各地质时代形成油页岩矿区的岩石组合特征

油页岩矿及围岩的岩石组合~

油页岩矿层与围岩的岩石组合，依形成的沉积相不同而不同。
（1）陆相油页岩矿区的岩石组合
多为一套细碎屑岩组合，岩性主要为页岩、泥岩、粉砂岩。深湖相的油页岩还可能夹有陆相石灰岩岩层。
（2）海相油页岩矿区的岩石组合
多为一套页岩、泥岩、粉砂质灰岩、灰岩的组合。
（3）海陆交互相油页岩矿区的岩石组合
以页岩、泥岩、粉砂岩、含粉砂质灰岩的组合为主。

油页岩沉积环境从海相到陆相都有分布，但国外以海相为主。油页岩形成的时代也很广泛，从寒武纪、奥陶纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪到古近纪都有分布（表13-1）。古生代油页岩资源以海相油页岩与碳酸盐岩共生为主，多形成油页岩、磷块岩、燧石岩石组合类型，以分布面积广、厚度大，但含油率较低为特征；中新生代油页岩资源则以湖相沉积与煤共生为主，常与火山碎屑岩伴生，以分布面积小、厚度薄，但含油率较高为特征。

表13-1 国外主要油页岩分布时代及其特征

全球42个国家共有油页岩油地质资源量4540×108t，可采资源量约1500×108t，主要分布于美国、中国、俄罗斯、刚果、巴西、意大利、摩洛哥等11个国家，其中美国油页岩油资源量最大，占全球油页岩油总资源量的71%（表13-2）。目前仅有美国、中国、意大利、爱沙尼亚4个国家开展过全国范围内的油页岩油资源评价。

表13-2 世界油页岩油资源量前11位国家统计一览表


续表

注：中国油页岩油资源量数据为2005年全国新一轮油气资源评价结果。
中国是一个油页岩资源丰富的国家，油页岩广泛分布，主要分布于中、新生界，上古生界油页岩仅分布于准噶尔盆地（表13-3）。新生界以中小断陷型盆地为主，中生界以大型克拉通坳陷型盆地为主，上古生界以前陆型盆地为主。古近-新近系是油页岩最主要的分布层位，平面上分布于东部和中部地区，东部自北而南为东北地区、华北地区、鲁西地区、鲁东地区、苏浙皖地区和两广地区，中部从晋东南地区、洛阳地区、南阳地区、江汉地区、赣湘粤地区到雷琼地区。白垩系油页岩主要分布于天山、祁连山、秦岭到淮河以北的广大地区，侏罗系油页岩主要分布于西北地区和东北地区，三叠系油页岩主要分布于鄂尔多斯盆地和滇西断陷带，上古生界二叠系油页岩分布于新疆准噶尔盆地东部博格达与克拉美丽山前。

表13-3 中国主要油页岩矿床的地质特征一览表

中国0～1000m埋深油页岩地质资源量为7199×108t、可采资源量为2432×108t，油页岩油地质资源量为476×108t、可采资源量为120×108t；主要分布于东部区和中部区，东部油页岩资源量为2520×108t，中部区油页岩资源量为3168×108t，分别占全国油页岩资源的35%和44%。从盆地分布看，中国油页岩油资源主要分布于松辽、鄂尔多斯、伦坡拉、准噶尔、羌塘五大盆地中，占全国油页岩油总资源量的90%（表13-4），其中伦坡拉、羌塘盆地处于西藏高原，受自然地理条件限制，目前基本不具可动用性与经济性。从赋存环境看，中国油页岩资源主要赋存在平原区，其次分布于高原和黄土塬，其中平原区油页岩资源量占全国油页岩资源量的45.2%。从含油率看，全国油页岩含油率主要集中在3.5%～5.0%之间，占全国油页岩总资源量的45.4%；其次分布于5.0%～10%之间，占全国油页岩资源量的37.1%。

表13-4 中国油页岩油资源量前12位含油气盆地一览表

注：统计数据为2005年全国新一轮油气资源评价结果。

3.2.1.1 新近纪

我国新近纪形成的油页岩矿，主要分布于南方近海地区，已勘探的主要有海南儋州长坡油页岩矿、广东茂名油页岩矿（下部油页岩矿层位于古近系）等。以长坡油页岩矿为例（图3.3）：

图3.3 海南儋州长坡镇长坡组综合柱状图（据郭敏等，2006）

长坡油页岩矿赋存于新近系中新统长坡组内。长坡组分5段，自上而下特点如下：第五段为泥岩夹泥质砂岩，下部平单层泥灰岩，无油页岩；第四段上部为含碳泥岩及粉细砂岩泥岩，中部为油页岩与褐煤的互层，下部为含碳泥岩及粉细砂岩泥岩；第三段为泥岩夹砂泥质灰岩，无油页岩；第二段上部以泥岩为主、夹含砾泥质砂岩，下部含砾泥质砂岩和中砂岩的互层，无油页岩；第一段为砾岩、砂砾岩，无油页岩。可见，该区矿层由油页岩与褐煤构成，围岩主要是含碳泥岩及粉细砂质泥岩。

长坡油页岩矿区及外围地区，长坡组的上覆地层为上新统佛罗组、望楼港组以及第四系。佛罗组岩性为泥岩、高岭土质砂岩、砂砾岩等；望楼港组岩性为粘土岩夹粉砂岩、细砂岩；第四系为松散沉积岩，可见油页岩矿层的盖层为以泥岩、粉砂岩、砂岩组成的碎屑岩地层。长坡组的下伏地层，为白垩系，岩性由陆源碎屑岩、火山岩组成，并组成新近纪盆地的基底。

3.2.1.2 古近纪

我国古近纪形成的油页岩矿分布广泛，已发现黑龙江省的矿林口县五林、延寿县延河、虎林市杨岗、依兰县达连河油页岩矿，吉林省的桦甸、梅河口油页岩矿，辽宁省的抚顺油页岩矿，山东省的黄县、安丘县周家营子、昌乐县五图、临朐县牛山等油页岩矿，河南省的灵宝县项城村、栾川县潭头、唐河县西郊、桐柏县吴城等油页岩矿，湖南省的湘乡市下湾铺油页岩矿和广东省的博罗县杨村镇、茂名油页岩矿等。举例说明如下：

（1）广东茂名油页岩矿

茂名油页岩矿区的地层分布示于表3.2、图3.4。油页岩矿层主要赋存于中新统的尚村组和渐新统的油柑窝组，各油页岩矿层的围岩、盖层、基底如下：

表3.2 茂名油页岩矿区岩性分层一览表

尚村组的岩性以有机质粘土、含油粘土岩、油页岩及褐煤，拟确认为矿层；尚村组之上，为上新统的老虎岭组和高棚岭组，为一套粗粒碎屑岩沉积，可认为是尚村组油页岩的盖层；尚村组之下为以细粒碎屑为主的沉积层黄牛岭组，且黄牛岭组之下为油柑窝组油页岩矿层，可视黄牛岭组为尚村组矿层的围岩。

图3.4 广东茂名金塘矿区地层综合柱状图（据李殿超等，2006，略修改）

油柑窝组岩性以油页岩、褐煤层为主，局部夹粘土岩-粉砂岩，可视为油页岩矿层；其下的上垌组，岩性为砂质粘土岩、粘土岩，可视为围岩；上垌组下部以及下伏的白垩系，地层以火山岩为主，夹粗粒碎屑岩，更老的震旦系，以片岩、变粒岩等变质岩为主，可认为它们是油页岩盆地的基底岩石。

图3.5 辽宁抚顺矿区地层综合柱状图（据韩放等，2006）

（2）辽宁抚顺油页岩矿

辽宁抚顺油页岩矿区的地层分布示于图3.5。油页岩矿层主要赋存于始新统的计军屯组。矿区油页岩矿层及围岩、盖层、基底特点如下：

计军屯组的主要岩性为坚硬致密的油页岩，厚为48～190m，为油页岩矿层。计军屯组之下的古城子组及古城子统，岩性由煤层夹黑色页岩、炭质页岩、泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩组成；下白垩统由泥岩、页岩组成，之上的西露天组、耿家街组，岩性为页岩、泥岩。这些地层可认为是油页岩矿层的围岩——但油页岩层与围岩沉积时，存在着火山的喷发，它们局部含有玄武岩层。前白垩系的地层为太古宇，由变质岩系组成，是油页岩的基底岩层。本区的新近系及第四系不发育，且认为是盖层。

（3）吉林桦甸油页岩矿

吉林桦甸油页岩矿区的地质体发育情况见图3.6。油页岩矿层主要赋存于桦甸组中，各油页岩矿层的围岩、盖层、基底特征如下：

图3.6 吉林桦甸油页岩矿区地质图（据王永莉等，2005）

桦甸组的中部为油页岩段，发育可采油页岩1～13层（图3.7），其间夹页岩、砂质页岩，并含少量砂岩、砂砾岩，暂认为是油页岩矿层。而桦甸组的上段，主要岩性为中细砂岩、泥岩；桦甸组的下段，主要岩性为上部为泥岩夹薄层石膏，下部为泥岩夹薄层砂岩；桦甸组下伏的白垩系小孤山组，为一套河口相、浅湖相碎屑岩沉积，岩性以砂岩为主——可认为桦甸组的上、下段以及白垩系是油页岩矿层的围岩。白垩系之下存在着角度不整合面，或为二叠系、泥盆系、志留系，或为燕山期、海西期的花岗岩，可认为是油页岩矿层的基底。桦甸组之上的地层为第四系，属盖层。

3.2.1.3 白垩纪

白垩纪形成的油页岩矿，在国内已发现的主要有内蒙古自治区的鄂伦春旗春亭河，吉林省的前郭县登娄库、扶余县新站-弓棚子-长春岭、长岭县太平山、乾安县安字镇、安图县松江，辽宁省的阜新野马套-大敖干、义县万佛堂、凌源市三家子、北票-奈曼-敖汉，河北省的围场县清泉、丰宁县凤山-大阁等地，分布于华北北部与东北地区。

以吉林省松辽盆地的油页岩矿为例，油页岩矿层以及围岩、盖层、基底有如下特征：

油页岩矿层赋存于白垩系青山口组一段和嫩江组一、二段（据牛继军、汪志刚等，2010；见表3.3）。青山口组一段的岩性为黑色泥岩、页岩夹油页岩，嫩江组一、二段的岩性亦为黑色泥岩、页岩夹油页岩，可把它们认为是油页岩的矿层；青山口组一段和嫩江组一、二段的层间距离多为300～600m，一般为400m，可认为存在两层油页岩矿层。两层油页岩矿层之间（青山口组二、三段以及姚家组），岩性多为泥岩、粉砂岩，可认为是油页岩的围岩；嫩江组的三、四、五段，岩性也主要为泥岩、页岩、粉砂岩，可视之为围岩；青山口组之下的泉头组，岩性为泥岩与细砂岩的互层，也可视之为围岩。泉头组之下伏的地质体多见花岗岩或古生界，为基底岩石。古近系、新近系，以及第四系的发育程度不同，为盖层。

图3.7 桦甸组岩性断面图（据王永莉等，2005）

表3.3 松辽盆地含油页岩的青山口组与嫩江组地层概况

3.2.1.4 侏罗纪

已知侏罗纪产生的油页岩矿床主要有黑龙江省的东宁县老黑山，河北省的卢龙县鹿尾山，浙江省的嵊州苏秦，青海省的西宁小峡、天峻木里，甘肃省的天祝炭山岭、兰州窑街和宁夏的固原炭山等油页岩类。其中，西宁小峡、天祝炭山岭、兰州窑街的油页岩矿具有代表性，均位于民和-西宁盆地。以民和-西宁盆地为例，说明侏罗纪形成油页岩矿的岩石组合特征。

民和-西宁盆地的主要地层单元与岩性组成见表3.4，其中产出油页岩的地层窑街组的划分及岩性组成见表3.5。

表3.4 民和盆地炭山岭油页岩矿区地层表

（据郭巍等，2006）

表3.5 民和盆地侏罗系岩性表

（据陈启林等，2005）

窑街组分成5段：含油页岩的为第二段和第五段——第二段油页岩层与煤层共生，产出于砂岩、粉砂岩和泥岩的夹层中，第五段为褐色油页岩；其他3段不含油页岩，主要岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩，局部为砾岩，偶夹煤层。据此，姑且认为窑街组第二段的油页岩与煤作为一个矿层，第五段的油页岩作为另一个矿层，其他岩段视为油页岩矿层的围岩。

窑街组之下为炭洞沟组，之上为享堂组，它们的岩性主要为泥岩、粉砂岩、砂岩、砾岩等，亦可认为它们为油页岩矿层的围岩。下侏罗统炭洞沟组之下的地层为元古宇的片岩、片麻岩、混合岩，理所当然构成基底。上侏罗统之上为白垩纪形成的红色碎屑岩系，为盖层。

3.2.1.5 三叠纪

已发现三叠纪形成的油页岩矿床主要有陕西省的铜川何家坊、彬县，江西省的宜春市吞塘、吉安市敖城、安远县版石等油页岩矿床，其中位于鄂尔多斯盆地东南缘的铜川何家坊油页岩矿研究程度较高。

何家坊油页岩矿赋存于三叠系延长组中。延长组分3段（图3.8）：第一段岩性为泥质粉砂岩、细砂岩及泥岩互层，并夹黑色页岩；第二段岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩，夹油页岩；第三段岩性为中粒砂岩夹泥岩。且可认为，含油页岩的延长组第二段为矿层（图3.9），第一段及第三段为围岩。

图3.8 延长组分层柱状图（据白云来等，2009）

图3.9 铜川何家坊油页岩对比剖面图（据李玉宏等，2009）

延长组下伏地层为中三叠统二马营组以及下三叠统至上二叠统的石千峰群，可视为基底；延长组上覆地层为上三叠统的瓦窑堡组以及侏罗系、白垩系等，可视为盖层。

3.2.1.6 二叠纪-石炭纪

已发现二叠纪—石炭纪形成的油页岩矿主要为新疆的博格山北麓（含妖魔山、水磨沟、芦草沟、三工河等矿区），山西的洪洞曹家沟、蒲县东河，山东的兖州市前屯等地。以博格山北麓油页岩矿说明二叠纪—石炭纪的岩矿石组合。

发育油页岩的地层为二叠系芦草沟组，分成4个岩性段（图3.10）：第一段岩性主要为黑色泥质砂岩，夹黑色细砂岩；第二段岩性主要为砂质页岩夹薄层油页岩；第三段岩性主要为油页岩夹薄层细砂岩、泥岩及白云质灰岩透镜体；第四段岩性主要为油页岩夹白云质灰岩。可见，此地的油页岩矿层所夹的围岩不仅有泥岩、细砂岩，还含有白云质灰岩。

芦草沟组之下为井井子组、乌拉泊组，之上为红雁池组，均属二叠系，为连续的陆源碎屑岩为主夹碳酸盐岩的沉积，视为油页岩的围岩；围岩不整合下伏的石炭系以海相沉积为主，岩性多为碳酸盐岩，可视之为基底。本区三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系及第四系发育齐全，为陆相碎屑岩沉积，视之为油页岩的盖层。

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