砀山县后黄楼凹陷区油页岩矿找矿潜力分析

章中九,肖翠翠,周琛龙

（安徽省地质矿产勘查局325地质队， 安徽淮北 235000）

0 引言

早在19世纪30～60年代，国外就开始了对油页岩资源的大规模工业干馏。我国也是利用油页岩资源较早的国家，早在800-1000年前，我国就开始在辽宁省抚顺地区采掘油页岩，作为制造陶器的燃料。

油气资源作为一种战略能源，在全球经济中具有重要的地位，并对国际政治、军事、科技等方面产生广泛而深远的影响。开发油页岩不仅能够解决石油需求，并且可以降低对进口石油的依赖度。因此，美国作为世界上油页岩资源最丰富的国家，政府提供一系列政策来鼓励油页岩的开发。我国油气资源供需形势日趋严峻，对外依赖度逐年加大，因此，保证我国油气资源供给能力的任务十分艰巨，急需寻找新的油气资源矿产地。

砀山县后黄楼凹陷区油页岩矿位于安徽省砀山县北部，属于周寨镇、葛集镇、玄庙镇所辖，南距砀山县6km，研究区地处后黄楼凹陷区中心地带。

2015-2017年三年时间，通过《安徽省砀山县油页岩资源调查评价》项目的开展，对所获得的资料进行研究分析，取得了一些成果，进而探讨一下后黄楼凹陷区油页岩矿的找矿潜力。

1 调查区地质特征

1.1 地层

测区内全部为第四系覆盖，其下伏地层主要有：新生界的古近系界首组和第四系(图1)。

图1 黄口盆地Fig.1The Huangkou Basin

1.1.1 充填序列（岩性段）

本项目通过钻孔揭露，将已经揭露的古近系界首组地层分为5个岩性段：

（1）泥岩段：浅灰-灰白色，局部暗灰绿-紫红色。泥质结构，薄-中厚层状，局部条带状，夹多层薄层紫色泥岩、细砂岩，该段总厚268.44m，该段中部为本区主要的含油页岩段。

（2）含膏泥岩段：浅灰白色，泥质结构，薄-中厚层状构造，成分以黏土矿物和钙质为主，少量粉砂质，下部粉砂质增高，钙质主要为硬石膏，外貌似大理岩，呈薄层（1～10cm）和团块状分布，与泥岩互层，夹叶片状泥岩。该岩性段厚87.59m，中部夹暗色泥岩10.16m，下部夹薄层紫色泥岩。

（3）含盐粉砂质钙质泥岩段：该段是本区主要含矿（盐）段，含盐4层，总厚度1.72～3.74m，总厚9.50m。盐：乳白色，透明度较好，和粉砂质钙质泥岩、含盐粉砂质泥岩互层。岩石为暗灰色。该段厚度为60.84m。

（4）钙质泥岩段浅-暗灰色，薄层-砾状结构，成分主要为黏土矿物、钙质，少量的盐和石膏组成，局部含砾，夹薄-中厚层紫色泥岩，呈互层状分布。厚度56.20m。

（5）紫色泥岩段：紫红色，泥质结构，厚层状。岩石主要由黏土矿物和氧化物（Fe2O3）组成,岩石断面光滑，局部夹薄层暗色泥岩，厚度81.23m（未穿透）。

1.2 地层格架

黄口盆地地层格架见图2，剖面位置见图1。剖面A-A′为南北向，标示出了黄口盆地东段北断南超的箕状断陷特征，中生代沉积发育于盆地北侧的断陷深部。剖面B-B′也是南北向，显示盆地西段有地堑式断陷性质，但仍为北侧断落幅度较大。这两个剖面说明东西向延伸很远的断陷带的不用段落由不同的构造特征。剖面C-C′为盆地北侧的近东西向剖面，反映北北东向断裂控制基底起伏，在断陷带内形成复杂断块，向西沉降幅度较大；盆地底部发育晚侏罗世蒙阴组。剖面D-D′为盆地南侧的近东西向剖面，显示盆地西段沉降幅度大，官庄坝以东基底抬升，地层依次退覆。

黄口盆地的地层格架反映盆地有两次由形成、经发展至萎缩等发展过程。晚侏罗世至早白垩世，由较浅的湖盆扩展为较深的湖盆，以后为河流沉积充填并有火山喷发，结束了中生代盆地的发育。古近系始新世至渐新世，盆地由河湖平原发育为湖泊，范围扩大，以后萎缩为咸水湖而消亡。

1.3 构造

调查区内构造的确定主要根据物探推测与周边资料。

1.3.1 断层

本区断裂自北向南依次为丰沛断层、谢集断层、谢集-黄集断层、丰涡断层。

1.3.1.1 丰沛断层

丰沛断层为东西向的济源-峄城（在枣庄南）断裂的一段，在安徽以北的江苏、山东境内，为淮北拗陷的北界。北侧太古界基底隆起，称为丰沛隆起。断裂形成于印支期，在燕山期和喜马拉雅早期均有活动。控制黄口沉降带的北缘和安徽省境内黄口盆地的发育。

1.3.1.2 丰涡断层

丰涡断层为南北向的断层，形成于燕山期，在喜山期仍有活动，控制黄口盆地的东缘。

1.3.2 构造演化

图2 黄口盆地地层格架（剖面据华北石油局第四物探队地震资料改编）Fig.2 Stratigraphic framework of the Huangkou Basin (profile adapted from seismic data of No.4 Geophysical Exploration Unit of North China Petroleum Bureau)

于晚侏罗世，黄口盆地北断南超箕状断陷开始形成，为淮北拗陷萧砀断褶带（四级单元）中的一个五级构造单元—黄口次凹。其北界为济源-峄城断裂，在黄口地区以北的一段称为丰沛断裂，南界在砀山县城至黄口镇南一线。济源-峄城断裂是区分中朝准地台南部和北部的重要区域性断裂，形成于印支期。在鲁西断隆范围内，断裂北侧为丰沛隆起，有古老变质岩系分布，亦为中朝准地台东南部南北向排列的隆拗相间构造格局的组成部分；南侧为淮北拗陷。至燕山期该断裂转为张性正断层，层面南倾。济源-四户沉降带于燕山期整体形成，东起郯庐断裂带，西抵太行山东南麓，穿过鲁西断隆和华北断拗两个二级大地构造单元。考虑到鲁西断隆和华北断拗中新生界厚度和构造格局的整体性差别，可将丰沛断裂南侧位于河南虞城的北北东向的于贤集断裂作为鲁西断隆和华北断坳的一段分界。于贤集断裂以东的沉降带东段到微山湖以西部分为黄口盆地范围；以东为四户盆地。

安徽省境北端的砀山北部和萧县西北部为黄口盆地的一部分，可分为北部断箕和南部斜坡。北部断箕的南部称为葛集台坡。葛集台坡以北，在安徽省境内自西向东为官庄坝、玄帝庙和后黄楼3个断凹。官庄坝断凹以西，在河南省境内为杨集断凹。后黄楼断凹以东，在江苏省境内为李寨断凸；再向东为敬安断凹（图3）。

2 调查区地震波特征

2.1 主要地震反射波

地质矿产部第四物探大队的地震工作结果自上而下对比了12个反射波（图4）：

（1）TN波，全区披覆，基本上可连续追踪，与其下的各反射波呈不整合关系；为第四系底面的反射。

图3 黄口盆地构造（引自安徽北部中新生代沉积盆地分析，1996）Fig.3 Structure of the Huangkou Basin (cited from Analysis of Mesozoic and Cenozoic Sedimentary Basins in Northern Anhui, 1996)

（4）TE3波，连续性亦好，与上、下相邻反射波近平行；分布范围为T5E个反射波中最大一个。在高部位超覆，与下述的TE波合并推断为古近系界首组底面反射。

图4 黄口断陷带主要反射波组及断面结构 （据地质矿产部第四物探大队）Fig.4 Main reflection wave group and section structure of the Huangkou fault depression zone (after No.4 Geophysical Exploration Unit of the Ministry of Geology and Mineral Resources)

（7）TE波，在低部位与上、下相邻反射波不整合，强度较弱。在高部位与下述的TM波合并，振幅突增，与上邻波仍为不整合；与下邻波则近平行，因而易于识别。在黄口断陷带南部与TN波合并。推断为古近系底面反射。

（8）TM波，仅在断陷深部出现，与TE波不整合；在高部位与TE波合并。推断为蒙阴组底面反射。

（12）TP波，特征明显，可在全区追踪。为古生代晚期上部地层底面不整合面的反射。

2.2 断裂系统与盆地构造

因侏罗系仅分布在断陷深部，TE波等深线图（图5）基本上可反映黄口盆地面貌及其断块构造特征。主要发育近东西向和北北东向两组断裂。在安徽境内主要有丰沛断裂①和谢集断裂⑦，均为近东西向。断陷带为一北断南超箕状断陷，北受丰沛断裂控制，向南中新生界超覆于古生界之上。向西至河南境内有商丘断裂②，亦控制断陷带发育，为该断陷带的南界。

根据地震剖面结构将各反射波归并为4个波组，对应于断陷带内的4个构造层和3个不整合面：

（1）地面至TN波为第1波组，由第四系组成。在区内东部厚275m向西增厚，达825m。

（2）TN波至TE波为第2波组，由古近系组成。与下伏地层不整合。据地震资料判断地层残留厚度，界首组为1600m，双浮组为2600m.TN-TE波地震反射视厚度图（图6）反映盆地古近系沉积厚度。此段为本次工作目标层。

（3）TE波至TP波为第3波组，由中生界和古生界晚期上部地层组成。其中周公山组残留厚度判断为1400m。

（4）TP以下属第4波组，由古生界早期和更老的地层组成。

3 找矿潜力

3.1 与已知矿床对比

新生代油页岩矿，是我国最重要的油页岩矿类型。通过对全国47个含油页岩盆地的对比研究分析，新生代油页岩主要发育在古近纪始新世和渐新世，古新世沉积较少，只在湖南湘县盆地有发现。始新世和渐新世含油页岩盆地主要分布在中国东部地区，如抚顺盆地、桦甸盆地、依兰盆地、舒兰盆地、山东黄县盆地等；其次分布在南部地区，如广东茂名盆地、北部湾地区；在中国的西部地区也有少量分布，如西藏地区的伦坡拉盆地。

图5 黄口断陷带TE波等深图（据地质矿产部第四物探大队）Fig.5 TE wave isodepth map of the Huangkou fault depression (after No.4 Geophysical Exploration Unit of the Ministry of Geology and Mineral Resources)

本区地层、构造与桦甸盆地和山东黄县盆地在基本性质上还是一致的。

3.2 找矿潜力

《安徽省砀山县后黄楼凹陷区油页岩资源调查评价》项目涉及面积两百多平方公里，我们在研究分析了本区以往地质资料、物探资料基础上，编绘了1∶10万比例尺的《安徽省黄口地区布格重力异常平面图》，以此为基础，以吉林桦甸油页岩矿床、山东黄县油页岩矿床为样本进行分析对比区域地质特征、区域地球物理场特征，对后黄楼凹陷区找矿远景区进行了划分；对区内局部重力异常与区内或邻区已知重力异常对比分析后，选择了急需开展大比例尺物探工作的区域来评价该区找矿前景，由于拥有资料的所限和我们水平所限，本项工作只是尝试，比较粗浅仅是抛砖引玉之为。

3.2.1 找矿区带划分

图6 黄口断陷带地震TN-TE波残留厚度（m）（据地质矿产部第四物探大队）Fig.6 Residual thickness (m) of seismic TN-TE wave of the Huangkou fault depression (m)(after No.4 Geophysical Exploration Unit of the ministry of geology and mineral resources )

根据古近纪地层沉积特点及其与构造的关系，可将后黄楼凹陷区划分为三个成矿远景区（图7）：①官庄坝-后黄楼A类成矿远景区;②谢集-葛集B类成矿远景区;③西南门C类成矿远景区。

3.2.1.1 官庄坝-后黄楼A类成矿远景区

该远景区位于后黄楼凹陷区北部，西起官庄坝镇，走向北北东向，东部止于省界，东西长约28km，南北宽约18km。远景区北侧的丰沛断裂为盆地的主控断裂，其北盘为上升盘，出露太古宙变质岩，控制盆地的边界。断裂南侧为下降盘，沉积了厚达6000～7000m的中新生代沉积。

本区布格重力异常整体呈东西向，根据重力剖面异常显示在1号剖面的背部为凹陷中心地带，根据CSAMT剖面显示此处也为高阻地带，具有较好的重低电高异常区。根据收集邻区钻孔资料显示，在本带钻孔中发现了品位达6.4%的油页岩。

图7 安徽省后黄楼凹陷区找矿靶区图Fig.7 Prospecting target area in the Houhuanglou depression, Anhui Province

区内有发现的油页岩，有含矿地层，有深大断共同形成了黄口盆地北断南超的构造特征，南部古近纪地层超覆于古生界地层之上，而谢集-黄集断层控制了本区南部边界。

本区布格重力异常整体呈东西向，形成了谢集-黄集等值线平行束，重力梯度变化较小，其东端等值线明显扭曲，附近尚有较小的重力异常存在。根据重力剖面与CSAMT剖面异常显示，本区东部也存在重低电高异常组合。而本项目施工的YZK01孔也在本区东部发现了含油页岩，品位最高为3.58%。

区内有发现的含油页岩，有含矿地层，有断裂控制沉积地层厚度，分布有较好的重电组合异常，具备形成油页岩矿的成矿条件。

3.2.1.3 西南门C类成矿远景区

该远景区位于后黄楼凹陷南缘，西部起于谢集镇东南，走向近东西，东部止于丰涡断裂，东西长约31km，南北宽约1～5km。远景区北侧为谢集-黄集断层，断层南侧为上升盘，而本区为南部超覆构造的南缘，具备一定的地层沉积厚度。

本区布格重力异常整体呈近东西向，根据重力裂控制盆地沉积地层厚度，分布有较好的重电组合异常，具备形成油页岩矿的成矿条件。

3.2.1.2 谢集-葛集B类成矿远景区

该远景区位于后黄楼凹陷区中部，西起谢集镇，走向近东西向，东部止于省界，东西长约31km，南北宽约13km。远景区北侧为谢集断层，其北侧为下降盘，而南侧为上升盘，以谢集断层为界，可分为北部断箕与南部斜坡。远景区南侧为谢集-黄集断层，其北侧为下降盘，南侧为上升盘。谢集断层与谢集-黄集断层剖面与CSAMT剖面异常显示，本区重电组合异常不明显。

区内有含矿地层，并具有一定厚度，分布了重力异常，具备形成油页岩矿的成矿条件。

建议对上述找矿远景区内位于重力低或重力梯级带上的电性异常优先开展大比例尺的重力测量与MT测量工作，以评价各远景区的找矿前景。