吉林省油页岩矿床成因类型及其成矿规律

2020-09-14 06:54姜福平钟长林刘东伟刘海涛梁杨明殷淑芹温志良
世界地质 2020年3期
关键词:山口组油页岩白垩

姜福平,钟长林,刘东伟,刘海涛,梁杨明,殷淑芹,温志良

1.吉林省地质调查院,长春 130102;2.吉林省地质资料馆,长春 130061;3.吉林省第五地质调查所,吉林 九台 130103

0 引言

油页岩是一种高灰分的固体可燃有机沉积岩,含油率>3.50%[1],主要形成于湖相、湖泊-沼泽相、潟湖相和海陆交互相深水还原环境,经低温干馏可从中获取油页岩油和可燃气体,还可作为固体燃料用于燃烧发电等。全球油页岩资源十分丰富,中国居世界第三位[2],吉林省列全国第一。2006年,中国开展的“全国油页岩资源调查评价”项目成果中全国油页岩查明资源量500.49亿t。吉林省经2006—2016年的勘查,仅松辽盆地东南隆起探明油页岩资源量就增至1 024.46亿t[3]。

松辽盆地东南隆起施工钻井500多口,采集含油率等各类分析样品近30 000件,利用这些测试结果圈出数十个油页岩矿层,确定了矿层的形态、时空分布和规模等。2014—2015年,“众诚公司”、吉林大学在研究区分别进行了油页岩原位裂解开采试验,均从地下深处提取油页岩油。在总结前人资料的基础上,通过众多实物岩芯的观察,研究了岩石类型、岩石组合、颜色、结构和构造,讨论了油页岩的形成环境、赋集规律等。

1 地质概况

吉林省位于中国东北部,地处欧亚大陆板块与太平洋板的大陆一侧。省内地层、构造发育,岩浆活动频繁,矿产资源丰富。其中油页岩是最优势的矿种之一,主要赋存在中生代松辽盆地、汪清县罗子沟盆地和新生代的桦甸盆地,查明矿床(点)19处。

松辽盆地有4处超大型、1处中型油页岩矿床和4处油页岩矿点,其中,除了白城市洮儿河矿点分布在盆地西部斜坡外,其余矿床(点)全部位于盆地东南隆起,该隆起的次级构造有登楼库背斜、杨大城子背斜、农安背斜和青山口背斜等,区内多被第四系覆盖,据钻井资料研究可知,主要地层是中生界上白垩统泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组,为一套杂色河-湖相碎屑岩,沉积物中蕴含丰富的石油和油页岩矿产资源。青山口组和嫩江组是油页岩含矿层位。

罗子沟盆地有1处中型油页岩矿床,盆地为下白垩统大砬子组构成的北西向宽缓向斜,受构造影响,北东翼地层仅有部分残留,南西翼保留较完整,由一套山麓、河湖相的砂砾岩、砂岩、粉砂质泥岩和页岩组成,泥页岩中含油页岩矿层,矿床位于盆地南西翼。在安图县的松江盆地、延吉盆地的大砬子组采集个别样品也含油页岩,但是都不成规模,文中未予论述。

桦甸盆地有1处中型、3处小型油页岩矿床和1处矿点,该盆地是新生代敦化—密山断裂带上的盆地之一,主体为近北西向展布的半地堑型盆地,大部分被第四系掩盖,基岩出露零星,基底为石炭—二叠系变质岩,白垩系不整合于变质岩上,在白垩系之上沉积古近系桦甸组,由冲积扇-湖相-沼泽碎屑岩组成,泥页岩中含油页岩矿层。其他盆地的一些矿点见表1及图1。

1.松辽盆地;2.舒兰盆地;3.蛟河盆地;4.罗子沟盆地;5.伊通盆地;6.桦甸盆地;7.梅河盆地;8.其他盆地;9. 盆地边界线;10.槽台边界线;11.超大型油页岩矿床;12.中型油页岩矿床;13.小型油页岩矿床;14.油页岩矿点。图1 吉林省油页岩矿床(点)分布图Fig.1 Distribution of oil shale deposits in Jilin Province

2 矿床成因类型及其基本特征

吉林省油页岩矿床的形成与盆地的产生、发展密切相关,受构造盆地控制明显,矿床成因总体属于内陆湖泊生物沉积型,但是根据矿床的特点及产出的构造位置,进一步分为大型坳陷盆地型、山间坳陷盆地型和断陷盆地型3种不同的成因类型。

2.1 大型坳陷盆地型矿床

大型坳陷盆地型油页岩矿床位于吉黑地槽褶皱系(亚Ⅰ级)松辽中断陷(Ⅱ级)的东南隆起内(Ⅲ级),有扶余县长春岭和前郭—农安、三井子—大林子、前郭县深井子超大型油页岩矿床及农安县小合隆中型油页岩矿床和一些矿点,矿层赋存于盆地中生界上白垩统青山口组和嫩江组,青山口组有19个油页岩矿层,嫩江组有10个油页岩矿层,各矿床探明资源储量占全省总量的99.14%。

青山口组、嫩江组是吉林省油页岩的主要含矿层位,地层走向北东,向北西或南东倾斜,倾角0°~4°,矿层产于两个组的灰黑-黑-褐黑色泥页岩中,受地层控制明显,地层与矿层中均含油母质,矿层颜色较深,呈黑-褐黑色,围岩呈灰-灰黑色,二者区别较明显。泉头组位于青山口组之下,姚家组位于青山口组与嫩江组之间。

青山口组分上下两段,下段:底部为灰绿色泥岩、粉砂质泥岩夹粉砂岩,含介形虫、叶肢介化石和鱼骨化石碎片,水平层理、交错层理、斜层理等沉积构造发育,属于浅湖环境;下部为黑色-褐黑色泥页岩,主要发育水平层理,含少量介形虫叶肢介化石(图2a、b),夹质量较好的油页岩和泥灰岩、介壳灰岩,是目前松辽盆地最重要的含矿层位,厚度10~20 m,向上是灰黑-黑色页岩,其中含碳质、沥青质,页理发育,矿层含油率较低,为深湖-半深湖环境,厚度30~60 m;上部灰-灰黑色-灰绿色泥岩、粉砂质泥岩,夹少量薄层粉砂岩,具透镜状层理,重力滑动构造、泄水构造和生物扰动构造等,为浅湖-半深湖环境,厚度116 m。青山口组上段为灰色块状页岩与青灰色页岩互层带,为浅湖沉积,厚度58~118 m。

嫩江组自下而上分五段,一段为灰黑-灰绿色泥页岩、灰绿色粉砂质泥岩夹粉砂岩等,含薄层油页岩,发育交错层理、小型波状层理和水平层理等,含叶肢介和介形虫化石,属浅湖环境,平均厚度116 m;二段由黑色泥页岩、灰绿色页岩夹灰绿色泥岩、泥质粉砂岩、泥灰岩及薄层粉砂岩组成,油页岩赋存黑色-褐黑色泥页岩中,也是松辽盆地的重要含矿层位,岩矿层发育水平层理、小型波状层理等,含介形虫、叶肢介和鱼骨化石碎片(图2c、d),常见有黄铁矿分散颗粒,属深湖-半深湖沉积,平均厚度150 m;三段是灰色泥岩、泥质粉砂岩及灰色泥灰岩,见重力滑动、生物扰动构造等,介形虫化石丰富,还含有螺化石和植物化石,属浅湖环境,平均厚度152 m;四段为棕红色含粉砂质泥岩、绿灰色泥质粉砂岩、灰白色细砂岩韵律层,属滨-浅湖环境,厚度>131 m;五段仅见其顶部砂泥质岩石,厚度25 m。

2.2 山间坳陷盆地型矿床

山间坳陷盆地型油页岩矿床位于吉黑褶皱系(亚Ⅰ级)、延边优地槽褶皱带(Ⅱ级)和延边复向斜(Ⅲ级)北缘罗子沟盆地,主要是汪清县罗子沟中型油页岩矿床,矿层产于中生界下白垩统大砬子组,有16个油页岩矿层,探明资源储量占全省总量的0.21%。

大砬子组分布于汪清县罗子沟盆地,总体单斜状,倾向51°~64°,倾角2°~11°,分上下两段,下段为黄色-灰色砾岩、砂砾岩和砂岩;上段为砂页岩、泥岩等,是含矿地层,又分三个部分:下部为灰-灰黑色砂质页岩,夹黏土质页岩、纸片状页岩及薄层状低品位油页岩,厚度约36 m;中部以灰色凝灰质细砂岩、灰黑色砂质泥页岩、深灰色碳质页岩、粉砂质泥岩为主,各岩层频繁交替出现,厚度约360 m;上部主要有凝灰质砂岩、灰色-灰黑-黄褐色砂质页岩和砂岩、薄层状页岩,厚度116 m。矿层赋存在该组上段中部泥页岩内,受地层控制。在黑色泥页岩、黄褐色砂质页岩中见有同生的粉末状黄铁矿颗粒和丰富的植物化石碎屑及瓣鳃类、鱼类化石碎片,并发育有水平层理(图2e、f),属于半深湖-深湖环境沉积。

2.3 断陷盆地型矿床

断陷盆地型油页岩矿床产于吉黑褶皱系(Ⅰ)、吉林优地槽褶皱带(Ⅱ)、吉林复向斜(Ⅲ)、蛟河—桦甸褶皱束(Ⅳ)的南西部桦甸新生代断陷盆地,有大城子—公郎头、北台子、庙岭和金沟子等油页岩矿床(点),矿层位于新生界古近系桦甸组,有26个油页岩矿层,探明资源储量占全省总量的0.65%。

桦甸组地层分布于桦甸盆地,是吉林省又一油页岩含矿地层,走向近东西,倾向140°~200°,倾角7°~33°。分下、中、上三个岩段。

下段:下含碳质页岩段,分布于公郎头、大城子和北台子等地,在公郎头附近,走向南东,倾向南西,不整合于白垩系及石炭、二叠系之上,底部为灰色碳质页岩与油页岩互层带,其中油页岩质量较差,岩层中有黄铁矿颗粒,向上渐变为深灰色页岩、绿色、灰绿色和紫红色页岩,见有介壳印痕,属于浅-滨湖环境,厚度282 m。

中段:为含油页岩段,发育整个桦甸盆地,沉积于下含碳质页岩段的紫红色页岩之上,为灰-灰黄色泥质粉砂岩、灰白-灰黄色粉砂质泥岩、灰白-浅黄绿色黏土质页岩、褐色-褐黑色油页岩与含碳质页岩互层带,含质量较好的矿层。岩矿层中见动植物化石碎片,水平层理发育(图2g、h),盆地东部地层厚度大,夹多层矿,向西变薄,矿层数量减少。属于深湖-半深湖环境,厚度100~244 m。

上段:上含碳质页岩段,由深灰色至灰绿色砂页岩及灰白色中粗粒砂岩组成,呈块状,砂岩呈中粗粒混合特征,分选性极差。属于浅水湖泊-沼泽环境,厚度350 m。

a.松辽盆地青山口组油页岩矿芯横截面见有介形虫和叶肢介化石碎片;b.青山口组油页岩矿芯侧面见细纹层理; c.松辽盆地嫩江组油页岩矿芯横截面见有叶肢介化石;d.嫩江组油页岩矿芯侧面见水平层理; e、f.罗子沟盆地大砬子组(坑道)油页岩发育水平层理并见有化石碎片; g.桦甸盆地桦甸组油页岩矿芯横截面见有介形虫和叶肢介化石;h.桦甸组油页岩矿芯侧面见细纹层理。图2 吉林省油页岩矿石Fig.2 Oil shale ores in Jilin Province

2.4 成矿物质来源

研究证实,吉林省上千亿t油页岩资源的成矿物质主要来源于陆相湖泊生物和少量的陆源植物体。从矿床的沉积环境分析可知,相关地层中均含有大量的动植物化石,这些化石原生体繁衍、生息,应是油页岩的贡献者。各种藻类、介行虫和叶肢介等是不同类型油页岩成矿物质的主要来源;陆缘植物中角质体、小孢子体、树脂体、木栓体、镜质体及少量惰性组等是桦甸、罗子沟油页岩成矿物质的另一来源。

罗子沟盆地下白垩统大砬组泥页岩及油页岩中,含有瓣鳃类、鱼类碎片等化石,所见植物化石有棕色或黑色树根状、树叶状、细条带状和星点状物质沿纹层定向分布,岩矿层生物结构发育,说明当时生物繁盛。刘冬青等[4]研究认为汪清县罗子沟油页岩矿床以藻类、细菌类为主要生物来源,高等植物为次要生物来源的富有机质油页岩矿床,通过对罗子沟油页岩有机地球化学分析,判断油页岩有机质类型为Ⅱ型。

松辽盆地上白垩统青山口组一段的灰绿色泥岩底部含介形虫、叶肢介化石和鱼骨化石碎片;下部是黑色-褐黑色泥页岩,也含有上述化石,局部形成介壳灰岩层;上部灰-灰黑色-灰绿色泥岩、粉砂质泥岩。生物演化为油页岩形成提供了丰富的有机质来源。迟小燕[5]认为,青山口组一段富含大量的生物化石,除普遍含有介形虫和叶肢介外,还富含藻类和孢粉类化石。杨雪等[6-9]研究认为青山口组一段油页岩有机质类型主要为Ⅰ型,有少量Ⅱ型。

松辽盆地上白垩统嫩江组灰黑-灰绿色泥页岩、灰绿色粉砂质泥岩段中含叶肢介和介形虫化石。黑色页岩-灰绿色页岩夹灰绿色泥岩、灰黑色泥岩、泥灰岩,含介形虫、叶肢介和鱼骨化石碎片;灰色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及黄褐色泥灰岩中见生物扰动构造,介形虫化石丰富,还含有螺化石和植物化石,沉积物中的生物为油页岩的形成提供充足的物质来源。宋青磊等[10]、贾建亮[11]、孙平昌[12]通过显微镜观察表明,松辽盆地嫩江组油页岩和富有机质泥岩主要有机质来源于层状藻和结构藻;邓硕等[13]研究认为,嫩江组油页岩和富有机质页岩有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ型。

新生界古近系桦甸组,动植物丰富,王越等[14]研究认为,桦甸盆地有机质组分沥青质体高达85.80%,是低等植物藻类或富含脂类物质组分经沥青化作用形成的无定型有机质,高等植物形成的腐殖组分占8.60%,还有少量低级高等植物遗体组成的壳质组等;孟庆涛[15]通过桦甸盆地油页岩样品的透射光-荧光显微组分分析及H/C原子比为1.07~1.61,O/C原子比为0.08~0.17,认为桦甸盆地油页岩有机质类型为Ⅰ~Ⅱ型,并以腐泥型(Ⅰ)和腐殖腐泥型(Ⅱ1)为主。

3 吉林省油页岩时空分布特征

3.1 成矿时代

吉林省油页岩矿床形成于中、新生代,集中在中生代早白垩世、晚白垩世和新生代古近纪,不同时代,成矿环境不同,矿床特征、规模等也各不相同,晚白垩世为最重要的成矿期。

早白垩世成矿期:油页岩层产于蛟河、罗子沟山间坳陷型盆地以灰、灰黑色为主的碎屑沉积物中,查明有汪清县罗子沟中型油页岩矿床和蛟河市保家村油页岩矿点。

晚白垩世成矿期:油页岩矿层赋存在松辽大型坳陷盆地以灰黑、黑色为主的碎屑岩沉积岩中,查明有扶余县长春岭、三井子—大林子等超大型油页岩矿床以及农安县小合隆中型油页岩矿床,还有一些矿点。

早、晚白垩世探明油页岩资源储量占全省资源总量的99.35%。

古近纪成矿期:主要是古近纪的始新世,沿敦化—密山北东向断裂带分布着一系列断陷盆地,盆地内发育陆相含煤、油页岩细碎屑岩沉积,主要有桦甸盆地大城子—公郎头等矿床(点),还有梅河盆地矿点,探明资源储量占全省油页岩资源总量的0.65%。该成矿期伊通盆地、舒兰盆地见有2处油页岩矿点。

3.2 空间分布

3.2.1 矿床空间分布

凡具有一定规模的油页岩矿床均分布在吉林省中、北部地区,大致在梅河—桦甸—和龙连线(吉黑地槽与华北地台边界线)以北地区,南部未见油页岩矿产地。

超大型油页岩矿床产于松辽大型坳陷盆地;中小型矿床、矿点多分布在深大断裂带控制的断陷盆地;有些油页岩矿床(点)产于山间坳陷盆地内;规模较小的盆地未见大型油页岩矿床。

3.2.2 矿层空间分布

下白垩统大砬子组矿层:共查明16个油页岩矿层[16],1~7号是工业矿层,也是汪清县罗子沟油页岩矿床的主体,各矿层叠合走向长6.63 km,倾向宽4.67 km,厚度1.05~2.65 m,含油率6.32%~7.78%。矿层均分布于汪清县罗子沟向斜盆地南西翼大砬子组内,呈单斜状,倾向51°~64°,倾角2°~11°,其中2、3号矿层稳定,全矿区发育,为主矿层,2号矿层走向长7 180 m,倾向宽3 630 m,平均厚度2.04 m,赋存标高520~90 m,与上部3号矿层间距为0~6 m;3号矿层走向长7 380 m,倾向宽3 410 m,平均厚度2.65 m,赋存标高520~20 m;其余各矿层走向长1 530~3 770 m,倾斜宽1 270~2 760 m,厚度变化于1.00~4.41 m之间,矿层间距6~126 m,赋存标高520~20 m(图3)。

上白垩统油页岩矿层有两个层位,青山口组和嫩江组。

1.细砂岩,2.凝灰质细砂岩,3.凝灰质中砂岩,4.砂质页岩,5.页岩,6.含砾砂岩,7.钻孔及编号,8.矿层。图3 罗子沟油页岩矿床Ⅲ—Ⅲ′剖面图Fig.3 Profile of Ⅲ—Ⅲ′ line in Luozigou oil shale deposit

上白垩统嫩江组矿层:共查明10个矿层,分布在哈拉海向斜和登楼库背斜(登楼库段)北西翼两个区,前者赋存有前郭—农安、三井子—大林子矿床,后者产有深井子矿床,矿层走向20°~50°,向北西或南东倾斜,倾角0°~4°,10层矿构成了3处矿床。矿层分上下两岩段,3~7号矿层赋存在下段厚度1.00~3.00 m灰黑色页岩中,含油率3.50%~5.00%,1、2号矿层产于上段厚度2.00~4.00 m粉砂质页岩含油页岩段内,含油率3.50%~6.60%,另有零星矿层。2、3号矿层分布广泛,厚度稳定,是主要矿层,上下岩段间距50~70 m。哈拉海向斜的2、3号矿层又分南西和北东两个部分,南西部(前郭—农安矿区)2号矿层长84 km,宽30 km,平均厚度2.79 m,底板标高-364~62 m,3号矿层长36 km,宽9.30 km,平均厚度1.54 m,底板标高-373.85~62.00 m;北东部(三井子—大林子矿区)2号矿层长53 km,宽21.60 km,平均厚度2.94 m,底板标高-373.85~45.52 m,3号矿层长36 km,宽9.30 km,平均厚度1.54 m,底板标高-373.85~62 m。其余矿层分布零星(图5)。登楼库背斜北西翼(前郭县深井子矿区)的2号矿层长64.40 km,宽14.30 km,平均厚度3.64 m,底板标高-800.84~78.39 m,3号矿层长64.18 km,宽10.21 km,平均厚度1.47 m,底板标高-901.60~62.40 m。在登楼库背斜、农安背斜、青山口背斜核部,嫩江组矿层被剥蚀殆尽(图6)。

1.第四系腐殖土层;2.上白垩统嫩江组;3.上白垩统姚家组;4.上白垩统青山口组;5.上白垩统泉头组;6.细砂岩;7.粉砂质泥岩;8.泥页岩;9.矿层及编号。图4 扶余县长春岭油页岩矿区0号勘探线剖面图Fig.4 Profile of No.0 exploration line of Changchunling oil shale mine, Fuyu County

1.第四系; 2.上白垩统嫩江组三段;3.上白垩统嫩江组二段;4.上白垩统嫩江组一段;5.上白垩统姚家组;6.粉砂质泥岩;7.粉砂岩;8.泥质粉砂岩;9.泥岩;10.页岩;11.钻孔及编号;12.矿层及编号。图5 前郭—农安油页岩矿第65勘探线剖面图Fig.5 Profile of No.65 exploration line in Qianguo--Nongan oil shale mine

1.新近系泰康组;2.上白垩统明水组;3.上白垩统四方台组;4.上白垩统嫩江组五段;5.上白垩统嫩江组四段;6.上白垩统嫩江组三段;7.上白垩统嫩江组二段;8.上白垩统嫩江组一段;9.上白垩统姚家组;10.上白垩统青山口组;11.上白垩统泉头组;12.地质界线;13.断层;14.扶余县长春岭油页岩矿床资源量估算范围;15.三井子—大林子油页岩矿床资源量估算范围;16.前郭—农安油页岩矿床资源量估算范围;17.深井子油页岩矿床资源量估算范围;18.研究区。图6 松辽盆地东南隆起油页岩矿床分布图Fig.6 Structural outline map of southeastern uplift of Songliao Basin

新生界古近系矿层:主要产于桦甸组,查明26个矿层,走向近东西,倾向140°~200°,倾角7°~33°,长2 850~8 700 m,倾向最大延深2 000 m,单层厚度0.70~5.39 m,其中有13个工业矿层,赋存在-998~280 m标高范围内。自下而上分4个层段。

第一层段含13、12、11号矿层,由东向西:公郎头矿区矿层完整、数量齐全,厚度0.94~1.50 m,含油率5.07%~6.39%;大城子矿区油页岩有细小分层;北台子矿区未见这三个矿层。

第二个层段含10、9、8、7号矿层,矿层变化较大,10与11层之间有夹层,第7层矿由东向西厚度增大,变化1.52~1.93 m之间,含油率4.81%~8.05%。

第三层段含有6、5、4号矿层,这三层油页岩遍布全盆地,东部的公郎头矿区和中部大城子矿区矿层厚度稳定,西部北台子矿区各矿层厚度变小,变化范围1.46~1.87 m,但是含油率较高,变化于8.74%~13.25%,而且厚度、含油率都很稳定,是优质油页岩。

第四个层段含有3、2、1号矿层,全盆地均有分布,但是厚度不稳定,变化范围0.94~1.47 m,含油率变化于5.65%~6.79%之间,多为局部可采矿层。26个矿层中的另外13层矿,仅公郎头、大城子等矿区有分布,厚度小,质量较差,属盆地早期产物。4、5、6三个油页岩层是桦甸盆地质量最好的矿层,4、5号间距2.59 m;5、6号间距4.04 m。其余矿层间距5.67~43.02 m(图7)。

1.第四系;2.古近系桦甸组上段;3.古近系桦甸组中段;4.古近系桦甸组下段;5.砂岩;6.页岩;7.断层及编号;8.矿层及编号;9.施工钻孔及编号。图7 桦甸盆地大城子—公郎头油页岩矿区公郎头段Ⅵ勘探线剖面图Fig.7 Profile map of No. VI exploration line in Gonglangtou section of Dachengzi--Gonglangtou oil shale mine, Huadian Basin

4 油页岩富集规律

吉林省的油页岩矿床受构造盆地控制明显,是构造盆地发展演化到某一特定阶段的产物,盆地不但控制油页岩层的展布、数量、厚度,还控制含油率,是油页岩形成的先决条件。研究证实,大型坳陷盆地与超大型油页岩矿床紧密相关,山间坳陷盆地及断陷盆地与中小型油页岩矿床关系密切。

4.1 大型坳陷盆地

松辽大型坳陷盆地,整体呈北东向,是吉林省内最大的内陆湖盆地,盆地的产生、发展大致分裂谷断陷期、坳陷期和反转期三个阶段。

断陷期:盆地形成的初期阶段,为盆地后期发展演化奠定了基础。坳陷期:盆地发展的中期阶段,是盆地快速和持续沉降时期。晚白垩世青山口组早期和嫩江组第一和第二阶段,盆地演化到了全盛期,湖盆面积增大,湖水加深,在深湖-半深湖环境下,沉积了灰黑-黑色-褐黑色泥页岩,其中赋含数十个油页岩矿层,形成了扶余县长春岭、前郭—农安等超大型油页岩矿床和一些矿床(点)。受构造活动影响,各矿层参差不齐,其中青山口组①、②和嫩江组的2、3号矿层连续性好,分布广、厚度大,含油率高,是松辽盆地质量较好的矿层。这4个矿层上部和下部的油页岩层,不论是连续性、厚度还是含油率均较以上4个矿层差,应是大的构造演化背景下,差异性和波动性变化的结果。反转期:是盆地发展晚期,地壳反转上升,盆地萎缩阶段,沉积了上白垩统四方台组和明水组。而后东南隆起整体抬升,形成一系列背向斜带,表现出的构造反转和褶皱变形构成了现今盆地的构造面貌,也对地层、油页岩矿层产状等产生了改造作用。形成有登楼库背斜、哈拉海向斜,杨大城子背斜、农安背斜、青山口背斜等次一级构造。背斜带相对隆起,核部的嫩江组矿层完全被剥蚀,青山口组矿层埋藏变浅,局部厚度曾大。向斜带相对凹陷,青山口组和嫩江组矿层埋深加大。

4.2 山间坳陷盆地

位于蛟河市的蛟河盆地和汪清县的罗子沟盆地。前者仅有一处油页岩矿点,后者赋存有罗子沟中型油页岩矿床。

罗子沟盆地属于中生代早白垩世山间坳陷盆地,近南北向,对罗子沟油页岩矿层有明显的控制作用。含油页岩地层大砬子组上覆在泉水村组火山岩、局部砂砾岩层之上,为山麓、河湖相组合,最多含有16层矿。大砬子组早期,罗子沟盆地开始下沉凹陷,出现汇水盆地,沉积了大砬子组下段黄色-灰色砾岩、砂砾岩、砂岩;到了大砬子组中晚期,盆地沉降加剧,水深增加,接受了大量的泥质碎屑沉积,沉积物以灰黑色泥页岩、油页岩、深灰色碳质页岩、粉砂质泥岩为主,几种岩层交替出现,是盆地总体沉降过程中反复震荡的结果,震荡的频率和幅度控制着油页岩层的数量、厚度及含油率。后期,正、逆断层及斜错断层横切含矿地层,将盆地分割成南北两个部分,破坏了矿层的连续性。

4.3 断陷盆地

断陷盆地构造有:敦化—密山断裂和伊通—舒兰断裂带,两者都是“郯庐”断裂北延的分支,敦化—密山断裂带上的盆地赋存油页岩、煤矿,主要是桦甸盆地;而伊通—舒兰断裂上的盆地以赋含煤为主,油页岩仅见个别矿点。

桦甸盆地位于敦化—密山断裂带南西端北西侧,为近东西向展布的半地堑型构造盆地。基底依次为石炭—二叠系、侏罗系、白垩系。古近纪始新世时期,受盆地南缘断裂构造的制约,盆地下沉。初始沉降阶段:在白垩系基底之上形成了一套冲积扇和浅湖相碎屑沉积;中期阶段,盆地南缘断裂活动增强,受其影响,形成了大城子—公郎头凹陷,既桦甸盆地汇水中心,发育了灰色—深灰色泥岩与灰白色细砂岩互层沉积,形成有桦甸组下段第9至26层油页岩,此时北台子区还未见这套地层,说明各地构造演化不均衡,而后盆地沉降幅度增加,范围扩大,出现超覆现象,盆地内普遍形成了富含1~8层油页岩的灰黑—黑褐色泥页岩,岩层厚度稳定,在大城子—公郎头区为整合连续沉积,在西部北台子区直接覆盖在下含碳质泥岩段之上,各地含矿地层及矿层厚度明显不同,北台子区含矿地层厚度130 m,矿层总厚度6.95 m;大城子区含矿地层厚度244~280 m,矿层总厚度16.29 m;而靠近南缘断裂的公郎头区含矿地层厚度280~300 m,矿层总厚度23.56 m,既由北西向南东控制盆地的断裂方向,含矿地层及矿层厚度有逐渐增加趋势;晚期阶段盆地构造反转,湖盆抬升,沉积物粒度变粗,砂岩成分增多,且出现了煤层。古近纪后,断裂构造将桦甸组切割成大小不同的断块。

5 结论

(1)吉林省油页岩矿床分为3种成因类型:大型坳陷盆地型、山间坳陷盆地型、断陷盆地型,各类型矿床探明资源储量分别占全省资源总量的99.14%、0.21%、0.65%。

(2)吉林省油页岩成矿时代为中生代白垩纪、新生代古近纪,探明资源储量分别为全省资源总量的99.35%和0.65%;油页岩矿床均分布于槽台边界的槽区一侧,矿层展布于各盆地灰-灰黑-黑色泥页岩中,受地层控制明显。

(3)构造盆地是油页岩形成的先决条件,湖泊水生生物、陆生植物死亡形成的有机质是油页岩形成的必要因素,地层为油页岩的形成提供了良好的存储和保护条件。

猜你喜欢
山口组油页岩白垩
鄂尔多斯盆地南部张家滩油页岩生烃演化特征
基于Matlab 和Monte Carlo 方法的油页岩非均质热弹塑性损伤模型
微量元素在鹤岗盆地早白垩世沉积环境分析中的应用
对油页岩勘探现状的评价分析
柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组油页岩资源潜力
山口组放下屠刀拿菜刀
日本黑帮山口组内讧血斗版图
治白垩病良方
我对白垩病的观察
白垩病的防治经验