新疆甘河子-吉木萨尔一带油页岩矿地质特征

李拉刚

（新疆维吾尔自治区地质矿产勘探开发局第一区域地质调查大队，新疆 乌鲁木齐 830013）

近年来甘河子～吉木萨尔一带相继评价发现了一系列大中型油页岩矿，从西到东依次有阜康林场油页岩矿、白杨河油页岩矿、大黄山西油页岩矿、二工河油页矿、吴家湾油页岩矿和石长沟油页岩矿等，尤其是近年来阜康市大荒山油页岩项目的顺利建设，使得博格达山北麓成为新疆重要的油页岩开发基地。

1 区域地层分布特征

二叠系为一套连续河～湖相沉积地层。由老到新出露地层有上二叠统乌拉泊组（P3wl）、井井子沟组（P3jj）、芦草沟组（P3l）、红雁池组（P3h）、泉子街组（P3q）、梧桐沟组（P3wt）、上二叠统-下三叠统锅底坑组（P3T1g）。

2 上二叠统芦草沟组地层特征（P3l）

芦草沟组呈近东西条带状展布，其构造形态为一向斜构造，其与上覆梧桐沟组呈断层接触，与下伏井井子沟组呈整合接触。芦草沟组主要岩性为灰黑色粉砂岩、砂质页岩、黑色油页岩夹白云质灰岩。根据芦草沟组沉积环境、岩石组合及油页岩产出特征，将芦草沟组油页岩系划分为4个岩性段，各岩性段之间呈整合接触。

（1）芦草沟组第一岩性段（P3l1）。该岩性段以一套滨湖相正常沉积细碎屑岩为主。主要岩性以灰色、灰褐色钙质长石砂岩、粉砂岩为主，夹粉砂质泥晶白云岩。见有水平层理、小型斜交层理。

（2）芦草沟组第二岩性段（P3l2）。该岩性段以一套浅湖相细—泥质细碎屑岩为主，上部泥质含量增高，油页岩层明显增多。岩石组合下部以灰色岩屑长石石英细砂岩、粉砂岩为主，岩石含少量沥青质；上部以钙质岩屑细砂岩、钙泥质粉砂岩、页岩，夹含粉砂泥晶白云岩、油页岩，反映为湖水变深的沉积过程，砂岩中平行层理较发育[1]。

（3）芦草沟组第三岩性段（P3l3）。第三岩性段以厚层状油页岩、泥岩粉砂质、钙质页岩为主、夹泥晶灰岩。含植物化石碎片、鱼鳞化石及少量黄铁矿，反映为深湖相沉积特点。

该岩性段为一套较稳定的含油页岩钙泥质细碎屑岩沉积，其间受外界干扰形成动荡环境或低能间歇期，有大量陆源碎屑物注入或沉积饥饿期，形成细砂岩或微晶砂质灰岩，以此为标志将该岩性段划分为3个沉积旋回。①沉积旋回：由一套钙质页岩、粉砂岩、细砂岩、油页岩组成。其顶界岩性为钙质粉砂岩与长石细砂岩互层产出。②沉积旋回：由一套含沥青质页岩、油页岩、钙质粉砂岩组成。其顶界岩性为微晶砂质灰岩与钙质页岩互层产出，微晶砂质灰岩出露宽0.3m～1m，风化色呈褐黄色，宏观特征明显。③沉积旋回：由一套钙质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、含粉砂灰岩、油页岩组成，泥质含量高。以上沉积环境扰动期沉积的细砂岩和微晶砂质灰岩，宏观上容易识别，走向上延伸较稳定。④芦草沟组第四岩性段（P3l4）。该岩性段以一套滨湖相粉砂质泥岩、泥岩为主，夹砾岩。泥岩颜色为灰褐色、黄褐色、土黄绿色，研究区出露面积很小。

3 芦草沟组油页岩沉积环境分析

（1）油页岩岩石化学特征。本区芦草沟组油页岩稀土元素含量总体较高，ΣREE为（113.99～156.95）×10-6。轻稀土富集，（La/Yb）N为6.11～7.60，LREE/HREE为5.93～6.57；δEu为0.79～0.86，铕具负异常。Ceanom＝lg[3Ce/（2LaN＋NdN）]值范围-0.06～-0.04，Ceanom＞-0.1表示Ce富集，反映水体呈还原环境；δCe为0.9～0.94，δCe＜1为负Ce异常，即Ce亏损，代表还原环境。以上说明芦草沟组沉积时水体为还原环境。

图1 芦草沟组油页岩La/Yb-∑REE图解

在碎屑岩∑REE-La/Yb图解（图1）中，5件样品均投在沉积岩区，说明芦草沟组源岩来自于沉积岩。另外锶（Sr）和钡（Ba）是地球化学性质很相似的元素对，同属亲石元素。认为泥岩中若Sr/Ba比值大于1，则为海水沉积；Sr/Ba比值小于1，则属陆相淡水沉积。在水西沟油页岩矿中分析了8件样品Sr/Ba比值均小于1（表1），表明本区沉积环境主要为半深湖～深湖陆相环境。

表1 水西沟油页岩形成环境判别指标

（2）油页岩沉积环境分析。本区芦草沟组油页岩含有鱼鳞化石、微纹层构造等，均说明本区芦草沟组油页岩沉积环境为深湖相还原环境，其母岩来源于沉积岩。研究区油页岩主要发育在湖侵体系域（TST）和高的湖相陆源碎屑岩系，主要由一套正常沉积的碎屑岩夹碳酸盐组成，泥质、有机质含量高，岩性以砂岩、泥岩、油页岩组成。芦草沟组第一岩性段为低水位体系域，以滨湖沉积为主，形成钙质长石石英砂岩夹泥质粉砂岩，不含油页岩；第二段为湖侵体系域，湖盆开始缓慢下降，湖水逐渐变深，以浅湖—半深湖沉积为主，形成黑色、灰黑色砂质页岩、泥质粉砂岩，夹油页岩、微晶白云岩。岩石水平层理发育，为静水或微弱水流中缓慢沉积作用；第三段为深湖相高水位体系域，该时期湖盆范围达到最大，生物繁多（介壳、鱼鳞化石），油页岩分布最为广泛。第四段为湖退体系域，湖盆逐渐抬升变小，并最终瓦解，以浅湖沉积为主，形成厚层（粉砂质）泥岩夹砾岩，不含油页岩。

4 结论

（1）二叠系地层从海陆交互相井井子沟组（波状层理、水平层理）→滨湖相芦草沟组第一段（岩石以砂岩、粉砂岩为主，见有水平层理、小型斜交层理）→浅湖相芦草沟组第二段（多见薄层状含粉砂微晶白云岩、泥晶灰岩，水平层理）→深湖相芦草沟组第三段（岩石以灰黑色、黑色泥岩、页岩、油页岩为主，有机质含量高，含鱼鳞、双壳类化石）→浅湖相芦草沟组第四段（大套含粉砂质泥岩，夹砾岩），认为甘河子至吉木萨尔一带油页岩古地理环境为淡水～半咸水湖泊环境。

（2）研究区为淡水～半咸水湖泊沉积型，沉积作用和构造活动是油页岩成矿的主要控制因素。