刘光涛

（特变电工股份有限公司，新疆 昌吉 831100）

大黄山—东台子油页岩矿区位于天山中段博格达山北麓，阜康市东南直线距离56 km 处，行政区划隶属阜康市和吉木萨尔县管辖。

1 油页岩矿层特征

研究区出露地层主要为二叠系、三叠系沉积地层，倾角一般在60°～82°，其分布情况为：主要为二叠系芦草沟组（P2l），其次为二叠系乌拉泊组（P2wl）、井井子沟组（P2j）以及梧桐沟组（P2w），少量的三叠系韭菜园子组（T1j）、烧房沟组（T1s）以及中三叠系克拉玛依组（T2-3k）。构造形式主要为近东西向延伸的向斜、区域性大断裂及少量的伴生断裂构造。芦草沟组（P2l）又根据沉积环境划分为三段，油页岩矿层产于芦草沟组且主要集中于二段，分布于东西向向斜的两翼，均呈厚层状。

二叠系芦草沟组（P2l），分布于井井子沟组以北，在研究区内大面积呈条带状出露，横贯研究区东西。与下伏井井子沟组整合接触，与上覆梧桐沟组断层接触，为泻湖相陆源碎屑沉积，岩性以油页岩为主，夹黑色页岩和粉砂岩，含较多鱼化石，是研究区主要的含油页岩矿地层岩组。其又可细分为三个岩性段[1]。

一段（P2l1），出露于工作区南部，呈带状分布，与下伏地层井井子沟组呈整合接触。主要岩性为深灰、灰黑色粉砂质泥岩，灰黑色油页岩，深灰、灰黑色泥质粉砂岩互层，局部夹白云质泥岩，区内出露厚度317.00 m。沉积特点为，物质粒度：粗－细－粗、有机质成分：无－有－无，反映出本段为浅湖相的沉积环境。本段所含油页岩层多数＜1 m，并且油页岩品质较差，焦油产率多小于3.5%，不具工业意义，局部地方矿层焦油产率达5.1%，工业意义不大。

二段（P2l2），出露于工作区中部，与下伏的芦草沟组一段整合接触，研究区内主要的含矿地层。岩性以灰黑、黑色油页岩为主，夹薄层深灰、灰黑色泥岩、泥质粉砂岩及白云岩、泥灰岩薄层、透镜体。沉积特点为水体相对较深、沉积环境相对稳定、生物发育、有机质沉积量较大。本段与一段、三段沉积旋回是连续的，但均以厚层的油页岩与一段及三段人为区分，并且顶部油页岩层厚大于底部。本段在研究区内出露厚度达321.6 m。

三段（P2l3），出露于向斜核部。岩性以浅灰、深灰色泥岩、粉砂质泥岩为主，局部夹薄层灰黑色油页岩。与二段地层整合接触，下部为一层厚度达7 m的绿灰色粉砂质泥岩、砂砾岩。油页岩层厚度一般小于1 m，工业意义不大。本段厚度约为120.1 m。

芦草沟组二段（P2l2）为研究区内矿体的主要赋矿层位。研究区矿体分布剖面如图1所示。

图1 研究区矿体分布剖面图

2 油页岩矿层风氧化特征

2.1 岩石结构特征

根据槽探及钻探工程揭露，研究区出露的基岩，岩石结构完整，风化破碎程度较差，说明基岩抗风化能力较强。Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ线等处呈厚层状、焦油含量相对较高的岩石抗风化能力更强。另根据钻孔资料，残坡积层下的基岩，岩石完整程度较好，油页岩岩石色率均呈灰黑－黑色，无褪色现象，说明自然风化氧化作用对矿层影响较轻[2]。

2.2 垂向上矿体各工业指标的变化特征

本次研究在不同勘探线上的不同钻孔中采集样品，然后进行工业指标分析，包括焦油产率、水分、灰分和挥发分等，根据其结果，对其在垂直方向上的变化特征进行研究。

2.2.1 焦油产率变化

对不同勘探线，不同钻孔取样进行焦油产率分析，结果如图2所示。

图2 垂向上焦油产率变化曲线

除ZK Ⅷ-1 孔随垂直深度的增加焦油产率增加外，其他各线变化均无规律或规律性不强。

2.2.2 水分变化

对不同勘探线，不同钻孔取样进行水分变化检测分析，结果如图3所示。

图3 垂向上水分变化曲线

根据分析结果，除ZK Ⅳ-1 孔随垂直深度的增加水分逐渐减少外，其他各孔变化均无规律或规律性不强。

2.2.3 灰分变化

对不同勘探线的不同钻孔取样进行灰分变化检测分析，结果如图4所示。

图4 垂向上灰分变化曲线

根据分析结果，除ZK Ⅳ-1、ZK Ⅵ-1 孔随垂直深度的增加灰分含量变化平缓，ZKJ Ⅱ-2 变化较平缓外，其他各线变化均较大，无固定规律。

2.2.4 挥发分变化

对不同勘探线，不同钻孔取样进行挥发分变化检测分析，结果如图5所示。

图5 垂向上挥发分变化曲线

根据分析结果，除ZKJ Ⅱ-1、ZKJ Ⅱ-2、ZK Ⅳ-1 孔随垂直深度的增加挥发分变化平缓外，其他钻孔呈无规律变化。

2.2.5 风化氧化结果分析

理论上，随着垂直深度的增加，水分、挥发分等指标应呈规律增加或降低趋势，但从本区研究统计结果看，上述各项指标的变化均表现为无规律；从岩石的结构特征及各工业分析指标的变化特征看，研究区总体上风化氧化特征表现不是特别显著。

此外，根据探矿工作在矿层中所采样品的统计结果，地表采集569 件样品，焦油含量最大值25.80%，平均6.90%；地下采集984 件样品，焦油含量最大值22.80%，平均6.0%，即地表焦油含量最大值及平均值显著高于地下。采集样品进行岩石基本性质分析，地表1 193 件，焦油含量平均值4.22%，离散系数3.82；地下钻孔中1 635 件，焦油含量平均值4.60%，离散系数2.66，地表离散系数明显高于地下。此统计结果说明，岩石中焦油含量地表离散程度及矿层中地表最大值、平均值显著高于地下[3]。

虽然本区总体风化氧化带特征表现不是特别显著，但上述结果的形成原因跟一定程度的风化氧化相关，尤其是地表风化氧化作用。由于风氧化作用，岩石中焦油类物质发生迁移并形成次生富集，使地表局部焦油产率增高，局部则降低，离散度增大。此现象同样从区内油页岩矿层的分布特征可以得到印证，同一油页岩矿层组，地下钻孔中呈巨厚层状，至地表则出现夹石增加、矿层分枝和分叉等现象。

3 结论

在对油页岩矿层分布特征分析的基础上，本研究从岩石结构特征和垂向上矿体各工业指标的变化特征入手分析油页岩矿层风氧化特征，研究区整体上风化氧化特征表现不是特别显著。根据矿层、岩石中所采样品的分析统计结果，由于一定的风化氧化作用，地表岩石中焦油类物质发生迁移并形成次生富集，使局部焦油产率增高，局部则降低，离散度增大，同时，同一油页岩矿层，地下钻孔中呈巨厚层状，至地表则出现夹石增加、矿层分枝和分叉等现象，地表存在一定的风化氧化特征。