Question

辽宁抚顺油页岩含矿区(解剖区)资源评价

Answer 1

抚顺油页岩含矿区位于辽宁省抚顺市南部，地理坐标为:东经124°03'30″至124°16'28″，北纬41°57'15″至41°59'37″。矿区南部为连绵起伏的丘陵地带，北部为浑河、东部为东洲河、西部有古城子河。区内交通方便，不仅有铁路连通沈阳、吉林等大中型城市，且有高速公路直达沈阳市。是我国重要的煤炭和油页岩工业基地，具有悠久的开发历史。

一、地质背景

(一)区域构造

抚顺盆地位于郯庐断裂带东支———抚顺—密山断裂带西端。该断裂带北起黑龙江省虎林，南至辽宁省沈阳，延伸700km，该断裂带发育的煤盆地，自北东向南西有虎林、平阳镇、敦化、桦甸、梅河、清源和抚顺等。各盆地的长轴方向与构造带方向基本一致。抚顺盆地是该断裂上最为重要的含煤盆地。

在地理上，抚顺盆地邻接下辽河盆地，形成于古近系的裂陷旋回中。盆地横跨白垩纪断陷，基底为下白垩统砂砾岩，部分为太古界鞍山群石棚子组深变质岩;盆内堆积有总厚度约1600m的含煤、含油页岩岩系———抚顺群。

抚顺盆地的同沉积构造格架具下断上坳的二元结构，即下部是由同沉积正断层控制的复合地堑式槽谷;上部是宽缓而连续的向斜式坳陷。从剖面上看，平行盆地轴线的纵向同沉积正断层，两侧相向倾斜，由南北向中心基底呈对称阶梯状下降，各组地层厚度相应呈阶梯状加大。横向同沉积正断层则两两相向或相背倾斜。它们在平面上组合成一系列长轴近东西、相互间略有南北错移的矩形网格。显示为一系列凹凸相间、形如城朵的次级矩形断陷和断隆，从而控制了各组地层的厚度分布特征。

(二)区域地层

抚顺盆地主要由前震旦系、中生界白垩系、新生界古近系及新近系所组成。

1. 前震旦系

该区前震旦系主要为浅红、灰绿、灰白色的花岗片麻岩、黑云母片麻岩及角闪片麻岩，构成了该区的结晶基底。在浑河河谷南北两岸的丘陵地带均有出露。

2. 白垩系

该区白垩系主要发育下白垩统龙凤坎组，主要为紫色页岩和黑灰色、紫红色的巨砾、粗砾、中砾、细砾组成的砾岩、灰绿色凝灰岩、页岩以及砂质页岩，变质程度较高。在岩层中穿插有脉状的玄武岩、辉绿岩及安山岩、流纹岩和石英斑岩等。

3. 古近系

该地层位于白垩系的侵蚀面之上，在白垩系缺失地区直接覆盖花岗片麻岩，走向近东西。该地层自下而上进一步可划分为老虎台组、栗子沟组、古城子组、计军屯组、西露天组。

(1)老虎台组:该地层自下而上可划分为三部分，即下部无煤层、下部含煤层及凝灰岩、玄武岩层。下部无煤层主要为灰黑色、灰绿色玄武岩及灰紫色杏仁状玄武岩组成。下部含煤层由煤、碳质页岩、页岩、凝灰岩及玄武岩组成，上部为B₁煤层群，中部为玄武岩岩床。下部含煤层的下部为B₄煤层群。上部B₁煤层群在煤田西部多产在凝灰岩中，有时见到该煤层与玄武岩直接接触。中部为玄武岩岩床，杏仁状构造很发育。该层全区均有分布，但厚度变化大，深部偶尔见到煤的可采层。凝灰岩、玄武岩层主要为玄武岩，研究区西部玄武岩下部发现有凝灰岩层，在凝灰岩中夹有一层碳质页岩。

(2)栗子沟组:该地层上部为灰白色凝灰质页岩、砂岩、凝灰岩，下部为灰黑、灰褐色凝灰岩及砂页岩，岩层的分布不均一，从西向东，由北至南逐渐变薄，最厚115.9m，最薄6.9m。局部在底部夹1～2煤层，分布极不稳定，呈鸡窝状。

(3)古城子组:该地层主要发育煤层，在西部可分为六个自然分层，煤层自西向东、自南至北变薄。在南部西露天露头，煤层厚达195.0m，向深部—向斜北翼变薄，最薄层为1.0m，平均厚为39.0m。

(4)计军屯组:研究区计军屯组主要发育褐色及棕褐色致密的油页岩，一般浅褐色油页岩的含油率为2%～6%，暗褐色油页岩含油率在6%以上，有的高达10%～11%。煤层顶板以上为贫矿，页岩中石英颗粒较粗，平均厚为28.0m，占全层的1/4;富矿位于贫矿层之上，平均厚为88.0m，占全层3/4，在全区均有分布。在含矿区西部，贫矿层变薄，富矿中夹有0.2～1m的煤层。

(5)西露天组:该地层主要发育绿灰色钙质页岩，绿褐色钙质、泥质页岩及浅灰、绿灰色石灰岩互层。由于互层频繁，该层颜色混成杂色及绿色。该层平均厚度约345.0m，由西向东厚度逐渐增大，最厚可达456.0m。

4. 新近系

覆盖古近系，位于古近系、白垩系、及前震旦系之上，分布于浑河两岸的低洼地带。厚5～30m，下部为粗砂，偶见漂砾;上部多为黄土层覆盖。

二、油页岩特征

(一)油页岩赋存特征

该区油页岩沉积层位为古近系计军屯组，埋深为16.7～633.8m不等，多数地带油页岩为单层分布，厚度巨大，单层厚度可达190m，最薄也在70m以上。油页岩矿层下部与古城子组本层煤突变接触，上部为西露天组绿色页岩层。根据目前油页岩的品位标准，可将该区油页岩层分为上部富矿层和下部贫矿层。

贫矿层位于富矿层的下部，含油率较低，部分矿层含油率达3.5%，从本层煤顶板起一般为10～40m，不能利用。富矿层位于矿层的上部，含油率多在5%～8%，最高可达12%(图5－21、图5－22)，工业利用的价值较高。油页岩矿床分布极为稳定。按厚度计算，贫矿占油页岩的27.8%，富矿占油页岩的72.2%。

(二)油页岩质量特征

1. 灰分

一般而言，灰分越低，有机质含量就越高，同时发热量和含油率也将增加。抚顺油页岩的灰分较高，平均值为77.65%，但灰分成分十分复杂，主要成分有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CuO、Ni₂O₃等。其中Al₂O₃约占30%，SiO₂约占55%，Ni₂O₃约占0.05%。

2. 挥发分

挥发分是油页岩品质好坏的定性指标，一般油页岩的挥发分高，则其含油率也高。抚顺油页岩挥发分较高，平均值为17.45%，这一特征主要与油母的性质有关。

3. 水分

同一矿区的油页岩，接近地面的水分含量较高，下部水分较少，而且与地下水的多少也有关系。含水分越高则加工时需要蒸发水分的热量越大，所以水分含量高则不利油页岩的加工。抚顺油页岩矿区西部勘查区水分含量值为3.39%，龙凤勘查区水分含量为3.31%，水分含量中等，加工时所需要的热量较少，有利于加工;而老虎台矿区水分含量为8.05%。水分含量较高，加工页岩油时所需的热量多，对加工不利。

4. 发热量

油页岩的发热量，主要决定于其中有机可燃物的含量和组成。抚顺油页岩矿区西部矿区发热量为5.7MJ/kg，东露天矿为5.07MJ/kg，发热量较我国别的油页岩矿区低，这是由于抚顺油页岩中矿物质含量较高的缘故。

5. 含油率

含油率是油页岩最重要的评价指标，是为了评价油页岩的炼油适合性，以及在低温干馏工业中鉴定油页岩性质，并预测各种产品产率而进行的低温干馏产物。油页岩含油率主要由其中有机质的含量决定，其次受有机质中氢含量的影响，有机质含量越高，含油率也越高。抚顺油页岩平均含油率为5%～8%，含油率高值出现在矿区内六号断层和十三号断层附近。

6. 有机碳

抚顺含矿区的有机碳含量较高，一般为8.5%～13.1%，平均为11.4%。有机碳含量与含油率之间的相关性分析表明，二者具有明显的相关性。随着有机碳含量的增高，油页岩的含油率呈线性正相关关系。相关图显示(图5－23)，只有有机碳含量>6%左右的泥岩或页岩，其含油率方能达到3.5%。这一特征为缺少含油率测试数据的常规油气资源区的油页岩资源评价提供了依据。

图5-21 抚顺含矿区富矿层油页岩等厚图

图5-22 抚顺含矿区富矿层含油率等值线图

图5－23 抚顺油页岩有机碳与含油率相关图

三、油页岩成矿规律

(一)油页岩形成环境分析

根据抚顺盆地基底及其充填特征，结合区域构造背景分析，可以将抚顺盆地沉积环境演化概括为以下七个发育阶段。

1. 基底形成阶段

抚顺油页岩矿区的结晶基底为花岗片麻岩，片岩经过长期的剥蚀作用，形成了平坦地形，此后由于燕山运动，致使该区缓慢下沉，形成盆地，沉积了白垩系龙凤坎组紫色页岩、灰绿色含砾砂岩及凝灰质砂砾岩。

白垩纪末期地壳波动较大，火山活动频繁，有玄武岩、灰绿岩、安山岩、流纹岩等岩浆岩不断喷出，地形转为正向运动升起，基准面以上为侵蚀阶段，经侵蚀后地壳转为负向下降，沉积了古近系老虎台组砂页岩、凝灰岩、凝灰质砂岩。

2. 基底初始沉降阶段

该阶段相当于古新统老虎台组沉积期，广泛发育泥炭沼泽，沉积了高灰分的B组煤。该阶段沉积环境主要为间歇性的泥炭沼泽相。

3. 基底加速沉降阶段

该阶段相当于栗子沟组沉积期，主要形成了页岩、砂岩、凝灰岩。岩层分布不均匀，由西向东、由北至南逐渐变薄。浅湖中堆积具有风暴沉积特征的微异地高灰分A组煤，随后泥炭沼泽因气候干旱而逐渐消失，聚煤作用中断。该阶段的沉积环境为局部半咸化浅湖相。

4. 基底高速沉降阶段

湖泊周缘及隆起区再次广泛发育泥炭沼泽，浅湖中堆积了累厚达百米超厚低灰分异地、微异地混合煤层。即本层煤，本层煤为黑色，条痕为黑褐色，富有光泽，光亮程度随灰分的增高而减弱，质硬，性脆易碎成块，该地层为始新统古城子组，为抚顺煤田最主要的成煤期。煤层自西向东、自南至北逐渐变薄，在南部西露天露头，煤层厚达195.0m，向深部—向斜北翼变薄，结构较复杂。该阶段沉积环境类型为淡化浅湖相。

5. 基底减速沉降阶段

该阶段整个抚顺断陷带内水体广布，成矿的植物种类多种多样，湖泊中形成了厚达200m的油页岩，局部夹异地成因的薄煤层。该地层为始新统计军屯组，是油页岩形成的最主要的时期。油页岩厚度沿走向方向变化较复杂，推断该阶段沉积环境类型为湖沼相。

6. 基底缓慢沉降阶段

泥炭沼泽消失，湖泊中堆积数百米厚的含钙粉砂质泥岩与不含钙的褐色泥岩互层，由于互层频繁，该层颜色呈杂色及绿色，遇盐酸起泡，而且有赤褐色沉淀，绿色页岩有强吸着性，没有遇到煤层及油页岩层。根据这些特征可推断该阶段沉积环境为间歇性半咸化浅湖相。

7. 基底终止沉降阶段

该阶段沉积作用发生在不整合面之上，盆地内堆积河流—洪泛平原体系的碎屑物质，底部为卵石，偶见漂砾、粗砂、细砂及砂质黏土互层，上部多为黄土层覆盖，盆地开始接受新近系沉积，形成准平原。

(二)矿床构造特征

矿区内冲积层覆盖较厚，对矿床构造的研究，主要是通过钻探的方法获得，由于各处的勘探程度差别，因而对构造的掌握程度有所不同，总体而言本区地质构造复杂，有许多较大的断层和褶皱。

1. 褶皱

抚顺盆地有两个近于东西方向平行的向斜构造，即南部向斜和北部向斜，北部向斜两翼展开的宽度及潜伏的深度均比南部向斜小;南部向斜两翼不对称，北翼较陡，地层倾角30°～60°，局部地区呈倒转现象，南翼倾斜为15°～44°。

2. 断裂

抚顺油页岩矿区呈带状东西延伸，矿区西端形成向斜封闭，矿区东部的向斜也有升起的趋势，但由于被13号断层切断(图5－24)，所以没有形成封闭现象，断层下盘升起，古近系全被侵蚀掉，白垩系直接出露于新近系以下。

主要断层大致可分为三组:张性正断层、平移横断层、走向逆断层。

(1)张性正断层:该组断层由于地壳垂直运动而产生了两组张力，第一组为南北方向走向正断层，另一组为东北西南方向的斜交正断层。

(2)张性横向平移正断层，该类断层走向近于南北。最具代表性的是盆地中部的六号断层，走向近似南北，断面倾向西，倾角为35°～22°，上盘向南移动400～500m，垂距为56m，由于该断层横向切断本层煤全部，将抚顺油页岩矿区分割成东西两部分，即西部勘探区和东部勘探区。

(3)走向逆断层:喜山运动在该区产生一组挤压力，经强力褶皱产生了纵贯东西、大致与南部向斜轴平行的盆地北部一号逆断层及1A号逆断层，该断层为抚顺油页岩矿区的主要构造之一(图5－25)。

图5－24 抚顺含矿区19号剖面图

图5－25 抚顺含矿区11号剖面图

抚顺盆地油页岩层形成于裂陷期，其厚度分布明显受到同沉积正断层的控制。纵向同沉积正断层既控制了盆地的轴向，也控制了超厚油页岩带整体的东西向展布形式;横向同沉积正断层既控制了基底次级断陷、断隆的形成和分布，也控制了超厚油页岩块段的形成和分布。

(三)油页岩的分布特征

抚顺油页岩在全区均有分布，矿层真厚度各区差异较大，这主要是由于油页岩矿床复杂构造特征决定的。在西部勘探区油页岩矿层最厚可达191.03m，最薄为60.00m，平均厚度为122.53m，其中富矿层平均真厚为88.45m，贫矿层平均真厚为34.08m;在龙凤勘探区，油页岩矿层最厚达184.73m，最薄为47.37m，平均厚度为106.77m，其中富矿层平均真厚为88.45m，贫矿层真厚为18.32m;在老虎台勘查区，油页岩矿层最厚达195.45m，最薄为47.65m，平均真厚为162.21m。其中富矿区平均真厚为104.25m，贫矿层真厚为57.96m。从油页岩矿层对比图可以看出，油页岩矿层在矿区南部厚，沿倾向由南向北逐渐变薄(图5－26);沿走向厚度变化不大，西部和东部边缘部位较中部地区薄。

图5-26 抚顺含矿区油页岩对比图

四、油页岩资源评价

(一)勘查工作程度分析

1. 矿区发现及勘查史

抚顺煤田发现及开采年代已久，1905年日本人先后开始建设龙凤、新屯，新中国成立以后，为了加快煤炭工业的开发步伐，东北煤田第一地质勘查局于1953年开始对抚顺老虎台井田以及煤田西部等地进行勘探，并分别于1954提交了东露天区煤及油页岩埋藏量计算说明书，1956年提交了北老虎台煤储量报告，1957年提交了抚顺煤田西部精查地质报告，1958年提交了龙凤井田精查地质报告。油页岩作为重要的矿种之一，在全区进行了系统的储量计算，为本次油页岩的评价奠定了基础。

2. 勘查程度与精度

抚顺油页岩含矿区，油页岩厚度巨大，发育稳定。加之，该区曾多次补充勘探，勘探精度较高，全区勘探工程基本达到了500×250m的勘探网度。因此抚顺煤田各区提交的地质储量中，高级储量(A+B级)比例很高。其中，西部勘查区提交A+B级储量68072万t，占总提交储量的71.7%;东露天矿区提交A+B级储量103503万t，占总提交储量的95.4%;老虎台矿区提交A+B级储量46239万t，占总提交储量的49.9%;龙凤勘查区提交A+B级储量52795万t，占总提交储量的76.5%。全区达到了勘探程度。

(二)资源评价

在20世纪60年代以前的报告中，油页岩的资源储量是按照单一地质评价轴，将含油率大于4%的油页岩归为平衡表内储量，将含油率在3%～4%的油页岩归为平衡表外储量，并进一步划分为A、B、C、D四个级别的储量类型。针对过去报告中储量计算品级是3%～4%、4%～5%等标准，与本次资源评价指标要求存在明显的差异性，为剔除前人所求算的含油率3%～3.5%油页岩资源储量，获取本次评价要求的含油率3.5%～4%油页岩资源储量，我们采取了重新计算含油率3.5%～5%油页岩资源储量的办法，即利用前人求算的大于4%的资源储量，补增含油率3.5%～4%的油页岩资源储量。在含油率3%～4%的油页岩矿层中，根据前人划分和求算的块段面积，重新求算各块段的平均真厚，最后乘以相应矿层的体重求得各区块的储量。求算过程中，逐孔计算了含油率3.5%～4%的油页岩视厚度，利用各孔的倾角或倾角余弦值求算各孔含油率3.5%～4%的油页岩真厚度;由于抚顺含矿区的油页岩矿层巨厚，结构简单，且稳定性好，不存在是否可采的问题，所以各区块的平均真厚采用区块内或区块边缘邻近钻孔的各孔矿层真厚之和的平均值。各勘查区的油页岩含油率、发热量、灰分等一系列油页岩化学参数，均采用单孔厚度加权平均、全区储量加权平均的方法进行求算。最后按照全国固体矿产规范对早期的资源储量类型进行套改，获取目前固体矿产规范要求的各级储量。

抚顺含矿区资源评价结果表明，该区油页岩资源储量为365195万t，查明资源储量为365195万t，技术可采资源储量为283369万t，查明技术可采资源储量为283369万t。页岩油资源储量为21412万t，查明资源储量为21412万t，技术可采资源储量为16788万t，查明技术可采资源储量为16788万t。页岩油可回收资源储量12591万t，页岩油查明可回收资源储量12591万t。

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