内蒙古乌拉特后旗巴格毛德油页岩矿区地质特征及成矿条件研究

郭佳城　冯岩　高娟　张亭荣　刘志明　张强

[摘要]在系统收集内蒙古乌拉特后旗巴格毛德油页岩矿勘查和研究成果的基础上，结合野外路线地质调查工作，对巴格毛德油页岩矿油页岩赋存特征及成矿地质条件进行了探讨。巴格毛德油页岩矿为白垩纪早期内陆湖相沉积矿床，含油量高、油页岩矿层厚度大，油页岩的形成与分布主要受构造条件、沉积环境、古气候条件等因素控制。古气候影响有机质的沉积和保存，控制油页岩的形成，构造控制着深凹陷、盆地的沉降中心，影响油页岩的空间展布，沉积环境控制油页岩的沉积厚度和含油率。

[关键词]乌拉特后旗；巴格毛德；油页岩；成矿条件

油页岩又称油母页岩，是一种高灰分的可以燃烧的有机岩石。常规石油资源的增产难以满足不断增长的能源需求，因此，油页岩作为一种新兴的非常规能源资源受到了广泛的关注。乌拉特后旗巴格毛德地区作为中国丰富的油页岩资源之一，具有巨大的勘探和开发潜力。深入了解乌拉特后旗巴格毛德地区的地质特征和成矿条件，以揭示油页岩资源的形成机制及其分布规律可以对以后油页岩资源的勘探和开发提供一定科学依据。

内蒙古乌拉特后旗巴格毛德油页岩矿位于内蒙古巴彦淖尔市西北部，行政区划隶属乌拉特后旗管辖，北部靠近国界线。20世纪50年代末，地质工作者开始涉足本区，1957年有五原狼山队在此区东部进行1：5万地质测量时发现油页岩。受国家对油页岩需求及原油市场价格波动等因素影响，本区断续开展了预查、普查、详查等工作，提交有相应级别勘查报告，截至2022年底，本区已上表累计查明的资源储量为21.51×108t，规模为大型油页岩矿。

1 区域地质概况

本区大地构造位于华北板块北缘，构造位置位于银额盆地苏红图坳陷的东北部的楚鲁隆起的呼伦陶勒盖坳陷。矿区内多为第四系黄土所覆盖，出露地层自下而上为上石炭统阿木山组（C2a）、下白垩统巴音戈壁组（K16）、上白垩统乌兰苏海组（K2ω）和第四系（图1）。矿区总体为一倾向北西的单斜构造，倾角2°～7°。矿区东南边界存在牵引背斜，且发育在巴音戈壁组下段底部，对油页岩层段及以上地层未产生影响。油页岩矿区内未见岩浆岩侵入。

2 油页岩地质特征

2.1 含矿层位

油页岩赋存层位为巴音戈壁组（K1b），在本区中部大面积出露。呈北东向带状分布。油页岩主要为灰色、深灰色、黑灰色、灰褐色油页岩，水平层理及纹层发育，呈薄层页片状，含丰富的叶肢介藻类化石及碳化植物碎屑。主要矿物为石英、长石、方解石等碎屑矿物和层状硅酸盐粘土矿物伊利石、伊蒙混层、绿泥石和高岭石，部分样品中含有一定量的白云石和方沸石，少量样品中含有黄铁矿和菱铁矿。根据岩性组合特征，可分为三个岩段。巴音戈壁组一段（K1b1）主要出露于本区南部一带，岩性为灰褐色、紫红色砾岩夹含砂砾岩，含油页岩矿层，但含油率较低，无工业价值；巴音戈壁组二段（K1b2）岩性为灰、灰绿色泥岩、含泥砾岩，在其下部为灰黑色油页岩，在区内大面积出露，是油页岩矿体的主要含矿地层；巴音戈壁组三段（Ki63）主要岩性红色砂砾岩夹玄武巖。

2.2 含矿性与油页岩分布规律

油页岩主要产于巴音戈壁组二段（Ki62）的底部和中部。由于第四系松散砂砾层的覆盖，露头不佳，出露不全，在冲沟及少量地势较高的区域可见油页岩露头。经施工钻孔揭露，含矿岩系最小厚度6.2m，最大厚度332.50m，平均厚度128.36m。含油页岩矿层基本呈现出三个层段分布，均大部可采，最小厚度0.40m，最大厚度45.54m，矿层平均厚度19.64m，含矿系数15.30%（图2）。

Ⅰ号油页岩矿层含油率在4.28%～10.60%，平均6.45%，含油率变异系数34.21%，可采矿层含油率在5.24%-8.81%，平均6.36%；Ⅱ号油页岩矿层含油率在3.92%～8.78%，平均6.13%，含油率变异系数15.12%，可采矿层含油率在5.00%～8.78%，平均6.23%；Ⅲ号油页岩矿层含油率在3.81%～8.37%，平均6.01%，含油率变异系数26.94%，可采矿层含油率在5.05%～8.37%，平均6.21%。各可采油页岩的厚度、加权平均后含油率及稳定情况见表1。

本区油页岩总含油率范围为3.5%～10%，但主要在3.5%～7%。分布趋势从浅部向下倾的深部含油率逐渐增大，含油率5%～7%的区域，主要呈带状分布于呼勒中三德一带，向西北部含油率逐步增高至7%～10%。含油率大于5%的优质油页岩总厚度分布趋势以班拜特呼舒、蒙古里陶勒盖为中心，厚度达到10～15m以上，向四周减薄至3m以下。东南边界为剥蚀线，西北边界接近于国境线（图3）。

3 油页岩成矿条件

3.1构造条件

巴格毛德油页岩矿构造位置位于银额盆地北部苏红图坳陷东北端的呼伦陶勒盖凹陷，属于不对称坳陷湖盆。盆地内古构造特征直接控制了沉积环境和沉积体系的分布，南于湖面和周围物源区的高差大，早期侵蚀作用强，在盆地边缘形成深切谷冲积扇充填体系，盆地内则发育扇三角洲体系及滨浅湖体系。随着边界断层的继续活动或坳陷的继续加深，湖盆的沉降在逐渐扩大，水体加深，湖泊面积扩大。由于湖平面上升速度远大于沉积物供应速度，在深湖—半深湖区形成细粒沉积的油页岩。油页岩的形成主要受盆地内发育的正断裂的控制，断裂控制着油页岩的沉积位置和沉积厚度。油页岩层厚度最大部位位于处于断裂形成的深凹陷、盆地的沉降中心，油页岩层总体表现为中部厚度大，盆地周缘厚度小。含油率也表现出相似的规律，盆地中心含油率高，向盆地四周含油率逐渐降低。

3.2 沉积条件

油页岩形成的环境主要为湖相、湖沼相、海陆交互相和泻湖相。巴格毛德地区不发育煤层，无海相生物化石，岩性以深灰色、黑色泥岩、页岩、油页岩为主，为典型的陆相湖泊沉积。白垩纪初期，湖盆开始形成，浅水期间以浅湖沉积为主，堆积了较厚的以砾岩为主的粗碎屑岩，上部渐变为灰绿色砂岩体系。随后含水区扩大，湖中心积水变深，在滞留闭塞的半深湖—深湖区，沉积了较厚的灰绿色、黄绿色以泥岩为主的岩层和有经济价值的巨厚的油页岩层。早白垩世后期湖水变浅，沉积了以红色为主的砾岩、砂砾岩层，地壳活动亦较频繁，伴随有较多的酸性、基性火山岩喷溢。油页岩分布受沉积相控制，分布在深湖—半深湖沉积区，随着湖水深度的增加，油页岩厚度增大，含油率增高。

3.3 古气候条件

古气候环境是影响有机质生产力的主要因素，古气候通过影响水体蒸发量和补给量的平衡控制着湖平面的变化，影响盆地中水体的酸碱度、含盐度和氧化环境变化，从而影响油页岩的形成和分布。巴格毛都地区巴音戈壁组沉积时期，丰富的叶肢介藻类化石及碳化植物碎屑的出现，表明在此时出现了一个比较稳定的湖相沉积。巴音戈壁组油页岩粘土矿物伊蒙混层和伊利石含量高，高岭石含量相对较少，反映了干旱和温暖气候交替。含油页岩段样品的Sr/Ba值垂向上水体咸度变化波动较大，反映了淡水与半咸水—咸水交替出现的强还原水体环境，湿润气候下动植物繁盛，随着气候转为干燥，水体盐度增加，产生水体分层，湖底形成了一个相对缺氧的还原环境，有利于有机质的生成和保存，生成了厚度较大的黑色泥岩和黑色、黑褐色油页岩。

4 结论

内蒙古乌拉特后旗巴格毛德地区油页岩产于下白垩统巴音戈壁组二段，含油量高，总含油率范围为3.5%～10%，矿层厚度大，矿层平均厚度19.64m，含矿系数15.30%，地质条件较好。巴格毛都油页岩矿为白垩纪早期内陆湖相沉积矿床，油页岩的富集主要受构造条件、沉积环境、古气候条件等因素控制。古气候影响有机质的沉积和保存，控制油页岩的形成，构造控制着深凹陷、盆地的沉降中心，影响油页岩的空间展布，沉积环境控制油页岩的沉积厚度和含油率。本次通过深入研究探讨巴格毛德油页岩成矿条件和地质特征，为进一步研究油页岩的形成和分布提供了基础数据，同时为进一步开发油页岩提供了一定的参考依据。