抚顺、桦甸、龙口含矿区始新统高品质油页岩特征及地质意义

抚顺、桦甸、龙口含矿区始新统高品质油页岩特征及地质意义薛敏;刘招君;孙平昌;王涛;张坤【摘要】Through rock sample observation,polished section identification as well as oil content,organic carbon (TOC),rock pyroly-sis and geochemical measurement and analysis,from aspects of industrial quality,geochemical and organic petrological features carried out studies on the Paleogene Eocene Series high quality oil shale.And then,revealed oil shale features and its geological significance. The studies have shown that the high quality oil shale in the Fushun,Huadian and Longkou three areas,oil content and calorific value are increasing successively;while ash content and total sulfur decreasing successively.Oil contents are13.38%,18.24% and 34.53%;calorific values 8.69 MJ/kg,12.85 MJ/kg and 23.34 MJ/kg respectively.According to trace element Sr/Ba,Sr/Cu ratios have educed that the oil shale in Fushun,Longkou areas had deposited in fresh water environment under warm humid climate;in Hua-dian area in brackish water environment under dry hot climate.REE Ceanomvalue has reflected the water body medium reducibility. Study areas oil shale organic carbon (TOC) content is abundant,respectively 21.15%,32.35% and62.30%.Oil shale organic mat-ter in three areas is all at mature thermal evolution stage;maximum py rolysis peak is 444℃,441.5℃and436.5℃respectively;or-ganic type I,Ⅱ1and Ⅱ1respectively;organic matter micropetrological unit has mainly sapropel-type with abundant alginate;organic matter source mainly from lacustrine organisms,smallamount of terrestrial higher plants.%通过岩石样品观察、光片鉴定以及含油率、有机碳(TOC)、岩石热解及地球化学等测定分析方法,从工业品质特征、地球化学特征和有机岩石学特征等几个方面对抚顺、桦甸、龙口含矿区古近系始新统高品质油页岩进行研究,进而揭示三个地区油页岩的特征和其地质意义.研究表明:抚顺、桦甸、龙口三个地区高品质油页岩的含油率和发热量数值依次增高,灰分和全硫数值依次降低,含油率分别为13.38%、18.24%、34.53%,发热量分别为8.69 MJ/kg、12.85 MJ/kg、23.34 MJ/kg;根据微量元素Sr/Ba、Sr/Cu的比值得出,抚顺、龙口地区油页岩沉积于温湿气候下的淡水环境,桦甸地区油页岩沉积于干热气候下的半咸水环境;稀土元素的Ceanom值反映了油页岩沉积时水体介质的还原性,可以说明这三个地区油页岩段沉积时期水体为还原环境;研究区油页岩有机碳(TOC)含量丰富,分别为21.15%、32.35%、62.3%;抚顺、桦甸、龙口地区油页岩的有机质均处于成熟的热演化阶段,最大热解峰值分别为444℃、441.5℃、436.5℃,有机质类型分别为Ⅰ型、Ⅱ1型、Ⅱ1型,有机质的显微组分主要为腐泥型,含有大量的藻类体,有机质来源主要为湖泊生物,并含有少量的陆源高等植物.【期刊名称】《中国煤炭地质》【年(卷),期】2018(030)006【总页数】7页(P41-46,74)【关键词】油页岩;始新统;地球化学;稀土元素;显微组分【作者】薛敏;刘招君;孙平昌;王涛;张坤【作者单位】吉林大学地球科学学院,长春 130061;吉林省油页岩及共生能源矿产重点实验室,长春 130061;吉林大学地球科学学院,长春 130061;吉林省油页岩及共生能源矿产重点实验室,长春 130061;吉林大学地球科学学院,长春 130061;吉林省油页岩及共生能源矿产重点实验室,长春 130061;吉林大学地球科学学院,长春130061;吉林省油页岩及共生能源矿产重点实验室,长春 130061;吉林大学地球科学学院,长春 130061;吉林省油页岩及共生能源矿产重点实验室,长春 130061【正文语种】中文【中图分类】P618.12油页岩(又称油母页岩)是一种高灰分固体可燃有机沉积岩，低温干馏可获得油页岩，含油率大于3.5%，有机质含量较高，主要为腐泥型和混合型，其发热量一般不小于4.18MJ/kg。

在油页岩开发利用的过程中，其工业指标可能会随着经济和开采技术条件的变化而变化[1]。

油页岩属于非常规油气资源，以资源丰富和开发利用的可行性而被列为21世纪重要的接替能源。

抚顺、桦甸、龙口是目前正在开发的三个油页岩含矿区，其油页岩层均位于古近系始新统，埋藏深度较浅，一般为0～500m。

前人对以上三个含矿区已有一定的研究，但基本以单一含矿区油页岩研究为主。

因此，本文通过对抚顺、桦甸、龙口三个含矿区高品质油页岩的工业品质特征、地球化学特征和有机岩石学特征进行系统测试和对比分析，进而揭示抚顺、桦甸、龙口含矿区始新统油页岩特征及地质意义。

1 地质背景郯庐断裂带是东亚大陆上的一系列北东向巨型断裂系中的一条主干断裂带，是地壳断块差异运动的接合带，也是地球物理场平常带和深源岩浆活动带。

从西南向北东延伸，后到沈阳向东北方向分为两支，其中东支为敦化-密山断裂带，由两条平行的走滑断裂组成，该带分布有抚顺、桦甸盆含煤、含油页岩盆地。

向东南方向发育黄县盆地，该盆地东边以北林院-洼沟断层为边界，它是郯庐断裂带的分支断层，并和黄县-九店里大断层控制了黄县含煤含油页岩地层的分布和发育[1-4](图1)。

因为这三个盆地都在郯庐断裂带上，因此在成矿上有一定的相似性。

图1 抚顺、桦甸、龙口地区平面地质图[5]Figure 1 Geological maps of Fushun, Huadian andLongkou areas[5]抚顺地堑式盆地内充填有古近系始新统含煤、含油页岩岩系地层[6]，从下到上分别为老虎台组、栗子沟组、古城子组、计军屯组和西露天组，其中油页岩层主要赋存于计军屯组[7]。

桦甸半地堑式盆地主要充填古近系始新统桦甸组，自下而上桦甸组可划分为3段：下部为黄铁矿段沉积，中部为油页岩段沉积，上部为炭质页岩(含煤)段沉积[8-11]。

黄县盆地为新生代继承性发展的典型半地堑式断陷盆地，盆地内煤层和油页岩为连续沉积[12]，龙口矿区油页岩主要分布于古近系始新统五家崖组。

2 样品特征与实验方法抚顺油页岩赋存于古近系始新统计军屯组，所取样品呈棕褐色，光泽为暗淡光泽，质地比较坚硬，岩性比较均一，为水平层理发育(图2a，图2b)。

桦甸油页岩主要赋存于古近系始新统桦甸组，样品呈灰褐色，暗淡光泽，硬度和抗压性能较小，质地较疏松，致密块状，为水平层理发育(图2c，图2d)。

龙口矿区油页岩主要分布于古近系始新统五家崖组，所取样品薄层状，呈灰黑色，暗淡光泽，页理发育夹有褐色条纹，为水平层理发育(图2e，图2f)。

本次实验所取三个样品的前期处理和含油率、发热量、工业分析、全硫和密度、显微组分镜下鉴定等一系列测试分析均在“吉林省油页岩与共生能源矿产重点实验室”完成。

为了更好地揭示研究成果，除了进行以上实验，还将样品送至大庆市让胡路区勘探开发研究院有机地球化学研究室，用ELEMENT XR 等离子体质谱仪进行元素地球化学分析(检测方法依据为GB/T 14506.30-2010)。

3 油页岩工业品质特征3.1 含油率油页岩含油率指的是油页岩中页岩油(焦油)所占的质量分数，是界定油页岩矿产资源概念和油页岩资源评价的重要指标之一[1]。

通过对三个研究区的油页岩样品进行含油率测试，抚顺地区样品的含油率为13.38%，桦甸地区样品的含油率为18.24%，龙口地区样品的含油率为34.53%。

3.2 灰分灰分是评定油页岩品质的关键参数。

一般情况下，灰分产率越低，油页岩的有机质含量越高，品质越好[1]。

通过对抚顺、桦甸、龙口这三个地区油页岩的灰分测试，得到抚顺地区油页岩样品的灰分产率为63.84%，桦甸的油页岩样品的灰分产率为50.01%，龙口地区的油页岩样品的灰分产率为26.87%。

并且通过对三个地区油页岩的灰分产率与含油率相关关系研究发现，两者呈现明显的负相关，即含油率高的地区，灰分产率明显较低，且相关系数可达0.975(图3)。

(a、b：抚顺地区油页岩实物照片；c、d：桦甸地区油页岩实物照片；e、f：龙口地区油页岩实物照片)图2 抚顺、桦甸、龙口油页岩照片Figure 2 Oil shale photos from Fushun, Huadian and Longkou areas图3 抚顺、桦甸、龙口地区油页岩含油率和灰分含量关系图Figure 3 Relationships between oil shale oil content and ash content in Fushun, Huadian and Longkou areas3.3 发热量发热量是评价油页岩是否具有作为工业燃料价值的重要评价参数，一般情况下，发热量数值越大，其工业燃料的价值越高[1]。