茂名盆地第三紀(jì)頁巖油與煤賦存特征與地下氣化利用

楊玉娟，趙元鑫

（濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院能源與化學(xué)工程學(xué)院，河南 濮陽 457000）

廣東地區(qū)屬于經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)，但資源賦存量相對不足的地區(qū)，尤其是陸上化石能源，還有油氣資源開發(fā)受到南海格局的影響，造成能源安全方面的隱患[1-2]。探明區(qū)域內(nèi)的賦存化石能源，是保障能源安全的需要，也是進(jìn)行傳統(tǒng)化石能源創(chuàng)新利用的需要[3]。茂名盆地是廣東地區(qū)的重要能源賦存盆地，盆地內(nèi)賦存的油頁巖、煤炭資源曾是區(qū)域內(nèi)重要的燃料與能源來源，尤其是盆地內(nèi)的油頁巖資源。在20 世紀(jì)曾成為我國第二大油頁巖資源生產(chǎn)盆地，具有豐富的資源儲量。本文總結(jié)茂名盆地的第三紀(jì)油頁巖與煤資源賦存特征，為資源勘探、能源利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 油頁巖與煤賦存特征

廣東省第三紀(jì)含煤地層主要分布于茂名盆地，其油柑窩組（E2-3y）、黃牛嶺組（N1h）、尚村組（N1sh）是主要含煤地層。

廣東第三紀(jì)含煤地層也是廣東新生代的主要含油盆地的生油層。茂名盆地為廣東第三紀(jì)主要含煤盆地，第三紀(jì)地層厚達(dá)800m，其中下第三系缺失古新統(tǒng)、始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)未分，稱油柑窩組；上第三系中新統(tǒng)稱黃牛嶺組、尚村組、上新統(tǒng)稱老虎嶺組、高棚嶺組，下第三系油柑窩組不整合于上白堊統(tǒng)紫紅色碎屑巖之上。

油柑窩組是茂名煤田的主要含煤地層之一，為一套碎屑巖，油頁巖夾煤層的陸相地層，均厚70~110m，不整合于白堊紀(jì)紫紅色砂頁巖或粗面巖之上。根據(jù)巖性特征明顯分為兩段，下段以黃褐、灰綠等雜色砂礫巖為主，均厚50~60m；巖石粒度一般下粗上細(xì)，即下部多為礫巖、砂巖夾含礫砂巖；上部以粉砂巖為主，夾泥巖，偶見炭質(zhì)泥巖或煤線。上段主要為油頁巖，均厚20~50m，下部夾3 層褐煤。

油柑窩組之上為黃牛嶺組，黃牛嶺組以灰白色砂巖、含礫砂巖及雜色粉砂巖、泥巖為主，夾劣質(zhì)頁巖、煤線，厚60~254m，呈平行不整合于下第三系油柑窩組之上，含豐富的植物和孢粉化石。尚村組與黃牛嶺組為連續(xù)沉積，沉積環(huán)境為湖泊沉積環(huán)節(jié)。尚村組巖性由灰黑色泥巖、劣質(zhì)油頁巖和粉砂巖、細(xì)砂巖組成，夾鈣質(zhì)粉砂巖、不純灰?guī)r和褐煤，厚350~547m。

含煤地層有下第三紀(jì)始新統(tǒng)-漸新統(tǒng)油柑窩組、上第三系中新統(tǒng)的尚村組，但主要含煤地層為油柑窩組，油柑窩組含煤性最好，上段巖性為一套灰綠、黃灰、灰黑色砂泥巖及油頁巖夾煤層；下段與其下伏白堊紀(jì)紫紅色碎屑巖或粗面巖易于區(qū)別，分界明顯，兩者呈角度不整合接觸。油柑窩組頂部常見一層厚1~5m 的褐灰色油質(zhì)泥巖，尚保存著薄層油頁巖的風(fēng)化殘留痕跡，是與上覆黃牛嶺組分界的標(biāo)志。油柑窩組含煤1-4層，該組上、下段的界線在1 號煤層底部，其中"0"號煤層位于下段上部，多為煤線；1、2、3 號煤層位于上段下部，其中1 號煤層為主要可采煤層，為上段之底，加之1 號煤層內(nèi)部常夾一薄層白色鋁土質(zhì)泥巖（俗稱白泥，圖1a），因而其是煤巖層對比的主要依據(jù)；2 號煤層位于1 號煤層之上2~3m，為局部可采煤層，部分地段（如羊角區(qū)）與1 號煤層合并；3 號煤層亦為局部可采煤層，其特征是結(jié)構(gòu)簡單、含油率高，易與其它煤層相區(qū)別。

圖1 茂名盆地油柑窩組沉積特征

整體來說，油柑窩組可以分為上、下兩段。下段：厚度0~140m，平均60m，上部夾薄煤線1~4 層，局部可采。上段：厚度0~49.13m，平均29.2m，巖性為油頁巖、粉砂巖、泥巖夾煤層（圖1-b），油頁巖含油率4%~13%，東南部油頁巖厚度稍大（32~49.13m），含油率高（7%~11%），西北部厚度薄，含油率低。下部一般夾三層薄煤，其中底部兩層可采：1 號煤位于本段底部，由2~4 個小分層組成，煤層厚度0~2.19m，平均1.2~1.4m，較穩(wěn)定；2 號煤由2~3個小分層組成復(fù)煤層，厚度0~2.84m，平均0.56米，屬局部可采煤層，在石鼓、金塘井田厚度較大，一般0.6m 左右，部分可采，煤層傾角4°~12°。

2 油頁巖質(zhì)量與煤質(zhì)特征

第三紀(jì)油頁巖以油柑窩組油頁巖為主，茂名盆地油柑窩組泥頁巖含油率較高，在高州含礦區(qū)平均5.71%；茂名含礦區(qū)平均6.23%；電白含礦區(qū)平均8.39%。尚村組油頁巖含油率一般為3.5%~46.5%，平均為4.5%左右。

廣東省第三紀(jì)煤賦存于早第三紀(jì)始新世-漸新世油柑窩組，主要分布在茂名煤田，探明的煤田儲量占省內(nèi)探明儲量的12.4%。煤巖特征研究表明，茂名盆地煤炭資源呈褐黑色或棕褐色，無光澤-暗淡光澤，條痕黑褐色；具參差狀及貝殼狀斷口；煤燃燒火焰呈桔紅色，灰渣呈淺棕黃色。茂名盆地第三紀(jì)煤的顯微組分以凝膠化物質(zhì)為主，含量約占52%~91%，次為角質(zhì)化物質(zhì)；茂名盆地第三紀(jì)煤平均含有灰分38.24%、揮發(fā)分54.14%、全硫含量比例約1.46%，屬于富灰、低硫褐煤類型。

3 資源創(chuàng)新利用討論

測試的煤樣基本屬于富灰、低硫、低發(fā)熱量、低腐植酸、低等褐煤蠟、難熔灰分、富油至高油褐煤；油頁巖屬于品質(zhì)相對較好的油頁巖。基于資源特征，分析其創(chuàng)新利用途徑，盆地內(nèi)的第三紀(jì)油頁巖與煤資源創(chuàng)新利用方式除作為燃料外，還包括煤炭與油頁巖地下氣化、低溫干餾、制作新型蜂窩煤等。

地下氣化是一種原位的能源生產(chǎn)方式，可以增大資源生產(chǎn)效率、減小污染，我國已經(jīng)具備了進(jìn)行煤炭或油頁巖資源地下氣化的基本技術(shù)，通過地下氣化制造各種合成氣或燃料氣，可以有效提高褐煤的熱能利用率；但也需要注意煤的灰分高和煤灰屬高熔灰分的特點(diǎn)[7]。茂名盆地油柑窩組的油頁巖與煤賦存狀態(tài)穩(wěn)定，在盆地東北側(cè)具有一定的埋深，具有展開地下氣化的地質(zhì)基礎(chǔ)條件。此外，由于煤的焦油含油一般大于10%，可考慮直接進(jìn)行低溫干餾以制取半焦，半焦可供民用或固定床氣化爐制氣用的原料；焦油經(jīng)過中壓加氫處理可提煉出汽油，煤油等燃料。

4 結(jié)語

廣東省第三紀(jì)含煤、含油頁巖地層主要分布于茂名盆地，油柑窩組是最主要的含煤、含油頁巖地層；油柑窩組巖性為油頁巖、粉砂巖、泥巖夾煤層，含煤1~4 層，其中1 號煤層為主要可采煤層。油柑窩組油頁巖屬于品質(zhì)相對較好的油頁巖，煤屬于富油至高油褐煤；盆地具備展開地下氣化的地質(zhì)基礎(chǔ)條件，有利于對盆地內(nèi)傳統(tǒng)化石能源的創(chuàng)新利用。