陜西省銅川-黃陵地區(qū)延長組　長7油頁巖特征及資源潛力*

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.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪學(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)延長組長7油頁巖特征及資源潛力*

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.中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪學(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)是中國油頁巖資源最豐富的地區(qū)之一，其中三疊系延長組是盆地內(nèi)最具資源潛力的油頁巖產(chǎn)出層位。為了認識和評價該區(qū)三疊系延長組長7油頁巖礦床特征、資源品級和勘探遠景，在油頁巖地質(zhì)調(diào)查、鉆探、測井解釋和樣品分析的基礎(chǔ)上，研究認為：①該區(qū)延長組長7油頁巖分布穩(wěn)定、厚度較大，主要油頁巖礦層段集中，便于開發(fā)利用；②油頁巖品質(zhì)中級、發(fā)熱量較高、灰分中等、濕度低、硫分高；由于油頁巖產(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行綜合評價和利用；③半深湖—深湖相與淺湖過渡帶及湖灣環(huán)境是油頁巖形成的最有利相帶；長7地層中發(fā)育多層火山凝灰?guī)r，富營養(yǎng)的火山灰促進了生物的繁盛，推動了長7優(yōu)質(zhì)油頁巖的大規(guī)模發(fā)育；④區(qū)內(nèi)僅500 m以淺的長7油頁巖資源量達1 346.46×108t，干餾油頁巖油資源量為63.70×108t，資源潛力巨大。油頁巖資源品質(zhì)良好，具有大型—特大型油頁巖礦床遠景。

鄂爾多斯盆地；銅川-黃陵地區(qū)；油頁巖；三疊系；延長組長7

0　引　言

油頁巖的開發(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巖油。全球油頁巖資源量巨大，但利用得很少，大多數(shù)油頁巖地質(zhì)勘探程度不夠，研究程度很低[1]。中國是世界上油頁巖資源十分豐富的國家之一，油頁巖評價工作在20世紀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，油頁巖產(chǎn)品因成本比較高，逐漸被擱置。21世紀初，油頁巖作為一種重要的能源礦產(chǎn)資源，隨著國際油價持續(xù)走高，逐步進入各國能源開發(fā)、利用的視野[2-6]。在中國油氣資源供需形勢日趨嚴峻的情況下，將油頁巖作為常規(guī)油氣重要的補充資源，已成為中國能源發(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國道經(jīng)過該區(qū)，各縣、鄉(xiāng)級公路形成了較好的交通網(wǎng)，交通條件便利。該區(qū)是中國油頁巖資源最豐富的地區(qū)之一，區(qū)內(nèi)三疊系延長組油頁巖以長7油頁巖分布廣，厚度較大，品質(zhì)較好，資源潛力巨大，具有大型—特大型油頁巖礦床遠景[7-11]。長7油頁巖段頂?shù)装寮捌涓浇皫r為著名的延長組“磨刀石”，巖性致密，物性差，無明顯水層，穩(wěn)定性好，有利于油頁巖開采[11-13]。該區(qū)還伴生有多種能源礦產(chǎn)，除煤炭以外，油氣研究程度遠低于盆地中、北部。因此，加強該區(qū)的三疊系油頁巖研究，對推進該區(qū)油頁巖及其它能源礦產(chǎn)勘查開發(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，中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心2次在該區(qū)開展油頁巖地質(zhì)調(diào)查工作，共計完成油頁巖機械巖芯探井4口，進尺2 530.52 m，均在延長組長7段鉆遇16.10～24.20 m不等的油頁巖層，并進行了地球物理測井；測量油頁巖剖面14條，7.26 km；進行油頁巖含油率等工業(yè)分析303件；收集利用區(qū)內(nèi)油氣測井資料進行油頁巖測井評價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)油頁巖特征，預(yù)測了資源量。

1　油頁巖礦石特征

油頁巖是一種干餾后可獲得油頁巖油的高灰分致密薄層狀可燃有機巖，又稱油母頁巖，呈淡褐色到暗褐色，暗淡無光澤，可直接點燃，燃燒時發(fā)出瀝青臭味，干餾頁巖油經(jīng)煉制可獲汽油、煤油、柴油、潤滑油和石蠟等。

研究區(qū)內(nèi)油頁巖顏色主要為棕褐色、黑色、灰黑色、棕綠色等顏色，油頁巖水平層理發(fā)育，層面光滑而細膩，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)化嚴重，常因鐵質(zhì)氧化而呈紅褐色，形態(tài)多呈頁狀、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)巖(圖2)。用打火機不易點燃，但是放入小型火爐中1～5 min后可點燃，火焰通常呈紅色，冒白煙并具有濃烈的瀝青味，可見碳化植物碎屑。

圖2　油頁巖照片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，銅川市印臺區(qū)霸王莊　(c)何3井鉆井巖心

2　油頁巖工業(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巖品質(zhì)的工業(yè)指標，是評價油頁巖工業(yè)品質(zhì)的重要指標[3]。利用油頁巖探井的189件井下長7油頁巖樣品和141件地表露頭(14條野外剖面及地質(zhì)路線調(diào)查)樣品的油頁巖工業(yè)品質(zhì)分析結(jié)果(樣品總數(shù)為330件)，對工作區(qū)長7油頁巖礦石工業(yè)品質(zhì)特征進行系統(tǒng)分析。

2.1含油率與產(chǎn)氣率

含油率是指油頁巖中油頁巖油所占的質(zhì)量分數(shù)，是界定油頁巖礦產(chǎn)資源概念的指標，也是油頁巖品位評價的關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)含油率可以將油頁巖劃分為非礦體(小于3.5%)、低品級油頁巖(3.5%～5.0%)、中品級油頁巖(5.0%～10%)、高品級油頁巖(大于10.0%)4個級別[3]。

研究區(qū)油頁巖樣品平均含油率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%，綜合分析認為，工作區(qū)油頁巖屬于中品級油頁巖(圖3(a))。

產(chǎn)氣率指油頁巖經(jīng)低溫干餾法獲得的干餾氣相對含量。工作區(qū)油頁巖樣品產(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4.6%(圖3(b))，工作區(qū)油頁巖干餾氣具有較為可觀的資源量。油頁巖評價中干餾氣必需考慮，采用油氣產(chǎn)率來評價油頁巖工業(yè)指標更為合適。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%是達到工業(yè)指標油頁巖的主要分布區(qū)。

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

2.1.1井下油頁巖樣品

研究區(qū)井下油頁巖樣品平均含油率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%，綜合分析認為，工作區(qū)油頁巖屬于中品級油頁巖。

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%的樣品個數(shù)占總數(shù)的59.6%.工作區(qū)油頁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)。可見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行評價和利用。

2.1.2地表油頁巖樣品

地表油頁巖樣品平均含油率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%的樣品個數(shù)占總數(shù)的84.4%.

圖4　井下油頁巖發(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

地表露頭油頁巖樣品含油率與產(chǎn)氣率品質(zhì)相對于井下樣品略高。原因可能是地表樣為撿塊樣，采樣時人為拾塊選了一些顏色深，有機碳含量高的樣品，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。而且油頁巖采取率一般較低，當(dāng)采取率較低時，有機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　平均含油率對比表

當(dāng)然原始沉積的差異給地表和井下樣品比較帶來了無法克服的不確定性，由于油頁巖的易風(fēng)化性，油頁巖露頭區(qū)多覆蓋嚴重、植被發(fā)育，而能夠進行剖面測量的出露良好區(qū)基本是近幾十年來進行油頁巖開采由人工開挖的礦點區(qū)，之所以進行開挖就是因為其油頁巖發(fā)育良好，因此剖面點的油頁巖本來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井的油頁巖含油率也高于其它油頁巖井(表1)。

同時也說明油頁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)化作用中損失有機質(zhì)的同時也損失無機礦物(粘土礦物)，有機質(zhì)在油頁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

灰分是指油頁巖樣品在800±10 ℃條件下完全燃燒后剩余的殘渣重量比例。按灰分產(chǎn)率可分為：低灰分油頁巖，灰分產(chǎn)率<65%；中灰分油頁巖，灰分產(chǎn)率65%～83%；高灰分油頁巖，灰分產(chǎn)率83%～88%[3]。

區(qū)內(nèi)油頁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%，屬于中灰分油頁巖(圖5(a))。

2.3揮發(fā)分

揮發(fā)分是油頁巖中有機質(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)雜的有機化合物[3]。

區(qū)內(nèi)油頁巖樣品揮發(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)燃料價值越高。采用干燥基的低位發(fā)熱量(QgDW)來衡量其工業(yè)燃料價值[3]。

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

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

2.5視相對密度

工作區(qū)油頁巖視相對密度分布范圍在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%.井下油頁巖視相對密度分布范圍在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?，由于風(fēng)化作用，地表油頁巖頁理開啟、孔隙增加，成分發(fā)生了改變。利用地表樣品評價油頁巖時，密度分析值較實際明顯偏小，由于工作區(qū)大部分油頁巖埋藏于地下，因此，在資源量估算時，油頁巖體重取井下樣品平均值2.14 g/cm3.

圖6　油頁巖視密度直方圖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，油頁巖劃分為特低硫油頁巖(≤1.0%)、低硫油頁巖(1.0%～l.5%)、中硫油頁巖(1.5%～2.5%)、富硫油頁巖(2.5%～4.0%)、高硫油頁巖(>4.0%)5個級別[3]。硫是油頁巖中的有害成分，燃燒時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%的樣品個數(shù)占總樣品個數(shù)的48.2%，屬于中—高硫油頁巖(圖7(a))。

井下油頁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%的樣品個數(shù)占總樣品個數(shù)的76.6%，屬于高硫油頁巖地表油頁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，屬于中硫油頁巖，由于地表氧化環(huán)境的作用，油頁巖中部分硫被氧化而散失，使得地表油頁巖的含硫明顯低于井下油頁巖樣品。因此，本區(qū)油頁巖實際以高硫油頁巖為主，油頁巖利用時需考慮環(huán)境污染的因素。

2.7濕度

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

工作區(qū)油頁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%.屬于低濕度油頁巖。

地表油頁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，原因是地表油頁巖樣品頁理發(fā)育、微孔隙增加，吸附了更多的水分。分析認為工作區(qū)油頁巖屬于低濕度油頁巖。有利于油頁巖的工業(yè)加工利用。

2.8半焦

通過井下油頁巖樣品分析，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7時期區(qū)域上火山活動較強，沉積地層中發(fā)育多層火山凝灰?guī)r，火山灰是油頁巖鈾、釷元素的重要來源。富營養(yǎng)的火山灰促進了生物的繁盛，推動了長7優(yōu)質(zhì)油頁巖的大規(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7油頁巖空間展布特征

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7油頁巖主要發(fā)育在長7油層組中下部，油頁巖縱向上主要為1～3個小層，具密度流碎屑沉積夾層或隔層[11]。根據(jù)地質(zhì)錄井、測井及樣品分析資料，綜合解釋油頁巖礦層厚度10～30 m，一般15～20 m，主要油頁巖礦層段集中(圖8)。

3.2平面分布與埋深

鄂爾多斯盆地三疊系延長組長7油層組的“張家灘黑頁巖”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。張家灘頁巖出露線以東地區(qū)油頁巖層段遭剝蝕，而張家灘頁巖出露線以西地區(qū)油頁巖層段均有不同程度的保存。研究區(qū)南部油頁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?。槐辈康母豢h(S69-S6-S77井)和洛川(S24-S63)地區(qū)發(fā)育本區(qū)2個油頁巖最厚帶，厚達20～30 m，向外厚度逐漸變薄(圖9)。油頁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。

圖8　S42-S51井長73油頁巖對比剖面圖Fig.8　Correlation profile of oil shale of Chang 73between S42 well and S51 well

圖9　長7油頁巖厚度、含油率等值線與沉積相疊合圖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，地層相對平緩。受區(qū)域構(gòu)造影響，長7油頁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1 200 m(圖10)。

4　油頁巖成礦主控因素

一般認為，油頁巖是低等生物殘體腐解和植物腐植質(zhì)形成的有機質(zhì)在厭氧細菌的活動下，經(jīng)過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)油頁巖形成于深湖-半深湖的沉積環(huán)境中，屬湖相黑色油頁巖，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)境控制了油頁巖的厚度及含油率。長7期區(qū)內(nèi)銅川以北，富縣、黃龍一線以西為半深湖-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巖沉積有利地區(qū)，油頁巖厚度較大(平均大于20 m)；在半深湖-深湖相厚度次之，但油頁巖厚度較為穩(wěn)定，且多為連續(xù)沉積的單層油頁巖，同為半深湖相，在濁流扇圍限的湖灣區(qū)油頁巖厚度較厚；淺湖相至三角洲平原區(qū)油頁巖減薄(圖9)。油頁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—深湖相含油率相對更高；三角洲相含油率普遍較低(圖9)。

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

前人研究普遍認為湖相油頁巖最有利的沉積環(huán)境為深湖相[7-10]。從油頁巖中有機質(zhì)富集機理看，油頁巖的形成必須具備豐富的有機質(zhì)來源、良好的有機質(zhì)保存條件及后期的礦藏保存條件。深湖環(huán)境中，有機質(zhì)保存條件優(yōu)越，但其原位有機質(zhì)產(chǎn)量小，單層厚度小，使得油頁巖垂向厚度不會太大。淺湖環(huán)境中，陽光及營養(yǎng)物質(zhì)充足，生物繁盛，有機質(zhì)產(chǎn)量大，單層厚度大，但在三角洲發(fā)育區(qū)，因外源無機碎屑供應(yīng)多，泥頁巖有機質(zhì)豐度偏低，油頁巖含油率低；在半深湖—深湖相與淺湖相過渡帶(三角洲前緣)及湖灣環(huán)境內(nèi)，水體穩(wěn)定，陸源碎屑相對較少，陽光、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巖，沉積環(huán)境為還原環(huán)境，有機質(zhì)保存條件良好，成礦條件優(yōu)越，是油頁巖形成的最有利相帶(圖11)。

5　油頁巖資源量

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

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

圖12　研究區(qū)長7油頁巖資源量綜合評價圖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)延長組長7油頁巖礦體平均含油率5.2%，屬中品級油頁巖。平均產(chǎn)氣率達4.6%，油頁巖干餾氣具有較為可觀的資源量。油頁巖評價中采用油氣產(chǎn)率來評價其工業(yè)指標更為合適。油頁巖具有較高發(fā)熱量、中灰分、低濕度，資源品質(zhì)較好，油頁巖含硫高，開發(fā)時對環(huán)境有害，需綜合利用。

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

鄂爾多斯盆地油頁巖資源豐富，延長組長7油頁巖埋深較淺的油頁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。油頁巖分布廣，厚度較大，主要層段集中，分布穩(wěn)定，便于開發(fā)利用。銅川-黃陵地區(qū)1.3×104km2研究區(qū)內(nèi)油頁巖分布面積達10 793 km2，預(yù)測油頁巖遠景資源量3 865.81×108t，折合油頁巖油資源量179.38×108t，資源量可達到大型—特大型，有望成為國內(nèi)資源量大、含油率較高的油頁巖礦產(chǎn)地之一。研究區(qū)及相鄰地區(qū)油頁巖的勘探開發(fā)也將為鄂爾多斯盆地大型能源化工基地提供現(xiàn)實的后備接替資源。

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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

中國地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源調(diào)查評價項目(1212011120963)

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

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