安徽省碭山縣黃口地區(qū)油頁巖成礦地質(zhì)條件及勘查技術(shù)路線

李華春

摘要：油頁巖勘查目前是我國一項(xiàng)重要的地質(zhì)工作。油頁巖形成地質(zhì)條件研究是地質(zhì)勘查工作的前提，油頁巖的形成是古地理、古氣候和古構(gòu)造等因素綜合作用的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：油頁巖；古地理；古氣候；古構(gòu)造；成礦地質(zhì)條件；勘查技術(shù)路線

油頁巖是富含有機(jī)物的沉積巖，粒度小，主要成分為油母質(zhì)，可提煉出液態(tài)油類。油母質(zhì)被視為石油的替代品。

油頁巖的形成首先是具備豐富的有機(jī)質(zhì)來源、良好的有機(jī)質(zhì)保存條件，其次為形成后期的礦藏保存條件，而這些條件歸結(jié)起來又是古地理、古氣候和古構(gòu)造等因素結(jié)合作用的結(jié)果。

本區(qū)為第四系全覆蓋隱伏地區(qū)，主要采取物探、鉆探、取樣分析三者相結(jié)合的勘查方法。

1.古地理?xiàng)l件

依據(jù)《黃口地區(qū)重力面積普查工作成果報(bào)告》，從《安徽省黃口地區(qū)布格重力異常平面圖》《河南省豫東—安徽省黃口地區(qū)構(gòu)造略圖》可見，調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)屬黃口重力低異常區(qū)，后黃樓重力低，最小幅值小于-35毫伽，異常走向?yàn)闁|西向。說明本區(qū)是呈東西向沉積的凹陷，具備形成油頁巖盆地的條件。

小型斷陷湖泊，湖泊—沼澤類型的含油頁巖盆地在中國比較發(fā)育，主要形成于中國的新生代。本區(qū)古近紀(jì)較發(fā)育，屬湖泊相沉積。安徽省碭山縣北部勘查區(qū)煤炭普查2013年年底至2014年初施工的zk5-1孔，孔深835.00m～865.00m含油頁巖，含油率達(dá)6.4%，該油頁巖呈灰黑色，含有機(jī)質(zhì)較多，為湖泊沉積的產(chǎn)物。根據(jù)鉆孔所見巖性分析與古近系可比，另在查區(qū)內(nèi)施工的黃18孔在481.69m之下見到了古近系地層，在北部鄰區(qū)施工的173孔于512m之下和HX20孔454m之下均見到了古近系，在查區(qū)西部鄰區(qū)施工的黃3孔于640m之下也見到了古近系地層。為此在本區(qū)尋找與古近系有關(guān)的油頁巖是比較有利的。

2.古構(gòu)造條件

黃口斷陷帶之后黃樓凹陷盆地，是在太康隆起、魯西南隆起的結(jié)合部位，符合劉招君所著《中國油頁巖》一書中新生代含油頁巖盆地形成夾持于太行山東斷裂和郯—廬斷裂之間，以河南省為主體的盆地群。

含油頁巖盆地的形成和演化受大地構(gòu)造控制，是構(gòu)造演化階段的產(chǎn)物。古近紀(jì)，由于印度板塊向西北方向推擠歐亞板塊，使歐亞板塊與太平洋板塊產(chǎn)生相對右旋的應(yīng)力場。受這一應(yīng)力場控制，郯廬、蘭聊—滄東和太行山東麓斷裂發(fā)生右旋張扭，斷面拉張開啟，巖漿上涌，地殼上部斷陷成盆，主干邊界斷裂派生出一系列次級(jí)斷裂；同時(shí)，在盆地中部一系列印支期東西向斷層發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，成為控制坳陷和凹陷的重要斷層，形成了斷路較大的箕狀斷陷盆地，沉積了巨厚的古近系。我國中新生代含油頁巖盆地的形成夾持于太行山東斷裂和郯—廬斷裂之間的盆地群，該調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)地處郯—廬斷裂構(gòu)造帶以西，產(chǎn)生一系列沿?cái)嗔寻l(fā)育的斷陷盆地，黃口斷陷帶后黃樓凹陷、敬安凹陷等是屬本區(qū)域三級(jí)構(gòu)造體系之一。

3.古氣候條件

油頁巖是一種富含有機(jī)質(zhì)的巖石，主要由藻類及一部分低等生物遺骸或者高等植物殘?bào)w演化而成。大量藻類、低等生物和陸地植被的繁盛是油頁巖形成的基礎(chǔ)，而氣候又是控制地球表面外生作用和生物界繁衍的基本因素。因?yàn)闅夂虻淖兓?，影響到沉積盆地中水體的酸堿度、含鹽度和氧化還原環(huán)境的變化，從而影響了沉積盆地中有機(jī)質(zhì)的形成和分布。因此，古氣候也是沉積盆地控制油頁巖聚集的重要因素之一。通常，在溫暖濕潤條件下，植被條件穩(wěn)定，降水量豐富。因此，一方面穩(wěn)定的植被使無機(jī)碎屑物質(zhì)供給較低帶入大量溶解的營養(yǎng)物質(zhì)，大大提高了湖泊的初始生產(chǎn)力；另一方面，降水豐富容易形成深湖，具有長年穩(wěn)定分層的特點(diǎn)，形成穩(wěn)定的還原條件，有利于有機(jī)質(zhì)的保存。因此，油頁巖形成的最有利古氣候條件組合為溫暖、潮濕的氣候特征。在中國氣候歷史中，具有多期的溫暖潮濕氣候旋回，這些旋回控制了陸相盆地油頁巖的多旋回發(fā)育，從而形成了中國石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、晚三疊世、侏羅紀(jì)、早白堊紀(jì)、古近紀(jì)這幾個(gè)重要的油頁巖賦存期。

本調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)屬古近系油頁巖賦存期。

4.地球物理特征

本區(qū)重力場被8條較大的等值線密集帶（見表1）分隔成為八個(gè)異常特征和組合規(guī)律各不相同的異常區(qū)，全區(qū)異?？傮w走向?yàn)闁|西向，但各異常區(qū)內(nèi)的異常比較復(fù)雜，走向不一，有東西向（近東西向）、北西向、北東向、北北東向，顯示了本區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造行跡與其展布特征。

根據(jù)物性特征，將本區(qū)巖礦石分為古生界碳酸巖類、新生界碎屑巖類、巖漿巖類、鐵銅礦石、銅金礦化蝕變巖類等5種類型。各類巖礦石的物性及其物探異常特征見表2。

表2中5種類型巖礦石，均存在較大的物性差異。除新生界碎屑巖類外，其余4種類型巖礦石均與區(qū)內(nèi)主要控礦要素有關(guān)。表明本區(qū)利用物探方法開展找礦工作具有地球物理前提。

5.以往工作研究程度與綜合評(píng)述

1959年5月至1962年10月，安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局325地質(zhì)隊(duì)在蕭縣黃口、碭山地區(qū)開展了大面積的煤炭地質(zhì)快速普查工作，并提交了《安徽省蕭縣黃口地區(qū)普查鉆孔地質(zhì)報(bào)告》。在黃口地區(qū)施工了29個(gè)鉆孔，僅3個(gè)鉆孔在碭山縣境內(nèi)見二疊系煤系地層，其余鉆孔均見到新生界三疊系、侏羅系或古近系（黃18孔）地層，找煤工作效果不好。黃18孔位于蕭縣黃口附近（本次工作區(qū)東南角），孔深481.69m之下見到了古近系。是尋找古近系油頁巖有利線索之一。

1978年11月至1981年5月，地質(zhì)部第四物探大隊(duì)461隊(duì)在黃口及豫東地區(qū)進(jìn)行1∶100000重力面積普查工作，于1981年12月提交《黃口及豫東地區(qū)重力面積普查工作成果報(bào)告》。普查工作基本上了解了區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造輪廓，進(jìn)一步劃分了工區(qū)地質(zhì)構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)不同走向的斷裂活動(dòng)控制著工區(qū)內(nèi)各級(jí)構(gòu)造的形成和發(fā)展以及不同時(shí)代地層的沉積。本區(qū)的凸起和凹陷大多數(shù)為受斷層影響形成的斷塊凸起和凹陷，凹陷內(nèi)沉積了較厚的中新生代陸相地層。沉積最厚的凹陷和次凹地區(qū)是尋找新生界含油圈閉構(gòu)造的有利部位，而凸起區(qū)可以探索、尋找煤層氣構(gòu)造。后黃樓凹陷為黃口斷陷帶的次一級(jí)構(gòu)造單元，已揭露的古近系地層達(dá)2000m以上，是尋找油頁巖的有利構(gòu)造部位。

1989年以來，安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局325地質(zhì)隊(duì)在工作區(qū)外圍蕭縣、碭山等地開展了較多的煤田地質(zhì)勘查工作先后提交了《安徽省煤炭資源遠(yuǎn)景調(diào)查報(bào)告》《安徽省蕭縣西部煤炭資源調(diào)查評(píng)價(jià)地質(zhì)報(bào)告》《安徽省碭山縣朱樓勘查區(qū)煤炭詳查報(bào)告》，提交各類煤炭資源儲(chǔ)量達(dá)3億噸以上。

2014年1月，碭山縣周寨鎮(zhèn)陳樓施工的碭北ZK5-1鉆孔，該孔設(shè)計(jì)孔深為1500m，2013年8月份開工，2014年1月24日孔深為1088m。所見地層均為古近系界首組泥巖、粉砂巖，砂巖很少，地層產(chǎn)狀平緩（地層傾角均小于3°），水平層理發(fā)育。630.00m～853.00m為含鹽地段，巖芯表面為白色。835.00m～865.00m為灰黑色含油頁巖（油頁巖，850.00m含油率最高6.4%，超過6%的最低工業(yè)品位）見圖片Ⅰ。1035.00m～1088.00m富含鹽和硬石膏，呈互層狀，單層厚度 1cm～10cm，品位不詳（送過樣品，未出結(jié)果）。巖芯鉆機(jī)鉆進(jìn)到該層位時(shí)能聞到油味，口能感到堿味。該區(qū)找到油頁巖及膏鹽資源是很有希望的。

6.勘查技術(shù)路線

本區(qū)為第四系全覆蓋隱伏地區(qū)，依1∶10萬重力異常圖為依據(jù)，擇優(yōu)驗(yàn)證。

（1）在調(diào)查評(píng)價(jià)區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)比例尺為1∶1萬三條重力剖面和同比例尺可控源電磁法（CSAMT）音頻，兩項(xiàng)同步進(jìn)行。根據(jù)重力異常和電阻率異常，判斷凹陷的范圍和地層構(gòu)造形、巖性特征、同時(shí)與區(qū)內(nèi)ZK5-1孔進(jìn)行對比研究，從中選取3個(gè)成礦有利部位進(jìn)行布孔驗(yàn)證。同時(shí)編制重力剖面圖，電磁異常剖面圖。

（2）在物探工作的基礎(chǔ)上布置三個(gè)鉆孔，并進(jìn)行全部測井，了解地層層序，成礦層位，成因類型，物性特征。采集各類樣品。編制鉆孔1∶500綜合地質(zhì)柱狀圖。

（3）分類采集各類樣品進(jìn)行測試。對以上綜合分析地質(zhì)成果進(jìn)行驗(yàn)證，修編地質(zhì)圖。進(jìn)行遠(yuǎn)景儲(chǔ)量估算。

7.工作部署

（1）工作布置依據(jù)：

《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》（GB/T 13908-2002）和《固體礦產(chǎn)資源/儲(chǔ)量分類》（GB/T 17766-1999）。

1981年12月提交《黃口及豫東地區(qū)重力面積普查工作成果報(bào)告》《安徽省黃口地區(qū)布格重力異常平面圖》《河南省豫東—安徽省黃口地區(qū)構(gòu)造略圖》、黃18孔鉆孔資料、2013年施工的ZK5-1孔為依據(jù)。

（2）工作布置原則：

①從已知到未知，以礦找礦；

②從后黃樓凹陷中心往四周不斷展開，在已設(shè)探礦權(quán)區(qū)內(nèi)暫不布置工作；

③采用一孔多用原則，以少的工作量取得最佳地質(zhì)效果。

8.結(jié)論

本次研究了黃口地區(qū)油頁巖形成的古地理、古氣候和古構(gòu)造等地質(zhì)條件，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡孛嫖锾胶偷刭|(zhì)鉆探工作，為安徽省油頁巖的勘查工作提供新的突破。

參考文獻(xiàn)：

[1]《安徽省蕭縣黃口地區(qū)普查鉆孔地質(zhì)報(bào)告》.安徽325地質(zhì)隊(duì). 1960. 10.

[2]《黃口及豫東地區(qū)重力面積普查工作成果報(bào)告》.地礦部第四物探隊(duì)（1981.12）

[3]《安徽省煤炭資源遠(yuǎn)景調(diào)查報(bào)告》.安徽325地質(zhì)隊(duì). 1989. 6.