新疆博格达山北麓中二叠统芦草沟组油页岩基本特征及富集规律认识

2021-06-25夏明韩建华王海涛

新疆有色金属 2021年3期

夏明韩建华王海涛

（新疆地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队乌鲁木齐 830013）

新疆博格达北麓中二叠统芦草沟组由马夏庚（1952）首次在乌鲁木齐划出，称油页岩分层，隶属大西沟系。新疆地矿局区测大队（1965）将其创名为妖魔山组。1981 年，新疆区域地层表将其改为芦草沟组，一直使用至今[1]。目前，芦草沟组一般划分为4个岩性段：粉砂岩夹油页岩段，油页岩夹薄层钙质粉砂岩段，厚层油页岩夹钙质硅质粉砂岩段，硅质泥质粉砂岩与油页岩互层段，以三、四段油页岩品质最佳[2]。本文通过实测剖面，结合路线地质、前期工作成果及钻孔资料对比分析，认为区域上芦草沟组划分出三个岩性段较为合适且利于对比，各段之间一般呈整合接触，走向上岩性、厚度以及岩石组合特征基本稳定，以二、三段富集油页岩矿层，但三段油页岩矿层各地变化较大，且油页岩赋存具有一定的规律性。

1 芦草沟组分布

芦草沟组是新疆重要的含油页岩层位。该组主要分布于博格达山北麓山前断褶带二叠系-新近系组成的一系列同心褶皱内，展布西起乌鲁木齐市雅玛里克山，东至奇台的白杨沟，断续延长140千米，宽2－10 千米（图1）。分东、中、西三段，西段西起乌鲁木齐市雅玛里克山，东至阜康三工河，呈北东向展布；中段西起阜康白杨沟、大黄山，东至吉木萨尔西大龙口沟，呈近东西-北西向展布；西段西起吉木萨尔水西沟，东至奇台白杨沟，呈北西向展布。芦草沟组与上覆红雁池组为整合接触关系或在吉木萨尔一带与泉子街组呈平行不整合接触。

图1 博格达山北麓地质略图

2 岩石组合特征

通过野外实地观察，芦草沟组与井井子沟组之间发育一层厚度几十米-百十米的浅灰色-浅绿灰色厚层状火山尘凝灰岩或白云石化凝灰岩标志层，其上为芦草沟组一套湖泊相含油页岩层的细碎屑岩-碳酸盐岩灰色岩系沉积建造。根据岩性组合特征及油页岩赋存情况划分为三个岩性段（图2）。

图2 博格达山北麓芦草沟组柱状对比图

第一岩性段：白云岩-粉砂岩段，夹薄层油页岩；为低位体系域滨湖（白云岩、粉砂岩）亚相；厚度：榆树沟207 米，白杨河454 米，三工河318 米，大黄山345米，东大龙口123米（未见底）。

第二岩性段：白云质粉砂岩-泥岩段，富集油页岩矿层；为水进体系域，滨浅湖（粉砂岩、白云岩）与深湖-半深湖亚相（油页岩、泥页岩）交替出现。厚度：雅玛里克山269米，榆树沟410米，白杨河300米，三工河371 米，大黄山383 米，东大龙口120-321 米（未见底）。

第三岩性段：泥岩夹白云质粉砂岩段，富集油页岩矿层；为高水位体系域深湖-半深湖亚相，可能产生巨厚优质油页岩。厚度：雅玛里克山404 米，榆树沟293米，白杨河大于211米（未见顶），三工河大于346米（未见顶），大黄山442米，东大龙口265-323米。

总体上，三工河厚度达1850米，应是当时的沉积中心，也是聚矿中心，油页岩最厚达205 米，向东西两侧厚度逐渐减小，但岩性总体变化不大。总体具有下部为滨湖相碳酸盐岩夹细碎屑岩及油页岩，中部为滨浅湖相碳酸盐岩与细碎屑岩及油页岩的不均匀互层，上部为厚度较大的半深湖-深湖相泥岩夹油页岩，为一套湖进序列沉积。但是博格达山北麓碳酸盐岩主要为白云岩类，说明水体动荡，具有高盐度湖泊环境。该组第三岩性段含丰富的瓣鳃、介形虫、鱼类化石及植物化石碎片。

3 油页岩矿层的富集部位及规律性

芦草沟组油页岩形成于大型湖盆水体环境，油页岩系的发育与准噶尔盆地南缘博格达山北麓持续深坳、湖盆扩展密切相关[2]。通过对勘查资料特别是各个矿区[3]钻孔资料对比分析，芦草沟组以赋存油页岩矿层为特征可大致划分为三段，各段油页岩层基本特征及变化情况如下：

第一段：中～优质油页岩，层数较多，但厚度一般小于1米，含油率中等偏高，品质较好，间夹于白云质粉砂岩中，评价和开采利用难度较大。从目前勘探资料程度来看，该油页岩矿段在雅玛里克山-三工河-大黄山-吉木萨尔南基本一致，变化不大。

第二段：中～优质油页岩，构成矿体主体，含油率中等偏高，以中薄层状泥灰岩、泥岩、白云质粉砂岩矸石不均匀互层（1～30 米）出现为特征。走向上有较大变化：雅玛里克山一带，有钻孔控制，该段油页岩矿层较少；向东水磨沟一带，发育油页岩矿层有2 层，厚度2.30-4.99 米，品质较好（平均含油率7.07%）；三工河-大黄山一带，为油页岩矿层的主要富集部位，矿层较多，厚度较大，品质较好（平均含油率8.41%）；吉木萨尔南一带，也为油页岩矿层的主要富集部位，矿层较多（3-12层），厚度较大（1-90米），品质较好（平均含油率7%）。

第三段：差～优质油页岩交替，品质变化显著，以稳定的泥岩-粉砂质泥岩产出为特征。走向上变化很大：雅玛里克山一带，发育油页岩矿层有10 层，厚度1.63-29.9 米，品质较好（平均含油率7%）；水磨沟一带，发育有3 层，厚度2.35-18.40 米；三工河-大黄山一带，为矿层的主要富集部位，矿层较多，厚度较大，品质较好；吉木萨尔南一带，为矿层的富集部位，矿层较少（0-3 层），厚度小（1-10 米），品质较差（平均含油率小于5%），个别小薄层达工业品位。

另外，吉木萨尔南石长沟、吴家湾、木塔寺三个油页岩矿区勘查程度较高，统计其组、段含矿系数见表1，组累计矿层平均厚度53.84 米，平均含矿系数8.32%，二段含矿性最好，平均含矿系数42.32%。

表1 吉木萨尔南油页岩各矿区组、段含矿系数一览表

综合上述，博格达山北麓油页岩矿层具有相对集中富集的特征。在西段雅玛里克山一带，油页岩矿层主要富集于第三岩性段中，向东水磨沟、芦草沟第二、第三岩性段中均有富集，以第三岩性段为主，厚度44-66 米；中段三工河一带，作为该区域的沉积中心，油页岩矿层富集第二、第三岩性段，均为主要矿层，厚度163-205 米；东段吉木萨尔南油页岩矿层主要富集于第二段，第三岩性段矿层很少且品质差，厚度35-72 米，平均54 米。反映出由于油页岩成矿条件差异，以三工河为矿层富集中心，向东油页岩矿层富集层位下移，向西矿层富集层位上移的富集规律。而油页岩厚度在各地区有明显的变化，总体上具有由东、西两侧向中部增厚的趋势（表2）。