湘中、湘東南礦區(qū)沉積物中礦物有機質(zhì)類型及含量

李 巖

（湖南省煤炭地質(zhì)勘查院，湖南 長沙 410014）

隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，不論是人們物質(zhì)文化生活水平還是精神文化水平，都有了極大的提高，對于常規(guī)礦產(chǎn)品的依賴程度呈指數(shù)增長，但產(chǎn)量增量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其需求，從而導(dǎo)致供應(yīng)與需求之間的矛盾愈發(fā)明顯。中國與美國相比，開發(fā)礦產(chǎn)品有三大困難：國內(nèi)能源體制、地質(zhì)條件、技術(shù)問題。中國的能源儲量理論數(shù)據(jù)雖然大，但是地質(zhì)條件遠(yuǎn)不如美國。美國地質(zhì)條件使能源開發(fā)難度小，開發(fā)成本也相對低，中國國土面積較大各地區(qū)的地質(zhì)條件使得能源開采的難度大，開發(fā)成本也相對高。

湖南是一個礦產(chǎn)資源貧乏、缺油、少氣的省份。湘西北地區(qū)是湖南乃至全國重要的能源勘探區(qū)，近40年來，陸續(xù)開展了針對湘西北地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組、上奧陶祖五峰組～下志留統(tǒng)龍馬溪組三套海相地層的能源勘探工作，取得了一些勘探成果，但由于該區(qū)礦床地質(zhì)條件復(fù)雜，即地質(zhì)儲層演化程度高及保存條件復(fù)雜等因素，仍未取得實質(zhì)性的突破。而湖南省海陸過渡相礦系地層綠色能源分布廣泛，主要集中在湘中坳陷，累計厚度較大，頻繁與礦層、致密砂巖層互層，具有可觀的礦產(chǎn)資源開發(fā)潛力，湘東南坳陷次之。但對于海陸過渡相地層礦氣的研究相對薄弱。筆者旨在以湘中、湘東南坳陷海陸過渡相礦系地層上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M黑色地質(zhì)層為研究對象，通過野外露頭采樣，有機地球化學(xué)分析等多種實驗分析方法，對目的地質(zhì)層礦氣形成條件進(jìn)行了探討分析，在此基礎(chǔ)上，并對湘中、湘東南礦區(qū)的多種能源潛力進(jìn)行了預(yù)測。

1 地質(zhì)背景

湘中、湘東南坳陷隸屬華南構(gòu)造區(qū)，礦物特性以碳酸鹽巖為主，局部夾碎屑礦物及泥質(zhì)礦物，沉積類型主要為準(zhǔn)臺地沉積類型，基底巖系以下古生界變質(zhì)礦物為主，是一個典型的負(fù)構(gòu)造單元；湘東南坳陷共經(jīng)歷了三個構(gòu)造演化階段，分別是加里東期、海西～印支期以及燕山～喜馬拉雅期演化階段。湘中、湘東南坳陷主體上位于華南褶皺系北部，雪峰隆起東南緣。

受新化～株洲斷裂控制，龍?zhí)缎头帜闲秃捅毙蛢蓚€亞型。而湘中、湘東南坳陷以南型龍?zhí)督M為主，總厚80m～1300m，其中泥質(zhì)礦層厚29m～201m，主要分布于邵陽～郴州一帶。龍?zhí)督M可分為上段和下段。上段礦物特性主要為細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖以及暗色泥巖，含礦數(shù)層，可采礦層主要為1至5層，產(chǎn)植物化石，厚度為30m～150m。下段主要為薄層狀粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖及砂巖互層，頂部夾細(xì)砂巖及石英砂巖，發(fā)育腕足類礦石，較為少見。厚度為700m～900m。龍?zhí)督M泥質(zhì)礦物的埋藏深度在區(qū)域上變化也比較大，埋深為400m～1800m，以1000m居多。

2 礦物有機質(zhì)類型

湘中、湘東南坳陷大部分地層礦物有機質(zhì)類型為Ⅱ型（混合型）干酪根，部分有機質(zhì)豐度較高的地區(qū)為Ⅰ型干酪根（即腐泥型，如棋梓橋組），而礦系地層主要為Ⅲ型干酪根（即腐植型），如湘中、湘東南區(qū)域礦系地層。湘中、湘東南坳陷龍?zhí)督M礦物有機質(zhì)類型統(tǒng)計分析（表1）表明，湘中、湘東南坳陷龍?zhí)督M有機顯微組分鏡質(zhì)組含量最多，平均含量分別為68.94%和70.10%，其次為惰質(zhì)組和穩(wěn)定組。故干酪根類型都以Ⅲ型為主。

表1 湘中、湘東南坳礦物有機質(zhì)類型表

3 有機質(zhì)含量

有機質(zhì)含量是礦物儲層評價的重要參數(shù)之一，它既決定著頁巖的生烴強度，也是頁巖吸附氣的載體之一。有機質(zhì)含量的高低直接影響深部能源的儲藏潛力。由（圖1）可知，湘中、湘東南坳陷礦物有機質(zhì)含量分布大致呈北東～南西走向，由南東至北西有機質(zhì)含量逐漸增大。高值區(qū)主要分布于漣源、邵東、隆回及鄧家鋪一帶。而湘東南坳陷由北西向東南礦物有機質(zhì)含量逐漸增大。高值區(qū)主要分布在黃豐橋、馬水、耒陽和衡洞一帶。整體上礦物有機質(zhì)含量普遍較高，最大值高達(dá)85.19%，最小值僅為0.07%，平均值為8.84%。

4 有機質(zhì)成熟度

有機質(zhì)成熟度是礦產(chǎn)品大量貯存的條件之一，是表征其產(chǎn)量的重要指標(biāo)。在一定條件下，暗色有機質(zhì)泥質(zhì)礦物達(dá)到了開采標(biāo)準(zhǔn)。湘中、湘東南坳陷Ro（max）呈東西向分布，由北至南Ro（max）值逐漸增大，且高值區(qū)主要分布在耒陽、邵陽至武岡一帶。其中，Ro（max）值最小值為1.24%，在Ro（max）值最大值高達(dá)5.97%，平均2.80%。

圖1 湘中、湘東南坳區(qū)域礦物有機質(zhì)分布圖

圖2 有機質(zhì)成熟度示意圖

圖3 礦物層片有機質(zhì)顆粒

對有機質(zhì)樣品的光學(xué)顯微鏡觀察顯示，劈理條帶與地層層理近正交。劈理條帶在單偏光下為深灰、略帶褐色，平直近平行展布。劈理域?qū)挾燃s20m～80m，劈理域的相對寬度為3%～10%，構(gòu)成稀疏劈理帶。劈理間隔為0.2mm～1 mm，屬于小間隔如圖2。劈理域的主要成分為粘土礦物夾雜有機質(zhì)等不溶殘余物，其中粘土礦物在單偏光下為深灰、略帶褐色，呈條帶狀和條紋狀出現(xiàn)，一般10m～50m寬，相互連通并構(gòu)成網(wǎng)絡(luò).值得注意的是，盡管該研究區(qū)域地質(zhì)層的有機質(zhì)含量甚高，但在光學(xué)顯微鏡下卻不易分別出有機質(zhì)顆粒，僅以粘土礦物條紋的褐色調(diào)間接地顯示出來如圖3所示。頁巖中的石英微粒一般100m～500m長，幾十至上百微米寬，條帶狀定向排列。同時被劈理穿過的礦物出現(xiàn)了壓溶現(xiàn)象。

5 結(jié)論

湘中、湘東南礦區(qū)地質(zhì)層厚度適中；有機質(zhì)類型以腐殖型（Ⅲ型）為主；有機含量高，平均值為8.84%；熱成熟度適中，平均2.80%；綜合分析認(rèn)為，地質(zhì)層狀態(tài)良好，是礦產(chǎn)品發(fā)育的有利層段，具有良好的勘探潛力。