昌乐五图煤田油页岩地质特征及质量分析

秦祥胜

(昌乐县国土资源局，山东 昌乐　262400)

昌乐五图煤田油页岩地质特征及质量分析

秦祥胜

(昌乐县国土资源局，山东 昌乐262400)

五图煤矿油页岩广泛分布于李家崖组的B段、C段和D段，以C段为主体，探明储量2.72亿t，是褐煤的伴生矿种。C段油页岩层密集，厚度大;D段上部含油页岩，但厚度小。油页岩焦油产率最高16.25%，最低5.43%，平均8.36%。基准发热量最高8.72MJ/kg，最低6.16MJ/kg，平均6.91MJ/kg。油页岩作为固态燃料，是汽油的替代能源,五图煤田油页岩资源的开发和利用前景广阔。

油页岩层；地质特征；质量分析；昌乐五图

引文格式：秦祥胜.昌乐五图煤田油页岩地质特征及质量分析[J].山东国土资源，2015,31(4)：36-39. QIN Xiangsheng. Brief Introduction to Shale Resource in Wutu Coalfield in ChangLe City[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(4):36-39.

山东昌乐五图煤矿油页岩为一套有机质丰度较高、类型为I—II型的生油岩，含油率值较高，达到了中品级油页岩标准[1]，具有较高的工业利用价值。油页岩可用于低温干馏炼制液体燃料，提炼各种化学产品。可以提取碳氢比类似常规石油(天然石油)的页岩油，加工炼制汽、煤、柴油等石油产品。由于油页岩的发热量较大，炼制后的矿渣可直接燃烧，用作锅炉燃料和发电。废渣(页岩半焦)可用于制造水泥、肥料和页岩砖等建筑材料。另外，随着技术的发展，还可加工生产白碳黑，提炼稀有金属。

1　成矿地质背景

五图煤田位于华北板块(Ⅰ)鲁西地块(Ⅱ)鲁中窿块(Ⅲ)泰山-沂山窿起(Ⅳ)昌乐凹陷(Ⅴ)的东北部，鄌郚-葛沟大断裂西侧。昌乐凹陷为形似三角形的聚煤盆地，北界为青州断裂，东界为鄌郚-葛沟断裂，西界为营子断裂；盆地内地层走向总体上近EW，SN相向倾斜，构成小的向斜。泰山岩群分布于五图煤田东南，被第四纪沙土及新近纪玄武岩所覆盖，仅局部有出露。寒武纪长清群分布于煤田北部，与泰山岩群呈不整合接触，与五图群呈断层接触。白垩纪王氏群分布煤系地层下部。古近纪五图群由下而上可分为朱壁店组、崖组和小楼组，与下伏王氏群呈角度不整合接触。新近纪临朐群广泛分布于五图煤田南部，与下伏五图群呈角度不整合接触。

2　资源赋存情况

五图煤田居昌乐凹陷的中北部，面积约100km2。含煤地层为陆相沉积的五图群李家崖组，属新生代古近纪始新世。煤田内含煤地层总厚度为846m，煤种为褐煤，与油页岩伴生。依据沉积岩层岩石特征、层序、煤层及油页岩的分布，可分为4个含煤(油页岩)岩段：上煤段、中煤段、油页岩段和下煤段[2]。

五图煤矿深部C段、D段共发现6层可采煤层，9层可采油页岩层。矿区煤类为褐煤2号，水分含量8.2%～9.5%，灰分含量34.78%～38.05%，挥发分含量50.40%～53.91%，硫分含量2.12%～2.71%，属低硫煤。低位发热量为17.33～20.20MJ/k，属低发热量煤。油页岩焦油产率最高16.25%，最低5.43%，平均8.36%。基准发热量最高8.72MJ/kg，最低6.16MJ/kg，平均6.91MJ/kg[3-4]。

3　矿床成因

聚煤盆地位于华北地台之上，盆地四周为太古宙、古生代地层，含煤岩系基底为白垩系。煤系地层厚达数百米至数千米，岩层组合以碎屑岩、泥质岩为主[5]，夹油页岩。岩性较稳定，含煤数十层，煤层变质差。岩相有洪积相、湖泊沼泽相。盆地内及其边缘断层多为正断层。由此推断，含煤建造的成因类型为“地台山前坳陷盆地型”，在燕山期，太平洋板块与欧亚板块对扭，形成NNE向走滑断层、EW向正断层及EW向展布的断陷或坳陷盆地。昌乐-临朐盆地即为此类盆地之一。至喜山期，太平洋板块向西俯冲，导致地壳上部扩张，盆地继续扩展。由于气候温湿，水源充足，在盆地中形成一套含煤层及油页岩的粗碎屑岩-细碎屑岩的内陆湖相沉积岩系。油页岩中氢含量较高，多大于6%，个别大于10%，碳氢比低于10。镜下观察，黄色物质中见到菌核体。油页岩层中含有鱼、贝、蚌类水生动物化石。据此推断，伴生油页岩成因类型为腐泥成因类型。

4　油页岩层的分布

油页岩层广泛分布于李家崖组的B段、C段和D段，以C段为主体，油页岩在B段的Bm7煤层上下较多，但Bm5,Bm7煤层多已开采，煤层之间的油页岩已难以开采，故未圈定估算。C段油页岩层密集，厚度大;D段上部含油页岩，但厚度小;油页岩呈层状，与煤层产状一致,油页岩层结构复杂，含多层夹矸。油页岩层顶底板较稳定，岩性多为砂质粘土岩。依据油页岩层组合及展布情况，将油页岩划为9层；其中油页岩段有7层，编号为Cy1～Cy7，下煤段2层，编号Dy1,Dy2。

4.1Cy1油页岩层

位于C段最上部，上距Bm7煤层25.95～90.80m，平均65.64m。在探矿权范围内见矿点16个，可采点15个，可采系数94%。油页岩层厚1.54～16.3m，平均5.77m，厚度变化系数为78%。油页岩层具分叉复合特征，含夹矸0～1层，属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩，以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主，局部地段为砂岩、泥灰岩[4]。属较稳定型顶底板,各层特征见表1。

表1　油页岩层特征

4.2Cy2油页岩层

位于C段上部，上距Cy1油页岩层0.80～47.67m，平均11.57m。在探矿权范围内，见矿点15个，可采点15个，可采系数100%。可采油页岩层厚1.87～28.67m，平均9.69m，厚度变化系数为81%。油页岩层具分叉复合特征，含夹矸0～2层，属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩，以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主，局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

4.3Cy3油页岩层

位于C段上部，上距Cy2油页岩层2.39～24.93m，平均12.11m。在探矿权范围内，见矿点15个，可采点14个，可采系数93%。可采油页岩层厚1.00～20.89m，平均5.60m，厚度变化系数为112%。油页岩层具分叉复合特征，含夹矸0～2层，属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩，以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主，局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

4.4Cy4油页岩层

位于C段中部，上距Cy3油页岩层0.74～24.24m，平均10.42m。在探矿权范围内，见矿点14个，可采点14个，可采系数100%。可采油页岩层厚2.13～24.93m，平均8.14m，厚度变化系数为76%。油页岩层具分叉复合特征，含夹矸0～2层，属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩，以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主，局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

4.5Cy5油页岩层

位于C段中部，上距Cy4油页岩层1.04～36.69m，平均14.30m。在探矿权范围内，见矿点15个，可采点15个，可采系数100%。可采油页岩层厚2.30～39.41m，平均10.66m，厚度变化系数为87%。油页岩层具分叉复合特征，含夹矸0～3层，属结构复杂型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩，以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主，局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

4.6Cy6油页岩层

位于C段下部，上距Cy5油页岩层2.32～63.65m，平均22.13m。在探矿权范围内，见矿点14个，可采点14个，可采系数100%。可采油页岩层厚2.01～26.90m，平均13.72m，厚度变化系数为54%。油页岩层具分叉复合特征，含夹矸0～3层，属结构复杂型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩，以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主，局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

4.7Cy7油页岩层

位于C段下部，上距Cy6油页岩层0.00～26.10m，平均11.46m。在探矿权范围内，见矿点15个，可采点15个，可采系数100%。可采油页岩层厚1.15～15.62m，平均6.64m，厚度变化系数为53%。油页岩层具分叉复合特征，含夹矸0～1层，属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩，以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主，局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

4.8Dy1油页岩层

位于D段上部，上距Cy7油页岩层3.01～39.64m，平均24.17m。在探矿权范围内，见Dy1油页岩层工程点14个，可采点14个，可采系数100%。可采油页岩层厚1.55～18.34m，平均8.03m，厚度变化系数为61%。油页岩层具分叉复合特征，含夹矸0～2层，属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩，以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主，局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

4.9Dy2油页岩层

位于D段上部，上距Dy1油页岩层2.26～23.33m，平均9.89m。在探矿权范围内，见矿点15个，可采点15个，可采系数100%。可采油页岩层厚1.06～20.39m，平均7.23m，厚度变化系数为71%。油页岩层具分叉复合特征，含夹矸0～1层，属结构简单型。夹矸岩性为含油页岩、粉砂质页岩，以含油页岩为主。油页岩层顶底板以砂质泥岩、含油页岩为主，局部地段为砂岩、泥灰岩。属较稳定型顶底板。

5　油页岩质量工业利用分析

5.1油页岩物理性质与化学组分

5.1.1油页岩物理性质

油页岩外观呈棕褐色至棕黄色。层面呈褐色油腻状；横断面呈绢丝光泽，黑色光亮的线理均匀分布。页片状，层理清晰，极易剥离。结构致密,常见白色贝壳化石,重量较页岩轻,硬度软，指甲刻之有亮痕。燃之有浓烟、长焰，发出胶皮味。

油页岩由有机质和矿物质组成，有机质一般含量小于60%，呈线理状分布，局部呈条带状。

有机组分主要有凝胶化物质。大部为矿物质的胶结物。主要成分为凝胶化物，少量黄色物质、丝炭化物质、半凝胶化物质。胶化物质等,后者的含量比煤多。

凝胶化物质呈浅橙黄色、土褐色。基本为透明基胶体。在矿物质较少的情况下，部分呈线理分布，个别呈条带状、透镜状；部分成为矿物质的胶结物。少部分样品见到菌核体。

黄色物质呈浅黄色，含量次于凝胶化物质。呈线理状分布，为矿物质的胶结物。

半凝胶化物质和炭丝化合物含量很少，半透明或不透明基质，多为不透明,呈碎块状分布。

无机组分含量在40%左右。主要是碎屑矿物(粒度在0.01～0.03mm),碎屑矿物棱角不明显。

5.1.2油页岩的化学组分

油页岩焦油产率最高10.72%，最低5.16%，平均7.73%。基准发热量最高14.30MJ/kg，最低7.24MJ/kg，平均9.50MJ/kg。各油页岩层主要指标见表2。

表2　油页岩质量特征

由表2可知，油页岩的各层基准发热量平均为9.01～11.26MJ/kg，各层焦油产率平均含量为7.44%～8.01%，各层灰分平均含量为61.52%～68.93%。

5.2工业利用分析

油页岩是一种能源矿产，属低热值固态燃料,可干馏制取页岩油，1t油页岩可提炼38～378L页岩油；页岩油加氢裂解精制后，可获得汽油、煤油、柴油、石腊、石焦油等多种化工产品。该区油页岩发热量为7.62～14.30MJ/kg，可作为燃料用来发电、取暖[5]。油页岩层与煤层共生，位于煤层之上，与煤层共同开发，可大幅提高开发效益。

6　结语

全国查明油页岩资源储量311.7亿t，山东5.48亿t，五图煤田2.72亿t。油页岩作为固态燃料，是汽油的替代能源。开发油页岩，接替部分常规汽油，缓解能源压力，具有重要的经济意义和战略意义。目前，山东龙口已建油页岩炼油厂，资源缺口很大。五图煤田油页岩资源的开发和利用前景广阔。

[1]林武.山东昌乐五图煤矿油页岩有机地球化学与含油率相关性研究[J].内江科技，2013,(1):39.

[2]贾克让.山东昌乐五图煤田古近纪煤系沉积特征及地层划分[A]//中国古生物学会80年[C].合肥：中国科学技术大学出版社，2009.

[3]贾克让.鲁东古近纪煤田含煤地层特征及找煤方向分析[J].中国煤炭地质，2010，(8)：1-3.

[4]罗霞，朱筱敏，谭明友.山东昌乐五图油页岩特征及形成环境[J].油气地质与采收率，2011，(4):36-37.

[5]范士彦.山东省煤层气资源评价[J].煤田地质与勘探,1999，(S1)：61.

Geological Characteristics and Quality Analysis of Shale Resource in Wutu Coalfield in ChangLe City

QIN Xiangsheng

(Changle Bureau of Land and Resources, Shandong Changle 262400, China)

Wutu oil shale is widely distributed in B section, C section and D section of Lijiaya formation. C section is its main body. Its proven reserve is 272 million tons. It is the associated minerals of lignite. Shale layer in C section is thick with high dense. There are shale layers in upper part of D section, but the thickness is small. Tar yield in shale can reach 16.25%, the lowest rate is 5.43%, and average yield is 8.36%. The highest benchmark calorific value is 8.72MJ/kg, the minimum value is 6.16 MJ/kg, and average value is 6.91MJ/kg. As a solid fuel, oil shale is alternative energy sources of gasoline. There is a broad prospect of development and utilization of shale resource in Wutu coalfield.

Shale layers; characteristics of each layers; solid fuel; Wutu in Chagle city

2014-05-08；

2014-07-30；编辑：陶卫卫

秦祥胜(1967—),男，山东昌乐人，主要从事国土资源宣传工作；E-mail:15966099550@163.com

P618.12

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