為63.70×108t，資源潛力巨大。油頁(yè)巖資源品質(zhì)良好，具有大型—特大型油頁(yè)巖礦床遠(yuǎn)景。

鄂爾多斯盆地；銅川-黃陵地區(qū)；油頁(yè)巖；三疊系；延長(zhǎng)組長(zhǎng)7

0　引　言

油頁(yè)巖的開(kāi)發(fā)和利用已有近200年的歷史，主要工業(yè)用途之一是制取油頁(yè)巖油。全球油頁(yè)巖資源量巨大，但利用得很少，大多數(shù)油頁(yè)巖地質(zhì)勘探程度不夠，研究程度很低[1]。中國(guó)是世界上油頁(yè)巖資源十分豐富的國(guó)家之一，油頁(yè)巖評(píng)價(jià)工作在20世紀(jì)50～60年代為一高潮期，但是自60年代大慶等油田相繼發(fā)現(xiàn)后，油頁(yè)巖產(chǎn)品因成本比較高，逐漸被擱置。21世紀(jì)初，油頁(yè)巖作為一種重要的能源礦產(chǎn)資源，隨著國(guó)際油價(jià)持續(xù)走高，逐步進(jìn)入各國(guó)能源開(kāi)發(fā)、利用的視野[2-6]。在中國(guó)油氣資源供需形勢(shì)日趨嚴(yán)峻的情況下，將油頁(yè)巖作為常規(guī)油氣重要的補(bǔ)充資源，已成為中國(guó)能源發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

鄂爾多斯盆地東南部的銅川-黃陵地區(qū)，位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡南緣(圖1)，包茂高速、210國(guó)道經(jīng)過(guò)該區(qū)，各縣、鄉(xiāng)級(jí)公路形成了較好的交通網(wǎng)，交通條件便利。該區(qū)是中國(guó)油頁(yè)巖資源最豐富的地區(qū)之一，區(qū)內(nèi)三疊系延長(zhǎng)組油頁(yè)巖以長(zhǎng)7油頁(yè)巖分布廣，厚度較大，品質(zhì)較好，資源潛力巨大，具有大型—特大型油頁(yè)巖礦床遠(yuǎn)景[7-11]。長(zhǎng)7油頁(yè)巖段頂?shù)装寮捌涓浇皫r為著名的延長(zhǎng)組“磨刀石”，巖性致密，物性差，無(wú)明顯水層，穩(wěn)定性好，有利于油頁(yè)巖開(kāi)采[11-13]。該區(qū)還伴生有多種能源礦產(chǎn)，除煤炭以外，油氣研究程度遠(yuǎn)低于盆地中、北部。因此，加強(qiáng)該區(qū)的三疊系油頁(yè)巖研究，對(duì)推進(jìn)該區(qū)油頁(yè)巖及其它能源礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)具有重要意義。

圖1　研究區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1　Tectonic location of the study area

2007年和2011—2012年，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心2次在該區(qū)開(kāi)展油頁(yè)巖地質(zhì)調(diào)查工作，共計(jì)完成油頁(yè)巖機(jī)械巖芯探井4口，進(jìn)尺2 530.52 m，均在延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段鉆遇16.10～24.20 m不等的油頁(yè)巖層，并進(jìn)行了地球物理測(cè)井；測(cè)量油頁(yè)巖剖面14條，7.26 km；進(jìn)行油頁(yè)巖含油率等工業(yè)分析303件；收集利用區(qū)內(nèi)油氣測(cè)井資料進(jìn)行油頁(yè)巖測(cè)井評(píng)價(jià)80余口。取得了豐富的第一手資料。在以上資料基礎(chǔ)上總結(jié)了區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖特征，預(yù)測(cè)了資源量。

1　油頁(yè)巖礦石特征

油頁(yè)巖是一種干餾后可獲得油頁(yè)巖油的高灰分致密薄層狀可燃有機(jī)巖，又稱(chēng)油母頁(yè)巖，呈淡褐色到暗褐色，暗淡無(wú)光澤，可直接點(diǎn)燃，燃燒時(shí)發(fā)出瀝青臭味，干餾頁(yè)巖油經(jīng)煉制可獲汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油和石蠟等。

研究區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖顏色主要為棕褐色、黑色、灰黑色、棕綠色等顏色，油頁(yè)巖水平層理發(fā)育，層面光滑而細(xì)膩，硬度小，條痕通常為褐色、棕色，指甲刻劃光滑具有油脂光澤，具有油膩感，但略具砂質(zhì)引起的粗糙感。地表樣風(fēng)化嚴(yán)重，常因鐵質(zhì)氧化而呈紅褐色，形態(tài)多呈頁(yè)狀、片狀、層狀構(gòu)造，參差狀、貝殼狀斷口，井下樣品多為黑色塊狀泥(頁(yè))巖(圖2)。用打火機(jī)不易點(diǎn)燃，但是放入小型火爐中1～5 min后可點(diǎn)燃，火焰通常呈紅色，冒白煙并具有濃烈的瀝青味，可見(jiàn)碳化植物碎屑。

圖2　油頁(yè)巖照片F(xiàn)ig.2　Outcrops and cores of oil shale(a) 新鮮露頭，銅川市耀州區(qū)瑤曲鎮(zhèn)油廠溝　(b)風(fēng)化露頭，銅川市印臺(tái)區(qū)霸王莊　(c)何3井鉆井巖心

2　油頁(yè)巖工業(yè)品質(zhì)

含油率(ω)、灰分產(chǎn)率(Ag)、發(fā)熱量(QgDW)、全硫含量(SgQ)、揮發(fā)分、水分、巖石密度等反映油頁(yè)巖品質(zhì)的工業(yè)指標(biāo)，是評(píng)價(jià)油頁(yè)巖工業(yè)品質(zhì)的重要指標(biāo)[3]。利用油頁(yè)巖探井的189件井下長(zhǎng)7油頁(yè)巖樣品和141件地表露頭(14條野外剖面及地質(zhì)路線(xiàn)調(diào)查)樣品的油頁(yè)巖工業(yè)品質(zhì)分析結(jié)果(樣品總數(shù)為330件)，對(duì)工作區(qū)長(zhǎng)7油頁(yè)巖礦石工業(yè)品質(zhì)特征進(jìn)行系統(tǒng)分析。

2.1含油率與產(chǎn)氣率

含油率是指油頁(yè)巖中油頁(yè)巖油所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，是界定油頁(yè)巖礦產(chǎn)資源概念的指標(biāo)，也是油頁(yè)巖品位評(píng)價(jià)的關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)含油率可以將油頁(yè)巖劃分為非礦體(小于3.5%)、低品級(jí)油頁(yè)巖(3.5%～5.0%)、中品級(jí)油頁(yè)巖(5.0%～10%)、高品級(jí)油頁(yè)巖(大于10.0%)4個(gè)級(jí)別[3]。

研究區(qū)油頁(yè)巖樣品平均含油率5.3%，主要分布在2.0%～9.0%之間，占樣品總數(shù)的83.5%；大于3.5%的樣品占油頁(yè)巖樣品總數(shù)的74.3%，大于5.0%的樣品占樣品總數(shù)的64.4%，大于10%的樣品僅占樣品總數(shù)的3.8%，綜合分析認(rèn)為，工作區(qū)油頁(yè)巖屬于中品級(jí)油頁(yè)巖(圖3(a))。

產(chǎn)氣率指油頁(yè)巖經(jīng)低溫干餾法獲得的干餾氣相對(duì)含量。工作區(qū)油頁(yè)巖樣品產(chǎn)氣率主頻分布在1.0%～7.0%之間，占樣品總數(shù)的82.9%，平均產(chǎn)氣率達(dá)4.6%(圖3(b))，工作區(qū)油頁(yè)巖干餾氣具有較為可觀的資源量。油頁(yè)巖評(píng)價(jià)中干餾氣必需考慮，采用油氣產(chǎn)率來(lái)評(píng)價(jià)油頁(yè)巖工業(yè)指標(biāo)更為合適。從工作區(qū)樣品結(jié)果看(圖3(c))，油氣產(chǎn)率分布更趨近正態(tài)分布，平均油氣產(chǎn)率9.9%，7.0%～14.0%是達(dá)到工業(yè)指標(biāo)油頁(yè)巖的主要分布區(qū)。

圖3　分布直方圖Fig.3　Histogram of oil shale (a)油頁(yè)巖含油率　(b)產(chǎn)氣率　(c)油氣產(chǎn)率

2.1.1井下油頁(yè)巖樣品

研究區(qū)井下油頁(yè)巖樣品平均含油率5.1%，主要分布在3.0%～8.0%之間，占樣品總數(shù)的81.5%；大于3.5%的樣品占油頁(yè)巖樣品總數(shù)的73.5%，大于5.0%的樣品占樣品總數(shù)的65.6%，大于10%的樣品僅占樣品總數(shù)的不到1%，綜合分析認(rèn)為，工作區(qū)油頁(yè)巖屬于中品級(jí)油頁(yè)巖。

井下樣品產(chǎn)氣率基本呈正態(tài)分布，主頻分布在2.0%～6.0%之間，占樣品總數(shù)的87.2%，平均產(chǎn)氣率為4.0%.在總體樣品中，大于3.5%的樣品個(gè)數(shù)占總數(shù)的59.6%.工作區(qū)油頁(yè)巖干餾氣具有較為可觀的資源量。產(chǎn)氣率與熱值具有良好正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R=0.897 8(圖4)?？梢?jiàn)干餾氣可以用作工業(yè)燃料，應(yīng)當(dāng)作為一種伴生資源進(jìn)行評(píng)價(jià)和利用。

2.1.2地表油頁(yè)巖樣品

地表油頁(yè)巖樣品平均含油率5.6%(井下5.1%)，主頻段分布在4.0%～8.0%之間，占樣品總數(shù)的67.2%；含油率大于3.5%的樣品占油頁(yè)巖樣品總數(shù)的81.2%，大于5.0%的樣品占樣品總數(shù)的62.5%(井下65.6%)。

地表油頁(yè)巖樣品產(chǎn)氣率基本呈正態(tài)分布，主頻分布在4.0%～8.0%之間，占樣品總數(shù)的67.2%，平均產(chǎn)氣率為5.6%(井下4.0%)。在總體樣品中，大于3.5%的樣品個(gè)數(shù)占總數(shù)的84.4%.

圖4　井下油頁(yè)巖發(fā)熱量與產(chǎn)氣率關(guān)系圖Fig.4　Relation between calorific value and gas content of underground oil shale

地表露頭油頁(yè)巖樣品含油率與產(chǎn)氣率品質(zhì)相對(duì)于井下樣品略高。原因可能是地表樣為撿塊樣，采樣時(shí)人為拾塊選了一些顏色深，有機(jī)碳含量高的樣品，而未采夾矸樣品。而井下樣品是連續(xù)采樣，夾矸也在樣品中。而且油頁(yè)巖采取率一般較低，當(dāng)采取率較低時(shí)，有機(jī)碳含量高的樣品磨損應(yīng)更多一些。如何3井采取率低，夾矸層段所占比例較高，扣除含油率小于3.5的樣品后含油率平均值增加較多(表1)。

表1　平均含油率對(duì)比表

當(dāng)然原始沉積的差異給地表和井下樣品比較帶來(lái)了無(wú)法克服的不確定性，由于油頁(yè)巖的易風(fēng)化性，油頁(yè)巖露頭區(qū)多覆蓋嚴(yán)重、植被發(fā)育，而能夠進(jìn)行剖面測(cè)量的出露良好區(qū)基本是近幾十年來(lái)進(jìn)行油頁(yè)巖開(kāi)采由人工開(kāi)挖的礦點(diǎn)區(qū)，之所以進(jìn)行開(kāi)挖就是因?yàn)槠溆晚?yè)巖發(fā)育良好，因此剖面點(diǎn)的油頁(yè)巖本來(lái)就比鉆孔處含油率高。如位于含油率較高的前烈橋剖面(樣品含油率全部大于3.5%)800 m處的何1井的油頁(yè)巖含油率也高于其它油頁(yè)巖井(表1)。

同時(shí)也說(shuō)明油頁(yè)巖所含油氣主要為干酪根人工熱裂解產(chǎn)物，與油藏中干酪根成熟后排烴形成的油氣不同，風(fēng)化作用中損失有機(jī)質(zhì)的同時(shí)也損失無(wú)機(jī)礦物(粘土礦物)，有機(jī)質(zhì)在油頁(yè)巖中所占比例不像常規(guī)油氣極易大量散失而顯著降低。

2.2灰分

灰分是指油頁(yè)巖樣品在800±10 ℃條件下完全燃燒后剩余的殘?jiān)亓勘壤?。按灰分產(chǎn)率可分為：低灰分油頁(yè)巖，灰分產(chǎn)率<65%；中灰分油頁(yè)巖，灰分產(chǎn)率65%～83%；高灰分油頁(yè)巖，灰分產(chǎn)率83%～88%[3]。

區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖樣品分析顯示灰分含量較高，樣品平均值為73.2%，主頻段分布在60.0%～90.0%之間。65.0%～83.0%之間頻段占樣品總數(shù)的60.4%，大于83.0%的頻段占樣品總數(shù)的18.6%，屬于中灰分油頁(yè)巖(圖5(a))。

2.3揮發(fā)分

揮發(fā)分是油頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的可揮發(fā)熱分解產(chǎn)物。其中除含有氮、氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和硫化氫等氣體外，還有一些復(fù)雜的有機(jī)化合物[3]。

區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖樣品揮發(fā)分含量主頻段分布在10.0%～22.0%之間，占樣品總數(shù)的94.7%，樣品平均揮發(fā)分含量16.4%(圖5(b))。地表油頁(yè)巖樣品平均揮發(fā)分含量為18.5%，略高于井下樣品(15.0%)，可能是地表環(huán)境下增加了樣品中的二氧化碳和硫的氧化物含量所致。

2.4發(fā)熱量

油頁(yè)巖作為工業(yè)燃料其發(fā)熱量需大于4.18 MJ/kg或1 000 cal/g.該參數(shù)越大，其工業(yè)燃料價(jià)值越高。采用干燥基的低位發(fā)熱量(QgDW)來(lái)衡量其工業(yè)燃料價(jià)值[3]。

區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖發(fā)熱量主頻分布在1 500～2 500 cal/g之間，熱值大于1 000 cal/g的樣品個(gè)數(shù)占總樣品個(gè)數(shù)的72.8%，樣品平均值為1 673 cal/g(圖5(c))，高于油頁(yè)巖燃料價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)。

圖5　含量分布直方圖Fig.5　Histogram of oil shale(a)油頁(yè)巖灰分　(b)揮發(fā)分　(c)發(fā)熱量

2.5視相對(duì)密度

工作區(qū)油頁(yè)巖視相對(duì)密度分布范圍在1.30～2.63 g/cm3之間，總體平均值1.99 g/cm3，主頻段分布在1.6～2.4 g/cm3之間，占樣品總數(shù)的81.0%.井下油頁(yè)巖視相對(duì)密度分布范圍在1.63～2.63 g/cm3之間，總體平均值2.14 g/cm3，主頻段分布在1.9～2.4 g/cm3之間，占樣品總數(shù)的82.3%(圖6(a))。地表樣品相對(duì)視密度主頻段分布在1.5～1.9 g/cm3之間，占樣品總數(shù)的73.2%，平均密度為1.76 g/cm3(圖6(b))?？梢?jiàn)，由于風(fēng)化作用，地表油頁(yè)巖頁(yè)理開(kāi)啟、孔隙增加，成分發(fā)生了改變。利用地表樣品評(píng)價(jià)油頁(yè)巖時(shí)，密度分析值較實(shí)際明顯偏小，由于工作區(qū)大部分油頁(yè)巖埋藏于地下，因此，在資源量估算時(shí)，油頁(yè)巖體重取井下樣品平均值2.14 g/cm3.

圖6　油頁(yè)巖視密度直方圖Fig.6　Histogram of apparent density for oil shale(a)井下　(b)露頭

2.6全硫

根據(jù)全硫含量，油頁(yè)巖劃分為特低硫油頁(yè)巖(≤1.0%)、低硫油頁(yè)巖(1.0%～l.5%)、中硫油頁(yè)巖(1.5%～2.5%)、富硫油頁(yè)巖(2.5%～4.0%)、高硫油頁(yè)巖(>4.0%)5個(gè)級(jí)別[3]。硫是油頁(yè)巖中的有害成分，燃燒時(shí)生成的二氧化硫腐蝕設(shè)備，污染空氣，危害人體健康。

工作區(qū)油頁(yè)巖平均全硫含量為4.5%，樣品全硫含量主頻段分布在0～7.0%之間，全硫含量大于4.0%的樣品個(gè)數(shù)占總樣品個(gè)數(shù)的48.2%，屬于中—高硫油頁(yè)巖(圖7(a))。

井下油頁(yè)巖樣品平均全硫含量為6.0%，樣品全硫含量主頻段分布在6.0%～10.0%之間，全硫含量大于4.0%的樣品個(gè)數(shù)占總樣品個(gè)數(shù)的76.6%，屬于高硫油頁(yè)巖地表油頁(yè)巖樣品平均全硫含量為2.4%(井下6.0%)，樣品全硫含量主頻段分布在1.5%～2.5%之間，屬于中硫油頁(yè)巖，由于地表氧化環(huán)境的作用，油頁(yè)巖中部分硫被氧化而散失，使得地表油頁(yè)巖的含硫明顯低于井下油頁(yè)巖樣品。因此，本區(qū)油頁(yè)巖實(shí)際以高硫油頁(yè)巖為主，油頁(yè)巖利用時(shí)需考慮環(huán)境污染的因素。

2.7濕度

油頁(yè)巖濕度通常是指油頁(yè)巖內(nèi)的水分含量。在自然狀態(tài)下油頁(yè)巖中會(huì)含有不同狀態(tài)的水，如：吸著水、膨脹水和浸潤(rùn)膜等。在工業(yè)上，油頁(yè)巖的水分含量對(duì)油頁(yè)巖的開(kāi)采、加工和燃燒具有實(shí)際意義。當(dāng)油頁(yè)巖的濕度不高于20%時(shí)，其加工和燃燒不需要預(yù)先干燥，但當(dāng)油頁(yè)巖濕度高于25%時(shí)，則需要進(jìn)行預(yù)干燥處理。其生產(chǎn)成本會(huì)有所提高。油頁(yè)巖按水分含量分為高濕度油頁(yè)巖，水分含量20%～30%，或更高；中濕度油頁(yè)巖，水分含量10%～20%(開(kāi)采和利用不需要預(yù)先干燥)；低濕度油頁(yè)巖，水分含量低于10%.

工作區(qū)油頁(yè)巖樣品水分含量分布在0.10%～17%之間，平均3.43%，主要分布在3%以下，占樣品總數(shù)的63.9%，水分含量10%以下的樣品占90.5%(圖7(b))。

井下油頁(yè)巖樣品水分含量分布在0.10%～6.41%之間，平均1.34%.主頻段1.0%～3.0%之間的樣品占樣品總數(shù)的95.20%.屬于低濕度油頁(yè)巖。

地表油頁(yè)巖樣品水分含量分布在0.27%～17%之間，平均6.30%.主頻段1.0%～5.0%之間的樣品占樣品總數(shù)的87.5%.地面樣品水分含量明顯高于地下樣品，原因是地表油頁(yè)巖樣品頁(yè)理發(fā)育、微孔隙增加，吸附了更多的水分。分析認(rèn)為工作區(qū)油頁(yè)巖屬于低濕度油頁(yè)巖。有利于油頁(yè)巖的工業(yè)加工利用。

2.8半焦

通過(guò)井下油頁(yè)巖樣品分析，半焦含量主頻段分布在86%～96%之間，占樣品總數(shù)的87.7%，平均值為89.0%.焦渣主體屬粘結(jié)型(圖7(c))。

圖7　分布直方圖Fig.7　Histogram of oil shale(a)全硫含量　(b)濕度　(c)半焦產(chǎn)率

2.9放射性元素含量

油頁(yè)巖具高伽馬特征，其鈾含量較高，為7.4×10-6～78.2×10-6，平均35.49×10-6，但不具工業(yè)利用價(jià)值；釷元素含量平均13.56×10-6，略高于其克拉克值(9.6×10-6)。

長(zhǎng)7時(shí)期區(qū)域上火山活動(dòng)較強(qiáng)，沉積地層中發(fā)育多層火山凝灰?guī)r，火山灰是油頁(yè)巖鈾、釷元素的重要來(lái)源。富營(yíng)養(yǎng)的火山灰促進(jìn)了生物的繁盛，推動(dòng)了長(zhǎng)7優(yōu)質(zhì)油頁(yè)巖的大規(guī)模發(fā)育，鈾、釷放射性衰變熱量有助于烴源巖的成熟。

3　長(zhǎng)7油頁(yè)巖空間展布特征

3.1縱向分布特征

根據(jù)鉆井資料和野外地質(zhì)調(diào)查成果，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)7油頁(yè)巖主要發(fā)育在長(zhǎng)7油層組中下部，油頁(yè)巖縱向上主要為1～3個(gè)小層，具密度流碎屑沉積夾層或隔層[11]。根據(jù)地質(zhì)錄井、測(cè)井及樣品分析資料，綜合解釋油頁(yè)巖礦層厚度10～30 m，一般15～20 m，主要油頁(yè)巖礦層段集中(圖8)。

3.2平面分布與埋深

鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油層組的“張家灘黑頁(yè)巖”主要出露于盆地東南部的彬縣東—銅川北—宜君東—黃陵—黃龍西—宜川一線(xiàn)。張家灘頁(yè)巖出露線(xiàn)以東地區(qū)油頁(yè)巖層段遭剝蝕，而張家灘頁(yè)巖出露線(xiàn)以西地區(qū)油頁(yè)巖層段均有不同程度的保存。研究區(qū)南部油頁(yè)巖層整體上在四郎廟、宜君、焦坪處厚度較大，向四周延伸至彬縣、黃陵、黃龍地區(qū)厚度逐漸變薄；北部的富縣(S69-S6-S77井)和洛川(S24-S63)地區(qū)發(fā)育本區(qū)2個(gè)油頁(yè)巖最厚帶，厚達(dá)20～30 m，向外厚度逐漸變薄(圖9)。油頁(yè)巖厚度中心和含油率高值區(qū)基本重合，具有厚度大、分布范圍廣、含油率較高的特點(diǎn)。

圖8　S42-S51井長(zhǎng)73油頁(yè)巖對(duì)比剖面圖Fig.8　Correlation profile of oil shale of Chang 73between S42 well and S51 well

圖9　長(zhǎng)7油頁(yè)巖厚度、含油率等值線(xiàn)與沉積相疊合圖Fig.9　Thickness and oil content of oil shale and sedimentary facie of Chang 7

工作區(qū)位于渭北隆起的北部及陜北斜坡的東南角，僅南緣地區(qū)發(fā)育一些寬緩的小規(guī)模褶皺和局部小型斷裂構(gòu)造，地層相對(duì)平緩。受區(qū)域構(gòu)造影響，長(zhǎng)7油頁(yè)巖埋深總體由北西向南東方向，埋深逐漸變淺，西北部最深處可達(dá)1 200 m(圖10)。

4　油頁(yè)巖成礦主控因素

一般認(rèn)為，油頁(yè)巖是低等生物殘?bào)w腐解和植物腐植質(zhì)形成的有機(jī)質(zhì)在厭氧細(xì)菌的活動(dòng)下，經(jīng)過(guò)瀝青化作用并與摻入的粉沙、淤泥等形成含礦物雜質(zhì)較多的腐泥物質(zhì)，沉積在地下深處，經(jīng)成巖作用和揮發(fā)物質(zhì)散失等物理化學(xué)作用形成。

工作區(qū)油頁(yè)巖形成于深湖-半深湖的沉積環(huán)境中，屬湖相黑色油頁(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[7-11]。沉積環(huán)境控制了油頁(yè)巖的厚度及含油率。長(zhǎng)7期區(qū)內(nèi)銅川以北，富縣、黃龍一線(xiàn)以西為半深湖-深湖區(qū)，以東為淺湖相和三角洲沉積；雙龍鎮(zhèn)至洛川一帶為深湖相和濁積扇沉積。工作區(qū)南部旬邑-照金鎮(zhèn)以東為半深湖-深湖區(qū)，以西主要為淺湖相和三角洲沉積。在半深湖-深湖相與淺湖相交界地帶附近為油頁(yè)巖沉積有利地區(qū)，油頁(yè)巖厚度較大(平均大于20 m)；在半深湖-深湖相厚度次之，但油頁(yè)巖厚度較為穩(wěn)定，且多為連續(xù)沉積的單層油頁(yè)巖，同為半深湖相，在濁流扇圍限的湖灣區(qū)油頁(yè)巖厚度較厚；淺湖相至三角洲平原區(qū)油頁(yè)巖減薄(圖9)。油頁(yè)巖富礦中心和含油率高值區(qū)基本重合，含油率由半深湖相向淺湖相逐漸遞減。含油率與礦層厚度比較吻合，厚度大的區(qū)域其含油率值也比較高。在半深湖—深湖相和淺湖相都有含油率高值中心，半深湖—深湖相含油率相對(duì)更高；三角洲相含油率普遍較低(圖9)。

圖10　研究區(qū)長(zhǎng)7油頁(yè)巖頂板等深圖Fig.10　Isobaths map showing the roof of oil shale of Chang 7 in the study area

前人研究普遍認(rèn)為湖相油頁(yè)巖最有利的沉積環(huán)境為深湖相[7-10]。從油頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理看，油頁(yè)巖的形成必須具備豐富的有機(jī)質(zhì)來(lái)源、良好的有機(jī)質(zhì)保存條件及后期的礦藏保存條件。深湖環(huán)境中，有機(jī)質(zhì)保存條件優(yōu)越，但其原位有機(jī)質(zhì)產(chǎn)量小，單層厚度小，使得油頁(yè)巖垂向厚度不會(huì)太大。淺湖環(huán)境中，陽(yáng)光及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足，生物繁盛，有機(jī)質(zhì)產(chǎn)量大，單層厚度大，但在三角洲發(fā)育區(qū)，因外源無(wú)機(jī)碎屑供應(yīng)多，泥頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度偏低，油頁(yè)巖含油率低；在半深湖—深湖相與淺湖相過(guò)渡帶(三角洲前緣)及湖灣環(huán)境內(nèi)，水體穩(wěn)定，陸源碎屑相對(duì)較少，陽(yáng)光、空氣充足，水溫高，有利于生物爆發(fā)性繁殖，可以形成單層厚度及總厚度都較大、含油率也較高的油頁(yè)巖，沉積環(huán)境為還原環(huán)境，有機(jī)質(zhì)保存條件良好，成礦條件優(yōu)越，是油頁(yè)巖形成的最有利相帶(圖11)。

5　油頁(yè)巖資源量

按照油頁(yè)巖資源估算方法，利用油頁(yè)巖厚度、埋深和含油率等值線(xiàn)圖，采用塊段法，按照油頁(yè)巖埋深、含油率分塊段進(jìn)行了研究區(qū)長(zhǎng)7油頁(yè)巖遠(yuǎn)景資源量估算，如圖12所示。估算埋深500 m以淺的油頁(yè)巖分布面積4 178 km2，估算油頁(yè)巖資源量1 346.46×108t，干餾油頁(yè)巖油資源量63.70×108t；埋深500～1 000 m之間的油頁(yè)巖分布面積5 743 km2，估算油頁(yè)巖資源量2 188.25×108t，干餾油頁(yè)巖油資源量101.02×108t；埋深1 000 m以深的油頁(yè)巖分布面積872 km2，估算油頁(yè)巖資源量331.10×108t，干餾油頁(yè)巖油資源量14.67×108t.合計(jì)1.3×104km2研究區(qū)范圍內(nèi)，油頁(yè)巖分布面積10 793 km2，油頁(yè)巖資源量3 865.81×108t，油頁(yè)巖油資源量179.38×108t.

圖11　大型坳陷湖泊湖相油頁(yè)巖成礦模式圖Fig.11　Metallogenic model of lacustrine oil shale in large depression lake

圖12　研究區(qū)長(zhǎng)7油頁(yè)巖資源量綜合評(píng)價(jià)圖Fig.12　Comprehensive evaluation for the amount of oil shale resources of Chang 7 in the study area

6　結(jié)　論

工作區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油頁(yè)巖礦體平均含油率5.2%，屬中品級(jí)油頁(yè)巖。平均產(chǎn)氣率達(dá)4.6%，油頁(yè)巖干餾氣具有較為可觀的資源量。油頁(yè)巖評(píng)價(jià)中采用油氣產(chǎn)率來(lái)評(píng)價(jià)其工業(yè)指標(biāo)更為合適。油頁(yè)巖具有較高發(fā)熱量、中灰分、低濕度，資源品質(zhì)較好，油頁(yè)巖含硫高，開(kāi)發(fā)時(shí)對(duì)環(huán)境有害，需綜合利用。

工作區(qū)油頁(yè)巖形成于深湖-半深湖的沉積環(huán)境中，沉積環(huán)境控制了油頁(yè)巖的厚度及含油率。半深湖—深湖與淺湖過(guò)渡帶及湖灣環(huán)境是油頁(yè)巖形成的最有利相帶，油頁(yè)巖厚度較大，含油率較高；半深湖-深湖相厚度次之，但油頁(yè)巖厚度較為穩(wěn)定，且多為連續(xù)沉積的單層油頁(yè)巖；淺湖相至三角洲平原區(qū)油頁(yè)巖減薄，含油率減小。半深湖—深湖相和淺湖相都有含油率高值中心，半深湖—深湖相含油率相對(duì)更高；三角洲相含油率普遍較低。

鄂爾多斯盆地油頁(yè)巖資源豐富，延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油頁(yè)巖埋深較淺的油頁(yè)巖主要分布在盆地的東南部銅川-黃陵地區(qū)，即彬縣-宜君-黃陵—黃龍—富縣-甘泉一帶。油頁(yè)巖分布廣，厚度較大，主要層段集中，分布穩(wěn)定，便于開(kāi)發(fā)利用。銅川-黃陵地區(qū)1.3×104km2研究區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖分布面積達(dá)10 793 km2，預(yù)測(cè)油頁(yè)巖遠(yuǎn)景資源量3 865.81×108t，折合油頁(yè)巖油資源量179.38×108t，資源量可達(dá)到大型—特大型，有望成為國(guó)內(nèi)資源量大、含油率較高的油頁(yè)巖礦產(chǎn)地之一。研究區(qū)及相鄰地區(qū)油頁(yè)巖的勘探開(kāi)發(fā)也將為鄂爾多斯盆地大型能源化工基地提供現(xiàn)實(shí)的后備接替資源。

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Characteristics and resource potential of oil shale in Chang 7 of Yanchang Formation in Tongchuan-Huangling area，Shaanxi provinces

LI Yu-hong1，2，ZHANG Wen1，2，WU Fu-li3，JIANG Ting1，YAO Zhi-gang3，CHEN Gao-chao1，WANG Bao-wen1，ZHANG Hui-yuan1

(1.Xi’anCenter，ChinaGeologicalSurvey，Xi’an710054，China；2.CollegeofGeoscienceandSurveyingEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China；3.SchoolofPetroleumResources，Xi’anShiyouUniversity，Xi’an710065，China)

Tongchuan-huangling area in southeastern Ordos basin is one of the regions that have the most abundant oil shale resources in China.Triassic Yanchang formation is considered as the greatest potential layer for oil shale exploration.In this article，geological survey，drilling logging interpretation and sample analysis of oil shale in Triassic Chang 7 were done to better understand the deposit characteristics，grade quality and exploration prospect，providing a reference for further oil shale exploration in the study area.Results are as follows： ①The oil shale in Triassic Chang 7 is thick，concentrated and distributed stably，facilitating the utilization.②The oil shale has medium grade，high calorific value，medium ash content，low humidity，and high sulfur content.Besides，the oil shale has a high gas production rate，making it possible to be an industrial fuel.③The most favorable facies zone for the formation of oil shale were the transition zone between semi-deep ～ deep lake facies，shallow lake facies and bay environment.The eutrophic multilayer tuff in Chang 7 promoted the thriving of organisms，which was the foundation of the widespread high quality oil shale in Chang 7.④The oil shale resource of Chang 7 above 500 m is up to 1 346.46×108t，in which the oil resource produced by retorting is up to 63.70×108t.The oil shale in the study area has a good quality，providing a prospect of large-outsize oil shale deposit.

Ordos Basin；Tongchuan-huangling area；oil shale；triassic；Yanchang Formation Chang 7

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2016.0507

1672-9315(2016)05-0647-10

2016-02-10責(zé)任編輯：李克永

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目(1212011120963)

李玉宏 (1968-)，男，陜西甘泉人，教授級(jí)高工，E-mail：929726833@qq.com

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