湘中、湘東南礦區沉積物中礦物有機質類型及含量

李 巖

（湖南省煤炭地質勘查院，湖南 長沙 410014）

隨著中國經濟的發展，不論是人們物質文化生活水平還是精神文化水平，都有了極大的提高，對于常規礦產品的依賴程度呈指數增長，但產量增量卻遠遠不能滿足其需求，從而導致供應與需求之間的矛盾愈發明顯。中國與美國相比，開發礦產品有三大困難：國內能源體制、地質條件、技術問題。中國的能源儲量理論數據雖然大，但是地質條件遠不如美國。美國地質條件使能源開發難度小，開發成本也相對低，中國國土面積較大各地區的地質條件使得能源開采的難度大，開發成本也相對高。

湖南是一個礦產資源貧乏、缺油、少氣的省份。湘西北地區是湖南乃至全國重要的能源勘探區，近40年來，陸續開展了針對湘西北地區下寒武統牛蹄塘組、上奧陶祖五峰組～下志留統龍馬溪組三套海相地層的能源勘探工作，取得了一些勘探成果，但由于該區礦床地質條件復雜，即地質儲層演化程度高及保存條件復雜等因素，仍未取得實質性的突破。而湖南省海陸過渡相礦系地層綠色能源分布廣泛，主要集中在湘中坳陷，累計厚度較大，頻繁與礦層、致密砂巖層互層，具有可觀的礦產資源開發潛力，湘東南坳陷次之。但對于海陸過渡相地層礦氣的研究相對薄弱。筆者旨在以湘中、湘東南坳陷海陸過渡相礦系地層上二疊統龍潭組黑色地質層為研究對象，通過野外露頭采樣，有機地球化學分析等多種實驗分析方法，對目的地質層礦氣形成條件進行了探討分析，在此基礎上，并對湘中、湘東南礦區的多種能源潛力進行了預測。

1 地質背景

湘中、湘東南坳陷隸屬華南構造區，礦物特性以碳酸鹽巖為主，局部夾碎屑礦物及泥質礦物，沉積類型主要為準臺地沉積類型，基底巖系以下古生界變質礦物為主，是一個典型的負構造單元；湘東南坳陷共經歷了三個構造演化階段，分別是加里東期、海西～印支期以及燕山～喜馬拉雅期演化階段。湘中、湘東南坳陷主體上位于華南褶皺系北部，雪峰隆起東南緣。

受新化～株洲斷裂控制，龍潭型分南型和北型兩個亞型。而湘中、湘東南坳陷以南型龍潭組為主，總厚80m～1300m，其中泥質礦層厚29m～201m，主要分布于邵陽～郴州一帶。龍潭組可分為上段和下段。上段礦物特性主要為細砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖以及暗色泥巖，含礦數層，可采礦層主要為1至5層，產植物化石，厚度為30m～150m。下段主要為薄層狀粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、粉砂巖及砂巖互層，頂部夾細砂巖及石英砂巖，發育腕足類礦石，較為少見。厚度為700m～900m。龍潭組泥質礦物的埋藏深度在區域上變化也比較大，埋深為400m～1800m，以1000m居多。

2 礦物有機質類型

湘中、湘東南坳陷大部分地層礦物有機質類型為Ⅱ型（混合型）干酪根，部分有機質豐度較高的地區為Ⅰ型干酪根（即腐泥型，如棋梓橋組），而礦系地層主要為Ⅲ型干酪根（即腐植型），如湘中、湘東南區域礦系地層。湘中、湘東南坳陷龍潭組礦物有機質類型統計分析（表1）表明，湘中、湘東南坳陷龍潭組有機顯微組分鏡質組含量最多，平均含量分別為68.94%和70.10%，其次為惰質組和穩定組。故干酪根類型都以Ⅲ型為主。

表1 湘中、湘東南坳礦物有機質類型表

3 有機質含量

有機質含量是礦物儲層評價的重要參數之一，它既決定著頁巖的生烴強度，也是頁巖吸附氣的載體之一。有機質含量的高低直接影響深部能源的儲藏潛力。由（圖1）可知，湘中、湘東南坳陷礦物有機質含量分布大致呈北東～南西走向，由南東至北西有機質含量逐漸增大。高值區主要分布于漣源、邵東、隆回及鄧家鋪一帶。而湘東南坳陷由北西向東南礦物有機質含量逐漸增大。高值區主要分布在黃豐橋、馬水、耒陽和衡洞一帶。整體上礦物有機質含量普遍較高，最大值高達85.19%，最小值僅為0.07%，平均值為8.84%。

4 有機質成熟度

有機質成熟度是礦產品大量貯存的條件之一，是表征其產量的重要指標。在一定條件下，暗色有機質泥質礦物達到了開采標準。湘中、湘東南坳陷Ro（max）呈東西向分布，由北至南Ro（max）值逐漸增大，且高值區主要分布在耒陽、邵陽至武岡一帶。其中，Ro（max）值最小值為1.24%，在Ro（max）值最大值高達5.97%，平均2.80%。

圖1 湘中、湘東南坳區域礦物有機質分布圖

圖2 有機質成熟度示意圖

圖3 礦物層片有機質顆粒

對有機質樣品的光學顯微鏡觀察顯示，劈理條帶與地層層理近正交。劈理條帶在單偏光下為深灰、略帶褐色，平直近平行展布。劈理域寬度約20m～80m，劈理域的相對寬度為3%～10%，構成稀疏劈理帶。劈理間隔為0.2mm～1 mm，屬于小間隔如圖2。劈理域的主要成分為粘土礦物夾雜有機質等不溶殘余物，其中粘土礦物在單偏光下為深灰、略帶褐色，呈條帶狀和條紋狀出現，一般10m～50m寬，相互連通并構成網絡.值得注意的是，盡管該研究區域地質層的有機質含量甚高，但在光學顯微鏡下卻不易分別出有機質顆粒，僅以粘土礦物條紋的褐色調間接地顯示出來如圖3所示。頁巖中的石英微粒一般100m～500m長，幾十至上百微米寬，條帶狀定向排列。同時被劈理穿過的礦物出現了壓溶現象。

5 結論

湘中、湘東南礦區地質層厚度適中；有機質類型以腐殖型（Ⅲ型）為主；有機含量高，平均值為8.84%；熱成熟度適中，平均2.80%；綜合分析認為，地質層狀態良好，是礦產品發育的有利層段，具有良好的勘探潛力。