湘中、湘东南矿区沉积物中矿物有机质类型及含量

李 岩

（湖南省煤炭地质勘查院，湖南 长沙 410014）

随着中国经济的发展，不论是人们物质文化生活水平还是精神文化水平，都有了极大的提高，对于常规矿产品的依赖程度呈指数增长，但产量增量却远远不能满足其需求，从而导致供应与需求之间的矛盾愈发明显。中国与美国相比，开发矿产品有三大困难：国内能源体制、地质条件、技术问题。中国的能源储量理论数据虽然大，但是地质条件远不如美国。美国地质条件使能源开发难度小，开发成本也相对低，中国国土面积较大各地区的地质条件使得能源开采的难度大，开发成本也相对高。

湖南是一个矿产资源贫乏、缺油、少气的省份。湘西北地区是湖南乃至全国重要的能源勘探区，近40年来，陆续开展了针对湘西北地区下寒武统牛蹄塘组、上奥陶祖五峰组～下志留统龙马溪组三套海相地层的能源勘探工作，取得了一些勘探成果，但由于该区矿床地质条件复杂，即地质储层演化程度高及保存条件复杂等因素，仍未取得实质性的突破。而湖南省海陆过渡相矿系地层绿色能源分布广泛，主要集中在湘中坳陷，累计厚度较大，频繁与矿层、致密砂岩层互层，具有可观的矿产资源开发潜力，湘东南坳陷次之。但对于海陆过渡相地层矿气的研究相对薄弱。笔者旨在以湘中、湘东南坳陷海陆过渡相矿系地层上二叠统龙潭组黑色地质层为研究对象，通过野外露头采样，有机地球化学分析等多种实验分析方法，对目的地质层矿气形成条件进行了探讨分析，在此基础上，并对湘中、湘东南矿区的多种能源潜力进行了预测。

1 地质背景

湘中、湘东南坳陷隶属华南构造区，矿物特性以碳酸盐岩为主，局部夹碎屑矿物及泥质矿物，沉积类型主要为准台地沉积类型，基底岩系以下古生界变质矿物为主，是一个典型的负构造单元；湘东南坳陷共经历了三个构造演化阶段，分别是加里东期、海西～印支期以及燕山～喜马拉雅期演化阶段。湘中、湘东南坳陷主体上位于华南褶皱系北部，雪峰隆起东南缘。

受新化～株洲断裂控制，龙潭型分南型和北型两个亚型。而湘中、湘东南坳陷以南型龙潭组为主，总厚80m～1300m，其中泥质矿层厚29m～201m，主要分布于邵阳～郴州一带。龙潭组可分为上段和下段。上段矿物特性主要为细砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩以及暗色泥岩，含矿数层，可采矿层主要为1至5层，产植物化石，厚度为30m～150m。下段主要为薄层状粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩及砂岩互层，顶部夹细砂岩及石英砂岩，发育腕足类矿石，较为少见。厚度为700m～900m。龙潭组泥质矿物的埋藏深度在区域上变化也比较大，埋深为400m～1800m，以1000m居多。

2 矿物有机质类型

湘中、湘东南坳陷大部分地层矿物有机质类型为Ⅱ型（混合型）干酪根，部分有机质丰度较高的地区为Ⅰ型干酪根（即腐泥型，如棋梓桥组），而矿系地层主要为Ⅲ型干酪根（即腐植型），如湘中、湘东南区域矿系地层。湘中、湘东南坳陷龙潭组矿物有机质类型统计分析（表1）表明，湘中、湘东南坳陷龙潭组有机显微组分镜质组含量最多，平均含量分别为68.94%和70.10%，其次为惰质组和稳定组。故干酪根类型都以Ⅲ型为主。

表1 湘中、湘东南坳矿物有机质类型表

3 有机质含量

有机质含量是矿物储层评价的重要参数之一，它既决定着页岩的生烃强度，也是页岩吸附气的载体之一。有机质含量的高低直接影响深部能源的储藏潜力。由（图1）可知，湘中、湘东南坳陷矿物有机质含量分布大致呈北东～南西走向，由南东至北西有机质含量逐渐增大。高值区主要分布于涟源、邵东、隆回及邓家铺一带。而湘东南坳陷由北西向东南矿物有机质含量逐渐增大。高值区主要分布在黄丰桥、马水、耒阳和衡洞一带。整体上矿物有机质含量普遍较高，最大值高达85.19%，最小值仅为0.07%，平均值为8.84%。

4 有机质成熟度

有机质成熟度是矿产品大量贮存的条件之一，是表征其产量的重要指标。在一定条件下，暗色有机质泥质矿物达到了开采标准。湘中、湘东南坳陷Ro（max）呈东西向分布，由北至南Ro（max）值逐渐增大，且高值区主要分布在耒阳、邵阳至武冈一带。其中，Ro（max）值最小值为1.24%，在Ro（max）值最大值高达5.97%，平均2.80%。

图1 湘中、湘东南坳区域矿物有机质分布图

图2 有机质成熟度示意图

图3 矿物层片有机质颗粒

对有机质样品的光学显微镜观察显示，劈理条带与地层层理近正交。劈理条带在单偏光下为深灰、略带褐色，平直近平行展布。劈理域宽度约20m～80m，劈理域的相对宽度为3%～10%，构成稀疏劈理带。劈理间隔为0.2mm～1 mm，属于小间隔如图2。劈理域的主要成分为粘土矿物夹杂有机质等不溶残余物，其中粘土矿物在单偏光下为深灰、略带褐色，呈条带状和条纹状出现，一般10m～50m宽，相互连通并构成网络.值得注意的是，尽管该研究区域地质层的有机质含量甚高，但在光学显微镜下却不易分别出有机质颗粒，仅以粘土矿物条纹的褐色调间接地显示出来如图3所示。页岩中的石英微粒一般100m～500m长，几十至上百微米宽，条带状定向排列。同时被劈理穿过的矿物出现了压溶现象。

5 结论

湘中、湘东南矿区地质层厚度适中；有机质类型以腐殖型（Ⅲ型）为主；有机含量高，平均值为8.84%；热成熟度适中，平均2.80%；综合分析认为，地质层状态良好，是矿产品发育的有利层段，具有良好的勘探潜力。