江西省版石盆地油頁巖地質(zhì)特征及成礦條件分析

賴長潔，熊 寬，陳珊珊

（1.贛中南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查研究院，江西 南昌 330002；2.江西省地質(zhì)工程（集團(tuán)）公司，江西 南昌 330002；3.江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330002）

1 地質(zhì)背景

版石盆地位于江西省南部安遠(yuǎn)縣版石鎮(zhèn)，盆地西起版石，東至天心，長約40km，寬約5km ～10km，總體呈北東-南西走向的窄長條狀，面積約320km2。盆地邊緣地形高峻復(fù)雜，海拔標(biāo)高達(dá)500m ～750m。盆地內(nèi)最高海拔標(biāo)高400m，為低山丘陵地形。區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá)，交通便利，距安遠(yuǎn)縣縣城29km，距京廣線韶關(guān)車站200 余千米，距浙贛線樟樹車站500 余千米。

1.1 構(gòu)造背景

版石盆地位于武夷山隆起的構(gòu)造活動帶和南嶺東西向復(fù)雜構(gòu)造帶交接處，由三個(gè)受北東～北東東向構(gòu)造控制的不同時(shí)期的侏羅系盆地相連，又被華夏系構(gòu)造的斷陷盆地局部斜接分割，其上又被華夏系構(gòu)造盆地重疊而成，是一個(gè)外簡內(nèi)雜的復(fù)式盆地。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育北北東向、近東西向及北北西向等3 組斷裂構(gòu)造。區(qū)內(nèi)地總體為一向斜，南東翼地層傾角陡，可達(dá)到60°～80°，局部倒轉(zhuǎn)，凹陷較深。北西翼地層傾角相對平緩，25°～60°，盆地中部有一系列短軸背向斜，邊緣斷裂構(gòu)造發(fā)育，派生構(gòu)造強(qiáng)烈。自中生代以來盆地接受了一套巨厚火山碎屑凝灰?guī)r夾泥巖、油頁巖、凝灰質(zhì)砂巖的火山湖盆相沉積[1]。

1.2 地層特征

研究區(qū)版石盆地基底為早泥盆世龍山群淺變質(zhì)巖系，泥盆世地層僅局部出露，其上缺失石炭系、二疊系和三疊系早期地層，盆地內(nèi)三疊系上統(tǒng)、侏羅系和白堊系地層發(fā)育齊全，總沉積厚度達(dá)3000 余米，油頁巖主要見于上三疊統(tǒng)安源組（圖1）。

安源組包括底礫巖段、油頁巖段和火山巖段三段。底礫巖段巖性為灰白色巨厚層狀礫巖、礫石主要以變質(zhì)巖為主，分選磨圓差，泥質(zhì)及火山灰質(zhì)膠結(jié)，厚約200m。油頁巖段自下而上可分為下油頁巖帶、中油頁巖帶和上油頁巖帶三帶，中夾中礫巖帶和上礫巖帶。其中，下油頁巖帶為凝灰質(zhì)粗砂巖夾薄層凝灰?guī)r，含4 層油頁巖，厚約20m；中油頁巖帶以泥灰?guī)r、油頁巖、泥巖為主夾薄層含礫層凝灰?guī)r，可見16 層～25 層油頁巖，總厚約300m；上油頁巖帶為灰綠色泥巖、泥灰?guī)r夾5 層～10 層灰黑色油頁巖和凝灰質(zhì)砂巖，厚約20m。上、下油頁巖帶層薄且變化大，含油率低，中油頁巖帶層多且分布穩(wěn)定，是研究的重點(diǎn)?；鹕綆r段又可細(xì)分為流紋巖帶和凝灰?guī)r帶，上部為流紋巖沉積，下部為凝灰?guī)r和泥巖沉積，厚約450m ～500m。

圖1 版石盆地地層分層表

1.3 沉積演化特征

版石盆地是在印支旋回褶皺隆起背景上斷裂后逐步擴(kuò)張而成的，在上三疊統(tǒng)早期，首先接受一套以礫巖為主的洪積扇沉積物，繼而盆地下沉，形成以油頁巖為主的湖相沉積，此時(shí)偶爾有火山活動，使其中夾較多的火山碎屑巖。上三疊統(tǒng)末期，火山活動增強(qiáng)，噴出大量中酸性熔巖，形成了以火山巖為主的沉積物。自早侏羅開始，構(gòu)造帶開始向南東斷裂逐步擴(kuò)張，相繼發(fā)展成早侏羅世林山組沖積湖沼相盆地，至牛犬山-天心-長沙一帶，成為以風(fēng)成為主的淺水湖灘盆地。晚侏羅世，斷裂擴(kuò)張至安遠(yuǎn)版石間和南嶺東西向復(fù)雜構(gòu)造帶相交，形成大規(guī)模中酸性火山噴發(fā)。隨著氣候變化，在火山噴發(fā)間歇期在負(fù)向構(gòu)造復(fù)合部位如版石、新店一帶形成北東東向的小型火山湖盆，地形復(fù)雜。在早期山麓堆積的基礎(chǔ)上發(fā)展成山區(qū)河湖相盆地。間歇性的暴雨經(jīng)常造成泥石流，不時(shí)活動的火山噴發(fā)使火山湖盆不能保持穩(wěn)定的沉積，僅沉積了分布局限、厚度不大的暗色泥巖。侏羅世末期，華夏系構(gòu)造的強(qiáng)烈活動，三姑坪以東強(qiáng)烈上升1300m 以上，北東東向火山湖盆被強(qiáng)烈破壞，僅在F1 西側(cè)形成了北北東向的盆中之盆，沉積了下白堊統(tǒng)贛州組的洪沖積相紅色碎屑巖沉積，對下伏生儲油巖系起到了良好的保存作用。早白堊世末，華夏式構(gòu)造期開始，版石、重石一線表現(xiàn)為南東上升北西拗陷，此時(shí)南東側(cè)版石組地層再次局部出露，因區(qū)域地表水位下降，使油氣層再次遭到演化改造。其北西側(cè)的拗陷則成為北東—南西向的盆地，接受了晚白堊統(tǒng)南雄組洪積相紅色碎屑沉積。晚白堊世末以后，盆地發(fā)生華夏式褶皺和斷裂，其后新華夏系斷裂又遷移至盆地西南邊緣再次活動，油氣層又遭到局部破壞，形成了現(xiàn)在現(xiàn)今殘余盆地內(nèi)的油氣藏面貌[2]。

2 油頁巖特征

（1）含油率。含油率是評價(jià)油頁巖品質(zhì)的主要依據(jù)。通過采樣分析，版石盆地油頁巖含油率為1%～5.84%，平均為2.85%。其中含油率大于3.5%的樣品占樣品總數(shù)的33%，油頁巖樣品平均含油率為2.25%，屬低品質(zhì)油頁巖。

（2）灰分。研究區(qū)油頁巖灰分含量較高，主要分布在83.37%～90.89%，平均為89.58%，其中85%～90%的主頻段占80%?；曳种泄杷崧蕿?.9%，鋁化率為2.8%，此外，還有Fe2O3、CaO、MgO、SO3、TiO2、K2O、Na2O 等，可作為水泥的原料。

（3）水分。根據(jù)地表樣品分析可知，研究區(qū)油頁巖水分含量介于0.64%～0.98%之間，平均為0.87%；其中0.5%～1%的主頻段占70%。說明地表樣品中頁理發(fā)育、微孔隙多，吸附了一些水分。

（4）含硫。版石盆地油頁巖全硫含量0.07%～0.29%，平均為0.17%，屬低硫油頁巖，開發(fā)此油頁巖對人體危害小，不污染環(huán)境。

（5）發(fā)熱量。一般認(rèn)為，油頁巖礦石發(fā)熱量應(yīng)大于4.187J/kg（1cal/kg）。版石盆地油頁巖發(fā)熱量很低，巖石樣品分析值分布在1.21J/kg ～1.8J/kg，平均為1.21J/kg，工業(yè)利用價(jià)值較低。

（6）有機(jī)質(zhì)類型。研究區(qū)安源組干酪根H/C 原子比一般為0.56 ～0.98，為腐殖腐泥型油頁巖。表明該區(qū)油頁巖有機(jī)質(zhì)來源既有陸源高等植物，也有低等水生生物，同時(shí)細(xì)菌等微生物也有一定貢獻(xiàn)。

（7）有機(jī)質(zhì)豐度。據(jù)前人研究資料，研究區(qū)版石盆地油頁巖的有機(jī)炭含量（TOC）為3.1%，氯仿瀝青“A”平均為0.057%?？傮w表明有機(jī)質(zhì)豐度與油頁巖含油率呈正相關(guān)性，研究區(qū)油頁巖有機(jī)質(zhì)豐度高，為較好的生油巖。

（8）油頁巖厚度。研究區(qū)內(nèi)油頁巖單層厚度一般為1m ～5m，平均3.8m，最厚可達(dá)9m，總厚可達(dá)300 余米。厚度較大的油頁巖段主要集中在中油頁巖帶，該帶含油率一般為1%～5%，其中大于2%的油頁巖層數(shù)多，約有33 層，且地層分部穩(wěn)定，是資源勘查的重點(diǎn)層段，資源潛力較大。

（9）油頁巖產(chǎn)狀。研究區(qū)油頁巖主要呈褐色和黑褐色，風(fēng)化后呈灰色和灰綠色。土狀光澤，平均密度為2.1g/cm3，水平層理發(fā)育。薄層狀或紙狀，風(fēng)化卷起略具彈性。油頁巖礦層產(chǎn)狀總體較陡，傾角一般60°～70°，從地表向深部逐漸變緩。

（10）油頁巖分布規(guī)律。版石盆地上三疊統(tǒng)安源組油頁巖地層出露于安遠(yuǎn)城北29 公里處，西起林站，東至渡船坳北部，全長5000m 左右，地層總厚近500m。油頁巖層數(shù)較多，共發(fā)育有44層油頁巖，可分為下油頁巖帶、中油頁巖帶和上油頁巖帶。

縱向上，研究區(qū)中油頁巖帶的中上部含油率較高，下油頁巖帶和上油頁巖帶含油率偏低。平面上，研究區(qū)中部含油率較高，沿油頁巖層傾斜方向，由淺到深，含油率逐漸變低。本文分析認(rèn)為，影響含油率變化的主要原因，主要受沉積環(huán)境控制，中油頁巖帶下部主要由砂巖、礫巖夾薄層油頁巖及泥灰?guī)r組成，為動蕩的濱湖相沉積，對有機(jī)物的保存不利。而中上部巖性以泥質(zhì)頁巖為主，水平層理較發(fā)育，表明該期沉積環(huán)境比較穩(wěn)定，有利于有機(jī)質(zhì)的保存，因此含油率相對較高；平面上，研究區(qū)西部，砂質(zhì)巖石逐漸增多，沉積環(huán)境不穩(wěn)定，因此含油率較低，而東部泥灰?guī)r逐漸增多，故油頁巖含油率雖較低，但含原油情況逐漸變好。

3 油頁巖成礦條件分析

（1）古構(gòu)造條件。如前所述，版石盆地同時(shí)受新華夏系和EW 構(gòu)造帶控制作用，使盆地局部呈EW 向展布，整個(gè)盆地呈反“S”型特征，故新華夏系和EW 斷裂帶聯(lián)合控制了盆地，在這種構(gòu)造凹陷帶復(fù)合處，凹陷越深。研究區(qū)安源組沉積時(shí)，盆地整體下沉，處于構(gòu)造坳陷階段，構(gòu)造的發(fā)育為湖盆形成提供了先決條件，為油頁巖形成打下了基礎(chǔ)。但是由于盆地后期受三組斷裂的控制，可能也會對油頁巖形成造成一定的不利影響[3]。

（2）古氣候條件。安源組沉積時(shí)期，版石盆地主要以溫暖濕潤的古氣候?yàn)橹?，氣候溫暖，降雨量豐富，為湖盆油頁巖的形成提供了重要的物質(zhì)條件。

（3）沉積環(huán)境。版石盆地上三疊統(tǒng)油頁巖段以黑褐色、灰黑色泥質(zhì)巖為主，水平層理發(fā)育，見有硅質(zhì)巖和黃鐵礦結(jié)核及薄層石膏沉積，為還原環(huán)境下的半深湖相沉積，為油頁巖的形成創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。

（4）有機(jī)質(zhì)來源及保存條件。通過甾類、萜類等生物標(biāo)志化合物特征表明，版石盆地油頁巖為低等水生水生生物以及陸源高等植物雙重物源，有機(jī)質(zhì)類型為I-II1 型。其中尤以細(xì)菌及藻類等水生生物的貢獻(xiàn)最大，形成腐殖腐泥型油頁巖。藻類的大量生長為該區(qū)油頁巖形成提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。強(qiáng)還原環(huán)境為有機(jī)質(zhì)保存提供了有利保存條件。

4 結(jié)論

（1）版石盆地安源組油頁巖共44 層，單層厚度1m ～5m，平均3.8m，最厚可達(dá)9m，油頁巖總厚300 余米，產(chǎn)狀較陡。其中中油頁巖段油頁巖厚度較大、層數(shù)多、分布穩(wěn)定、含油率較高，是資源勘查的重點(diǎn)層段，資源潛力較大。

（2）版石盆地安源組油頁巖主要呈褐色和黑褐色，風(fēng)化后呈灰色和灰綠色。水平層理非常發(fā)育，表明該區(qū)沉積環(huán)境為低能的凈水環(huán)境；平均含油率為2.85%，為低品質(zhì)油頁巖；油頁巖灰分含量高，但發(fā)熱量較低，為高灰分低含油率油頁巖，全硫平均為0.17%，屬低硫油頁巖。

（3）版石盆地油頁巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，TOC 平均為3.1%，氯仿瀝青“A”含量平均為0.057%，為較好的生油巖。有機(jī)質(zhì)類型為腐殖腐泥型，有機(jī)質(zhì)來源既有陸源高等植物，也有低等水生生物，同時(shí)細(xì)菌等微生物也有一定貢獻(xiàn)。

（4）版石盆地安源組油頁巖是多種條件共同作用的結(jié)果。油頁巖沉積環(huán)境為淺湖相，強(qiáng)還原環(huán)境為有機(jī)質(zhì)保存提供了有利保存條件。構(gòu)造運(yùn)動為湖盆的形成提供了空間，溫暖濕潤的古氣候?yàn)楹璧匦纬商峁┝宋镔|(zhì)基礎(chǔ)，兩者的匹配關(guān)系最終促成了該區(qū)油頁巖的發(fā)育。

（5）豐富的有機(jī)質(zhì)來源為該區(qū)油頁巖的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，強(qiáng)還原環(huán)境為有機(jī)質(zhì)的保存并最終轉(zhuǎn)化成油頁巖提供了有力的保證。