民豐縣克孜勒阿特油頁巖礦床地質特征及成因初探

張佳儒

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第六地質大隊 哈密 839000）

巴顏喀拉地塊可可西里上古生代-中生帶前陸盆地克孜勒阿特一帶侏羅系中統楊葉組中油頁巖分布層數多、厚度大。近年來不斷增大的油氣需求量及原位開采技術，為深層油頁巖及新區勘探開發提供了契機和必要技術手段，本文通過對楊葉組油頁巖地質特征及形成環境等的分析，提高了對調查區油頁巖成礦特征與成礦規律的認識。

1 區域地質

1.1 區域地層

區域上位于西藏-三江造山系（Ⅰ級）巴顏喀拉地塊（Ⅱ級）可可西里上古生代-中生帶前陸盆地（Ⅲ）。地層區劃屬于西藏三江地層大區、巴顏喀拉地層區。主要發育上古生界二疊系下統黃羊嶺組，局部見有中新生代地層。上古生界二疊系下統黃羊嶺組為一套淺變質強變形的淺海相碎屑巖建造；中生界三疊系下統西長溝組為一套淺變質強變形的淺海相碎屑巖建造，三疊系上統桃湖組為一套淺變質強變形的陸相不連續含煤碎屑巖建造，侏羅系中統楊葉組為一套淺變質的湖相含油碎屑巖建造；新生界古近系路樂河組為一套紫紅色砂礫巖組合，新近系嗩納湖組為一套雜色含鹽層碎屑巖建造，第四系主要為沖洪積、湖積、風積物。

1.2 區域構造

區域上位于秦祁昆造山系和西藏-三江造山系的結合部位南部，構造形跡以斷裂、褶皺構造為主。其中以斷裂構造最為發育，構造線以北東向為主，局部近東西向，調查區夾持在康西瓦與苦牙克兩條區域性斷裂之間。褶皺構造主要發育在二疊系和三疊系地層中，軸向與主構造線方向基本一致，呈北西-南東向或近東西向。

1.3 區域巖漿巖

區域上巖漿巖發育，侵入巖集中分布于昆侖山前一帶，從加里東期-燕山期均有，主要以中性-中酸性巖體為主，康西瓦斷裂帶分布有基性-超基性巖體。火山巖可劃分為加里東期、海西期，其中加里東期火山巖分布于苦牙克斷裂西側冬瓜山群地層中，以基性、中酸性、酸性火山巖為主；海西期火山巖主要分布于西長溝組、哈拉米蘭河巖群、蘇巴什蛇綠混雜巖帶中，分布較為零散。

1.4 區域礦產

區域成礦區帶隸屬于特提斯成礦域、巴顏喀拉-松潘成礦省、木孜塔格(陸緣活動帶)RM-Fe-Pb-Zn-Sb-Hg-Au-Cu-Zn-Ni-白云母成礦帶、大紅柳灘(陸緣盆地)RM-Fe-Pb-Zn-Cu-白云母礦帶。區域上礦產資源較豐富，種類較多，但規模較小，且多集中于中部的昆侖山區，發現有銻、銅、鋅、鐵、金、鎢、黃鐵礦、油頁巖、煤、螢石、石鹽、石膏、硼、芒硝、白云巖、白云母等礦產。

2 礦區地質

2.1 地層

調查區出露地層主要有上三疊統桃湖組(T3th)、下白堊統克孜勒蘇組（K1k）、中侏羅統楊葉組(J2y)和第四系洪沖積、殘坡積物(圖1)。

2.1.1 三疊系桃湖組

調查區西北部帶狀分布，出露寬度大于0.75 km，延伸大于9 km，傾向154°～165°，傾角47°～58°，局部由于構造影響北傾，傾角53°左右，與上覆的下白堊統克孜勒蘇組地層斷層接觸，主要巖性為灰綠色細粒長石巖屑砂巖、鈣質細粒巖屑石英砂巖、含礫不等粒巖屑石英砂巖、灰紅色薄層礫巖、砂礫巖夾黑色頁巖、炭質泥巖、頁片狀粉砂巖等。

2.1.2 下白堊統克孜勒蘇組

圖1 民豐縣克孜勒阿特油頁巖礦區地質草圖

調查區中北部帶狀分布，走向與主構造線一致，傾向155°～165°，傾角35°～68°，西部由于構造影響北傾，傾角46°左右，與上覆中侏羅統楊葉組地層斷層接觸，主要巖性為：淺褐色、灰白色長石石英砂巖、紫紅色粉砂巖、淺紅褐色礫巖、磚紅色泥巖、灰色灰巖等。

2.1.3 中侏羅統楊葉組

調查區中南部帶狀分布，區域上該地層為昆侖山地區主要含煤地層，調查區內可分為上下兩個巖性段。

中侏羅統楊葉組下段位于調查區中部，出露寬度大于30 km，北東-南西向穩定延伸大于25 km，傾向152°～165°，傾角54°～75°，局部斷層構造發育，巖石破碎嚴重，主要巖性為淡黃色-淺綠色頁巖、深灰色-黑色含油頁巖、灰白色長石石英砂巖、石英砂巖、紫紅色粉砂巖、淺紅褐色砂礫巖等。在西部和東部本段頁巖中夾有深灰色薄層狀灰巖，呈透鏡狀產出，見有介形蟲生物碎屑，為油頁巖提供了物質基礎。調查區油頁巖礦賦存在該段中，與上段整合接觸，下伏與白堊統克孜勒蘇組斷層接觸。

深灰色-黑色油頁巖：深灰色-黑色，泥質結構，紋層、頁理構造，主要由粘土礦物組成，含有少量腐殖質、瀝青質、粉砂等，局部見少量假象褐鐵礦。含油頁巖易風化，風化面為灰白-灰褐色，摩氏硬度4～5級，抗風化能力弱，風化面形成一系列彎曲薄片，能按層分裂成薄片，質輕易碎，含油率高的易點燃。

中侏羅統楊葉組上段位于調查區南部，呈北東-南西向展布，出露寬度大于0.7 km，走向延伸穩定，大于15 km。傾向162°～168°，傾角64°左右，主要巖性為灰色灰巖、灰白色長石石英砂巖。

2.1.4 第四系洪沖積、殘坡積物

主要分布在河流、溝谷、山前坡帶，以洪沖積和殘坡積砂、礫石、粘土為主。

2.2 構造

調查區受區域構造活動影響，區內斷裂構造發育，斷裂整體呈北東-南西走向，與主構造線方向一致，多為苦牙克斷裂的次級斷裂，對下白堊統克孜勒蘇組地層及中侏羅統楊葉組地層均有破壞，形成寬5～10 m破碎帶，見有斷層角礫、斷層泥，局部見有斷層崖等。褶皺構造以中淺構造層次的褶皺樣式為特點，桃湖組褶皺構造較發育，以平行或近于平行地層層理的中小型尖棱褶皺為主，克孜勒蘇組和楊葉組地層褶皺構造不明顯，多為大型寬緩等厚褶皺。

2.3 巖漿巖

調查區內巖漿巖不發育，局部見閃長巖細脈及少量石英脈。

2.4 地球物理

調查區激電異常整體比較明顯，主要對應在中侏羅統楊葉組含油頁巖上，表現為低阻高極化率異常，異常走向約70°，長約20 km，寬200～16 km，視極化率變化范圍主要為3%～10%，視電阻率變化范圍10～30 Ω·m；兩側圍巖地層表現為中阻低極化率異常，視極化率變化范圍主要為0.7%～3%，視電阻率變化范圍30～110 Ω·m。硬度4～5級，抗風化能力弱，風化面形成一系列彎曲薄片，用小刀刮往往成刨花狀薄片，含油率高的易點燃，點燃后火焰中有白煙，發出“啪啪”的炸裂聲，可聞到瀝青氣味。

4 成礦規律及遠景評價

3 礦床特征

3.1 礦化帶特征

調查區中部圈定1條含油頁巖礦化帶，賦存于中侏羅統楊葉組下段一套湖沼相沉積地層中，油頁巖礦化帶層狀產出，長大于18 km，出露寬度0.5～15 km，構造簡單，層位穩定，傾向320°～340°左右，傾角36°～58°，局部地表黃鉀鐵礬化、褐鐵礦化、孔雀石化等蝕變較強。

3.2 礦化體特征

礦化帶內以焦油產率1%為下限，圈定礦化體39個。產狀與礦化帶一致，規模大小不等，走向長度為2～17.5 km，傾向延深0.1～0.7 km，部分礦體為盲礦體；真厚度1.5～10 m，最大真厚度90.79 m；形態較簡單，地表多呈條帶狀、薄層狀、透鏡狀產出，呈現出東部集中整體厚度大，西部略微分散厚度變薄；焦油產率一般在1%～2%，最高含量3.2%，礦床平均焦油產率1.19%，有用組分較均勻；主礦體有7、8、12、22、23、24等6個，長度7.7～17.5 m、平均真厚度8.34～30.63 m，有用組分分布均勻，礦體厚度延伸較穩定，向深部礦體品位具增高趨勢。

3.3 礦石特征

油頁巖風化面為灰白-灰黃色，新鮮面為灰黑色-黑色，暗淡無光澤，泥質結構，紋層、頁理狀、層狀構造，巖石由泥質物、粉砂組成，含少量瀝青組成，局部見少量假象褐鐵礦等。粉砂5%，次棱角狀-次圓狀，粒徑小于0.06 mm的為主，成分為斜長石和少量單晶石英，泥質90%，為顯微隱晶-顯微鱗片狀粘土礦物，呈黃褐色，含油質，瀝青2%～5%，呈鱗片狀、紋線狀，粒徑0.03～0.2 mm，具干塑裂紋，順層平行排列。

焦油產率為0.5%～3.2%，空干基半焦產率為86%～99%，空干基總水分產率為0.1%～6.2%，空干基煤氣+損失為0.1%～8.9%，焦型均為A。油頁巖主要伴生組分 Au(0.1～0.71)×10-9、Ag(0.05～0.59)×10-6、U(3.03～5.89)×10-6、Ti(1 871～3 300)×10-6、Co(11.98～15.99)×10-6。油頁巖物理性質基本相同，質輕，摩氏

4.1 礦床成因類型

4.1.1 礦床成因

調查區楊葉組地層中夾有灰巖，區域資料顯示該灰巖中有介形蟲、雙殼類化石，能為油頁巖的形成提供物質基礎，初步總結礦床成因如下：克孜勒阿特地區在中三疊世之后陸塊南側的古特提斯洋（南支）的消減、封閉。侏羅紀時期全區已進入穩定的陸內構造發展階段，瀉湖內長期大量生物源源不斷的生長與死亡，動植物遺體暴露在空氣中，或在沼澤淺部多氧條件下，由于微生物和氧的作用遭受氧化和分解，其中一部分被徹底破壞變成水分和氣體，另一部分分解為較簡單的有機化合物，在一定的條件下可以合成為腐泥。后期侏羅紀穩定的盆地持續下沉，由于水層和后期沉積物的覆蓋，形成缺氧貧氧的還原環境，在厭氧細菌的參與下腐泥等有機質長期大量堆集并沉積進入成巖成礦作用階段，經過復雜的生物化學作用合成干酪根分散在無機組分中形成了油頁巖。

4.1.2 礦床類型

油頁巖形成于湖相環境，具有礦層厚度大延伸穩定的特征，含油率中等偏低，為內陸湖泊型。含油頁巖經測定干酪根類型為混合Ⅱ型(稱為腐泥腐殖型)，生油潛能中等。氫含量較高，但較Ⅰ型干酪根略低，為高度飽和的多環碳骨架，含中等長度直鏈烷烴和環烷烴較多，也含多環芳烴及雜原子官能團，來源于海相浮游生物和微生物與陸地低等植物，生油潛能中等；含油頁巖測得有機質的成熟度（鏡質體反射率）為0.4～0.6，介于未成熟和生油階段之間。

4.2 礦床控制因素

4.2.1 缺氧富氧狀態

調查區內橫向上主要為油頁巖及中-薄層頁巖、灰巖互層的富氧的古環境，在垂向上，主要沉積了中-厚層的油頁巖及局部可見少量假象褐鐵礦的缺氧貧氧的沉積環境中，總體調查區古沉積為氧化-貧氧-缺氧的穩定循環變化環境，沉積環境良好，利于油頁巖的形成。

4.2.2 古生產力

調查區油頁巖測試分析結果顯示，含油頁巖有機碳含量0.02%～1.1%；氯仿瀝青A含量0.002%～0.013%，總體為較差生油巖；總烴11.11～71.14 ppm，總烴含量偏低；總烴/有機碳0.55%～16.96%，與我國陸相泥質烴源巖有機質豐度評價標準對比具備較高的古生產力。

4.2.3 古氣候

區域資料顯示調查區含油頁巖沉積時期處于早期氣候潮濕溫暖、晚期氣候炎熱干燥環境，這樣的氣候條件有利于藻類的繁殖以及油頁巖的形成。

4.2.4 粘土礦物的混積作用

調查區內與含油頁巖韻律互層的中-厚層頁巖產出表明，該含油頁巖形成時期為相對閉塞的區域，河流帶入較多的粘土物質，與大量有機質混合沉積，有利于沉淀至底部的有機質的賦存和駐留，同時粘土礦物在有機質富集保存過程中的混積作用利于有機質的富集。

4.3 找礦前景分析

克孜勒阿特地區黑色頁巖系地層厚度1.5～3 km、延伸達25 km，規模巨大，有機質豐度普遍較高，古環境呈氧化-貧氧-缺氧環境的循環變化，早期氣候潮濕溫暖、晚期氣候炎熱干燥環境，利于藻類的繁殖以及油頁巖的形成，楊葉組地層中圈定油頁巖礦化體估算(333)+(334)？礦石量7 8423萬噸、頁巖油932萬噸，此外礦化帶東側第四系覆蓋區下還有不同程度的高視極化率異常顯示，其深部可能存在有隱伏油頁巖，該地區具有形成大型優質油頁巖礦的潛力。

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