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伦坡拉盆地渐新统丁青湖组油页岩特征及其地质意义
杜佰伟1, 谢尚克1, 董宇2, 彭清华1, 郑博1     
1. 中国地质调查局成都地质调查中心, 成都 610081 ;
2. 西藏地勘局第六地质大队, 拉萨 851400
摘要: 伦坡拉盆地丁青湖组油页岩呈北西-南东向断续分布,长约50 km,油页岩有18~22层,薄者0.10 m,厚者8.81 m,一般厚0.70~2.00 m。工业分析数据表明,油页岩属于高灰分、中低含油率、低发热量型。油页岩有机碳质量分数为2.40%~20.23%,平均值7.38%,丰度较高。干酪根镜检显示油页岩有机质类型为腐泥型(Ⅰ型),镜质体反射率(Ro)值为0.43%~0.71%,平均值为0.52%,说明油页岩有机质处于未成熟-低成熟阶段。油页岩样品检测出丰富的正构烷烃、类异戊二烯烷烃、萜烷化合物和甾烷化合物。饱和烃色谱/质谱特征表明伦坡拉油页岩有机母质来源以水生浮游植物为主。通过生物标志物特征及野外地质观察,揭示了油页岩形成于一定盐度的缺氧还原半深湖-深湖环境。湖盆内各种水生浮游植物、藻类等为油页岩的形成提供了主要的有机母质来源,稳定的构造条件和缺氧的环境有利于有机质的堆积和保存。
关键词: 油页岩     生物标志化合物     地质意义     伦坡拉盆地     丁青湖组    
Characteristics of Oil Shale of Oligocene Dingqinghu Formation and Its Geological Significance, Lunpola Basin
Du Baiwei1, Xie Shangke1, Dong Yu2, Peng Qinghua1, Zheng Bo1     
1. Chengdu Center of China Geological Survey, Chengdu 610081, China ;
2. No. 6 Geological Brigade of the Geological Prospecting Bureau of Tibet, Lhasa 851400, China
Supported by Supported by National Science and Technology Major Project(2011ZX05004001006) and the Special Geological Survey Evaluation of China Geological Survey(12120115000301)
Abstract: Oil shale of Oligocene Dingqinghu Formation orientating in NW-SE with about 50 km in length is discontinuously distributed. There are 18 to 22 oil shale layers ranging from 0.70 m to 2.00 m in thickness, of which the thinnest layer is 0.10 m and the thickest layer is 8.81 m. The results of industrial analysis show that Lunpola oil shale is a kind of high content of ash, medium to low oil yield and low calorific value. Organic carbon content of oil shale ranges from 2.40% to 20.23% with an average of 7.38%, indicating a relatively high abundance. Microscopic observations indicate that organic matter of oil shale is a kind of sapropel type kerogen. Vitrinite reflectance of kerogen range from 0.43% to 0.71% with an average of 0.52%, indicating that organic matter of oil shale underwent a stage of immature to low maturation. Abundant biomarkers, including n-alkanes, isoprenoid, terpanes and steranes from oil shale have been detected by GC and GC-MS. GC-MS characteristics of saturated hydrocarbon show that organic matter is characterized by aquatic phytoplankton. The characteristics of biomarkers and field observation reveal that oil shale forms in low-salinity anoxic semideep-deep lake environment. Phytoplankton and algae in the lake provide main origin of organic matters for oil shale formation, and stable structure and anoxic environment are beneficial for the conservation of organic matters.
Key words: oil shale     biomarkers     geological significance     Lunpola basin     Dingqinghu Formation    

0 前言

我国油页岩资源丰富,主要分布在20个省(自治区)、47个盆地,共有80个含矿区[1-3],重点在吉林桦甸、辽宁抚顺、广东茂名、鄂尔多斯等地。1953年西藏工作队李璞等[4]首次在伦坡拉盆地发现沿河岸分布的油页岩,1∶25万区域地质调查昂达尔错幅显示丁青湖组油页岩呈稳定层状产出。笔者在开展“青藏高原非常规油气远景调查”过程中,通过对伦坡拉盆地油页岩出露区开展1∶5万地质草测、重点矿区1∶1万地质测量及探槽等工作,分析了伦坡拉盆地丁青湖组油页岩的基本地质特征、矿床特征及其有机地球化学特征,进一步探讨了油页岩的来源、成矿控制条件及资源潜力。

1 地质概况

伦坡拉盆地位于唐古拉山南侧安多县境内,为东西向狭长的具有走滑特征的陆相盆地,具备南北高,中间低的特点。盆地长约200 km,宽10~30 km,面积约3 600 km2 [4-5]。伦坡拉盆地在燕山褶皱带的基础上经历了拉张、断陷、抬升、拉张、挤压、隆起等多期的构造演化,特别是在喜山运动以后,盆地长时间处于挤压、抬升的演化阶段,使得盆地长期遭受剥蚀,形成了南北分带、东西分区的构造格局[4-5] (图 1a)。

图 1 伦坡拉盆地丁青湖组油页岩研究区位置及地层柱状图 Figure 1 Location of Dingqinghu Formation oil shale and its stratigraphical column in Lunpola basin

纵向上,丁青湖组沉积充填序列清晰,由下往上可以分为三段[4-5]:丁一段为紫红色泥岩,灰—深灰色薄层状页岩、泥岩、油页岩夹粉砂岩、泥灰岩,代表了由河流相向浅湖、半深湖—深湖相的一个转变的过程;丁二段岩性为灰色薄层状页岩、泥岩及油页岩,夹薄层状粉砂岩、细砂岩、泥灰岩,该时期主要是处于半深湖—深湖的沉积环境;丁三段主要为灰色泥岩、页岩、褐红色薄层状泥岩,夹中—薄层状砂岩、多层厚度较小的油页岩,表现为由深变浅的沉积充填的序列(图 1b)。在丁青湖组中,前人采获的大量的微体化石检测出2个渐新世介形虫组合:Austrocypris-Cyprinotus-Pelocypris和Ilyocypris-Limnocythere 组合[6]

2 油页岩特征 2.1 油页岩物理性质

油页岩呈褐灰色,新鲜面为暗褐色、灰黑色,页理非常发育,呈纸片状或极薄层状产出,单层厚度0.1~0.3 cm。油页岩密度较低,较柔软,不易风化,与围岩接触总表现为正地形。油页岩具有一定的韧性,在外力作用下形成各式褶皱,常见的呈“S”状或“W”状。新鲜油页岩表面偶有油气味,点燃有浓烈焦油味,并伴有浓烟,能见1~2 cm的火焰。

2.2 油页岩分布特征

油页岩西起扎加藏布,东至爬错,沿蒋日阿错、伦坡日和爬爬一带分布(图 2)。油页岩出露带呈北西—南东向断续展布,倾向北东,倾角较缓,多为15°~25°,主要赋存在丁青湖组二段中,丁青湖组一、三段仅有少量赋存。油页岩东西出露长约50 km,南北宽接近6 km,出露面积接近300 km2,共出露22层延伸较稳定的油页岩,厚度一般为0.70~6.91 m。探槽工程与地层实测剖面揭示了含油页岩地层厚度大于600 m,每层厚度大于0.70 m的油页岩累计40.90~45.25 m,剖面未见顶,为第四系所覆盖。通过路线地质调查与19条探槽工程揭露来看,存在蒋日阿错、伦坡日及爬爬3个油页岩分布区。

图 2 伦坡拉盆地丁青湖组油页岩分布及探槽工程分布图 Figure 2 Geological Map of Dingqinghu Formation oil shale and distribution of exploratory trench in Lunpola basin

蒋日阿错地区油页岩主要赋存于丁青湖组泥岩、页岩之间,共测量出厚度大于0.70 m的油页岩19层,厚度0.70~6.91 m,累计油页岩厚度41.18 m。丁青湖组二段的油页岩与泥岩呈互层状产出,累计厚度为31.81 m,出露宽度800~1 500 m,两侧均为第四系所覆盖,厚度大于0.70 m的油页岩共15层;丁青湖组一段中仅出露1层油页岩,位于该段上部,厚度为3.86 m;丁青湖组三段油页岩主要产出于该段中下部,在泥岩中呈夹层状产出,延伸稳定,见3层厚度较大的油页岩层,厚度0.70~1.15 m。

伦坡日地区油页岩层厚大于0.70 m的油页岩为21层,累计厚度为45.25 m。其中,丁青湖组二段油页岩为17层,累计厚度39.80 m,该段油页岩一般厚度为1.00~2.00 m,最厚为8.81 m;丁青湖组一段油页岩共出露4层,通过实测剖面控制层厚为0.95~2.18 m,主要出露于丁青湖组一段上部,倾向15°~20°,倾角40°左右。丁青湖组三段中下部见少量油页岩,主要呈夹层状产出,延伸相对稳定,厚度较小。

爬爬地区厚度大于0.70 m的油页岩共19层,整体倾向北东,倾角为10°~15°,油页岩厚度较大,与泥岩、页岩互层产出,累计厚度40.90 m。其中,丁青湖组二段中出露油页岩18层,厚度为0.70~6.25 m,平均厚度2.02 m,油页岩露头延伸3 000~4 500 m,两侧均为第四系所覆盖;丁青湖组三段中出露油页岩1层,厚度为2.54 m,露头延伸约500 m,产于泥岩、页岩之间,同时见多层薄层状油页岩,厚度较小。

综上,结合路线地质调查、探槽及少量钻井资料,伦坡拉盆地油页岩主要沿蒋日阿错、伦坡日和爬爬一带分布,车布里、其洼孝低、罗马迪库一线也有所分布(图 2)。油页岩延伸较稳定,中部、西部厚度较大,往东至爬错油页岩厚度逐渐变小。这种分布特征与丁青湖组沉积时期的沉积环境有着紧密的联系,伦坡日、蒋日阿错及爬爬地区处于深湖—半深湖相边缘,沉积水体相对较深,有利于富含有机物质的沉积,因而油页岩厚度相对较大;而位于周缘的爬错、其洼孝低、罗马迪库一线的浅湖相带油页岩厚度明显较小,厚度一般小于10 m。因而,油页岩展布在深湖—半深湖相区的油页岩厚度大于浅湖—滨湖相区的油页岩厚度。

2.3 油页岩矿物成分特征

伦坡拉盆地油页岩矿物成分主要为黏土矿物、石英、长石、方解石及白云石,其中黏土矿物平均质量分数为50.0%,石英和长石平均质量分数达42.0%,碳酸盐矿物平均质量分数为8.0%。根据X衍射和红外光谱分析,伦坡拉盆地油页岩的黏土矿物中伊利石质量分数相对较大,平均为52.0%;其次为伊蒙混层,其平均质量分数为39.6%;高岭石与绿泥石质量分数相近,平均质量分数分别为3.9%和4.5%。通过与茂名、抚顺、桦甸等地的油页岩矿物成分的对比发现(表 1),伦坡拉盆地油页岩矿物组合与茂名、桦甸等地矿物组合存在差异。因此,研究认为不同地区、不同沉积环境形成的油页岩矿物成分存在明显的差异[2]

表 1 伦坡拉盆地油页岩与国内其他油页岩X衍射分析结果 Table 1 X-ray analysis results between the Lunpolas oil shale and other oil shale
wB/%
黏土矿物陆源碎屑矿物碳酸盐矿物其他矿物
伊利石高岭石蒙脱石绿泥石伊蒙混层合计石英钾长石斜长石合计方解石白云石合计黄铁矿等
伦坡拉盆地26.02.02.219.850.034.08.042.06.02.08.0
广东茂名*9.046.03.058.031.05.02.038.04.0
辽宁抚顺*8.019.03.030.054.054.016.0
连达河*4.057.03.064.033.02.01.036.0
吉林长岭*23.05.05.033.037.07.011.055.08.08.04.0
吉林桦甸*2.057.059.014.01.01.016.022.022.03.0
注:*数据引自文献[2]
3 油页岩工业分析特征

在对丁青湖组油页岩开展工作的过程中,分别采集了136件探槽油页岩样品和71件露头油页岩样品进行详细测试分析研究,测试分析工作由四川省煤田地质局测试中心完成,按照含油率3.5%工业评价标准的下限[7],有156件样品达标。分析测试项目主要为低温干馏、工业分析、发热量、全硫、元素分析(硫、氢、氮、锗、镓)、真相对密度、视相对密度等。

研究油页岩质量时,含油率是质量评价的关键参数指标,同时,油页岩灰分、发热量等也是评价油页岩的常用指标。本次测试结果显示,油页岩样品最高含油率为14.8%,平均值为6.5%,与茂名、抚顺、桦甸等地的油页岩含油率差别不大(表 2);其中,含油率为5.0%~10.0%的样品占总样品数的59.6%,含油率高于10.0%的样品占总样品数的7.1%。按照赵隆业等[10]提出的以含油率划分油页岩类型的标准,伦坡拉盆地丁青湖组油页岩主要为低、中含油率油页岩。油页岩灰分质量分数相对较高,数值为69.8%~89.2%,平均值81.1%,属于高灰分油页岩。油页岩发热量多为2.00~5.00 MJ/kg,最大值为6.15 MJ/kg,平均值为3.30 MJ/kg,略低于油页岩低位发热量4.18 MJ/kg。油页岩全硫质量分数分布范围为0.19%~1.03%,平均值为0.45%,处于董清水等[11-12]认为的特低硫型油页岩的赋值范围,反映油页岩开发利用时,对环境的污染程度轻。此外,油页岩水分质量分数为0.50%~2.80%,平均值为1.53%,主要分布范围为1.00%~2.00%,占样品数70%左右。油页岩密度为(1.96~2.77)×103 kg/m3,平均值为2.19×103 kg/m3

综合测试结果显示,丁青湖组油页岩品质相对较好,与其他地方油页岩具备的特征一样,油页岩含油率与发热量值呈正相关关系,含油率越高,其发热量值越大(图 3a);同时,含油率与密度呈负相关关系,油页岩含油率高,其密度相对较低(图 3b)。

图 3 伦坡拉盆地油页岩特征参数相关性分析 Figure 3 Relationships between diffenent kinds of parameters of Dingqinghu Formation oil shale in Lunpola basin
4 油页岩有机地球化学特征

油页岩样品有机质的抽提按照常规有机地球化学测试标准执行,饱和烃色谱质谱分析按照GB/T 186062001《气相色谱质谱法测定沉积物和原油中生物标志物》[13]执行,使用Agilent68905975c 气相色谱质谱联用仪进行测试。测试条件:色谱分析时,载入99.999%氦气,进样口温度300 ℃,传输线温度280 ℃。色谱柱为HP-5MS弹性石英毛细柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm),在50 ℃保持1 min;再以15 ℃/min升至120 ℃;最后以3 ℃/min升至300 ℃,保持25 min;测试方式为全扫描。

4.1 油页岩有机质特征

有机质丰度 88件油页岩样品有机碳 (TOC) 质量分数在2.40%~20.23%范围内,平均值为7.38%;氯仿沥青“A”的质量分数为0.09%~2.08%,平均值为0.37%;生烃潜量(S1+S2) 质量分数为19.07~131.25 mg/g,平均值为68.79 mg/g;产油指数(S1/ (S1+S2)) 为0.010~0.110,平均值为0.021。综合这些有机质丰度的数据发现,其结果与青藏高原胜利河油页岩特征较为相似,也与国内其他地方不同时代、不同形成类型的油页岩测试数据较为接近[2, 8-9] (表 2)。

表 2 伦坡拉盆地油页岩与国内其他油页岩参数对比 Table 2 Comparison parameters between the Lunpolas oil shale and other oil shale
采样地点w(TOC)/%w(S1+S2)/(mg/g)含油率/%IHtmax/℃Ro/%
伦坡拉油页岩7.3868.793.50~14.80970.314340.53
胜利河油页岩9.7683.033.50~16.30777.034460.58
黑龙江达连河18.2075.671.60~8.00444.654340.47
吉林桦甸33.31230.216.00~12.00680.71443
辽宁抚顺11.7267.732.00~10.00563.914430.49
广东茂名23.63123.256.00~13.66500.624300.54
新疆妖魔山14.7676.536.50494.904410.60
注:IH为氢指数;tmax为最高热解峰温;Ro为镜质体反射率。数据据文献[2, 8-9]

结合伦坡拉盆地油页岩有机碳与生烃潜量、氯仿沥青“A”、含油率、发热量等参数的关系研究发现,有机碳质量分数与生烃潜量、氯仿沥青“A”质量分数、含油率、发热量等参数为正相关关系(图 3c,d,e,f):有机碳质量分数越高,生烃潜量、氯仿沥青“A”、含油率、发热量也越高。

有机质类型 油页岩中干酪根镜检检测出藻类体、腐泥无定形体、腐泥碎屑体、孢粉体、腐殖无定形体、壳质碎屑体、无结构镜质体、丝质体等显微组分,它们分别归属腐泥组、壳质组、镜质组及惰质组。其中:腐泥组显微组分质量分数明显比其他组分质量分数高,数值为68.0%~99.0%,平均值为93.6%;部分样品未检出壳质组和镜质组,检出壳质组和镜质组质量分数均为1%~31%;惰质组质量分数极少,仅有1件样品检出,质量分数为1.0%。通过油页岩干酪根显微组分质量分数计算的类型指数均高于85,反映油页岩有机质类型为腐泥型(Ⅰ型)(表 3)。

表 3 伦坡拉盆地油页岩有机地球化学分析数据 Table 3 Organic geochemical analytical data of oil shale,Lunpola basin
样品编号w (TOC)/%w(氯仿沥青“A”)/%干酪根类型wB(族组成)/%饱和烃/芳香烃tmax/℃Ro/%
饱和烃芳香烃非 烃沥青质
tc02sh155.221.0314.715.3367.3812.582.764350.58
tc02sh1611.631.6110.417.5960.0921.911.37434
tc02sh1811.821.4910.285.8551.2132.661.764340.52
tc02sh336.580.8210.066.7871.4511.711.48431
tc02sh3512.360.6010.097.3677.095.461.374320.58
tc02sh388.830.2913.2910.4668.417.841.27432
tc02sh398.890.4014.329.9864.6411.061.43433
tc03sh159.270.5912.018.9570.098.951.34432
tc04sh98.030.6111.8110.1459.2118.841.16433
tc04sh37.950.9410.7311.4272.835.020.94431
lppm2sh15.790.0625.0514.0357.313.611.794320.49
lppm2sh410.140.6218.2217.3559.874.561.054310.51
G2504sh17.991.0114.8711.4669.214.461.304280.49

油页岩的氯仿沥青“A”族组分组成以非烃(51.21%~77.09%) 为主,饱和烃(10.06%~25.05%) 与沥青质(3.61%~32.66%) 次之,芳香烃质量分数(5.33%~17.35%) 最小(表 3)。(非烃+沥青质)/总烃比值均大于1,介于1.56~5.60之间,饱和烃/芳香烃比值为0.94~2.76,绝大多数比值大于1(表 3),反映了油页岩有机质类型以腐泥型为主,这与干酪根镜检的结果一致。

有机质成熟度 镜质体反射率是衡量有机质成熟度的重要指标。油页岩镜质体反射率Ro为0.43%~0.71%,平均值为0.52%,说明油页岩有机质处于未成熟—低成熟热演化阶段。油页岩热解最高热解峰温tmax为427~440 ℃,平均值为434 ℃,也表明油页岩有机质热演化是未成熟—低成熟。C31升藿烷22S/(22S+22R) 一般在生油门限和生油主峰以前(Ro <0.90) 达到平衡值0.60,该地区油页岩值为0.37~0.87,未达到平衡值(表 4),这与镜质体反射率tmax反映的演化阶段一致。

表 4 伦坡拉盆地油页岩生物标志物参数 Table 4 Biomarker parameters of of oil shale,Lunpola basin
样品编号1234规则甾烷相对组成56
w(C27)/%w(C28)/%w(C29)/%
tc02sh150.160.060.370.2232.6645.3921.953.561.49
tc02sh160.540.030.740.4014.958.1426.962.710.55
tc02sh180.080.090.720.2436.1235.1828.72.481.26
tc02sh330.150.090.570.1528.8128.0243.161.320.67
tc02sh350.300.100.580.1526.5726.6546.781.140.57
tc02sh380.330.100.640.1621.7323.7254.450.830.40
tc02sh390.150.080.590.1527.0223.649.391.020.55
tc03sh150.120.050.690.3224.2320.1355.650.800.44
tc04sh90.240.060.650.1326.5125.8847.611.100.56
tc04sh30.270.070.660.2322.6824.3452.980.890.43
lppm2sh10.340.170.720.1750.6733.7215.615.413.25
lppm2sh40.340.040.761.0825.8138.5835.611.810.72
G2504sh10.500.040.871.1125.9124.2249.871.010.52
注:1.Σ(nC21)/Σ (nC22+); 2.Pr/Ph;3.C31升藿烷22S/(22S+22R);4.γ蜡烷/C30藿烷;5.Σ(C27 +C28)/Σ C29 ; 6.ΣC27/Σ C29
4.2 油页岩饱和烃色谱特征

伦坡拉盆地13件油页岩样品在GC图谱上呈单峰式分布,正构烷烃分布范围较广;碳数分布范围nC12nC29,主碳数为nC25,轻重烃Σ(nC21)/Σ (nC22+) 值为0.08~0.54,即以重烃组分占优势;碳优势指数(CPI) 为2.98~16.82,奇偶优势指数(OEP) 为1.14 ~5.34,两者均明显高于1.0。可见,伦坡拉盆地油页岩正构烷烃分布显示出明显的奇数碳优势,重烃组分优势较大。油页岩中类异戊二烯系列姥鲛烷(Pr) 含量较低,植烷(Ph) 含量较高,Pr/Ph值介于0.03~0.17(表 4),平均值0.08,说明了形成于还原环境的植烷具有明显的优势[14-15],反映了油页岩形成于缺氧、还原的沉积环境。

4.3 油页岩饱和烃色质谱特征

萜类化合物是沉积物中分布最广泛的生物标志化合物之一。伦坡拉油页岩检测出了一定含量的萜类化合物,主要为藿烷系列,少量三环萜烷系列。分析显示,三环萜烷以C23为主峰,藿烷类化合物以C30藿烷占据优势,碳数分布范围小于C35。13件油页岩样品均检测出伽马蜡烷,它与水体分层、环境咸度关系密切[16],因此,常把它作为指示沉积环境和盐度的可靠指标。油页岩中γ蜡烷/C30藿烷值分布范围为0.13~1.11(表 4),扣除2件样品的异常高值后,其平均值为0.17,明显低于盐湖相成因值,但又高于淡水成因值[17],说明油页岩形成于具有一定盐度(盐度高于淡水,低于咸水) 的还原环境。

油页岩样品中检测出的甾类化合物主要为规则甾烷、重排甾烷及少量孕甾烷。C27规则甾烷质量分数为19%~49%,C28规则甾烷质量分数为19%~31%,C29 规则甾烷质量分数为28%~60%,平均值为43%,从三者质量分数上看,C29甾烷质量分数一般高于C28、C27甾烷质量分数,Σ(C27 +C28)/Σ C29值为0.80~5.41,ΣC27/Σ C29值为0.40~3.25(表 4)。

5 油页岩成矿因素分析

油页岩的形成条件较为复杂,既需要有良好的母质来源、适宜的气候条件和水体环境,还需要相对稳定的构造背景利于有机质的保存。因此,本文探讨沉积环境、有机母质来源及构造保存对油页岩成矿的控制因素。

5.1 沉积环境对油页岩成矿的控制

油页岩主要在蒋日阿错—伦坡日—爬爬一带分布,在整个丁青湖组沉积时期,该地区主要处于半深湖相—深湖相或半深湖相与浅湖相过渡的沉积环境,水体较深。野外实测剖面观察,丁青湖组岩性组合以深灰色、灰色泥岩、页岩和灰黑色油页岩夹黄灰色薄层状粉砂岩为主,油页岩呈暗褐色、灰黑色,水平层理发育,说明水动力能量低,水体较深,产出保存完好鱼类化石、陆相介形虫及轮藻。此时,由于环境闭塞缺氧,使得油页岩中Pr/Ph为0.03~0.17,而传统的观点认为植烷明显优势一般代表强还原的水体环境[15-16]。同时,油页岩微量元素中Th/U值为0.97~3.38,V/(V+Ni) 值为0.59[18],均反映了沉积油页岩时的环境为缺氧环境。而所有样品均检测出伽马蜡烷,说明油页岩沉积时湖泊水体存在一定的盐度。因此,水体较深的缺氧还原条件是富有机质油页岩形成的重要条件。

5.2 有机母质来源对油页岩成矿的控制

正构烷烃碳数轻重烃比值常用来分析有机母质来源。伦坡拉盆地油页岩主碳数为nC25,以重烃组分占优势,显示油页岩来源于高等植物。但张大江等[19]、刘招君等[20]研究认为对于未成熟的油页岩正构烷烃碳数特征并不能说明高等植物是油页岩的主要来源,而藻类等低等水生生物的贡献较小,这还需要其他指标的综合研究。因此,在判断母源输入时,引入了规则甾烷判别模式。一般认为,C27主要来源于藻类等低等水生生物,而C29甾烷的来源主要是高等植物。伦坡拉盆地油页岩Σ(C27+C28)/ΣC29的值为0.80~5.41(表 4),平均为1.82,反映有机母质中水生浮游植物贡献大的特点[20] 。同时,结合C27 、C28和C29甾烷三者之间的关系认为,伦坡拉盆地油页岩母质来源以多种来源为特征,其来源以浮游植物为主,其次为混合来源输入(图 4)。因此,在丁青湖组沉积期,湖盆内各种水生浮游植物、藻类等在湖泊底部缺氧条件下堆积、腐烂,为盆地油页岩形成提供了大量的有机质来源,是油页岩形成的物质基础。

图 4 伦坡拉盆地油页岩饱和烃规则甾烷三角图 Figure 4 Triangular diagram of C27 、C28、and C29ααα Sterance in solvent extracts of Dingqinghu Formation oil shale in Lunpola basin
5.3 构造条件

伦坡拉盆地丁青湖组沉积经历了坳陷湖盆发育、成熟、萎缩3个阶段[4],而油页岩主要赋存于丁青湖组二段,这一时期是湖盆水体最大、稳定下降的时期。丁青湖组一段沉积时期是喜山运动早期地壳快速回升基础上形成坳陷湖盆的早期,盆地经过快速抬升后,产生了一定的松弛伸展调整作用,致使渐新世早期(丁青湖组一段) 盆地进行了微调,湖水范围没有明显缩小,水体仍较深,沉积相展布仍保持始新世晚期的特点。渐新世中期(丁青湖组二段) 地壳逐渐趋于稳定,南北边界断层控盆作用减小,湖盆向四周扩展,盆地沉降也较始新世时期相对减慢,盆地处于欠补偿沉积状态,沉积中心明显向南东方向偏移,出现在江加错北部,向四周湖盆水体变浅,是坳陷湖盆成熟阶段。丁青湖组沉积晚期处于湖盆全面上升萎缩阶段,湖盆变小,水体变浅。渐新世末期,由于印度板块与欧亚板块的碰撞,盆地整体抬升结束沉积历史。可见,构造控制了盆地演化的过程,制约了盆地沉积相的展布,影响了丁青湖组的沉积,随着后期盆地整体抬升、剥蚀,使得富有机质泥页岩埋深较浅,利于向油页岩的转化。

6 结论

本文主要对伦坡拉盆地丁青湖组油页岩的分布及地球化学特征开展了研究,初步探讨了油页岩有机母质来源、沉积环境等对形成油页岩的控制作用,并对伦坡拉盆地丁青湖组油页岩远景潜力进行了评价,得出以下几点结论:

1) 伦坡拉盆地丁青湖组油页岩呈北西—南东向断续分布,横向延伸约50 km。油页岩呈褐灰色,新鲜面为暗褐色、灰黑色,呈纸片状或极薄层状产出,页理发育。

2) 油页岩饱和烃色谱/质谱特征表明,伦坡拉盆地油页岩有机质形成于缺氧、还原、具有一定盐度的沉积环境,其母质来源表现为多种来源特征,浮游植物是其主要来源,其次为混合来源输入。

3) 丁青湖组油页岩沉积时期,湖盆内各种水生浮游植物、藻类等为油页岩的形成提供了主要的有机母质来源。油页岩沉积期稳定的构造条件是形成稳定油页岩的外在条件,蒋日阿错作坡日—爬爬一带的半深湖—深湖相展布控制了油页岩在盆地内的分布,同时,湖盆内缺氧的沉积环境有利于有机质的堆积和保存,因此形成了盆地有机碳含量较高、有机质类型较好、含油率较高的油页岩。

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http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201603105
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文章信息

杜佰伟, 谢尚克, 董宇, 彭清华, 郑博
Du Baiwei, Xie Shangke, Dong Yu, Peng Qinghua, Zheng Bo
伦坡拉盆地渐新统丁青湖组油页岩特征及其地质意义
Characteristics of Oil Shale of Oligocene Dingqinghu Formation and Its Geological Significance, Lunpola Basin
吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(3): 671-680
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2016, 46(3): 671-680.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201603105

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收稿日期: 2015-10-11

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