昌樂(lè)五圖煤田油頁(yè)巖地質(zhì)特征及質(zhì)量分析

秦祥勝

(昌樂(lè)縣國(guó)土資源局，山東 昌樂(lè)　262400)

昌樂(lè)五圖煤田油頁(yè)巖地質(zhì)特征及質(zhì)量分析

秦祥勝

(昌樂(lè)縣國(guó)土資源局，山東 昌樂(lè)262400)

五圖煤礦油頁(yè)巖廣泛分布于李家崖組的B段、C段和D段，以C段為主體，探明儲(chǔ)量2.72億t，是褐煤的伴生礦種。C段油頁(yè)巖層密集，厚度大;D段上部含油頁(yè)巖，但厚度小。油頁(yè)巖焦油產(chǎn)率最高16.25%，最低5.43%，平均8.36%?；鶞?zhǔn)發(fā)熱量最高8.72MJ/kg，最低6.16MJ/kg，平均6.91MJ/kg。油頁(yè)巖作為固態(tài)燃料，是汽油的替代能源,五圖煤田油頁(yè)巖資源的開(kāi)發(fā)和利用前景廣闊。

油頁(yè)巖層；地質(zhì)特征；質(zhì)量分析；昌樂(lè)五圖

引文格式：秦祥勝.昌樂(lè)五圖煤田油頁(yè)巖地質(zhì)特征及質(zhì)量分析[J].山東國(guó)土資源，2015,31(4)：36-39. QIN Xiangsheng. Brief Introduction to Shale Resource in Wutu Coalfield in ChangLe City[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(4):36-39.

山東昌樂(lè)五圖煤礦油頁(yè)巖為一套有機(jī)質(zhì)豐度較高、類(lèi)型為I—II型的生油巖，含油率值較高，達(dá)到了中品級(jí)油頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)[1]，具有較高的工業(yè)利用價(jià)值。油頁(yè)巖可用于低溫干餾煉制液體燃料，提煉各種化學(xué)產(chǎn)品?？梢蕴崛√?xì)浔阮?lèi)似常規(guī)石油(天然石油)的頁(yè)巖油，加工煉制汽、煤、柴油等石油產(chǎn)品。由于油頁(yè)巖的發(fā)熱量較大，煉制后的礦渣可直接燃燒，用作鍋爐燃料和發(fā)電。廢渣(頁(yè)巖半焦)可用于制造水泥、肥料和頁(yè)巖磚等建筑材料。另外，隨著技術(shù)的發(fā)展，還可加工生產(chǎn)白碳黑，提煉稀有金屬。

1　成礦地質(zhì)背景

五圖煤田位于華北板塊(Ⅰ)魯西地塊(Ⅱ)魯中窿塊(Ⅲ)泰山-沂山窿起(Ⅳ)昌樂(lè)凹陷(Ⅴ)的東北部，鄌郚-葛溝大斷裂西側(cè)。昌樂(lè)凹陷為形似三角形的聚煤盆地，北界為青州斷裂，東界為鄌郚-葛溝斷裂，西界為營(yíng)子斷裂；盆地內(nèi)地層走向總體上近EW，SN相向傾斜，構(gòu)成小的向斜。泰山巖群分布于五圖煤田東南，被第四紀(jì)沙土及新近紀(jì)玄武巖所覆蓋，僅局部有出露。寒武紀(jì)長(zhǎng)清群分布于煤田北部，與泰山巖群呈不整合接觸，與五圖群呈斷層接觸。白堊紀(jì)王氏群分布煤系地層下部。古近紀(jì)五圖群由下而上可分為朱壁店組、崖組和小樓組，與下伏王氏群呈角度不整合接觸。新近紀(jì)臨朐群廣泛分布于五圖煤田南部，與下伏五圖群呈角度不整合接觸。

2　資源賦存情況

五圖煤田居昌樂(lè)凹陷的中北部，面積約100km2。含煤地層為陸相沉積的五圖群李家崖組，屬新生代古近紀(jì)始新世。煤田內(nèi)含煤地層總厚度為846m，煤種為褐煤，與油頁(yè)巖伴生。依據(jù)沉積巖層巖石特征、層序、煤層及油頁(yè)巖的分布，可分為4個(gè)含煤(油頁(yè)巖)巖段：上煤段、中煤段、油頁(yè)巖段和下煤段[2]。

五圖煤礦深部C段、D段共發(fā)現(xiàn)6層可采煤層，9層可采油頁(yè)巖層。礦區(qū)煤類(lèi)為褐煤2號(hào)，水分含量8.2%～9.5%，灰分含量34.78%～38.05%，揮發(fā)分含量50.40%～53.91%，硫分含量2.12%～2.71%，屬低硫煤。低位發(fā)熱量為17.33～20.20MJ/k，屬低發(fā)熱量煤。油頁(yè)巖焦油產(chǎn)率最高16.25%，最低5.43%，平均8.36%?；鶞?zhǔn)發(fā)熱量最高8.72MJ/kg，最低6.16MJ/kg，平均6.91MJ/kg[3-4]。

3　礦床成因

聚煤盆地位于華北地臺(tái)之上，盆地四周為太古宙、古生代地層，含煤巖系基底為白堊系。煤系地層厚達(dá)數(shù)百米至數(shù)千米，巖層組合以碎屑巖、泥質(zhì)巖為主[5]，夾油頁(yè)巖。巖性較穩(wěn)定，含煤數(shù)十層，煤層變質(zhì)差。巖相有洪積相、湖泊沼澤相。盆地內(nèi)及其邊緣斷層多為正斷層。由此推斷，含煤建造的成因類(lèi)型為“地臺(tái)山前坳陷盆地型”，在燕山期，太平洋板塊與歐亞板塊對(duì)扭，形成NNE向走滑斷層、EW向正斷層及EW向展布的斷陷或坳陷盆地。昌樂(lè)-臨朐盆地即為此類(lèi)盆地之一。至喜山期，太平洋板塊向西俯沖，導(dǎo)致地殼上部擴(kuò)張，盆地繼續(xù)擴(kuò)展。由于氣候溫濕，水源充足，在盆地中形成一套含煤層及油頁(yè)巖的粗碎屑巖-細(xì)碎屑巖的內(nèi)陸湖相沉積巖系。油頁(yè)巖中氫含量較高，多大于6%，個(gè)別大于10%，碳?xì)浔鹊陀?0。鏡下觀察，黃色物質(zhì)中見(jiàn)到菌核體。油頁(yè)巖層中含有魚(yú)、貝、蚌類(lèi)水生動(dòng)物化石。據(jù)此推斷，伴生油頁(yè)巖成因類(lèi)型為腐泥成因類(lèi)型。

4　油頁(yè)巖層的分布

油頁(yè)巖層廣泛分布于李家崖組的B段、C段和D段，以C段為主體，油頁(yè)巖在B段的Bm7煤層上下較多，但Bm5,Bm7煤層多已開(kāi)采，煤層之間的油頁(yè)巖已難以開(kāi)采，故未圈定估算。C段油頁(yè)巖層密集，厚度大;D段上部含油頁(yè)巖，但厚度小;油頁(yè)巖呈層狀，與煤層產(chǎn)狀一致,油頁(yè)巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含多層夾矸。油頁(yè)巖層頂?shù)装遢^穩(wěn)定，巖性多為砂質(zhì)粘土巖。依據(jù)油頁(yè)巖層組合及展布情況，將油頁(yè)巖劃為9層；其中油頁(yè)巖段有7層，編號(hào)為Cy1～Cy7，下煤段2層，編號(hào)Dy1,Dy2。

4.1Cy1油頁(yè)巖層

位于C段最上部，上距Bm7煤層25.95～90.80m，平均65.64m。在探礦權(quán)范圍內(nèi)見(jiàn)礦點(diǎn)16個(gè)，可采點(diǎn)15個(gè)，可采系數(shù)94%。油頁(yè)巖層厚1.54～16.3m，平均5.77m，厚度變化系數(shù)為78%。油頁(yè)巖層具分叉復(fù)合特征，含夾矸0～1層，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單型。夾矸巖性為含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以含油頁(yè)巖為主。油頁(yè)巖層頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖、含油頁(yè)巖為主，局部地段為砂巖、泥灰?guī)r[4]。屬較穩(wěn)定型頂?shù)装?各層特征見(jiàn)表1。

表1　油頁(yè)巖層特征

4.2Cy2油頁(yè)巖層

位于C段上部，上距Cy1油頁(yè)巖層0.80～47.67m，平均11.57m。在探礦權(quán)范圍內(nèi)，見(jiàn)礦點(diǎn)15個(gè)，可采點(diǎn)15個(gè)，可采系數(shù)100%。可采油頁(yè)巖層厚1.87～28.67m，平均9.69m，厚度變化系數(shù)為81%。油頁(yè)巖層具分叉復(fù)合特征，含夾矸0～2層，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單型。夾矸巖性為含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以含油頁(yè)巖為主。油頁(yè)巖層頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖、含油頁(yè)巖為主，局部地段為砂巖、泥灰?guī)r。屬較穩(wěn)定型頂?shù)装濉?/p>

4.3Cy3油頁(yè)巖層

位于C段上部，上距Cy2油頁(yè)巖層2.39～24.93m，平均12.11m。在探礦權(quán)范圍內(nèi)，見(jiàn)礦點(diǎn)15個(gè)，可采點(diǎn)14個(gè)，可采系數(shù)93%?？刹捎晚?yè)巖層厚1.00～20.89m，平均5.60m，厚度變化系數(shù)為112%。油頁(yè)巖層具分叉復(fù)合特征，含夾矸0～2層，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單型。夾矸巖性為含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以含油頁(yè)巖為主。油頁(yè)巖層頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖、含油頁(yè)巖為主，局部地段為砂巖、泥灰?guī)r。屬較穩(wěn)定型頂?shù)装濉?/p>

4.4Cy4油頁(yè)巖層

位于C段中部，上距Cy3油頁(yè)巖層0.74～24.24m，平均10.42m。在探礦權(quán)范圍內(nèi)，見(jiàn)礦點(diǎn)14個(gè)，可采點(diǎn)14個(gè)，可采系數(shù)100%?？刹捎晚?yè)巖層厚2.13～24.93m，平均8.14m，厚度變化系數(shù)為76%。油頁(yè)巖層具分叉復(fù)合特征，含夾矸0～2層，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單型。夾矸巖性為含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以含油頁(yè)巖為主。油頁(yè)巖層頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖、含油頁(yè)巖為主，局部地段為砂巖、泥灰?guī)r。屬較穩(wěn)定型頂?shù)装濉?/p>

4.5Cy5油頁(yè)巖層

位于C段中部，上距Cy4油頁(yè)巖層1.04～36.69m，平均14.30m。在探礦權(quán)范圍內(nèi)，見(jiàn)礦點(diǎn)15個(gè)，可采點(diǎn)15個(gè)，可采系數(shù)100%?？刹捎晚?yè)巖層厚2.30～39.41m，平均10.66m，厚度變化系數(shù)為87%。油頁(yè)巖層具分叉復(fù)合特征，含夾矸0～3層，屬結(jié)構(gòu)復(fù)雜型。夾矸巖性為含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以含油頁(yè)巖為主。油頁(yè)巖層頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖、含油頁(yè)巖為主，局部地段為砂巖、泥灰?guī)r。屬較穩(wěn)定型頂?shù)装濉?/p>

4.6Cy6油頁(yè)巖層

位于C段下部，上距Cy5油頁(yè)巖層2.32～63.65m，平均22.13m。在探礦權(quán)范圍內(nèi)，見(jiàn)礦點(diǎn)14個(gè)，可采點(diǎn)14個(gè)，可采系數(shù)100%?？刹捎晚?yè)巖層厚2.01～26.90m，平均13.72m，厚度變化系數(shù)為54%。油頁(yè)巖層具分叉復(fù)合特征，含夾矸0～3層，屬結(jié)構(gòu)復(fù)雜型。夾矸巖性為含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以含油頁(yè)巖為主。油頁(yè)巖層頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖、含油頁(yè)巖為主，局部地段為砂巖、泥灰?guī)r。屬較穩(wěn)定型頂?shù)装濉?/p>

4.7Cy7油頁(yè)巖層

位于C段下部，上距Cy6油頁(yè)巖層0.00～26.10m，平均11.46m。在探礦權(quán)范圍內(nèi)，見(jiàn)礦點(diǎn)15個(gè)，可采點(diǎn)15個(gè)，可采系數(shù)100%?？刹捎晚?yè)巖層厚1.15～15.62m，平均6.64m，厚度變化系數(shù)為53%。油頁(yè)巖層具分叉復(fù)合特征，含夾矸0～1層，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單型。夾矸巖性為含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以含油頁(yè)巖為主。油頁(yè)巖層頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖、含油頁(yè)巖為主，局部地段為砂巖、泥灰?guī)r。屬較穩(wěn)定型頂?shù)装濉?/p>

4.8Dy1油頁(yè)巖層

位于D段上部，上距Cy7油頁(yè)巖層3.01～39.64m，平均24.17m。在探礦權(quán)范圍內(nèi)，見(jiàn)Dy1油頁(yè)巖層工程點(diǎn)14個(gè)，可采點(diǎn)14個(gè)，可采系數(shù)100%。可采油頁(yè)巖層厚1.55～18.34m，平均8.03m，厚度變化系數(shù)為61%。油頁(yè)巖層具分叉復(fù)合特征，含夾矸0～2層，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單型。夾矸巖性為含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以含油頁(yè)巖為主。油頁(yè)巖層頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖、含油頁(yè)巖為主，局部地段為砂巖、泥灰?guī)r。屬較穩(wěn)定型頂?shù)装濉?/p>

4.9Dy2油頁(yè)巖層

位于D段上部，上距Dy1油頁(yè)巖層2.26～23.33m，平均9.89m。在探礦權(quán)范圍內(nèi)，見(jiàn)礦點(diǎn)15個(gè)，可采點(diǎn)15個(gè)，可采系數(shù)100%。可采油頁(yè)巖層厚1.06～20.39m，平均7.23m，厚度變化系數(shù)為71%。油頁(yè)巖層具分叉復(fù)合特征，含夾矸0～1層，屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單型。夾矸巖性為含油頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖，以含油頁(yè)巖為主。油頁(yè)巖層頂?shù)装逡陨百|(zhì)泥巖、含油頁(yè)巖為主，局部地段為砂巖、泥灰?guī)r。屬較穩(wěn)定型頂?shù)装濉?/p>

5　油頁(yè)巖質(zhì)量工業(yè)利用分析

5.1油頁(yè)巖物理性質(zhì)與化學(xué)組分

5.1.1油頁(yè)巖物理性質(zhì)

油頁(yè)巖外觀呈棕褐色至棕黃色。層面呈褐色油膩狀；橫斷面呈絹絲光澤，黑色光亮的線理均勻分布。頁(yè)片狀，層理清晰，極易剝離。結(jié)構(gòu)致密,常見(jiàn)白色貝殼化石,重量較頁(yè)巖輕,硬度軟，指甲刻之有亮痕。燃之有濃煙、長(zhǎng)焰，發(fā)出膠皮味。

油頁(yè)巖由有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)組成，有機(jī)質(zhì)一般含量小于60%，呈線理狀分布，局部呈條帶狀。

有機(jī)組分主要有凝膠化物質(zhì)。大部為礦物質(zhì)的膠結(jié)物。主要成分為凝膠化物，少量黃色物質(zhì)、絲炭化物質(zhì)、半凝膠化物質(zhì)。膠化物質(zhì)等,后者的含量比煤多。

凝膠化物質(zhì)呈淺橙黃色、土褐色?；緸橥该骰z體。在礦物質(zhì)較少的情況下，部分呈線理分布，個(gè)別呈條帶狀、透鏡狀；部分成為礦物質(zhì)的膠結(jié)物。少部分樣品見(jiàn)到菌核體。

黃色物質(zhì)呈淺黃色，含量次于凝膠化物質(zhì)。呈線理狀分布，為礦物質(zhì)的膠結(jié)物。

半凝膠化物質(zhì)和炭絲化合物含量很少，半透明或不透明基質(zhì)，多為不透明,呈碎塊狀分布。

無(wú)機(jī)組分含量在40%左右。主要是碎屑礦物(粒度在0.01～0.03mm),碎屑礦物棱角不明顯。

5.1.2油頁(yè)巖的化學(xué)組分

油頁(yè)巖焦油產(chǎn)率最高10.72%，最低5.16%，平均7.73%。基準(zhǔn)發(fā)熱量最高14.30MJ/kg，最低7.24MJ/kg，平均9.50MJ/kg。各油頁(yè)巖層主要指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2　油頁(yè)巖質(zhì)量特征

由表2可知，油頁(yè)巖的各層基準(zhǔn)發(fā)熱量平均為9.01～11.26MJ/kg，各層焦油產(chǎn)率平均含量為7.44%～8.01%，各層灰分平均含量為61.52%～68.93%。

5.2工業(yè)利用分析

油頁(yè)巖是一種能源礦產(chǎn)，屬低熱值固態(tài)燃料,可干餾制取頁(yè)巖油，1t油頁(yè)巖可提煉38～378L頁(yè)巖油；頁(yè)巖油加氫裂解精制后，可獲得汽油、煤油、柴油、石臘、石焦油等多種化工產(chǎn)品。該區(qū)油頁(yè)巖發(fā)熱量為7.62～14.30MJ/kg，可作為燃料用來(lái)發(fā)電、取暖[5]。油頁(yè)巖層與煤層共生，位于煤層之上，與煤層共同開(kāi)發(fā)，可大幅提高開(kāi)發(fā)效益。

6　結(jié)語(yǔ)

全國(guó)查明油頁(yè)巖資源儲(chǔ)量311.7億t，山東5.48億t，五圖煤田2.72億t。油頁(yè)巖作為固態(tài)燃料，是汽油的替代能源。開(kāi)發(fā)油頁(yè)巖，接替部分常規(guī)汽油，緩解能源壓力，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義。目前，山東龍口已建油頁(yè)巖煉油廠，資源缺口很大。五圖煤田油頁(yè)巖資源的開(kāi)發(fā)和利用前景廣闊。

[1]林武.山東昌樂(lè)五圖煤礦油頁(yè)巖有機(jī)地球化學(xué)與含油率相關(guān)性研究[J].內(nèi)江科技，2013,(1):39.

[2]賈克讓.山東昌樂(lè)五圖煤田古近紀(jì)煤系沉積特征及地層劃分[A]//中國(guó)古生物學(xué)會(huì)80年[C].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009.

[3]賈克讓.魯東古近紀(jì)煤田含煤地層特征及找煤方向分析[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2010，(8)：1-3.

[4]羅霞，朱筱敏，譚明友.山東昌樂(lè)五圖油頁(yè)巖特征及形成環(huán)境[J].油氣地質(zhì)與采收率，2011，(4):36-37.

[5]范士彥.山東省煤層氣資源評(píng)價(jià)[J].煤田地質(zhì)與勘探,1999，(S1)：61.

Geological Characteristics and Quality Analysis of Shale Resource in Wutu Coalfield in ChangLe City

QIN Xiangsheng

(Changle Bureau of Land and Resources, Shandong Changle 262400, China)

Wutu oil shale is widely distributed in B section, C section and D section of Lijiaya formation. C section is its main body. Its proven reserve is 272 million tons. It is the associated minerals of lignite. Shale layer in C section is thick with high dense. There are shale layers in upper part of D section, but the thickness is small. Tar yield in shale can reach 16.25%, the lowest rate is 5.43%, and average yield is 8.36%. The highest benchmark calorific value is 8.72MJ/kg, the minimum value is 6.16 MJ/kg, and average value is 6.91MJ/kg. As a solid fuel, oil shale is alternative energy sources of gasoline. There is a broad prospect of development and utilization of shale resource in Wutu coalfield.

Shale layers; characteristics of each layers; solid fuel; Wutu in Chagle city

2014-05-08；

2014-07-30；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

秦祥勝(1967—),男，山東昌樂(lè)人，主要從事國(guó)土資源宣傳工作；E-mail:15966099550@163.com

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