乔官矿区油页岩矿地质特征及找矿方向分析

张振华

（山东省煤田地质局第三勘探队，山东 泰安 271000 ）

油页岩属于非常规油气资源，以资源丰富和开发利用的可行性而被列为21世纪非常重要的接替能源，是不可再生的化石能源。山东省昌乐县乔官矿区位于郑母凹陷东部，具有较好的油页岩成矿条件。近年来，山东泰山地质勘查公司在该区开展找矿工作，利用二维地震勘探、钻探等手段，发现了隐伏于千米之下的油页岩矿床。

1 成矿地质背景

矿区大地构造位置位于华北板块（Ⅰ）、鲁西隆起区（Ⅱ）、鲁中隆起（III）柳山-昌乐断隆（Ⅳ）、郑母凹陷（Ⅴ）东南部。

1.1 地层

区域地层主要出露古生代寒武纪长清群、九龙群、中生代白垩纪莱阳群、青山群、大盛群、新生代古近纪五图群、新近纪临朐群和第四系。

五图群李家崖组为区域控矿地层，据钻孔揭露，李家崖组自上而下划分为A、B、C、D四段，其中C段为主含矿层[1]。

A段：岩性以砂质页岩、泥岩为主，夹少量砂岩、砂砾岩，层厚103～220m。含煤层7层。

B段：岩性为灰色砂岩、砂质泥岩、泥岩，以砂岩为主，夹有薄层石灰岩（占10%），层厚167～284m。含煤层12层。

C段：岩性以油页岩、泥岩为主，夹砂岩、煤层和泥灰岩，厚127～247m。该岩段含煤12层，煤层多夹于油页岩中。含油页岩7层。

D段：以砂质泥岩为主，夹油页岩、少量泥灰岩，厚43～284m，该岩段上部含两层可采油页岩层，含煤10层。

1.2 构造

区域断裂构造主要有NNE向、NW向两组，控制了临朐-昌乐新生代凹陷盆地的格局及中新生代火山岩的分布，区域断层大多属隐伏断层。

1.2.1 NNE向断裂

鄌郚-葛沟断裂：为郑母凹陷的东界断裂，区内长度约21.1km，多被第四系覆盖，总体走向17°，倾向NW，倾角79°左右。

沂水-汤头断裂：分布于鄌郚-葛沟断裂以东，区内长度约11.5km，总体走向15°左右，倾向NW，倾角76°左右，断裂属逆断层。

1.2.2 NW向断裂

青州-大车沟断裂：分布于区域西南，为郑母凹陷与柳山凸起、博山凸起的分界断裂。区内长度9.50km，断裂总体走向320°，倾向NE，倾角60°左右。

五图-刘家尧断裂：分布于区域东北，为郑母凹陷与柳山凸起东北段的分界断裂，区内长度18.90km。断裂总体走向300°，倾向SW，倾角60°左右。

1.3 岩浆岩

区域岩浆岩较发育，主要表现为新太古代二长花岗岩广泛侵入和中生代岩浆岩、新生代火山喷发。

侵入岩分布于区域的东南及西南，主要发育有傲徕山序列蒋峪条带状中粒黑云二长花岗岩、条花峪弱片麻状中粒含黑云二长花岗岩及松山中粒二长花岗岩等。

新生代火山以裂隙式喷发、宁静溢流为主，火山岩主要发育于临朐群牛山组灰黑色致密块状、杏仁状、气孔状玄武岩及尧山组灰黑色致密块状玄武岩。

2 矿区地球物理特征

2.1 矿区重力特征

矿区重力场分区属鲁西正负重力场区-北部正负重力场区。矿区重力场高低正负异常特征明显，以场值-14×10-5m/S2为界，大于-14×10-5m/S2的为凸起，小于-14×10-5m/S2的为凹陷。其中郑母凹陷位于负重力场区，场值为-16～ -26×10-5m/S2的平稳负重力场区，呈哑铃状北西-南东向展布。

2.2 矿区二维地震特征

矿区李家崖组为含油页岩、煤炭地层，油页岩段岩石组合以油页岩、泥岩为主体，有较强波阻抗差异，可以形成能量较强反射波Ty波，是矿区油页岩解释基础。本次二维地震工作对油页岩层的解译情况较好，经钻孔验证与实际见矿层位较为吻合（图1）。

图1 矿区典型时间剖面

3 矿床地质特征

3.1 矿层特征

目前矿区圈定油页岩矿层2层，编号为Ⅰ、Ⅱ（图2），其中Ⅱ矿层为主矿层。

Ⅰ矿层呈薄层状产于向斜中。矿层总体走向38°，西翼倾向128°，东翼倾向308°，倾角9°～15°。据二维地震成果，南北长4600m，东西延深4859m。矿层埋深1120.00m～2170.00m，矿层厚度1.00m，矿石含油率3.68%。

Ⅱ矿层呈中厚层状产出。矿层总体走向38°，西翼倾向128°，东翼倾向308°，倾角9°～15°。据二维地震成果，南北长4600m，东西延深4859m。矿层埋深1121.64～2171.64m，矿石含油率3.91%。

图2 矿区00勘探线地质剖面图

3.2 矿石特征

油页岩矿为沉积成因，大多具有泥质结构，页理状构造。

油页岩成分主要包括油母、水分和其他矿物。

油母：含量约10%～50%(干基)，油母的元素组成主要为碳、氢，以及少量的氧、氮、硫。其氢碳原子比为1.25～1.75。

水分：油页岩矿水分为5.66%～7.56%，平均6.33%。

矿物质：主要有石英、高岭土、蒙脱石、云母、碳酸盐岩以及微量硫铁矿等。

油页岩矿低位发热量（Qnet，d）介于3.13MJ/kg～5.77MJ/kg。

油页岩按灰分（Ad）高低划分标准：乔官油页岩灰分介于76.98%～83.27%之间，属高灰分油页岩。Ⅰ矿层全硫含量为2.50%，Ⅱ矿层全硫含量平均为2.66%。根据油页岩全硫（SQg）含量分级标准，Ⅰ矿层属中硫油页岩，Ⅱ矿层属富硫油页岩[3]。

4 矿床成因

矿区位于新生代断陷盆地郑母凹陷内，古近纪、新近纪期间的沂沭断裂带处在左旋右旋转换期，构造活动较弱，加之古气候较为温暖、潮湿，对油页岩的形成最为有利[2-3]。盆地内在此期间沉积了古近纪五图群及临朐群地层，五图群李家崖组中部地层形成时，湖盆面积较盆地形成初期扩大，水体加深，以浅湖相沉积为主，有利于生物大量繁殖，堆积于湖盆中的生物残骸经长久腐化，变成富含有机质的腐泥质，成为油页岩的原始物质。随着盆地的演化，不断死亡的生物遗体与泥质同时沉积，有机沉积物与炭质泥岩交替沉积，其上部不断被新的沉积物覆盖，造成与氧气隔绝的还原环境。分散在沉积物中的生物残体经历一系列的生物化学作用、生物降解作用，聚合成复杂的混合物，混合物同泥质一起成为腐泥，随着湖盆的不断沉降，沉积物不断加厚，承受的压力不断增大，使腐泥逐渐固解成岩，后经区域变质作用，最终形成油页岩矿床[4-5]。

5 成矿地质条件

五图群李家崖组是由粉砂岩与泥岩夹薄层泥灰岩组成的基本层序，为浅湖相沉积环境，局部地段含油页岩矿层及可采煤层，油页岩矿主要赋存在李家崖组C段地层中。区域已施工钻孔揭露地层对比情况见图3。

图3 区域李家崖组对比图

乔官矿区西北地区施工的ZK01钻孔，揭露到李家崖地层厚度较大，黑色页岩泥岩较多，未发现油页岩矿层。表明油页岩在郑母凹陷西部不发育，原因由于靠近盆地中心位置，水深度过大，对有机物的储存不利，不利于油页岩矿形成。

位于乔官矿区东北部五图煤矿与乔官矿区同处于郑母凹陷与柳山凸起过渡带，五图煤矿钻孔ZK25揭露的的李家崖组岩性及油页岩特征与乔官矿区基本相同（表1），表明油页岩在郑母凹陷东部边缘连续均匀沉积。

因此，乔官矿区所在的郑母凹陷与柳山凸起边缘过渡带为油页岩成矿有利地段，具备较好的油页岩成矿地质条件。

6 找矿方向

（1）五图群李家崖组C段为矿区油页岩主要含矿层和找矿标志层。

（2）油页岩多产于断陷盆地边缘，凹陷与凸起接壤的过渡地带为油页岩矿产出的有利地段。

（3）五图煤矿油页岩与煤层交替出现，属相似沉积环境产物，因此，煤矿预测区是寻找油页岩矿理想靶区。

（4）二维地震勘探是寻找油页岩矿床的有效手段，厚度稳定的油页岩矿层地震波明显，因此，二维地震解译较好的位置是区内找矿的有利方向。

表1 乔官矿区与五图煤矿含矿层岩性组合对比表