0 引言

敦密断裂带发育一系列的古近纪含油页岩-含煤盆地群。虽然这些盆地均形成于古近纪、所处的大地构造背景类似，但是盆地间的沉积充填特征、油页岩赋存特征存在明显的差异。本文在前期研究基础上^[1-14]，综合对比敦密断裂带盆地群间油页岩特征，分析造成断裂带盆地群油页岩成矿差异的原因，为同类型断裂带油页岩成矿规律研究提供科学依据。

1 敦密断裂带构造演化特征

敦密断裂是西伯利亚次大陆与一系列拼贴的外来(移置)地体间的分界其地理分布特征^[1]，隶属郯庐断裂带北延分支^[2]，它南起沈阳，经抚顺、梅河、桦甸、敦化等地，呈北东方向延伸至密山东北，至虎林过乌苏里江进入俄罗斯境内(图 1)，总体走向NE50°，全长900 km。其地理分布特征在满洲里—绥芬河地学断面中具有明显显示^[3]，地表地质特征十分明显，在断裂带的性质上它与郯庐断裂有相似性。根据郯庐断裂带北段中—新生代不同地质时期的变形特征，郯庐断裂北段构造演化分为左旋韧性剪切(J₂末期)、左旋张扭(K₁早—中期)、右旋压扭(K₂晚期—末期)、右旋走滑断陷(E)和挤压反转(E₃末期)5个阶段，其盆地形成和构造沉积演化主要与伊泽纳奇板块、太平洋板块向欧亚板块俯冲作用有关^[4-5]。其中敦密断裂带上盆地群的古近纪沉积主要受控于右旋走滑和挤压反转的影响。

2 敦密断裂带盆地群时代地层格架

本次研究敦密断裂带上盆地群主要包括抚顺、梅河、桦甸、敦化、宁安、鸡西和虎林盆地，结合作者前期研究成果^[9]和前人研究资料^{[6-8, 10-14]}，对各个盆地地层特征进行简要描述，并搭建初步的时代地层格架。

2.1 盆地群地层特征 2.1.1 抚顺盆地

抚顺盆地古近系自下而上依次沉积老虎台组、栗子沟组、古城子组、计军屯组和西露天组。其中，老虎台组以凝灰岩、玄武岩为主，局部发育薄煤层；栗子沟组为灰黑、灰褐色凝灰岩、砂页岩和灰白色凝灰质页岩；古城子组为厚层煤沉积；计军屯组下部发育劣质油页岩，上部为油页岩富矿层；西露天组主要发育绿灰色钙质页岩和石灰岩互层。Quan等^[6]根据孢粉组合特征，基本确定了抚顺盆地各组地层的沉积年限，认为计军屯组对应路特阶(47.8~41.2 Ma)(表 1)。

2.1.2 梅河盆地

梅河盆地主要充填古近系梅河组。底部为砂砾岩段，以中细砾岩、砂砾岩和粗砂岩为主；下部为下含煤段，整体为灰白色砂岩、灰绿色泥岩和煤层沉积，为本区主要的赋煤层位；中部为泥岩段，暗色泥岩普遍发育，并有多层油页岩沉积；上含煤段为灰白色中细砂岩、灰色泥岩、炭质泥页岩和薄煤层；顶部绿色岩段主要分布在盆地的东北部，以灰绿色泥岩、砂岩和泥灰岩沉积为主。胡善亭等^[7]认为梅河组沉积于古新世—始新世(59.2~33.9 Ma)(表 1)。

2.1.3 桦甸盆地

古近系桦甸组可分为三段：下部为黄铁矿段，为砂砾岩、砂岩、紫红色及灰绿色泥岩，局部发育煤层沉积，地层中富含黄铁矿；中部油页岩段发育多层薄层优质油页岩、灰白色中细砂岩和灰色泥岩沉积；上部含煤段(炭质页岩段)由灰白色中细砂岩、灰绿色泥岩、炭质泥页岩和薄煤层组成。张普林等^[8]根据化石组合特征，认为桦甸组为始新世沉积，孟庆涛^[9]结合孢粉组合，认为桦甸组为始新世—早渐新世(表 1)，作者倾向于后者的地层年代认识(56.0~30.0 Ma)。

2.1.4 敦化盆地

王海峰等^[10]认为敦化盆地古近系为珲春组，并根据研究区地层发育特征，结合孢粉资料，认为珲春组为始新统—渐新统。其中珲春组下段为砂砾岩、中细砂岩和灰绿色泥页岩；中段为灰色细粉砂岩、灰色泥岩和炭质泥页岩；上段以中细砂岩、灰绿色泥岩和薄煤层为主。但是根据王东方^[11]测试敦化盆地组玄武岩年龄为30 Ma，说明珲春组的年龄应大于玄武岩的年龄(表 1)，作者倾向认为敦化盆地珲春组为始新世—早渐新世(56.0~30.0 Ma)。

2.1.5 宁安盆地

宁安盆地古近系为黄花组，下部为松散砂砾岩、砂岩夹黏土岩，中上部以玄武岩为主，夹透镜状砂岩、泥岩和褐煤。化石及孢粉组合特征表明其为始新世—早渐新世^[12]。

2.1.6 鸡西盆地

古近纪鸡西盆地主要充填永庆组，进一步分为下部含煤段、中部砂泥岩段和上部含煤段。其中，下部含煤段为杂色花岗质砾岩、灰色砂岩、泥岩和10余层煤层；中部砂泥岩段岩性由粗细砂岩、灰色泥岩和浅灰绿色粉砂岩夹不稳定的局部煤层组成。上含煤段发育灰白色砂岩、灰色泥岩、炭质泥页岩和煤组成，顶部沉积松散的杂砂岩、砾岩和细砂岩^[13]。鸡林玄武岩上覆在永庆组之上，其形成于渐新统，表明永庆组沉积于始新世—早渐新世(表 1)。

2.1.7 虎林盆地

虎林盆地古近纪沉积虎林组。自下而上分为三段：虎一段由杂色砂砾岩、灰白色砂岩、灰色-灰绿色泥岩、粉砂岩和数十层煤组成；虎二段主要岩心为大段的深灰色泥岩、粉砂岩、油页岩和煤；虎三段为灰绿色泥岩、粉砂岩及杂色砂砾岩，夹数层棕褐色煤。其形成时代和永庆组相似，为始新世—早渐新世^[14]。

2.2 盆地群间时代地层格架

抚顺盆地古近系各组形成的时代已基本确定。本次以抚顺盆地为标杆，通过岩石组合特征、沉积充填旋回、油页岩和煤的赋存特征，进行盆地间地层对比。总体来说，敦密断裂带盆地群主要充填的是古新统—渐新统，而且每个盆地充填的地层岩石组合均显示出湖泊水体由浅变深再变浅的过程，油页岩和厚层的暗色泥岩沉积于湖盆最鼎盛时期。湖盆规模一般受构造沉降和水体供给的影响，因此湖盆的鼎盛阶段应为敦密断裂带右旋走滑断陷最大的时期，同时伴随温湿的古气候和较多的水体供给，表明盆地群中的含油页岩层系基本沉积于同一时期，即各个盆地的含油页岩层对应始新统路特阶。在抚顺、梅河、桦甸、宁安、鸡西等盆地的含油页岩层系下部均发育含煤层系。煤层一般形成于温湿的古气候背景下的沼泽中，表明这些含煤层系也应沉积于同一时期，对应伊普尔阶。此外，梅河盆地梅河组砂砾岩段应和抚顺盆地古城子组属于同一时期为伊普尔阶。而抚顺盆地古近系底部的老虎台组为塞兰特阶(表 1，图 2)。说明敦密断裂带在抚顺盆地先发生构造沉降，继而沿北东方向，梅河地、桦甸、敦化、宁安、鸡西和虎林等盆地依次发生盆地构造沉降，形成湖泊沉积。

同样，梅河、桦甸、敦化等盆地的上部含煤层系应和西露天组属于同一时期，对应巴顿阶。梅河盆地的绿色岩段和耿家街组均为湖盆末期蒸发岩沉积，对应普利亚本阶。依据孢粉组合和玄武岩年龄，桦甸组和珲春组顶部为早渐新世，对应吕泊尔阶早期(表 1，图 2)。说明抚顺盆地和梅河盆地在始新世末期萎缩消失，盆地演化结束，继而桦甸、敦化、宁安、鸡西和虎林等盆地逐渐结束盆地演化。

3 盆地群间油页岩特征

虽然各个盆地间油页岩均形成于湖泊鼎盛时期，但是盆地间油页岩特征存在明显的区别。

3.1 抚顺盆地

抚顺盆地计军屯组油页岩可分为下部贫矿段和上部富矿段。贫矿油页岩呈现浅褐色，含油率为3.5%~6.0%，平均厚度为28 m。系统的野外观察和相关测试表明，贫矿油页岩形成于淡水贫氧的浅湖环境中，以裸子植物为主的陆源有机质供给明显大于藻类体等湖泊生物，导致有机质类型以II₂型为主^{[15, 17-18]}(图 3)。

棕褐色富矿油页岩含油率为6.0%~12.6%，平均厚度可达88 m，在全区均有分布。系统研究表明，富矿油页岩形成于深湖缺氧的淡水环境中，藻类体为主要有机质来源，含少量的被子植物等陆源有机质，有机质类型为I-II₁型^{[15, 17-18]}(图 3)。

3.2 梅河盆地

梅河盆地油页岩主要沉积在梅河组页岩段底部，仅发育一层油页岩，呈现深灰色-灰褐色，最高含油率为11.4%，平均为4.8%，本层油页岩厚度为10~20 m，属于单层厚度比较大的油页岩。地球化学参数表明，本盆地油页岩形成于淡水的半深湖—深湖还原环境中，有机质为湖泊生物和陆源有机质双向来源^{[16, 19-20]}。

3.3 桦甸盆地

桦甸盆地桦甸组发育13层工业品质油页岩，单层油页岩的厚度相对较小，厚度为0.7~3.8 m，平均累计厚度为12.1 m，含油率为3.5%~24.8%，平均高达8.6%。油页岩段下部13-5层油页岩(自下而上)随着水体深度的增加，油页岩展布面积逐渐增大; 4—1层油页岩在全区广泛分布^[21]。油页岩整体沉积于淡水半深湖—深湖环境，在水进体系域下部的油页岩以陆源有机质为主，随着水体的加深，湖泊生物供给比例逐渐增大，水体含氧程度逐渐减少^[21-23]。

3.4 敦化盆地

在相关文献[10]见到敦化盆地珲春组存在油页岩的报道，但壳牌集团在敦化盆地部署的两口油页岩科探井，可能靠近盆地边缘，均未钻遇油页岩，但钻井显示在珲春组中段发育厚层的灰色泥岩，说明本区初步具备油页岩发育的环境。吉林省地调院^[24]在进行吉林省油页岩调查时，部署钻井揭示了累计厚度约4 m、为含油率在3.52%左右的劣质油页岩。说明敦化盆地油页岩分布局限，且厚度较小，资源潜力不大。结合含油页岩层系岩石组合为灰色-灰绿色泥岩、灰白色砂岩和劣质油页岩，表明油页岩形成于水体相对稳定的浅湖—半深湖环境中。有机地球化学参数和显微组分统计表明，珲春组暗色泥岩中富含镜质体和少量的壳质体，干酪根类型为II₂-III型^[25](图 3)，说明敦化盆地含油页岩层系有机质以陆源有机质来源为主。

3.5 宁安盆地

宁安盆地海浪坳陷古近系黄花组沉积了4—6层油页岩，但是每层油页岩的厚度较小，介于0.20~1.45 m，累计厚度为1.25~2.90 m。油页岩含油率为3.5%~13.2%，平均值为8.15%，为厚度薄、品质好的油页岩^[26]。宁安盆地含油页岩层系主要为灰白色砂岩夹浅灰色泥岩、薄层煤和油页岩沉积。岩石组合特征及地球化学参数揭示，油页岩形成于淡水湖沼环境，有机质类型以II₂-II₁为主(图 3)，并结合孢粉种类，说明有机质主要来自于陆源高等植物和草本植物^[26-27]。

3.6 鸡西盆地

众多相关新闻报道鸡西盆地存在油页岩，但是科研报告和文献相对较少。鸡西盆地永庆组砂泥页岩段发育3层油页岩，单层油页岩厚度较薄，含油率为5.29%~16.69%，平均含油率可达11.02%，为优质油页岩^[28]。鸡西盆地含油页岩层系和宁安盆地类似，为砂岩、泥岩、薄层煤与油页岩互层沉积，油页岩形成于湖沼环境。根据H/C与O/C原子比显示有机质类型为II₁-II₂型(图 3)，表明有机质为湖泊生物和陆源高等植物双向来源。

3.7 虎林盆地

虎林盆地虎二段大致发育6层油页岩，含油率为3.5%~7.0%，厚度为2.7~6.3 m^[29]。含油页岩层系为浅灰绿色、浅灰色砂岩、凝灰质砂页岩夹灰褐色油页岩、煤层，油页岩形成于湖沼环境。有机质类型以II₁-II₂型为主^[30](图 3)，说明存在湖泊生物和陆源高等植物双向有机质来源。

4 敦密断裂带盆地间油页岩成矿差异

郯庐断裂带在沈阳方向出现分支，分别为向北东方向延伸的敦密断裂带和依兰—伊通断裂带。在敦密断裂带上由西南的抚顺盆地，到东北的虎林盆地，离主断裂带(郯庐断裂带)的距离越来越远，构造沉降作用逐渐减弱，盆地可容纳空间由抚顺到虎林盆地逐渐减小，导致油页岩的沉积环境也是从深湖变为半深湖，再到湖沼环境，油页岩的沉积厚度出现逐渐减薄的趋势。从上述讨论基本可以确定，敦密断裂带盆地群间油页岩形成于同一时代，且抚顺到虎林800 km左右，且敦密断裂带主体呈现北东向展布，古气候背景相差不大，说明造成油页岩矿床差异的主要因素为盆地沉降和沉积充填作用(图 4)。

抚顺盆地计军屯组沉积初期，水体较浅，但陆源碎屑颗粒供给较少，盆地处于补偿状态，沉积厚度较大的劣质油页岩；随着盆地的进一步沉降，在陆源碎屑供给较少的背景下，湖盆变为欠补偿环境，具有大的可容纳空间，促进巨厚优质油页岩的形成。

梅河盆地在梅河组页岩段也有较大幅度的沉降，湖盆基本为欠补偿-补偿环境的过渡，可容纳空间较大，导致沉积单层厚度达20m的油页岩。由于保存条件和湖泊生产力的差异，导致单层垂向油页岩品质存在较大的差别。

桦甸盆地页岩段为扇三角洲-湖泊沉积体系，湖盆整体处于补偿阶段；扇三角洲沉积发育时期，陆源碎屑供给大，湖盆可容纳空间较小，不易于富有机质细粒沉积岩发育；在扇三角洲沉积间歇期，可容纳空间增大，水体相对较深，高湖泊生产力促进优质油页岩的形成，但是扇三角洲高频周期性沉积，引起可容纳空间频繁变化，导致油页岩发育层数较多，但是厚度较小。

敦化盆地虽然在含油页岩层系沉积时期为扇三角洲-湖泊沉积体系。但是在扇三角洲沉积间歇期，湖泊水体相对较浅，湖盆整体处于补偿-过补偿的浅湖—半深湖环境，由于可容纳空间较少，保存条件也较差，导致基本不具备油页岩成矿的条件或形成劣质油页岩沉积。

宁安、鸡西和虎林盆地中的油页岩均形成于湖沼环境，含油页岩层系砂砾岩所占的比例较大，油页岩、煤、泥岩等细粒沉积岩均为较小的夹层，表明这3个盆地基本处于过补偿阶段，在湖沼静水区域沉积煤层和油页岩层。但是由于扇三角洲在湖盆中十分发育，因此湖沼成因油页岩的厚度、展布面积均十分局限，但是湖沼区域植被繁盛，有机质来源充足，油页岩的品质相对较好。在这3个盆地中，虽然油页岩厚度都很小，但虎林盆地油页岩和暗色泥岩厚度相对最大，鸡西盆地次之，宁安盆地油页岩厚度最小，表明虎林盆地的可容纳空间相对较大，鸡西盆地次之，而宁安盆地最小。

总体来说，长期处于欠补偿环境，可容纳空间大的湖盆易于优质巨厚的油页岩沉积，随着陆源碎屑供给的增多，可容纳空间减小，油页岩厚度减薄，分布也变得相对局限，由抚顺盆地深湖沉积的油页岩到敦化盆地半深湖沉积的油页岩，其品质逐渐变差。反而到宁安、鸡西和虎林等盆地，湖沼沉积优质油页岩。

5 结论

1)敦密断裂带分布一系列的含油页岩盆地，油页岩均形成于古近系始新统路特阶湖盆鼎盛时期。

2)敦密断裂带盆地群间由西南的抚顺盆地到东北的虎林盆地，油页岩厚度逐渐变小，其沉积环境由深湖到半深湖，再到湖沼，而有机质来源则由湖泊生物为主，到湖泊生物和陆源有机质双向来源，过渡为以陆源高等植物为主。

3)盆地沉降和沉积充填作用是影响油页岩矿床差异的关键因素，长时间欠补偿状态和大可容纳空间促进巨厚优质油页岩沉积，可容纳空间减少，油页岩厚度变小，分布局限。深湖和湖沼成因油页岩品质良好，半深湖油页岩品质较差。