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吉林省油页岩资源现状及分布特征

2015-10-29牛继辉汪志刚

吉林地质 2015年3期
关键词:岩段舒兰油页岩

汪 洋,牛继辉,汪志刚

1.吉林大学, 吉林 长春 130061;2.吉林省地质调查院,吉林长春 130061;3.吉林省第一地质调查所,吉林 长春130033



吉林省油页岩资源现状及分布特征

汪 洋1,牛继辉2,汪志刚3

1.吉林大学, 吉林 长春 130061;2.吉林省地质调查院,吉林长春 130061;3.吉林省第一地质调查所,吉林 长春130033

吉林省油页岩资源储量丰富,主要分布在盆地中,其中松辽盆地、柳河盆地、伊通—舒兰盆地、蛟河盆地、延吉盆地、珲春盆地是重要含矿盆地。最主要油页岩集中在松辽盆地,合理开发吉林省油页岩矿产资源,对缓解我国能源短缺局面中将起重要作用。

油页岩资源 ;资源现状 ;分布特征

0 引言

中国是油页岩资源丰富的国家,其资源量仅次于美国、巴西和爱沙尼亚,居世界第四位。吉林省油页岩资源储量丰富,从1959年开始就投入了大量地质工作,现已查明油页岩499亿吨,占全国已查明资源量的55%,随着人口的增长,经济建设规模的扩大和人民生活水平的提高,能源消耗量也与日俱增,目前已处于全球性的能源危机时期,为此,合理开发吉林省油页岩矿产资源,对缓解我国能源短缺局面中将起重要作用。

1 吉林省油页岩资源

吉林省油页岩分布范围较广,省内40多个大小不等的盆地都含有油页岩矿。经吉林省地质调查院对40个油页岩盆地资源量预测,总资源量为3 152.03亿吨。成矿时代主要是中新生代,赋矿层位为侏罗系、白垩系和古近系、新近系,其中早白垩系和古近系、新近系为主要含矿层位。油页岩矿层主要有白垩系青山口组(K1qs)、嫩江组(K2n)、大砬子组(K1d2),古近系梅河组(Em)、珲春组(E1-3hc)、舒兰组(Es)。油页岩层位稳定,规模大,矿石类型简单,油页岩含油率一般3.5%~14.69%,平均品位5%左右。黑色或褐色泥页岩型,易于加工;油页岩矿体一般埋深小于500 m,埋藏浅,易于开采。

2 分布特征

2.1 松辽盆地

松辽盆地位于吉林省中西部,面积45 000 km2,区内地层主要是中生代白垩纪的细碎屑岩。自下而上有泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组及新近系太康组,地层走向NNE,倾向南东,倾角3°左右。其中早白垩世的青山口组和晚白垩世的嫩江组与油页岩关系密切。(图1、图2)。

(1)青山口组下部灰绿色岩段(K1qs):该岩段自下而上分两层:

第一层:位于该岩段底部,为一套黑色页岩,其中含质量较好的油页岩矿层,主矿层为一层,最多达6层。黑色页岩层厚度74.2 m。

第二层:下部是青灰色页岩与青灰色块状页岩互层带,普遍含有黑色化石碎片和黑色介形虫化石层(20 cm厚)。再向上为灰白色凝灰质块状页岩及暗灰色页岩组成的互层带。第二层厚度为108 m。见青山口组含矿层位柱状图1。

图 1 青山口组含矿层位柱状图Fig.1 The ore bearing histogram of Qingshankou Formation

(2)嫩江组灰绿色岩段(K2n1):该岩段自下而上分为三层:

第一层:下部是灰绿色薄层状到中厚层状粉砂质页岩。岩层具有明显的交错层理和斜层理,普遍含星散状黄铁矿小颗粒及结核。局部夹薄层硅质灰岩,上部是灰黑、灰绿色页岩,岩石中介形虫化石十分普遍,含少量叶肢介化石,并见有星散状黄铁矿及结核。

第二层:为灰绿色与灰黑色层状页岩组成的互层带,其中含矿1~2层,最多达3层。矿层与岩层为渐变过渡关系,该层以含灰白色薄层的粉砂质及富含介形虫化石为特征。

第三层:下部是灰绿色到灰黑色层状页岩夹钙质灰岩、介形虫灰岩等,水平层理和波状层理发育。该岩段厚度大于100 m。

(3)嫩江组粉砂质页岩、油页岩段(K2n2):该岩段自下而上分两层:

第一层:为灰黑色油页岩层,岩石呈黑色,较致密层状,水平层理发育,层面平坦,富含叶肢介化石。该层是最重要的含矿层位,多含一层矿,局部含两层矿。矿层的含油率常与化石含量成正比,即化石含量集中的部位含油率就高,油页岩层中夹9层灰白-微黄色含钙质纸片状粉砂岩夹层,厚度11~28 cm不等,

第二层:浅灰-暗灰黑色块状粉砂质页岩,下部岩层颜色较深,粉砂质成分含量少,层理不发育,含介形虫及叶肢介化石,与第一层油页岩层为渐变过渡关系;上部颜色较浅,层理不发育,两岩层厚度150 m。见嫩江组含矿层位柱状图(图2)。

2.2 柳河盆地

盆地走向50°,宽10~20 km,面积2 033 km2,区内地层主要是梅河组,属新生界古近系始新—渐新统产物,自下而上可划分为4个岩性段:

(1)底部粗碎屑岩段(E1):由分选度磨圆度均较差的砂砾岩、砾岩组成,厚度约280 m。

(2)下含煤岩段(E2):主要为含煤碎屑沉积,由中—细碎屑岩、泥岩、粉砂岩和煤层组成。厚度为40~90 m。

(3)褐色泥岩—含油页岩段(E3):由巨厚的泥岩组成,是主要的含油页岩层位。

(4)上含煤岩段(E4):主要为砂岩、粉砂岩及泥质岩沉积,局部含可采煤,厚度150~200 m。褐色泥岩含油页岩段(E3)由巨厚的泥岩组成,多为褐色,灰褐色、咖啡色等纯质泥岩,该岩段在盆地内分布广泛,中下部为油页岩沉积,上部夹薄层粉砂岩及细砂岩,该岩段一般厚度90~150 m,最大厚度达400多米,见含矿层位柱状图3。该褐色泥岩段大致相当于抚顺煤田古城子组(主要含煤层)下部的纪军屯组(褐色油页岩层)。另据煤田2003年施工钻孔ZK4(孔深586.75 m),油页岩厚度达450 m(图3)。

2.3 伊通—舒兰盆地

伊通—舒兰盆地油页岩矿区位于吉林省长春市东南、吉林市北,伊通县—舒兰县一带。面积:4 756 km2。

图 2 嫩江组含矿层位柱状图Fig.2 The ore bearing histogram of Nenjiang Formation

图 3 梅河组含矿层位柱状图Fig.3 The ore bearing histogram of Meihe Formation

本区位于中、新生代依兰—伊通地堑的中南部。其内有多个向斜,轴向北东—南西,并形成舒兰、伊通等多个向斜盆地。

区内主要分布有白垩系下统、古近系及第四系。

白垩系下统泉头组由一套棕红色砾岩、紫红色泥岩、粉砂岩组成。

古近系是该区的主要含油页岩层位,自下而上划分为古新统缸窑组,始新统棒槌沟组和舒兰组,渐新统水曲柳组及上新统船底山组。

缸窑组:呈北东-南西向分布于伊-舒盆地的两侧,由成分复杂分选较差的砾岩、砂岩夹泥岩组成,个别地区夹碳质岩或煤层,含丰富的古新世孢粉化石。为伏于古新统之下,第三系初期形成的滨湖三角州相沉积,与下伏白垩系泉头组,及华力西期花岗岩均为不整合接触。控制厚度297 m。

棒槌沟组:平行不整合超覆于缸窑组之上,主要岩性为粉砂岩夹粘土矿,及细砂岩、砂岩夹煤线。

舒兰组:主要分布于伊—舒盆地两侧,可分上、下两个岩段,下岩段:主要岩性为灰白色、灰绿色、粉砂岩、砂岩夹泥岩含多层工业煤层,上岩段:为褐色泥岩段是主要含油页岩层位,油页岩含率3.5%~11.82%,岩层厚275.3 m。该组与下伏棒槌沟组为整合接触,与上覆水曲柳组为不整合接触,地层厚度380~710 m。

水曲柳组:出露于伊通—舒兰盆地北部盆河—平安镇一带,呈北东向条带状展布,主要岩性为灰绿色砂岩、砂页岩、泥岩粉砂质泥岩、砂砾岩和砾岩,局部夹煤线及可采煤层,与下伏舒兰组为不整合接触,厚度大于600 m。

该盆地在过去的几十年中曾在舒兰组中开展过大规模的煤矿勘查工作,并发现有巨厚的褐色泥岩,褐色泥岩下部是工业煤矿层,舒兰组的这种岩石组合与辽宁的扶顺地区岩石组合极其相似。即舒兰组上段的褐色泥岩相当于抚顺地区的计军屯组(褐色油页岩层)。下段的含煤岩层相当于下部的古城子组(主含煤层,见图4)。

图 4 伊通大孤山矿层柱状图Fig.4 The seam histogram of Yitong Dagushan

2.4 蛟河盆地

蛟河盆地位于吉林省中部,盆地西为老爷岭,东为张广才岭,呈北东南西向展布,蛟河市在其中北部。隶属蛟河市。面积:449 km2

盆地为中生代盆地,出露地层有晚侏罗世—早白垩世长财组(J3—K1c),早白垩世保家屯组(K1b)。

晚侏罗世—早白垩世长财组(J3—K1c)

下部:主要由一套中-酸性火山岩及火山碎屑岩组成。

中部:为粗碎屑岩,以砾岩、砂岩为主。

上部为一套含煤岩系,由含砾砂岩、砂岩、细砂岩、粉砂岩及煤层组成。

早白垩世保家屯组(K1b):

下段:以粗碎屑沉积为主,夹砂岩、细粉砂岩及煤线。

上段:以细碎屑沉积为主夹数层油页岩。由页岩、粉砂岩夹油页岩组成。

蛟河盆地为一断陷盆地,为一不对称向斜构造。盆地油页岩主要见于上部的早白垩世大拉子组上段中,多以夹层出现。沉积厚度大于400 m。

2.5 敦化盆地

敦化盆地油页岩矿位于敦化市北部,属敦化市辖区内。普查区总面积为3 000 km2。

敦化盆地地表出露为土门子组及船底山组,下伏含矿岩系为:

珲春组:是主要含油页岩层位,主要岩性为白色、灰色砂岩、粉砂岩,油页岩和煤层组成。含丰富的孢粉化石,厚度104~545 m。可分上下两段:上段油页岩及粉砂岩夹煤层,厚74~200 m。多以粗砂岩砾岩为主,夹少量煤层,厚30~254 m,据孢粉测定,被子植物花粉占优势(25.9%~78.84%),裸子植物花粉次之(5.88%~38.77%),蕨类孢子最少(4.54%~36.83%)。此外,土门子组为一套碎屑岩夹玄武岩和硅藻土;船底山组为一套橄榄玄武岩、安山玄武岩。

目前在该区第三系珲春组已见油页岩,主要为河床相冲积物及Ⅰ、Ⅱ级阶地堆积物。

2.6 延吉盆地

面积1 500 km2。盆地内出露的主要地层为白垩系大砬子组和龙井组,属山间盆地内陆河湖相沉积。

大砬子组:主要分布在延吉、和龙、安图、蛟河、松江、碱场沟、屯田营、汪清、春阳、罗子沟、杜荒子、福洞、诗满村等中生代盆地内。在老头沟—铜佛寺及大砬子—金谷一带出露最佳。下部主要由一套山麓洪积相的砾岩及砂岩组成,主要岩性以黄色含砾砂岩、砾岩为主,夹黄色、紫色砂岩和粉砂岩;上部为砂页岩,夹油页岩段,主要岩性为黄灰色、灰绿色粉砂岩及黑色纸状页岩,夹褐色油页岩及泥灰质团块,盛产动物化石。

龙井组:龙井组是1964年省区调队根据西田彰一创建的“龙井统”重新修定其含义后而厘定的。是指覆盖在大砬子组之上的一套红层,在延吉盆地见于朝阳川、帽儿山、延吉市、龙井镇及金谷一带。主要是由一套灰绿、紫红、蛋青等杂色正常碎屑岩夹泥灰岩团块构造。

2.7 珲春盆地

珲春盆地位于珲春市及其外围地区,地理坐标为,面积为624 km2。珲春盆地鸭绿江断裂控制,该体系展布方向为40°~60°,除控制盆地的形成以外,还使业已形成的古近系珲春组煤系地层发生褶皱,呈背斜、向斜相间平等排列,轴线呈直线状,走向55°左右。

珲春盆地地层为一套始新—渐新世沉积的含煤岩系——珲春组。据其岩性和岩相特征,将其划分为上、下二段。

下段由砾岩组成,夹砂岩及薄层煤。砾岩不稳定,向盆地内部渐变为含砾粗砂岩、粗砂岩、细砂岩泥岩及煤线,沿盆地边缘,其厚度和粒度也有较大变化,反映了下段主要是山间河流相和洪积相沉积。

上段主要为砂页岩夹煤层,岩性为灰、灰白色粗砂岩、砂岩、砂页岩、泥岩及油页岩煤层等,主要由细碎屑岩组成,为一套以成煤沼泽相和湖泊相沉积为主,局部为冲积相。该段岩性较为稳定,煤层较多,可达30余层,煤层最厚2 m,由于盆地向东变窄,其煤层亦不稳定,规模亦小。此段中产植物化石,动物化石少,仅见腹足类(螺)化石。

珲春组下伏地层为泉水村组,主要岩性为安山岩、安山质集块岩、安山质角砾凝灰熔岩、少量英安质凝灰熔岩。

据有关资料,珲春盆地的六道泡子盆地已发现油气,油气母岩多为油页岩。

3 吉林省油页岩综合开发潜力分析

能源是人类社会繁荣发展至关重要的,吉林省是油页岩勘查开发启动最早的省份,随着新一轮全国油气资源评价的开展,吉林省油页岩如果开发成功,势必能引导其它盆地及省份的油页岩勘查和开发,它将对我国的非常规能源,尤其是油页岩的开发,起到指导作用。也能大大地增加我国油气资源的储备,缓解现阶段供需矛盾。

[1] 刘招君,柳 蓉,中国油页岩特征及开发利用前景分析[J] .地质前缘,2005,12(3).

The present situation and distributive characteristics of oil shale in Jilin Province

WANG Yang1, NIU Ji-hui2, WANG Zhi-gang3
1. Jilin University, Changchun 130061, Jilin, China; 2. Institute of Geological Survey of Jilin Province, Changchun 130061,Jilin, China; 3. The First Geological Survey of Jilin Province, Changchun 130033, Jilin, China

The oil shale is rich in Jilin Province, which is distributed in the Songliao Basin, Liuhe Basin, Yitong-Shulan Basin, Jiaohe Basin, Yanji Basin and Hunchun Basin, mainly Songliao Basin. Rational development of oil shale in Jilin Province will play an important role to alleviate the situation of energy shortage in China.

oil shale; situation of resources; distributive characteristics

P618.12

B

1001—2427(2015)03 - 70 -5

2014-12-05;

2015-09-08

中国地质调查局项目(任务书编号[2007]034-01号,项目代码1212010633501)

汪 洋(1989—),男,吉林长春人,吉林大学在读硕士.

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