喬官礦區(qū)油頁(yè)巖礦地質(zhì)特征及找礦方向分析

張振華

（山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì)，山東 泰安 271000 ）

油頁(yè)巖屬于非常規(guī)油氣資源，以資源豐富和開發(fā)利用的可行性而被列為21世紀(jì)非常重要的接替能源，是不可再生的化石能源。山東省昌樂縣喬官礦區(qū)位于鄭母凹陷東部，具有較好的油頁(yè)巖成礦條件。近年來，山東泰山地質(zhì)勘查公司在該區(qū)開展找礦工作，利用二維地震勘探、鉆探等手段，發(fā)現(xiàn)了隱伏于千米之下的油頁(yè)巖礦床。

1 成礦地質(zhì)背景

礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊（Ⅰ）、魯西隆起區(qū)（Ⅱ）、魯中隆起（III）柳山-昌樂斷?。á簦?、鄭母凹陷（Ⅴ）東南部。

1.1 地層

區(qū)域地層主要出露古生代寒武紀(jì)長(zhǎng)清群、九龍群、中生代白堊紀(jì)萊陽(yáng)群、青山群、大盛群、新生代古近紀(jì)五圖群、新近紀(jì)臨朐群和第四系。

五圖群李家崖組為區(qū)域控礦地層，據(jù)鉆孔揭露，李家崖組自上而下劃分為A、B、C、D四段，其中C段為主含礦層[1]。

A段：巖性以砂質(zhì)頁(yè)巖、泥巖為主，夾少量砂巖、砂礫巖，層厚103～220m。含煤層7層。

B段：巖性為灰色砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖，以砂巖為主，夾有薄層石灰?guī)r（占10%），層厚167～284m。含煤層12層。

C段：巖性以油頁(yè)巖、泥巖為主，夾砂巖、煤層和泥灰?guī)r，厚127～247m。該巖段含煤12層，煤層多夾于油頁(yè)巖中。含油頁(yè)巖7層。

D段：以砂質(zhì)泥巖為主，夾油頁(yè)巖、少量泥灰?guī)r，厚43～284m，該巖段上部含兩層可采油頁(yè)巖層，含煤10層。

1.2 構(gòu)造

區(qū)域斷裂構(gòu)造主要有NNE向、NW向兩組，控制了臨朐-昌樂新生代凹陷盆地的格局及中新生代火山巖的分布，區(qū)域斷層大多屬隱伏斷層。

1.2.1 NNE向斷裂

鄌郚-葛溝斷裂：為鄭母凹陷的東界斷裂，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度約21.1km，多被第四系覆蓋，總體走向17°，傾向NW，傾角79°左右。

沂水-湯頭斷裂：分布于鄌郚-葛溝斷裂以東，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度約11.5km，總體走向15°左右，傾向NW，傾角76°左右，斷裂屬逆斷層。

1.2.2 NW向斷裂

青州-大車溝斷裂：分布于區(qū)域西南，為鄭母凹陷與柳山凸起、博山凸起的分界斷裂。區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度9.50km，斷裂總體走向320°，傾向NE，傾角60°左右。

五圖-劉家堯斷裂：分布于區(qū)域東北，為鄭母凹陷與柳山凸起東北段的分界斷裂，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度18.90km。斷裂總體走向300°，傾向SW，傾角60°左右。

1.3 巖漿巖

區(qū)域巖漿巖較發(fā)育，主要表現(xiàn)為新太古代二長(zhǎng)花崗巖廣泛侵入和中生代巖漿巖、新生代火山噴發(fā)。

侵入巖分布于區(qū)域的東南及西南，主要發(fā)育有傲徠山序列蔣峪條帶狀中粒黑云二長(zhǎng)花崗巖、條花峪弱片麻狀中粒含黑云二長(zhǎng)花崗巖及松山中粒二長(zhǎng)花崗巖等。

新生代火山以裂隙式噴發(fā)、寧?kù)o溢流為主，火山巖主要發(fā)育于臨朐群牛山組灰黑色致密塊狀、杏仁狀、氣孔狀玄武巖及堯山組灰黑色致密塊狀玄武巖。

2 礦區(qū)地球物理特征

2.1 礦區(qū)重力特征

礦區(qū)重力場(chǎng)分區(qū)屬魯西正負(fù)重力場(chǎng)區(qū)-北部正負(fù)重力場(chǎng)區(qū)。礦區(qū)重力場(chǎng)高低正負(fù)異常特征明顯，以場(chǎng)值-14×10-5m/S2為界，大于-14×10-5m/S2的為凸起，小于-14×10-5m/S2的為凹陷。其中鄭母凹陷位于負(fù)重力場(chǎng)區(qū)，場(chǎng)值為-16～ -26×10-5m/S2的平穩(wěn)負(fù)重力場(chǎng)區(qū)，呈啞鈴狀北西-南東向展布。

2.2 礦區(qū)二維地震特征

礦區(qū)李家崖組為含油頁(yè)巖、煤炭地層，油頁(yè)巖段巖石組合以油頁(yè)巖、泥巖為主體，有較強(qiáng)波阻抗差異，可以形成能量較強(qiáng)反射波Ty波，是礦區(qū)油頁(yè)巖解釋基礎(chǔ)。本次二維地震工作對(duì)油頁(yè)巖層的解譯情況較好，經(jīng)鉆孔驗(yàn)證與實(shí)際見礦層位較為吻合（圖1）。

圖1 礦區(qū)典型時(shí)間剖面

3 礦床地質(zhì)特征

3.1 礦層特征

目前礦區(qū)圈定油頁(yè)巖礦層2層，編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ（圖2），其中Ⅱ礦層為主礦層。

Ⅰ礦層呈薄層狀產(chǎn)于向斜中。礦層總體走向38°，西翼傾向128°，東翼傾向308°，傾角9°～15°。據(jù)二維地震成果，南北長(zhǎng)4600m，東西延深4859m。礦層埋深1120.00m～2170.00m，礦層厚度1.00m，礦石含油率3.68%。

Ⅱ礦層呈中厚層狀產(chǎn)出。礦層總體走向38°，西翼傾向128°，東翼傾向308°，傾角9°～15°。據(jù)二維地震成果，南北長(zhǎng)4600m，東西延深4859m。礦層埋深1121.64～2171.64m，礦石含油率3.91%。

圖2 礦區(qū)00勘探線地質(zhì)剖面圖

3.2 礦石特征

油頁(yè)巖礦為沉積成因，大多具有泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，頁(yè)理狀構(gòu)造。

油頁(yè)巖成分主要包括油母、水分和其他礦物。

油母：含量約10%～50%(干基)，油母的元素組成主要為碳、氫，以及少量的氧、氮、硫。其氫碳原子比為1.25～1.75。

水分：油頁(yè)巖礦水分為5.66%～7.56%，平均6.33%。

礦物質(zhì)：主要有石英、高嶺土、蒙脫石、云母、碳酸鹽巖以及微量硫鐵礦等。

油頁(yè)巖礦低位發(fā)熱量（Qnet，d）介于3.13MJ/kg～5.77MJ/kg。

油頁(yè)巖按灰分（Ad）高低劃分標(biāo)準(zhǔn)：?jiǎn)坦儆晚?yè)巖灰分介于76.98%～83.27%之間，屬高灰分油頁(yè)巖。Ⅰ礦層全硫含量為2.50%，Ⅱ礦層全硫含量平均為2.66%。根據(jù)油頁(yè)巖全硫（SQg）含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Ⅰ礦層屬中硫油頁(yè)巖，Ⅱ礦層屬富硫油頁(yè)巖[3]。

4 礦床成因

礦區(qū)位于新生代斷陷盆地鄭母凹陷內(nèi)，古近紀(jì)、新近紀(jì)期間的沂沭斷裂帶處在左旋右旋轉(zhuǎn)換期，構(gòu)造活動(dòng)較弱，加之古氣候較為溫暖、潮濕，對(duì)油頁(yè)巖的形成最為有利[2-3]。盆地內(nèi)在此期間沉積了古近紀(jì)五圖群及臨朐群地層，五圖群李家崖組中部地層形成時(shí)，湖盆面積較盆地形成初期擴(kuò)大，水體加深，以淺湖相沉積為主，有利于生物大量繁殖，堆積于湖盆中的生物殘骸經(jīng)長(zhǎng)久腐化，變成富含有機(jī)質(zhì)的腐泥質(zhì)，成為油頁(yè)巖的原始物質(zhì)。隨著盆地的演化，不斷死亡的生物遺體與泥質(zhì)同時(shí)沉積，有機(jī)沉積物與炭質(zhì)泥巖交替沉積，其上部不斷被新的沉積物覆蓋，造成與氧氣隔絕的還原環(huán)境。分散在沉積物中的生物殘?bào)w經(jīng)歷一系列的生物化學(xué)作用、生物降解作用，聚合成復(fù)雜的混合物，混合物同泥質(zhì)一起成為腐泥，隨著湖盆的不斷沉降，沉積物不斷加厚，承受的壓力不斷增大，使腐泥逐漸固解成巖，后經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用，最終形成油頁(yè)巖礦床[4-5]。

5 成礦地質(zhì)條件

五圖群李家崖組是由粉砂巖與泥巖夾薄層泥灰?guī)r組成的基本層序，為淺湖相沉積環(huán)境，局部地段含油頁(yè)巖礦層及可采煤層，油頁(yè)巖礦主要賦存在李家崖組C段地層中。區(qū)域已施工鉆孔揭露地層對(duì)比情況見圖3。

圖3 區(qū)域李家崖組對(duì)比圖

喬官礦區(qū)西北地區(qū)施工的ZK01鉆孔，揭露到李家崖地層厚度較大，黑色頁(yè)巖泥巖較多，未發(fā)現(xiàn)油頁(yè)巖礦層。表明油頁(yè)巖在鄭母凹陷西部不發(fā)育，原因由于靠近盆地中心位置，水深度過大，對(duì)有機(jī)物的儲(chǔ)存不利，不利于油頁(yè)巖礦形成。

位于喬官礦區(qū)東北部五圖煤礦與喬官礦區(qū)同處于鄭母凹陷與柳山凸起過渡帶，五圖煤礦鉆孔ZK25揭露的的李家崖組巖性及油頁(yè)巖特征與喬官礦區(qū)基本相同（表1），表明油頁(yè)巖在鄭母凹陷東部邊緣連續(xù)均勻沉積。

因此，喬官礦區(qū)所在的鄭母凹陷與柳山凸起邊緣過渡帶為油頁(yè)巖成礦有利地段，具備較好的油頁(yè)巖成礦地質(zhì)條件。

6 找礦方向

（1）五圖群李家崖組C段為礦區(qū)油頁(yè)巖主要含礦層和找礦標(biāo)志層。

（2）油頁(yè)巖多產(chǎn)于斷陷盆地邊緣，凹陷與凸起接壤的過渡地帶為油頁(yè)巖礦產(chǎn)出的有利地段。

（3）五圖煤礦油頁(yè)巖與煤層交替出現(xiàn)，屬相似沉積環(huán)境產(chǎn)物，因此，煤礦預(yù)測(cè)區(qū)是尋找油頁(yè)巖礦理想靶區(qū)。

（4）二維地震勘探是尋找油頁(yè)巖礦床的有效手段，厚度穩(wěn)定的油頁(yè)巖礦層地震波明顯，因此，二維地震解譯較好的位置是區(qū)內(nèi)找礦的有利方向。

表1 喬官礦區(qū)與五圖煤礦含礦層巖性組合對(duì)比表