江西省版石盆地油頁巖地質特征及成礦條件分析

賴長潔，熊 寬，陳珊珊

（1.贛中南地質礦產勘查研究院，江西 南昌 330002；2.江西省地質工程（集團）公司，江西 南昌 330002；3.江西省地質礦產勘查開發局物化探大隊，江西 南昌 330002）

1 地質背景

版石盆地位于江西省南部安遠縣版石鎮，盆地西起版石，東至天心，長約40km，寬約5km ～10km，總體呈北東-南西走向的窄長條狀，面積約320km2。盆地邊緣地形高峻復雜，海拔標高達500m ～750m。盆地內最高海拔標高400m，為低山丘陵地形。區內工農業較為發達，交通便利，距安遠縣縣城29km，距京廣線韶關車站200 余千米，距浙贛線樟樹車站500 余千米。

1.1 構造背景

版石盆地位于武夷山隆起的構造活動帶和南嶺東西向復雜構造帶交接處，由三個受北東～北東東向構造控制的不同時期的侏羅系盆地相連，又被華夏系構造的斷陷盆地局部斜接分割，其上又被華夏系構造盆地重疊而成，是一個外簡內雜的復式盆地。區內主要發育北北東向、近東西向及北北西向等3 組斷裂構造。區內地總體為一向斜，南東翼地層傾角陡，可達到60°～80°，局部倒轉，凹陷較深。北西翼地層傾角相對平緩，25°～60°，盆地中部有一系列短軸背向斜，邊緣斷裂構造發育，派生構造強烈。自中生代以來盆地接受了一套巨厚火山碎屑凝灰巖夾泥巖、油頁巖、凝灰質砂巖的火山湖盆相沉積[1]。

1.2 地層特征

研究區版石盆地基底為早泥盆世龍山群淺變質巖系，泥盆世地層僅局部出露，其上缺失石炭系、二疊系和三疊系早期地層，盆地內三疊系上統、侏羅系和白堊系地層發育齊全，總沉積厚度達3000 余米，油頁巖主要見于上三疊統安源組（圖1）。

安源組包括底礫巖段、油頁巖段和火山巖段三段。底礫巖段巖性為灰白色巨厚層狀礫巖、礫石主要以變質巖為主，分選磨圓差，泥質及火山灰質膠結，厚約200m。油頁巖段自下而上可分為下油頁巖帶、中油頁巖帶和上油頁巖帶三帶，中夾中礫巖帶和上礫巖帶。其中，下油頁巖帶為凝灰質粗砂巖夾薄層凝灰巖，含4 層油頁巖，厚約20m；中油頁巖帶以泥灰巖、油頁巖、泥巖為主夾薄層含礫層凝灰巖，可見16 層～25 層油頁巖，總厚約300m；上油頁巖帶為灰綠色泥巖、泥灰巖夾5 層～10 層灰黑色油頁巖和凝灰質砂巖，厚約20m。上、下油頁巖帶層薄且變化大，含油率低，中油頁巖帶層多且分布穩定，是研究的重點。火山巖段又可細分為流紋巖帶和凝灰巖帶，上部為流紋巖沉積，下部為凝灰巖和泥巖沉積，厚約450m ～500m。

圖1 版石盆地地層分層表

1.3 沉積演化特征

版石盆地是在印支旋回褶皺隆起背景上斷裂后逐步擴張而成的，在上三疊統早期，首先接受一套以礫巖為主的洪積扇沉積物，繼而盆地下沉，形成以油頁巖為主的湖相沉積，此時偶爾有火山活動，使其中夾較多的火山碎屑巖。上三疊統末期，火山活動增強，噴出大量中酸性熔巖，形成了以火山巖為主的沉積物。自早侏羅開始，構造帶開始向南東斷裂逐步擴張，相繼發展成早侏羅世林山組沖積湖沼相盆地，至牛犬山-天心-長沙一帶，成為以風成為主的淺水湖灘盆地。晚侏羅世，斷裂擴張至安遠版石間和南嶺東西向復雜構造帶相交，形成大規模中酸性火山噴發。隨著氣候變化，在火山噴發間歇期在負向構造復合部位如版石、新店一帶形成北東東向的小型火山湖盆，地形復雜。在早期山麓堆積的基礎上發展成山區河湖相盆地。間歇性的暴雨經常造成泥石流，不時活動的火山噴發使火山湖盆不能保持穩定的沉積，僅沉積了分布局限、厚度不大的暗色泥巖。侏羅世末期，華夏系構造的強烈活動，三姑坪以東強烈上升1300m 以上，北東東向火山湖盆被強烈破壞，僅在F1 西側形成了北北東向的盆中之盆，沉積了下白堊統贛州組的洪沖積相紅色碎屑巖沉積，對下伏生儲油巖系起到了良好的保存作用。早白堊世末，華夏式構造期開始，版石、重石一線表現為南東上升北西拗陷，此時南東側版石組地層再次局部出露，因區域地表水位下降，使油氣層再次遭到演化改造。其北西側的拗陷則成為北東—南西向的盆地，接受了晚白堊統南雄組洪積相紅色碎屑沉積。晚白堊世末以后，盆地發生華夏式褶皺和斷裂，其后新華夏系斷裂又遷移至盆地西南邊緣再次活動，油氣層又遭到局部破壞，形成了現在現今殘余盆地內的油氣藏面貌[2]。

2 油頁巖特征

（1）含油率。含油率是評價油頁巖品質的主要依據。通過采樣分析，版石盆地油頁巖含油率為1%～5.84%，平均為2.85%。其中含油率大于3.5%的樣品占樣品總數的33%，油頁巖樣品平均含油率為2.25%，屬低品質油頁巖。

（2）灰分。研究區油頁巖灰分含量較高，主要分布在83.37%～90.89%，平均為89.58%，其中85%～90%的主頻段占80%。灰分中硅酸率為2.9%，鋁化率為2.8%，此外，還有Fe2O3、CaO、MgO、SO3、TiO2、K2O、Na2O 等，可作為水泥的原料。

（3）水分。根據地表樣品分析可知，研究區油頁巖水分含量介于0.64%～0.98%之間，平均為0.87%；其中0.5%～1%的主頻段占70%。說明地表樣品中頁理發育、微孔隙多，吸附了一些水分。

（4）含硫。版石盆地油頁巖全硫含量0.07%～0.29%，平均為0.17%，屬低硫油頁巖，開發此油頁巖對人體危害小，不污染環境。

（5）發熱量。一般認為，油頁巖礦石發熱量應大于4.187J/kg（1cal/kg）。版石盆地油頁巖發熱量很低，巖石樣品分析值分布在1.21J/kg ～1.8J/kg，平均為1.21J/kg，工業利用價值較低。

（6）有機質類型。研究區安源組干酪根H/C 原子比一般為0.56 ～0.98，為腐殖腐泥型油頁巖。表明該區油頁巖有機質來源既有陸源高等植物，也有低等水生生物，同時細菌等微生物也有一定貢獻。

（7）有機質豐度。據前人研究資料，研究區版石盆地油頁巖的有機炭含量（TOC）為3.1%，氯仿瀝青“A”平均為0.057%。總體表明有機質豐度與油頁巖含油率呈正相關性，研究區油頁巖有機質豐度高，為較好的生油巖。

（8）油頁巖厚度。研究區內油頁巖單層厚度一般為1m ～5m，平均3.8m，最厚可達9m，總厚可達300 余米。厚度較大的油頁巖段主要集中在中油頁巖帶，該帶含油率一般為1%～5%，其中大于2%的油頁巖層數多，約有33 層，且地層分部穩定，是資源勘查的重點層段，資源潛力較大。

（9）油頁巖產狀。研究區油頁巖主要呈褐色和黑褐色，風化后呈灰色和灰綠色。土狀光澤，平均密度為2.1g/cm3，水平層理發育。薄層狀或紙狀，風化卷起略具彈性。油頁巖礦層產狀總體較陡，傾角一般60°～70°，從地表向深部逐漸變緩。

（10）油頁巖分布規律。版石盆地上三疊統安源組油頁巖地層出露于安遠城北29 公里處，西起林站，東至渡船坳北部，全長5000m 左右，地層總厚近500m。油頁巖層數較多，共發育有44層油頁巖，可分為下油頁巖帶、中油頁巖帶和上油頁巖帶。

縱向上，研究區中油頁巖帶的中上部含油率較高，下油頁巖帶和上油頁巖帶含油率偏低。平面上，研究區中部含油率較高，沿油頁巖層傾斜方向，由淺到深，含油率逐漸變低。本文分析認為，影響含油率變化的主要原因，主要受沉積環境控制，中油頁巖帶下部主要由砂巖、礫巖夾薄層油頁巖及泥灰巖組成，為動蕩的濱湖相沉積，對有機物的保存不利。而中上部巖性以泥質頁巖為主，水平層理較發育，表明該期沉積環境比較穩定，有利于有機質的保存，因此含油率相對較高；平面上，研究區西部，砂質巖石逐漸增多，沉積環境不穩定，因此含油率較低，而東部泥灰巖逐漸增多，故油頁巖含油率雖較低，但含原油情況逐漸變好。

3 油頁巖成礦條件分析

（1）古構造條件。如前所述，版石盆地同時受新華夏系和EW 構造帶控制作用，使盆地局部呈EW 向展布，整個盆地呈反“S”型特征，故新華夏系和EW 斷裂帶聯合控制了盆地，在這種構造凹陷帶復合處，凹陷越深。研究區安源組沉積時，盆地整體下沉，處于構造坳陷階段，構造的發育為湖盆形成提供了先決條件，為油頁巖形成打下了基礎。但是由于盆地后期受三組斷裂的控制，可能也會對油頁巖形成造成一定的不利影響[3]。

（2）古氣候條件。安源組沉積時期，版石盆地主要以溫暖濕潤的古氣候為主，氣候溫暖，降雨量豐富，為湖盆油頁巖的形成提供了重要的物質條件。

（3）沉積環境。版石盆地上三疊統油頁巖段以黑褐色、灰黑色泥質巖為主，水平層理發育，見有硅質巖和黃鐵礦結核及薄層石膏沉積，為還原環境下的半深湖相沉積，為油頁巖的形成創造了良好的基礎。

（4）有機質來源及保存條件。通過甾類、萜類等生物標志化合物特征表明，版石盆地油頁巖為低等水生水生生物以及陸源高等植物雙重物源，有機質類型為I-II1 型。其中尤以細菌及藻類等水生生物的貢獻最大，形成腐殖腐泥型油頁巖。藻類的大量生長為該區油頁巖形成提供了必要的物質基礎。強還原環境為有機質保存提供了有利保存條件。

4 結論

（1）版石盆地安源組油頁巖共44 層，單層厚度1m ～5m，平均3.8m，最厚可達9m，油頁巖總厚300 余米，產狀較陡。其中中油頁巖段油頁巖厚度較大、層數多、分布穩定、含油率較高，是資源勘查的重點層段，資源潛力較大。

（2）版石盆地安源組油頁巖主要呈褐色和黑褐色，風化后呈灰色和灰綠色。水平層理非常發育，表明該區沉積環境為低能的凈水環境；平均含油率為2.85%，為低品質油頁巖；油頁巖灰分含量高，但發熱量較低，為高灰分低含油率油頁巖，全硫平均為0.17%，屬低硫油頁巖。

（3）版石盆地油頁巖有機質豐度較高，TOC 平均為3.1%，氯仿瀝青“A”含量平均為0.057%，為較好的生油巖。有機質類型為腐殖腐泥型，有機質來源既有陸源高等植物，也有低等水生生物，同時細菌等微生物也有一定貢獻。

（4）版石盆地安源組油頁巖是多種條件共同作用的結果。油頁巖沉積環境為淺湖相，強還原環境為有機質保存提供了有利保存條件。構造運動為湖盆的形成提供了空間，溫暖濕潤的古氣候為湖盆地形成提供了物質基礎，兩者的匹配關系最終促成了該區油頁巖的發育。

（5）豐富的有機質來源為該區油頁巖的形成提供了物質基礎，強還原環境為有機質的保存并最終轉化成油頁巖提供了有力的保證。