新疆吐鲁番市塔尔朗沟油页岩有机显微组分及特征

郑国平 刘生元 宋必耀

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

新疆吐鲁番市塔尔朗沟油页岩矿位于吐鲁番盆地西北部，塔尔朗沟南部沟口附近。区域上多发育有一系列中二叠世-中生代小型陆相沉积向斜盆地，塔尔朗油页岩矿即发育在塔尔朗盆地内。2002 年，西北大学柳益群等研究了塔尔朗沟的油页岩和含油钙质结核，进行了部分样品饱和烃气相色谱分析，认为吐哈地区中二叠统塔尔朗组烃源岩厚度一般为100～200米，最厚达400米，主要分布于塔尔朗沟、二塘沟、照壁山一带台北凹陷北部，是吐哈盆地油气藏形成的重要供烃层位。目前资料显示，以塔尔朗组中上部为代表的含油页岩沉积地质体，在吐鲁番盆地西北缘一系列小型陆相山前盆地出露广泛，在桃树园北东桃东沟至塔尔朗沟，塔尔朗组虽掩盖较强，但在向斜北东翼已发现含油页岩层段厚达200余米，可见延伸5 千米以上。对矿区油页岩层开展深入研究，有助于了解矿区油页岩品质特征。

1 显微矿物特征

矿区内含油页岩的矿石类型为粉砂质油页岩，岩石类型有页岩、粉砂质页岩。

灰褐色、灰黑色页岩：泥质结构，微层理构造、块状构造，岩石主要由泥质和有机质层纹组成，互层状产出，条带状分布。有机质层纹呈棕褐色、黑色，含量一般在68～83%，主要为显微隐晶-显微鳞片状粘土矿物；在泥质中含有粉砂，一般小于15%，以长石（钠长石）为主，少量石英（多晶石英），呈次棱角状-次圆状，粒径小于0.06毫米。常含沥青，一般2～3%，鳞片状、纹线状，粒径0.03～0.4毫米，具干缩裂纹特征。

灰黑色粉砂质页岩：粉砂-泥质结构，微层理构造。岩石由粉砂（25%～30%）泥质（68%～75%）组成。在岩石中含有粉砂质石英和长石、长轴与层理一致，沿层理有方解石的层纹。有机质（＜1%）沿不规则网脉状裂纹充填，或为沥青质（2%-3%）呈鳞片状、纹线状，粒径0.03-0.8毫米，具干缩裂纹特征。

深灰褐色白云质粉砂质页岩：粉砂泥质结构，微层理构造。岩石由粉砂（25%）、泥质（52%）、微晶白云岩（20%）组成。在岩石中含有粉砂质石英和长石，分布不均匀与白云石形成微层理构造。沥青（少量-3%）呈鳞片状、线头状平行排列，具干缩裂纹。

2 有机显微组分特征

油页岩中有机显微组分只占岩石总量较少或很少的一部分，但这部分物质却是决定该种岩石是否为油页岩以及其品质好坏的关键性因素。油页岩有机显微组分的分类命名通常采用煤岩学及有机岩石学的比较成熟的方案，这种方案在烃源岩研究中已经得到广泛应用，其优点是既考虑了有机组分的成因，同时也兼顾到了它们的生油气倾向和潜力。

矿区油页岩有机显微组合分析结果见表1，有机显微组分及其分类列于表2。

表1 油页岩显微组合样分析结果表

表2 油页岩有机显微组分及分类

2.1 腐泥组

在深水沼泽相、湖相及浅海相中，繁殖大量藻类等低等植物，它们是形成油页岩生油组分的主要原始质料。样品中均发现有保存完好，粒径0.1～0.2mm的腐泥物质，但其含量极少。在腐泥基质体及矿物沥青基质中，常见藻类碎屑体，系藻类体降解不完全的残余碎屑。腐泥基质体是微生物降解比较彻底的产物，除藻类等原始母质外，还包括细菌生命活动过程中新生物质：细菌遗体与排泄物。腐泥组生油潜力较大，与其原始母质性质息息相关。油页岩中腐泥组质含量一般为3.2～12.5%，中等油页岩含量4.1～7.6%，优质油页岩含量大于10%。根据生源物种类和腐泥化作用程度强弱等因素，可以将腐泥组细分为藻类体和沥青质体。

藻类体具有藻类生物的结构和形态，一般在油页岩中含量较多，是生油潜力最大的有机显微组分。根据其结构和形态，可以分为层状藻类体和结构藻类体。结构藻类体大小在20～300μm之间，外边缘普遍不规则，表面呈海绵状或蜂窝状结构，在反射白光下，呈灰色-深灰色，具有微突起。结构藻类体的荧光性很强，在反射荧光下呈橙黄色或黄绿色，偶见其被黄铁矿交代。矿区内油页岩结构藻含量一般为10.7～1.27%，平均含量为8.09%。层状藻类体是含油页岩系泥岩中主要的有机质来源，在垂直层理的切面中呈纹层状或短线条状，具有中等-强荧光性，不显示藻类的原始结构特征和形态，较大的层状藻荧光性强，层状藻在有机质丰度较低的泥岩中分布较少，在有机质丰度高的油页岩中分布较多，均匀分布在矿物沥青基质中。矿区内层状藻含量一般为0～3.42%，平均含量为1.56%。

沥青质体主要出现在油页岩和腐泥煤中，是低等植物藻类或类脂物质受到沥青化作用而产生的无定型有机组分，常常充填在其他显微组分的缝隙中。在反射白光下呈深灰色、黑色，反射荧光下呈黄褐色。油页岩中的沥青质体常与矿物相互混合成矿物沥青基质。矿区内沥青质体含量一般为0～3.63%，平均含量为1.49%。

综上所述可以看出，矿区内油页岩中腐泥组平均百分含量3.71%，按腐泥组百分含量标准来划分油页岩品质，区内油页岩属一般品质油页岩。

2.2 壳质组

油页岩中壳质组含量一般为3.6～7.6%，中等油页岩含量4.1～5.4%，优质油页岩含量大于7%。壳质组显微组分也是重要的生油组分之一，是泥岩、碳质泥岩和煤中常见的有机显微组分，具有明显的荧光性。其原始母质主要来自植物的繁殖器官和表皮组织及排泄物，由于其化学性质比较稳定，经过长距离搬运后尚能保存或基本保存其原始形态。矿区富有机质沉积岩中的壳质组主要包含孢子体、角质体、荧光体、叶绿素体、树脂体、木栓质体。区内油页岩样品中壳质组分含量较高为其特征之一，少数油页岩生油组分以壳质组分为主，形成相当富集的薄层，但其焦油产出率通常不高，最多能达到差质油页岩水平。

孢子体来源于高等植物，根据其大小可以分为大孢子体（＞0.1mm）和小孢子体（＜0.1mm）。矿区富有机质沉积岩中的孢子体主要为小孢子体，多呈蠕虫状或环状分散分布，偶见呈小孢子堆分布，长度在5μm左右，在反射白光下呈灰黑色，反射荧光下呈黄色。区内显微组合成果显示，油页岩孢子体含量一般为18.40～75.95%，平均含量为50.82%。角质体一般呈长条带状，外边缘平滑、内边缘呈锯齿状，末端多呈尖角状；矿区富有机质沉积岩发育的角质体类型主要为薄壁角质体，在反射白光下呈灰黑色，反射荧光下呈橘黄色或红褐色。区内角质体含量一般为1.27～17.09%，平均含量为11.45%；荧光体是由植物分泌的油脂类物质转化而成的一种强荧光性的组分，没有内部结构，多呈椭圆状，反射白光下呈灰黑色，反射荧光下呈亮黄色或亮绿色，在油页岩中有少量分布；叶绿素体通常来自能够进行光合作用的植物树叶，个体很小，荧光下为红色斑点状，多在浅水区域出现；树脂体是由植物分泌的树脂等类脂物质形成的组分，多呈圆形、条带状，反射白光下呈灰黑色，反射荧光下呈翠绿色或亮黄色，因排烃作用生成渗出沥青体。在油页岩中常见。矿区内树脂体含量一般为1.71～6.05%，平均含量为3.85%；木栓质体是由木栓化细胞壁形成的组分，凝胶体充填在细胞腔中，多为叠瓦状构造，反射白光下呈灰黑色，反射荧光下呈黄色。煤和碳质泥岩样品中极少量出现。

综上所述可以看出，矿区内油页岩中壳质组平均百分含量22.04%，按壳质组百分含量标准来划分油页岩品质，矿区油页岩属优质品质油页岩。

2.3 镜质组

植物的木质纤维组织受凝胶化作用形成镜质组，在反射白光下呈灰色，反射荧光下不发光，呈黑色。镜质组分在煤系和煤层中占据优势地位，但在油页岩中所见甚少，仅占1.1-3.2%。而且主要都是经过搬运和再沉积的镜质碎屑体，粒度细小，通常具有磨圆形态，但个别样品可见较大的镜质体碎屑，为次棱角状。所见组分主要为无结构镜质体。镜质组分在干馏过程中也可以产生煤焦油，然而含量极少，对油页岩评价几乎无关紧要。根据植物结构保存程度，可以将镜质组分为结构镜质体、非结构镜质体和碎屑镜质体。结构镜质体是在显微镜下能看到植物细胞壁的镜质组分，反射白光下呈灰色条带状。无结构镜质体在显微镜下看不到植物细胞壁，矿区碎屑镜质体在暗色泥岩和油页岩中常见。半镜质组是惰质组和镜质组之间的过渡组分，同样根据植物结构保存程度，可以将半镜质组分为结构半镜质体、非结构半镜质体和碎屑镜质体。在反射白光下其颜色比镜质组分略浅，在反射荧光下不发光。矿区内油页岩样品主要由无结构半镜质体组成。

综上所述可以看出，矿区内油页岩中镜质组平均百分含量19.56%，按镜质组百分含量标准来划分油页岩品质，矿区油页岩属一般品质油页岩。

2.4 惰质组

是成煤植物的木质纤维组织在丝炭化作用下形成的显微组分，可划分成五个显微组分，即丝质体、半丝质体、粗粒体、菌类体和碎屑惰质体。煤层或泥炭层中，镜质组在数量上往往数倍于惰质组，甚至更多，但在油页岩中情况相反，惰质组含量通常多于镜质组。推测矿区内显微组分经过较长距离搬运，原始沉积的部分镜质组分在搬运过程中逐步氧化成半丝质体，改变了镜质组和惰质组在原始沉积中的正常比例。

油页岩的岩石特征在于其有机组分含量，更确切地说，油页岩的本质特征在于其生油组分含量。前已阐明，腐泥组生油贡献率最高，其次为壳质组，镜质组和丝质组几乎可以忽略不计。统计资料表明，生油组分含量＜5%的样品，按现时标准可能暂时都属于非油页岩（黑色页岩）或差质油页岩；生油组分含量5～10%的样品，属于差质油页岩或中等油页岩；生油组分含量＞10%的样品，应属于优质油页岩。矿区内含油泥页岩样品分析结果显示，基本分析样中生油组分含量均＜5%，结合有机显微组分特征分析结果可以初步确认，矿区内油页岩品质为一般品质油页岩（或差质油页岩）。