內(nèi)蒙古烏拉特后旗巴格毛德油頁巖礦區(qū)地質(zhì)特征及成礦條件研究

郭佳城　馮巖　高娟　張亭榮　劉志明　張強(qiáng)

[摘要]在系統(tǒng)收集內(nèi)蒙古烏拉特后旗巴格毛德油頁巖礦勘查和研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外路線地質(zhì)調(diào)查工作，對巴格毛德油頁巖礦油頁巖賦存特征及成礦地質(zhì)條件進(jìn)行了探討。巴格毛德油頁巖礦為白堊紀(jì)早期內(nèi)陸湖相沉積礦床，含油量高、油頁巖礦層厚度大，油頁巖的形成與分布主要受構(gòu)造條件、沉積環(huán)境、古氣候條件等因素控制。古氣候影響有機(jī)質(zhì)的沉積和保存，控制油頁巖的形成，構(gòu)造控制著深凹陷、盆地的沉降中心，影響油頁巖的空間展布，沉積環(huán)境控制油頁巖的沉積厚度和含油率。

[關(guān)鍵詞]烏拉特后旗；巴格毛德；油頁巖；成礦條件

油頁巖又稱油母頁巖，是一種高灰分的可以燃燒的有機(jī)巖石。常規(guī)石油資源的增產(chǎn)難以滿足不斷增長的能源需求，因此，油頁巖作為一種新興的非常規(guī)能源資源受到了廣泛的關(guān)注。烏拉特后旗巴格毛德地區(qū)作為中國豐富的油頁巖資源之一，具有巨大的勘探和開發(fā)潛力。深入了解烏拉特后旗巴格毛德地區(qū)的地質(zhì)特征和成礦條件，以揭示油頁巖資源的形成機(jī)制及其分布規(guī)律可以對以后油頁巖資源的勘探和開發(fā)提供一定科學(xué)依據(jù)。

內(nèi)蒙古烏拉特后旗巴格毛德油頁巖礦位于內(nèi)蒙古巴彥淖爾市西北部，行政區(qū)劃隸屬烏拉特后旗管轄，北部靠近國界線。20世紀(jì)50年代末，地質(zhì)工作者開始涉足本區(qū)，1957年有五原狼山隊(duì)在此區(qū)東部進(jìn)行1：5萬地質(zhì)測量時發(fā)現(xiàn)油頁巖。受國家對油頁巖需求及原油市場價(jià)格波動等因素影響，本區(qū)斷續(xù)開展了預(yù)查、普查、詳查等工作，提交有相應(yīng)級別勘查報(bào)告，截至2022年底，本區(qū)已上表累計(jì)查明的資源儲量為21.51×108t，規(guī)模為大型油頁巖礦。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

本區(qū)大地構(gòu)造位于華北板塊北緣，構(gòu)造位置位于銀額盆地蘇紅圖坳陷的東北部的楚魯隆起的呼倫陶勒蓋坳陷。礦區(qū)內(nèi)多為第四系黃土所覆蓋，出露地層自下而上為上石炭統(tǒng)阿木山組（C2a）、下白堊統(tǒng)巴音戈壁組（K16）、上白堊統(tǒng)烏蘭蘇海組（K2ω）和第四系（圖1）。礦區(qū)總體為一傾向北西的單斜構(gòu)造，傾角2°～7°。礦區(qū)東南邊界存在牽引背斜，且發(fā)育在巴音戈壁組下段底部，對油頁巖層段及以上地層未產(chǎn)生影響。油頁巖礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖侵入。

2 油頁巖地質(zhì)特征

2.1 含礦層位

油頁巖賦存層位為巴音戈壁組（K1b），在本區(qū)中部大面積出露。呈北東向帶狀分布。油頁巖主要為灰色、深灰色、黑灰色、灰褐色油頁巖，水平層理及紋層發(fā)育，呈薄層頁片狀，含豐富的葉肢介藻類化石及碳化植物碎屑。主要礦物為石英、長石、方解石等碎屑礦物和層狀硅酸鹽粘土礦物伊利石、伊蒙混層、綠泥石和高嶺石，部分樣品中含有一定量的白云石和方沸石，少量樣品中含有黃鐵礦和菱鐵礦。根據(jù)巖性組合特征，可分為三個巖段。巴音戈壁組一段（K1b1）主要出露于本區(qū)南部一帶，巖性為灰褐色、紫紅色礫巖夾含砂礫巖，含油頁巖礦層，但含油率較低，無工業(yè)價(jià)值；巴音戈壁組二段（K1b2）巖性為灰、灰綠色泥巖、含泥礫巖，在其下部為灰黑色油頁巖，在區(qū)內(nèi)大面積出露，是油頁巖礦體的主要含礦地層；巴音戈壁組三段（Ki63）主要巖性紅色砂礫巖夾玄武巖。

2.2 含礦性與油頁巖分布規(guī)律

油頁巖主要產(chǎn)于巴音戈壁組二段（Ki62）的底部和中部。由于第四系松散砂礫層的覆蓋，露頭不佳，出露不全，在沖溝及少量地勢較高的區(qū)域可見油頁巖露頭。經(jīng)施工鉆孔揭露，含礦巖系最小厚度6.2m，最大厚度332.50m，平均厚度128.36m。含油頁巖礦層基本呈現(xiàn)出三個層段分布，均大部可采，最小厚度0.40m，最大厚度45.54m，礦層平均厚度19.64m，含礦系數(shù)15.30%（圖2）。

Ⅰ號油頁巖礦層含油率在4.28%～10.60%，平均6.45%，含油率變異系數(shù)34.21%，可采礦層含油率在5.24%-8.81%，平均6.36%；Ⅱ號油頁巖礦層含油率在3.92%～8.78%，平均6.13%，含油率變異系數(shù)15.12%，可采礦層含油率在5.00%～8.78%，平均6.23%；Ⅲ號油頁巖礦層含油率在3.81%～8.37%，平均6.01%，含油率變異系數(shù)26.94%，可采礦層含油率在5.05%～8.37%，平均6.21%。各可采油頁巖的厚度、加權(quán)平均后含油率及穩(wěn)定情況見表1。

本區(qū)油頁巖總含油率范圍為3.5%～10%，但主要在3.5%～7%。分布趨勢從淺部向下傾的深部含油率逐漸增大，含油率5%～7%的區(qū)域，主要呈帶狀分布于呼勒中三德一帶，向西北部含油率逐步增高至7%～10%。含油率大于5%的優(yōu)質(zhì)油頁巖總厚度分布趨勢以班拜特呼舒、蒙古里陶勒蓋為中心，厚度達(dá)到10～15m以上，向四周減薄至3m以下。東南邊界為剝蝕線，西北邊界接近于國境線（圖3）。

3 油頁巖成礦條件

3.1構(gòu)造條件

巴格毛德油頁巖礦構(gòu)造位置位于銀額盆地北部蘇紅圖坳陷東北端的呼倫陶勒蓋凹陷，屬于不對稱坳陷湖盆。盆地內(nèi)古構(gòu)造特征直接控制了沉積環(huán)境和沉積體系的分布，南于湖面和周圍物源區(qū)的高差大，早期侵蝕作用強(qiáng)，在盆地邊緣形成深切谷沖積扇充填體系，盆地內(nèi)則發(fā)育扇三角洲體系及濱淺湖體系。隨著邊界斷層的繼續(xù)活動或坳陷的繼續(xù)加深，湖盆的沉降在逐漸擴(kuò)大，水體加深，湖泊面積擴(kuò)大。由于湖平面上升速度遠(yuǎn)大于沉積物供應(yīng)速度，在深湖—半深湖區(qū)形成細(xì)粒沉積的油頁巖。油頁巖的形成主要受盆地內(nèi)發(fā)育的正斷裂的控制，斷裂控制著油頁巖的沉積位置和沉積厚度。油頁巖層厚度最大部位位于處于斷裂形成的深凹陷、盆地的沉降中心，油頁巖層總體表現(xiàn)為中部厚度大，盆地周緣厚度小。含油率也表現(xiàn)出相似的規(guī)律，盆地中心含油率高，向盆地四周含油率逐漸降低。

3.2 沉積條件

油頁巖形成的環(huán)境主要為湖相、湖沼相、海陸交互相和瀉湖相。巴格毛德地區(qū)不發(fā)育煤層，無海相生物化石，巖性以深灰色、黑色泥巖、頁巖、油頁巖為主，為典型的陸相湖泊沉積。白堊紀(jì)初期，湖盆開始形成，淺水期間以淺湖沉積為主，堆積了較厚的以礫巖為主的粗碎屑巖，上部漸變?yōu)榛揖G色砂巖體系。隨后含水區(qū)擴(kuò)大，湖中心積水變深，在滯留閉塞的半深湖—深湖區(qū)，沉積了較厚的灰綠色、黃綠色以泥巖為主的巖層和有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的巨厚的油頁巖層。早白堊世后期湖水變淺，沉積了以紅色為主的礫巖、砂礫巖層，地殼活動亦較頻繁，伴隨有較多的酸性、基性火山巖噴溢。油頁巖分布受沉積相控制，分布在深湖—半深湖沉積區(qū)，隨著湖水深度的增加，油頁巖厚度增大，含油率增高。

3.3 古氣候條件

古氣候環(huán)境是影響有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)力的主要因素，古氣候通過影響水體蒸發(fā)量和補(bǔ)給量的平衡控制著湖平面的變化，影響盆地中水體的酸堿度、含鹽度和氧化環(huán)境變化，從而影響油頁巖的形成和分布。巴格毛都地區(qū)巴音戈壁組沉積時期，豐富的葉肢介藻類化石及碳化植物碎屑的出現(xiàn)，表明在此時出現(xiàn)了一個比較穩(wěn)定的湖相沉積。巴音戈壁組油頁巖粘土礦物伊蒙混層和伊利石含量高，高嶺石含量相對較少，反映了干旱和溫暖氣候交替。含油頁巖段樣品的Sr/Ba值垂向上水體咸度變化波動較大，反映了淡水與半咸水—咸水交替出現(xiàn)的強(qiáng)還原水體環(huán)境，濕潤氣候下動植物繁盛，隨著氣候轉(zhuǎn)為干燥，水體鹽度增加，產(chǎn)生水體分層，湖底形成了一個相對缺氧的還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的生成和保存，生成了厚度較大的黑色泥巖和黑色、黑褐色油頁巖。

4 結(jié)論

內(nèi)蒙古烏拉特后旗巴格毛德地區(qū)油頁巖產(chǎn)于下白堊統(tǒng)巴音戈壁組二段，含油量高，總含油率范圍為3.5%～10%，礦層厚度大，礦層平均厚度19.64m，含礦系數(shù)15.30%，地質(zhì)條件較好。巴格毛都油頁巖礦為白堊紀(jì)早期內(nèi)陸湖相沉積礦床，油頁巖的富集主要受構(gòu)造條件、沉積環(huán)境、古氣候條件等因素控制。古氣候影響有機(jī)質(zhì)的沉積和保存，控制油頁巖的形成，構(gòu)造控制著深凹陷、盆地的沉降中心，影響油頁巖的空間展布，沉積環(huán)境控制油頁巖的沉積厚度和含油率。本次通過深入研究探討巴格毛德油頁巖成礦條件和地質(zhì)特征，為進(jìn)一步研究油頁巖的形成和分布提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時為進(jìn)一步開發(fā)油頁巖提供了一定的參考依據(jù)。