西藏伦坡拉盆地油页岩特征及分布规律

谢尚克，杜佰伟，王 剑，彭清华，郑 博

1.中国地质调查局成都地质调查中心，成都 610081

2.国土资源部沉积盆地与油气资源重点实验室，成都 610081

0 前言

油页岩作为重要的油气资源替代产品，不仅可以作为直接利用的能源物质，而且对盆地油气资源潜力评价具有重要意义。根据最新资料显示，我国油页岩储量丰富，仅次于美国，位居世界第二位［1－2］。近年来随着研究程度的不断深入，西藏地区发现多处油页岩，如北羌塘盆地胜利河油页岩［2－5］、双湖比洛错油页 岩［6－7］、托 纳 木 油 页 岩［8］及 尼 玛 盆 地 油 页岩［9］等。此外，对伦坡拉盆地油页岩的研究也有相关报道［10－12］，但其研究程度较低。伦坡拉盆地的油页岩资源量具有大型矿床远景，有进一步工作价值，开发利用后，可为解决西藏地区能源紧缺做出贡献。笔者依托《青藏地区非常规油气调查》项目，通过剖面实测、剖面观察及路线地质调查，结合前人钻井资料，分析伦坡拉盆地油页岩产出特征、发育厚度及空间分布规律。

1 地质概况

伦坡拉盆地位于西藏自治区班戈县境内，面积约3 600km2，海拔4 600余米，是世界上海拔最高的油气勘探区，也是西藏地区发育为数众多的古近系陆相盆地中已知油气地质条件较好、勘探程度最高的一个盆地，并最早获得工业油气流［10－11］。伦坡拉盆地是一个具有走滑特征的断坳盆地，中间低而南北两侧较高，北部沉降幅度大，沉积厚度大，向南呈斜坡状，呈不对称的箕状盆地，具有南北分带、东西分块的构造格局［13－14］，如图1所示。

伦坡拉盆地的构造演化可分为始新世的断陷期和渐新世的坳陷期两个阶段，分别接受了牛堡组（E1－2n）和丁青湖组（E3d）两套沉积，形成两套粗-细-稍粗，红-黑-稍红的沉积旋回。牛堡组为一套棕红色碎屑岩夹灰绿色泥页岩、灰白色泥灰岩，丁青湖组为一套灰色、深灰色泥页岩、油页岩、泥灰岩夹细砂岩的岩石组合。丁青湖组可进一步分为丁一段（E3d1）、丁二段（E3d2）和丁三段（E3d3）3个岩性段。丁青湖组北厚南薄，由北向南超覆，渐新世末期表现为挤压抬升，结束了古近系沉积，之后进入长期抬升、剥蚀阶段。

2 油页岩特征

2.1 产出特征

伦坡拉盆地油页岩出露情况良好（图2a），主要分布于伦坡日、蒋日阿错及爬错等地区，含油页岩地层主要为渐新统丁青湖组。油页岩新鲜面为深灰、灰黑色，风化后略显浅灰色，弱油脂光泽，岩石质地轻，具有一定的韧性，用小刀能剥离出毫米级页片且能用指甲划出光滑的条痕，油页岩呈薄的叶片状或呈极薄片状产出（图2b，c）。油页岩的表面见有许多的生物化石，主要为鱼骨类、虫迹、植物根茎等，这些化石多呈层状分布（图2d），由于受后期构造（挤压）的影响，油页岩挠曲严重（图2e）。新鲜面具油气味，油页岩可燃，燃烧时火焰长1～2cm，烟浓黑，并发出浓烈的焦油臭味，颜色愈深者愈易燃烧。

图1 西藏伦坡拉盆地构造分区图（据文献［10］修改）Fig.1 Tectonic division of the Lunpola basin，Tibet（modified from reference［10］）

图2 伦坡拉盆地丁青湖组油页岩特征Fig 2 Oil shale characteristics in the Dingqinghu Formation of Lunpola basin

伦坡拉盆地伦坡日地区发育有22层油页岩，单层厚度最大者可达4.20m，总厚度约55.26m。主要出露地层为渐新统丁青湖组一、二、三段，油页岩沉积环境为浅湖、半深湖至深湖相。蒋日阿错地区主要出露地层为始新统牛堡组三段和丁青湖组一、二段，油页岩层可划分为18层，单层厚度最大者可达2.00m，总厚度约28.37m，油页岩主要产出于半深湖至深湖相。爬错地区露头油页岩较难燃烧，点燃后，具一定焦臭味，油页岩层厚度较薄，总厚度小于2.00m，油页岩主要产出环境为滨湖至浅湖相。

2.2 油页岩有机地球化学特征

油页岩工业品质指标包括含油率、有机碳、灰分、含硫量等参数，其中含油率是评价油页岩品质中最常用的参数，一般认为含油率为3.50%是区分油页岩矿和非矿的界限［15］。从伦坡拉盆地油页岩有机地球化学分析数据（表1）来看，伦坡拉盆地油页岩含油率较高，为5.0%～10.3%，平均值为7.19%。该地区所有油页岩样品含油率均大于3.5%，达到了油页岩工业开采品质标准。

有机碳是影响油页岩含油率的重要因素，有机碳质量分数是国内外普遍采用的表示油页岩内有机质丰度的参数。伦坡日地区油页岩有机碳质量分数较高（表1），一般为5.10%～10.57%，平均为7.06%。对伦坡拉盆地油页岩有机碳质量分数与含油率的关系展开相关性研究，结果显示，有机碳质量分数与含油率之间呈正相关性（图3），即有机碳质量分数越高，含油率越大，这与松辽盆地农安地区油页岩有机碳与含油率关系基本相似［16］。

图3 伦坡拉盆地有机碳与含油率相关性分析Fig.3 Relationship between oil yield and TOC of Lunpola basin

含硫率是评价油页岩利用时潜在环境污染程度的重要指标，含硫率小于1.00%为特低硫油页岩［17］。伦坡拉盆地油页岩含硫率分布范围为0.19%～1.03%，平均值为0.45%，为特低硫型油页岩，开发利用时，对环境的污染程度轻。灰分也是衡量油页岩品质的重要参数。灰分质量分数为40%～65%，为低灰分油页岩；灰分质量分数为66%～83%，则为高灰分油页岩［14］。伦坡拉盆地油页岩灰分质量分数分布范围为74.97%～84.74%（表1），平均为80.40%，本区油页岩为高灰分油页岩。此外，油页岩密度（真相对密度）为（2.30～2.44）×103kg/m3，均值为2.39×103kg/m，为密度相对较大的油页岩。

伦坡拉地区油页岩生烃潜力为51.90～88.37 mg/g，平均值为70.51mg/g，有机质类型以Ⅱ2型干酪根为主，最高热解峰温（Tmax）为432～435℃，平均值为433℃①吉林省地质调查研究院.昂达尔错幅（I45C004004）1∶25万区域地质调查报告.长春：吉林省地质调查研究院，2006.，说明伦坡拉油页岩热演化程度较低，处于未成熟-成熟过渡时期，反映伦坡拉油页岩低温干馏时具较好的产油潜力。

由上分析可知，伦坡拉盆地油页岩含油率高，是高灰分的特低硫型油页岩，为优质油页岩，其开发利用时对环境的污染程度轻，且油页岩热演化程度较低，处于未成熟-成熟过渡阶段。

表1 伦坡拉盆地油页岩有机地球化学分析数据Table 1 Organic geochemical analytical data of oil shale in Lunpola basin

3 油页岩沉积环境

根据伦坡日、蒋日阿错实测剖面及爬错观察剖面可知，伦坡拉盆地古近系沉积主要为一套碎屑岩、泥质岩夹少量碳酸盐岩，并含有陆相介形虫类及轮藻生物化石，是一个与外海隔绝的封闭性的陆相湖泊沉积［10，18］。古近系由下部的牛堡组和上部的丁青湖组组成：下部层序牛堡组沉积物一般出现砖红色砂岩和棕红色泥岩、砂岩等，表现为氧化环境下的沉积，气候环境可能偏干旱；上部层序丁青湖组沉积物一般发育深灰色泥页岩、油页岩、泥灰岩夹细砂岩，表现为还原环境下的沉积，气候环境可能偏潮湿（图4）。

丁青湖组一段（丁一段）主要为滨浅湖、半深湖至深湖相沉积，主要分布于盆地的中央凹陷带（蒋日阿错、江加错一带），沉积厚度大，沉积物相对较细，具波状交错层理、水平层理，沉积体中有机质含量较高，产有多层油页岩；丁二段沉积相类型和展布与丁一段类似，只是沉积物以细粒暗色岩类为主，泥质和灰质成分增多且埋藏较丁一段浅；丁三段沉积时，盆地逐渐萎缩，气候向偏干旱环境转化，棕红色沉积物增加，沉积相类型与展布仍具继承性，主要分布于盆地外围（爬错一带），在盆地南部、北部也有分布；丁三段沉积末期，发生强烈的构造运动，丁三段在盆地内大部分地区遭受剥蚀而残缺不全。

综上所述，伦坡拉盆地丁青湖组主要为滨浅湖-半深湖-深湖相环境，该时期，动植物生长旺盛，以介形类最丰富，并有螺、鱼等温水游泳生物，反映了热带和亚热带气候。该时期有机质输送量增大，为油页岩的形成提供了丰富的有机质来源，因此，丁青湖组油页岩厚度和含油率都较高。

图4 伦坡拉盆地丁青湖组地层综合柱状图Fig.4 Stratigraphic composite columnar section of Lunpola basin

4 油页岩分布范围

伦坡拉盆地的油页岩主要产出层位是丁青湖组，油页岩在此分布极其广泛，此外，油页岩在伦坡日、蒋日阿错及盆地东部爬错均有地表露头出露。同时钻探也解释深部发育油页岩，位于盆地中央区的长11井、伦3井等钻井均有钻遇，位于伦坡拉盆地北部边界附近的红星1井、红星2井也钻遇该油页岩（表2）。伦坡拉盆地油页岩厚度变化较大，主要受控于油页岩层的沉积相类型。对伦坡日地区油页岩剖面实测表明：伦坡日油页岩发育良好，累计厚度约55.26m；位于伦坡日东北附近的长11井中发现灰黑色油页岩，该油页岩厚达84.00m；位于伦坡日西北附近的伦3井中的深灰色油页岩（也称纸状页岩），其厚度为61.80m。通过钻探及野外剖面油页岩观察，伦坡日地区为伦坡拉盆地油页岩最厚沉积区，该区域油页岩厚度大于80.00m。结合沉积相分析，伦坡日地区的古环境为半深湖-深湖相，因此，盆地中心带区域油页岩厚度最大。

位于伦坡拉盆地北部边界附近的红星1井、红星2井中发现灰褐色油页岩，该区域油页岩厚度分别为4.40m和6.00m，油页岩厚度较小。爬错地区油页岩出露较少，调查表明，油页岩厚度仅为2.00 m左右，位于爬错北部地区的红1井中发现有浅灰色油页岩，厚度为2.50m。结合沉积相分析，伦坡拉盆地北部区域与爬错地区可能位于滨湖-浅湖相区，油页岩厚度小于10.00m。

表2 伦坡拉盆地油页岩控制点厚度统计表Table 2 Thickness statistics of oil shale of Lunpola basin

图5 伦坡拉盆地油页岩厚度等值线图Fig.5 Thickness contour map of oil shale of Lunpola basin

据油页岩厚度及沉积相分析，初步绘制伦坡拉油页岩厚度等值线图（图5）。从图5可以看出，伦坡拉油页岩厚度总体表现为由中心向四周减小的环带状，油页岩分布受沉积相带的控制。位于伦坡日地区的中央深湖相油页岩厚度最大，油页岩厚度大于80.00m；位于蒋日阿错地区的浅湖-半深湖相油页岩厚度较大，油页岩厚度为30.00m左右；位于爬错地区的滨湖-浅湖相带油页岩厚度较小，油页岩厚度一般小于10.00m。油页岩展布规律为深湖→半深湖→浅湖→滨湖，油页岩厚度呈环带状由中心向四周逐渐减小的变化趋势。

5 结论

1）伦坡拉油页岩主要赋存于渐新统丁青湖组之中，油页岩发育厚度大，属于含油率较高的高灰分、特低硫型油页岩。

2）伦坡拉油页岩厚度呈规律性展布，从深湖→半深湖→浅湖→滨湖，油页岩厚度呈环带状由中心向四周逐渐减小的变化趋势。位于半深湖-深湖相中心带的伦坡日、蒋日阿错地区油页岩厚度大，具有广阔的开发利用前景。

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