西藏倫坡拉盆地油頁巖特征及分布規律

謝尚克，杜佰偉，王 劍，彭清華，鄭 博

1.中國地質調查局成都地質調查中心，成都 610081

2.國土資源部沉積盆地與油氣資源重點實驗室，成都 610081

0 前言

油頁巖作為重要的油氣資源替代產品，不僅可以作為直接利用的能源物質，而且對盆地油氣資源潛力評價具有重要意義。根據最新資料顯示，我國油頁巖儲量豐富，僅次于美國，位居世界第二位［1－2］。近年來隨著研究程度的不斷深入，西藏地區發現多處油頁巖，如北羌塘盆地勝利河油頁巖［2－5］、雙湖比洛錯油頁 巖［6－7］、托 納 木 油 頁 巖［8］及 尼 瑪 盆 地 油 頁巖［9］等。此外，對倫坡拉盆地油頁巖的研究也有相關報道［10－12］，但其研究程度較低。倫坡拉盆地的油頁巖資源量具有大型礦床遠景，有進一步工作價值，開發利用后，可為解決西藏地區能源緊缺做出貢獻。筆者依托《青藏地區非常規油氣調查》項目，通過剖面實測、剖面觀察及路線地質調查，結合前人鉆井資料，分析倫坡拉盆地油頁巖產出特征、發育厚度及空間分布規律。

1 地質概況

倫坡拉盆地位于西藏自治區班戈縣境內，面積約3 600km2，海拔4 600余米，是世界上海拔最高的油氣勘探區，也是西藏地區發育為數眾多的古近系陸相盆地中已知油氣地質條件較好、勘探程度最高的一個盆地，并最早獲得工業油氣流［10－11］。倫坡拉盆地是一個具有走滑特征的斷坳盆地，中間低而南北兩側較高，北部沉降幅度大，沉積厚度大，向南呈斜坡狀，呈不對稱的箕狀盆地，具有南北分帶、東西分塊的構造格局［13－14］，如圖1所示。

倫坡拉盆地的構造演化可分為始新世的斷陷期和漸新世的坳陷期兩個階段，分別接受了牛堡組（E1－2n）和丁青湖組（E3d）兩套沉積，形成兩套粗-細-稍粗，紅-黑-稍紅的沉積旋回。牛堡組為一套棕紅色碎屑巖夾灰綠色泥頁巖、灰白色泥灰巖，丁青湖組為一套灰色、深灰色泥頁巖、油頁巖、泥灰巖夾細砂巖的巖石組合。丁青湖組可進一步分為丁一段（E3d1）、丁二段（E3d2）和丁三段（E3d3）3個巖性段。丁青湖組北厚南薄，由北向南超覆，漸新世末期表現為擠壓抬升，結束了古近系沉積，之后進入長期抬升、剝蝕階段。

2 油頁巖特征

2.1 產出特征

倫坡拉盆地油頁巖出露情況良好（圖2a），主要分布于倫坡日、蔣日阿錯及爬錯等地區，含油頁巖地層主要為漸新統丁青湖組。油頁巖新鮮面為深灰、灰黑色，風化后略顯淺灰色，弱油脂光澤，巖石質地輕，具有一定的韌性，用小刀能剝離出毫米級頁片且能用指甲劃出光滑的條痕，油頁巖呈薄的葉片狀或呈極薄片狀產出（圖2b，c）。油頁巖的表面見有許多的生物化石，主要為魚骨類、蟲跡、植物根莖等，這些化石多呈層狀分布（圖2d），由于受后期構造（擠壓）的影響，油頁巖撓曲嚴重（圖2e）。新鮮面具油氣味，油頁巖可燃，燃燒時火焰長1～2cm，煙濃黑，并發出濃烈的焦油臭味，顏色愈深者愈易燃燒。

圖1 西藏倫坡拉盆地構造分區圖（據文獻［10］修改）Fig.1 Tectonic division of the Lunpola basin，Tibet（modified from reference［10］）

圖2 倫坡拉盆地丁青湖組油頁巖特征Fig 2 Oil shale characteristics in the Dingqinghu Formation of Lunpola basin

倫坡拉盆地倫坡日地區發育有22層油頁巖，單層厚度最大者可達4.20m，總厚度約55.26m。主要出露地層為漸新統丁青湖組一、二、三段，油頁巖沉積環境為淺湖、半深湖至深湖相。蔣日阿錯地區主要出露地層為始新統牛堡組三段和丁青湖組一、二段，油頁巖層可劃分為18層，單層厚度最大者可達2.00m，總厚度約28.37m，油頁巖主要產出于半深湖至深湖相。爬錯地區露頭油頁巖較難燃燒，點燃后，具一定焦臭味，油頁巖層厚度較薄，總厚度小于2.00m，油頁巖主要產出環境為濱湖至淺湖相。

2.2 油頁巖有機地球化學特征

油頁巖工業品質指標包括含油率、有機碳、灰分、含硫量等參數，其中含油率是評價油頁巖品質中最常用的參數，一般認為含油率為3.50%是區分油頁巖礦和非礦的界限［15］。從倫坡拉盆地油頁巖有機地球化學分析數據（表1）來看，倫坡拉盆地油頁巖含油率較高，為5.0%～10.3%，平均值為7.19%。該地區所有油頁巖樣品含油率均大于3.5%，達到了油頁巖工業開采品質標準。

有機碳是影響油頁巖含油率的重要因素，有機碳質量分數是國內外普遍采用的表示油頁巖內有機質豐度的參數。倫坡日地區油頁巖有機碳質量分數較高（表1），一般為5.10%～10.57%，平均為7.06%。對倫坡拉盆地油頁巖有機碳質量分數與含油率的關系展開相關性研究，結果顯示，有機碳質量分數與含油率之間呈正相關性（圖3），即有機碳質量分數越高，含油率越大，這與松遼盆地農安地區油頁巖有機碳與含油率關系基本相似［16］。

圖3 倫坡拉盆地有機碳與含油率相關性分析Fig.3 Relationship between oil yield and TOC of Lunpola basin

含硫率是評價油頁巖利用時潛在環境污染程度的重要指標，含硫率小于1.00%為特低硫油頁巖［17］。倫坡拉盆地油頁巖含硫率分布范圍為0.19%～1.03%，平均值為0.45%，為特低硫型油頁巖，開發利用時，對環境的污染程度輕。灰分也是衡量油頁巖品質的重要參數。灰分質量分數為40%～65%，為低灰分油頁巖；灰分質量分數為66%～83%，則為高灰分油頁巖［14］。倫坡拉盆地油頁巖灰分質量分數分布范圍為74.97%～84.74%（表1），平均為80.40%，本區油頁巖為高灰分油頁巖。此外，油頁巖密度（真相對密度）為（2.30～2.44）×103kg/m3，均值為2.39×103kg/m，為密度相對較大的油頁巖。

倫坡拉地區油頁巖生烴潛力為51.90～88.37 mg/g，平均值為70.51mg/g，有機質類型以Ⅱ2型干酪根為主，最高熱解峰溫（Tmax）為432～435℃，平均值為433℃①吉林省地質調查研究院.昂達爾錯幅（I45C004004）1∶25萬區域地質調查報告.長春：吉林省地質調查研究院，2006.，說明倫坡拉油頁巖熱演化程度較低，處于未成熟-成熟過渡時期，反映倫坡拉油頁巖低溫干餾時具較好的產油潛力。

由上分析可知，倫坡拉盆地油頁巖含油率高，是高灰分的特低硫型油頁巖，為優質油頁巖，其開發利用時對環境的污染程度輕，且油頁巖熱演化程度較低，處于未成熟-成熟過渡階段。

表1 倫坡拉盆地油頁巖有機地球化學分析數據Table 1 Organic geochemical analytical data of oil shale in Lunpola basin

3 油頁巖沉積環境

根據倫坡日、蔣日阿錯實測剖面及爬錯觀察剖面可知，倫坡拉盆地古近系沉積主要為一套碎屑巖、泥質巖夾少量碳酸鹽巖，并含有陸相介形蟲類及輪藻生物化石，是一個與外海隔絕的封閉性的陸相湖泊沉積［10，18］。古近系由下部的牛堡組和上部的丁青湖組組成：下部層序牛堡組沉積物一般出現磚紅色砂巖和棕紅色泥巖、砂巖等，表現為氧化環境下的沉積，氣候環境可能偏干旱；上部層序丁青湖組沉積物一般發育深灰色泥頁巖、油頁巖、泥灰巖夾細砂巖，表現為還原環境下的沉積，氣候環境可能偏潮濕（圖4）。

丁青湖組一段（丁一段）主要為濱淺湖、半深湖至深湖相沉積，主要分布于盆地的中央凹陷帶（蔣日阿錯、江加錯一帶），沉積厚度大，沉積物相對較細，具波狀交錯層理、水平層理，沉積體中有機質含量較高，產有多層油頁巖；丁二段沉積相類型和展布與丁一段類似，只是沉積物以細粒暗色巖類為主，泥質和灰質成分增多且埋藏較丁一段淺；丁三段沉積時，盆地逐漸萎縮，氣候向偏干旱環境轉化，棕紅色沉積物增加，沉積相類型與展布仍具繼承性，主要分布于盆地外圍（爬錯一帶），在盆地南部、北部也有分布；丁三段沉積末期，發生強烈的構造運動，丁三段在盆地內大部分地區遭受剝蝕而殘缺不全。

綜上所述，倫坡拉盆地丁青湖組主要為濱淺湖-半深湖-深湖相環境，該時期，動植物生長旺盛，以介形類最豐富，并有螺、魚等溫水游泳生物，反映了熱帶和亞熱帶氣候。該時期有機質輸送量增大，為油頁巖的形成提供了豐富的有機質來源，因此，丁青湖組油頁巖厚度和含油率都較高。

圖4 倫坡拉盆地丁青湖組地層綜合柱狀圖Fig.4 Stratigraphic composite columnar section of Lunpola basin

4 油頁巖分布范圍

倫坡拉盆地的油頁巖主要產出層位是丁青湖組，油頁巖在此分布極其廣泛，此外，油頁巖在倫坡日、蔣日阿錯及盆地東部爬錯均有地表露頭出露。同時鉆探也解釋深部發育油頁巖，位于盆地中央區的長11井、倫3井等鉆井均有鉆遇，位于倫坡拉盆地北部邊界附近的紅星1井、紅星2井也鉆遇該油頁巖（表2）。倫坡拉盆地油頁巖厚度變化較大，主要受控于油頁巖層的沉積相類型。對倫坡日地區油頁巖剖面實測表明：倫坡日油頁巖發育良好，累計厚度約55.26m；位于倫坡日東北附近的長11井中發現灰黑色油頁巖，該油頁巖厚達84.00m；位于倫坡日西北附近的倫3井中的深灰色油頁巖（也稱紙狀頁巖），其厚度為61.80m。通過鉆探及野外剖面油頁巖觀察，倫坡日地區為倫坡拉盆地油頁巖最厚沉積區，該區域油頁巖厚度大于80.00m。結合沉積相分析，倫坡日地區的古環境為半深湖-深湖相，因此，盆地中心帶區域油頁巖厚度最大。

位于倫坡拉盆地北部邊界附近的紅星1井、紅星2井中發現灰褐色油頁巖，該區域油頁巖厚度分別為4.40m和6.00m，油頁巖厚度較小。爬錯地區油頁巖出露較少，調查表明，油頁巖厚度僅為2.00 m左右，位于爬錯北部地區的紅1井中發現有淺灰色油頁巖，厚度為2.50m。結合沉積相分析，倫坡拉盆地北部區域與爬錯地區可能位于濱湖-淺湖相區，油頁巖厚度小于10.00m。

表2 倫坡拉盆地油頁巖控制點厚度統計表Table 2 Thickness statistics of oil shale of Lunpola basin

圖5 倫坡拉盆地油頁巖厚度等值線圖Fig.5 Thickness contour map of oil shale of Lunpola basin

據油頁巖厚度及沉積相分析，初步繪制倫坡拉油頁巖厚度等值線圖（圖5）。從圖5可以看出，倫坡拉油頁巖厚度總體表現為由中心向四周減小的環帶狀，油頁巖分布受沉積相帶的控制。位于倫坡日地區的中央深湖相油頁巖厚度最大，油頁巖厚度大于80.00m；位于蔣日阿錯地區的淺湖-半深湖相油頁巖厚度較大，油頁巖厚度為30.00m左右；位于爬錯地區的濱湖-淺湖相帶油頁巖厚度較小，油頁巖厚度一般小于10.00m。油頁巖展布規律為深湖→半深湖→淺湖→濱湖，油頁巖厚度呈環帶狀由中心向四周逐漸減小的變化趨勢。

5 結論

1）倫坡拉油頁巖主要賦存于漸新統丁青湖組之中，油頁巖發育厚度大，屬于含油率較高的高灰分、特低硫型油頁巖。

2）倫坡拉油頁巖厚度呈規律性展布，從深湖→半深湖→淺湖→濱湖，油頁巖厚度呈環帶狀由中心向四周逐漸減小的變化趨勢。位于半深湖-深湖相中心帶的倫坡日、蔣日阿錯地區油頁巖厚度大，具有廣闊的開發利用前景。

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