遼西地區(qū)油頁巖礦急待勘查開發(fā)

宮占全

(遼寧省第三地質(zhì)大隊(duì),遼寧 朝陽 122000)

近年來，全球經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，資源相對越來越短缺，尤其能源問題更顯突出。傳統(tǒng)使用的常用能源主要來自化石燃料(石油)，但這種資源在地球上的存量是有限的，并正日漸枯竭。因此，我們需要開發(fā)其它種類的能源，包括可再生能源等。油頁巖用來提煉頁巖油作為石油代用品，越來越受到世界各國重視。油頁巖礦以其資源量大、易開采加工等特點(diǎn)，越來越成為重要的石油接替能源。

當(dāng)前，世界上有許多國家正在生產(chǎn)利用油頁巖，其中產(chǎn)量較高的國家，主要有愛沙尼亞、俄羅斯、巴西、中國和德國。世界油頁巖分布主要有18個(gè)國家，頁巖油總儲量為4102.8億t。各國家基本情況見表1。

表1 世界上主要頁巖油分布基本情況表(2010年統(tǒng)計(jì))

我國2008年的全國頁巖油產(chǎn)量達(dá)到40萬t，其中撫順煤礦西露天礦年生產(chǎn)頁巖油最高可達(dá)18萬t，占全國的近二分之一。

遼西地區(qū)近兩年也有了油頁巖礦的開發(fā)和利用及油頁巖治煉廠的建設(shè)和生產(chǎn)，其中凌源的海聯(lián)石油化工有限公司和北票的北煤集團(tuán)有限責(zé)任公司兩家公司，目前均已生產(chǎn)煉制頁巖油，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)頁巖油規(guī)模分別為1萬t。

截至目前，遼西地區(qū)已勘查的油頁巖資源總量為30億t。預(yù)測資源量在50億t以上，資源潛在價(jià)值千億元以上。這對于相對比較貧窮落后的遼西來說，油頁巖的勘查、開發(fā)、利用，對遼西地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，必將起到一個(gè)突飛猛進(jìn)的作用。

為此，遼西人應(yīng)早一天了解油頁巖，認(rèn)知遼西地區(qū)的油頁巖礦的賦存狀況，爭取早日開發(fā)利用。

1 認(rèn)識油頁巖

油頁巖是一種高灰分(40%～80%)可以燃燒的有機(jī)巖石(或稱腐泥煤)。主要形成于湖泊或較靜滯的海灣或深湖中，有機(jī)質(zhì)主要是藻類，其次是流水搬運(yùn)來的高等植物殘?bào)w。有機(jī)質(zhì)主要為碳、氫、氧、氮、硫等元素，無機(jī)質(zhì)有石英、氫氧化鐵、方解石、石膏、黃鐵礦等。

一般有機(jī)質(zhì)含量在4%以上才有工業(yè)價(jià)值。含油率和發(fā)熱量是評價(jià)油頁巖工業(yè)用途的重要工藝指標(biāo)。國際上把含油率3.5%以上的頁巖稱為油頁巖。油頁巖一般含油率為3.5%～15%。在沒有發(fā)現(xiàn)大慶油田之前，我國3/4的石油來自油頁巖。

2 遼西地區(qū)油頁巖礦的賦存情況

2.1 含油頁巖盆地的分布

遼西地區(qū)的九佛堂組地層是油頁巖礦的賦礦層位，九佛堂組地層多賦存于中生代的盆地中。遼西地區(qū)中生代盆地盆很多，其中見有九佛堂組地層出露的盆地有八個(gè)，分別是平莊盆地、四官營子盆地、喀左盆地、建昌盆地、大平房-燒鍋杖子盆地、紫都臺盆地、阜新-義縣盆地、八道壕盆地，為北東向平行展布。

上述八個(gè)盆地內(nèi)，九佛堂組地層地表出露總面積約2400km2。各盆地的分布位置見圖1。

2.2 含油頁巖九佛堂組地層的分布特征

遼西地區(qū)各盆地內(nèi)，九佛堂組地層巖性基本相同或相似，但沉積回次和沉積厚度各有不同?，F(xiàn)以自西南至北東的四官營子盆地、大平房-燒鍋杖子盆地、紫都臺盆地為例，分述如下。

(1)四官營子盆地

該區(qū)九佛堂組地層，按沉積旋回可分為以下三個(gè)巖性段：

圖1 遼西含九佛堂組地層盆地區(qū)域分布圖

一段：巖性主要為砂頁巖和礫巖夾油頁巖層，巖層比較亂，有小的褶皺和錯(cuò)動，厚250m。不整合于義縣組火山巖及片麻巖、花崗巖之上。其巖性有：砂頁巖互層夾油頁巖層、礫巖與砂巖互層夾油頁巖層、礫巖層。

二段：該層巖性基本上與一段相似，唯其礫巖較少，其與下部層呈整合關(guān)系，底部有礫巖一層，其與下部層分界，總厚約150m。其巖性有：底部礫巖層、砂巖夾頁巖層、頁巖夾油頁巖層、頁巖層。

三段：巖性基本上與上述相似，以砂巖夾頁巖為主，整合接觸關(guān)系，厚約60～70m。其巖性有：礫巖層、砂頁巖互層夾油頁巖層、砂巖層。

(2)大平房-燒鍋杖子盆地

該區(qū)九佛堂組地層，按沉積旋回可分為以下四個(gè)巖性段：

一段：砂巖與頁巖互層，在底部有一層油頁巖，層厚300m左右。不整合于義縣組火山巖及片麻巖、花崗巖之上。

二段：砂質(zhì)頁巖與細(xì)粒砂巖互層，層厚約200m。

三段：薄層砂質(zhì)頁巖與頁巖互層夾油頁巖，層厚約230～340m。

四段：鈣質(zhì)砂巖與泥質(zhì)砂質(zhì)頁巖互層，層厚100～110m。

(3)紫都臺盆地

該區(qū)九佛堂組地層，按沉積旋回可分為以下五個(gè)巖性段：

一段：凝灰質(zhì)礫巖(往往形成較大的同生礫石)、砂礫巖夾泥巖、頁巖，不整合于義縣組火山巖及片麻巖、花崗巖之上。厚度250～500m。

二段：凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂礫巖、頁巖，局部可見油頁巖多層。厚度為200～250m。

三段：凝灰質(zhì)砂巖夾粉砂質(zhì)頁巖，厚度為200～300m。

四段：頁巖、泥巖(或油頁巖)夾凝灰質(zhì)粉砂巖、砂巖、粉砂質(zhì)頁巖。厚200～300m。

五段：礫巖、砂礫巖，厚30～50m。

可見，從區(qū)域上分析，各盆地九佛堂組地層從西到東逐漸增厚，沉積旋回逐漸增多。

2.3 遼西地區(qū)各盆地內(nèi)含油頁巖礦層特征

仍以四官營子盆地、大平房-燒鍋杖子盆地、紫都臺盆地為例,分述如下。

(1)四官營子盆地

按巖性段由老至新可分三個(gè)成礦組。

一礦組：主要有三層油頁巖。第一層油頁巖厚度為0.4～3.32m，焦油率多在3%以下，部分達(dá)5.04%；第二層油頁巖厚度為1～5.75m，含油率部分為4%以上，多在2%以下；第三層油頁巖厚度為1.59～2.50m，含油率多數(shù)低于3%。

二礦組：主要有九層油頁巖。第一、二、三層油頁巖，厚度0.57～6.61m，采樣分析結(jié)果，含油率皆在4%左右；第四油頁巖厚度0.5～12m以上，含油率大多在4%以下，部分樣品可達(dá)5%；第五層油頁巖，厚度為0.5～7.83m，含油率多在4%以上；第六層油頁巖厚度均在3m左右，含油率一般均在5%左右；第七層油頁巖0.26～10m，含油率多在4%以上，最高可達(dá)7%；第八層油頁巖厚度為1～4.26m外，含油率多達(dá)4%以上；第九層油頁巖厚度0.5～8.76m，含油率均為4%～4.5%之間。

三礦組：基本上分為三層油頁巖。第一層油頁巖厚度為0.5～2.88m。含油率多在4%以上；第二層油頁巖的厚度為2～3m，含油率多在4%以上；第三層油頁巖厚度為1m左右，含油率多在4%以上。

該區(qū)油頁巖層共含油頁巖層15層，累計(jì)最大厚度為70.91m，含油率最高8%，最低在3%以下。

(2)大平房-燒鍋杖子盆地

按巖性段由老至新可分四個(gè)成礦層。

一礦層：賦存于九佛堂組1段地層底部，厚度>4m，含油率5%左右。

二礦層：賦存于九佛堂組2段地層中部，厚度1.5～2m，含油率4%～5%。

三礦層：賦存于九佛堂組4段地層中，該礦層由三層油頁巖礦組成，最厚鉛直厚度10.48m，焦油含量7.06%;最薄鉛直厚度0.61m，焦油含量5.12%。

四礦層：賦存于九佛堂組4段地層中，礦層鉛直厚度1.10～1.24m，焦油含量3.64%～4.05%。

該區(qū)油頁巖層共含油頁巖層6層，累計(jì)最大厚度為17.72m，含油率最高7.06%，最低在3%以下。

(3)紫都臺盆地

主要有四個(gè)油頁巖礦層。一般單層厚7.73～29m，較厚達(dá)30～50m，最厚可達(dá)96.60m。焦油含量4%～5%，較高者5%～7%，少量達(dá)7%～8%，個(gè)別樣品9.77%，礦層平均焦油含量最高6.14%，最低5.08%，平均5.47%。累計(jì)厚度121m。

由此可見，遼西地區(qū)從西南至北東各盆地內(nèi)，九佛堂組地層的各個(gè)巖性段幾乎都含不同層數(shù)、品位、厚度的油頁巖，油頁巖的層數(shù)向北東逐漸減少，油頁巖的單層厚度向北東逐漸增厚，油頁巖的質(zhì)量向北東逐漸趨于穩(wěn)定，由下層至上層油頁巖質(zhì)量逐漸變好。

綜上所述，遼西地區(qū)已知有八個(gè)盆地賦含九佛堂組地層，該層位地表出露總面積約2400km2；九佛堂組地層為油頁巖礦的賦礦層位，該巖性組內(nèi)各個(gè)巖性段幾乎都含不同層數(shù)、不同厚度的油頁巖；各盆地賦含油頁巖礦層的累計(jì)厚度從十幾米至一百幾十米不等?？梢娺|西地區(qū)油頁巖礦儲量規(guī)模巨大，礦床勘查開發(fā)前景廣闊。

3 遼西地區(qū)油頁巖礦的勘查和利用現(xiàn)狀

3.1 油頁巖的勘查現(xiàn)狀

遼西地區(qū)賦含九佛堂組地層的八個(gè)盆地中，有五個(gè)盆地部分區(qū)(八個(gè)礦區(qū))曾進(jìn)行過油頁巖礦勘查，分別是四官營子盆地(五家子礦區(qū)、喀左九佛堂礦區(qū))、大平房-燒鍋杖子盆地(老爺廟礦區(qū)、大平房礦點(diǎn)、七道泉子礦區(qū))、建昌盆地(堿廠礦區(qū))、紫都臺盆地(北塔子礦區(qū)、大青山礦區(qū))、八道壕盆地(野馬套海礦區(qū))；有一個(gè)盆地內(nèi)見過油頁礦化露頭點(diǎn)，即喀左盆地(波羅赤礦點(diǎn))。

在已工作過的八個(gè)礦區(qū)，探得的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源總量礦石量為30億t(表2)，推測遼西地區(qū)賦含油頁巖的遠(yuǎn)景資源總量應(yīng)在50億t以上。

我國油頁巖勘查工作程度很低，資源查明率為15%，探明率僅為1%，查明的資源儲量多為工程控制程度低或未有工程控制的資源量，可供直接開發(fā)利用的儲量很少。

目前，遼西地區(qū)油頁巖九佛堂組地層的查明率約為10%，可見遼西地區(qū)油頁巖礦的勘查力度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，今后應(yīng)加大勘探力度。

表2 遼西地區(qū)探明油頁巖儲量表

3.2 油頁巖的利用現(xiàn)狀

遼西地區(qū)已勘查的八個(gè)油頁巖礦區(qū),當(dāng)前僅有兩個(gè)礦區(qū)(北煤集團(tuán)頁巖油冶煉廠、凌源大龍洋石油化公有限公司冶煉廠)在開采利用，已建有油頁巖礦冶煉廠煉制頁巖油，其他礦區(qū)均為呆滯礦山。

可見，遼西地區(qū)油頁巖礦的開發(fā)和利用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，今后應(yīng)加大油頁巖的開發(fā)利用力度。

另外，油頁巖不但可以煉制頁巖油，還可懸浮燃燒發(fā)電，作多用途的化學(xué)原料、制造水泥、制作陶粒、燒結(jié)磚瓦的原料，作土壤的肥料、燒鍋爐、民用取暖等。

4 油頁巖礦的潛在價(jià)值

由于國際石油需求與日俱增，石油價(jià)格居高不下，油頁巖用來提煉頁巖油作為石油代用品已成為未來的一種趨勢，勘查開發(fā)油頁巖礦未來意義重大。

國際生產(chǎn)油頁巖，主要用干餾技術(shù)工藝方法煉制頁巖油。綜合當(dāng)前國內(nèi)多家油頁巖冶煉廠生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，平均含油率5%的油頁巖生產(chǎn)頁巖，油產(chǎn)率見表3。

表3 油頁巖煉制頁巖油產(chǎn)品產(chǎn)率表

成本概算，煉制每噸頁巖油生產(chǎn)成本約2500元，井采油頁巖礦石成本約60元/t，25t油頁巖生產(chǎn)1t頁巖油，每噸頁巖油原油的市場價(jià)格5500元/t，則生產(chǎn)每噸頁巖油可獲利潤約1500元。

據(jù)此推算，遼西地區(qū)的50億t油頁巖礦的潛在價(jià)值是非常龐大的數(shù)字，未來如能早日勘查開發(fā)綜合利用，必將改變遼西的貧窮與落后，必將使貧窮落后的遼西變成美麗富饒的現(xiàn)代之都。

5 結(jié)束語

遼西地區(qū)中生代盆地多、分布廣，其中有八個(gè)盆地有九佛堂組地層(賦存油頁巖礦的層位)出露，六個(gè)盆地見有油頁巖礦點(diǎn)，五個(gè)盆地部分區(qū)進(jìn)行過油頁巖礦勘查，兩個(gè)勘查區(qū)已進(jìn)行開發(fā)利用，用油頁巖煉制頁巖油剩余利潤較高?？辈殚_發(fā)油頁巖礦，對遼西地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展必將起到一個(gè)突飛猛進(jìn)的作用，勘查開發(fā)油頁巖礦對遼西地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迫在眉睫。

[1] 遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社.

[2] 遼河油田.建昌盆地油頁巖成礦介紹[R].2006.

[3] 凌源市五家子油頁巖礦普查報(bào)告[R].

[4] 喀左縣老爺廟油頁巖礦普查報(bào)告[R].

[5] 北栗市北塔子油頁巖礦普查報(bào)告[R].