鄭國(guó)平 劉生元 宋必耀

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì) 烏魯木齊 830013）

新疆吐魯番市塔爾朗溝油頁(yè)巖礦位于吐魯番盆地西北部，塔爾朗溝南部溝口附近。區(qū)域上多發(fā)育有一系列中二疊世-中生代小型陸相沉積向斜盆地，塔爾朗油頁(yè)巖礦即發(fā)育在塔爾朗盆地內(nèi)。2002 年，西北大學(xué)柳益群等研究了塔爾朗溝的油頁(yè)巖和含油鈣質(zhì)結(jié)核，進(jìn)行了部分樣品飽和烴氣相色譜分析，認(rèn)為吐哈地區(qū)中二疊統(tǒng)塔爾朗組烴源巖厚度一般為100～200米，最厚達(dá)400米，主要分布于塔爾朗溝、二塘溝、照壁山一帶臺(tái)北凹陷北部，是吐哈盆地油氣藏形成的重要供烴層位。目前資料顯示，以塔爾朗組中上部為代表的含油頁(yè)巖沉積地質(zhì)體，在吐魯番盆地西北緣一系列小型陸相山前盆地出露廣泛，在桃樹園北東桃東溝至塔爾朗溝，塔爾朗組雖掩蓋較強(qiáng)，但在向斜北東翼已發(fā)現(xiàn)含油頁(yè)巖層段厚達(dá)200余米，可見延伸5 千米以上。對(duì)礦區(qū)油頁(yè)巖層開展深入研究，有助于了解礦區(qū)油頁(yè)巖品質(zhì)特征。

1 顯微礦物特征

礦區(qū)內(nèi)含油頁(yè)巖的礦石類型為粉砂質(zhì)油頁(yè)巖，巖石類型有頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖。

灰褐色、灰黑色頁(yè)巖：泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，微層理構(gòu)造、塊狀構(gòu)造，巖石主要由泥質(zhì)和有機(jī)質(zhì)層紋組成，互層狀產(chǎn)出，條帶狀分布。有機(jī)質(zhì)層紋呈棕褐色、黑色，含量一般在68～83%，主要為顯微隱晶-顯微鱗片狀粘土礦物；在泥質(zhì)中含有粉砂，一般小于15%，以長(zhǎng)石（鈉長(zhǎng)石）為主，少量石英（多晶石英），呈次棱角狀-次圓狀，粒徑小于0.06毫米。常含瀝青，一般2～3%，鱗片狀、紋線狀，粒徑0.03～0.4毫米，具干縮裂紋特征。

灰黑色粉砂質(zhì)頁(yè)巖：粉砂-泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，微層理構(gòu)造。巖石由粉砂（25%～30%）泥質(zhì)（68%～75%）組成。在巖石中含有粉砂質(zhì)石英和長(zhǎng)石、長(zhǎng)軸與層理一致，沿層理有方解石的層紋。有機(jī)質(zhì)（＜1%）沿不規(guī)則網(wǎng)脈狀裂紋充填，或?yàn)闉r青質(zhì)（2%-3%）呈鱗片狀、紋線狀，粒徑0.03-0.8毫米，具干縮裂紋特征。

深灰褐色白云質(zhì)粉砂質(zhì)頁(yè)巖：粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，微層理構(gòu)造。巖石由粉砂（25%）、泥質(zhì)（52%）、微晶白云巖（20%）組成。在巖石中含有粉砂質(zhì)石英和長(zhǎng)石，分布不均勻與白云石形成微層理構(gòu)造。瀝青（少量-3%）呈鱗片狀、線頭狀平行排列，具干縮裂紋。

2 有機(jī)顯微組分特征

油頁(yè)巖中有機(jī)顯微組分只占巖石總量較少或很少的一部分，但這部分物質(zhì)卻是決定該種巖石是否為油頁(yè)巖以及其品質(zhì)好壞的關(guān)鍵性因素。油頁(yè)巖有機(jī)顯微組分的分類命名通常采用煤巖學(xué)及有機(jī)巖石學(xué)的比較成熟的方案，這種方案在烴源巖研究中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是既考慮了有機(jī)組分的成因，同時(shí)也兼顧到了它們的生油氣傾向和潛力。

礦區(qū)油頁(yè)巖有機(jī)顯微組合分析結(jié)果見表1，有機(jī)顯微組分及其分類列于表2。

表1 油頁(yè)巖顯微組合樣分析結(jié)果表

表2 油頁(yè)巖有機(jī)顯微組分及分類

2.1 腐泥組

在深水沼澤相、湖相及淺海相中，繁殖大量藻類等低等植物，它們是形成油頁(yè)巖生油組分的主要原始質(zhì)料。樣品中均發(fā)現(xiàn)有保存完好，粒徑0.1～0.2mm的腐泥物質(zhì)，但其含量極少。在腐泥基質(zhì)體及礦物瀝青基質(zhì)中，常見藻類碎屑體，系藻類體降解不完全的殘余碎屑。腐泥基質(zhì)體是微生物降解比較徹底的產(chǎn)物，除藻類等原始母質(zhì)外，還包括細(xì)菌生命活動(dòng)過程中新生物質(zhì)：細(xì)菌遺體與排泄物。腐泥組生油潛力較大，與其原始母質(zhì)性質(zhì)息息相關(guān)。油頁(yè)巖中腐泥組質(zhì)含量一般為3.2～12.5%，中等油頁(yè)巖含量4.1～7.6%，優(yōu)質(zhì)油頁(yè)巖含量大于10%。根據(jù)生源物種類和腐泥化作用程度強(qiáng)弱等因素，可以將腐泥組細(xì)分為藻類體和瀝青質(zhì)體。

藻類體具有藻類生物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，一般在油頁(yè)巖中含量較多，是生油潛力最大的有機(jī)顯微組分。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和形態(tài)，可以分為層狀藻類體和結(jié)構(gòu)藻類體。結(jié)構(gòu)藻類體大小在20～300μm之間，外邊緣普遍不規(guī)則，表面呈海綿狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)，在反射白光下，呈灰色-深灰色，具有微突起。結(jié)構(gòu)藻類體的熒光性很強(qiáng)，在反射熒光下呈橙黃色或黃綠色，偶見其被黃鐵礦交代。礦區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖結(jié)構(gòu)藻含量一般為10.7～1.27%，平均含量為8.09%。層狀藻類體是含油頁(yè)巖系泥巖中主要的有機(jī)質(zhì)來(lái)源，在垂直層理的切面中呈紋層狀或短線條狀，具有中等-強(qiáng)熒光性，不顯示藻類的原始結(jié)構(gòu)特征和形態(tài)，較大的層狀藻熒光性強(qiáng)，層狀藻在有機(jī)質(zhì)豐度較低的泥巖中分布較少，在有機(jī)質(zhì)豐度高的油頁(yè)巖中分布較多，均勻分布在礦物瀝青基質(zhì)中。礦區(qū)內(nèi)層狀藻含量一般為0～3.42%，平均含量為1.56%。

瀝青質(zhì)體主要出現(xiàn)在油頁(yè)巖和腐泥煤中，是低等植物藻類或類脂物質(zhì)受到瀝青化作用而產(chǎn)生的無(wú)定型有機(jī)組分，常常充填在其他顯微組分的縫隙中。在反射白光下呈深灰色、黑色，反射熒光下呈黃褐色。油頁(yè)巖中的瀝青質(zhì)體常與礦物相互混合成礦物瀝青基質(zhì)。礦區(qū)內(nèi)瀝青質(zhì)體含量一般為0～3.63%，平均含量為1.49%。

綜上所述可以看出，礦區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖中腐泥組平均百分含量3.71%，按腐泥組百分含量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分油頁(yè)巖品質(zhì)，區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖屬一般品質(zhì)油頁(yè)巖。

2.2 殼質(zhì)組

油頁(yè)巖中殼質(zhì)組含量一般為3.6～7.6%，中等油頁(yè)巖含量4.1～5.4%，優(yōu)質(zhì)油頁(yè)巖含量大于7%。殼質(zhì)組顯微組分也是重要的生油組分之一，是泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤中常見的有機(jī)顯微組分，具有明顯的熒光性。其原始母質(zhì)主要來(lái)自植物的繁殖器官和表皮組織及排泄物，由于其化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，經(jīng)過長(zhǎng)距離搬運(yùn)后尚能保存或基本保存其原始形態(tài)。礦區(qū)富有機(jī)質(zhì)沉積巖中的殼質(zhì)組主要包含孢子體、角質(zhì)體、熒光體、葉綠素體、樹脂體、木栓質(zhì)體。區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖樣品中殼質(zhì)組分含量較高為其特征之一，少數(shù)油頁(yè)巖生油組分以殼質(zhì)組分為主，形成相當(dāng)富集的薄層，但其焦油產(chǎn)出率通常不高，最多能達(dá)到差質(zhì)油頁(yè)巖水平。

孢子體來(lái)源于高等植物，根據(jù)其大小可以分為大孢子體（＞0.1mm）和小孢子體（＜0.1mm）。礦區(qū)富有機(jī)質(zhì)沉積巖中的孢子體主要為小孢子體，多呈蠕蟲狀或環(huán)狀分散分布，偶見呈小孢子堆分布，長(zhǎng)度在5μm左右，在反射白光下呈灰黑色，反射熒光下呈黃色。區(qū)內(nèi)顯微組合成果顯示，油頁(yè)巖孢子體含量一般為18.40～75.95%，平均含量為50.82%。角質(zhì)體一般呈長(zhǎng)條帶狀，外邊緣平滑、內(nèi)邊緣呈鋸齒狀，末端多呈尖角狀；礦區(qū)富有機(jī)質(zhì)沉積巖發(fā)育的角質(zhì)體類型主要為薄壁角質(zhì)體，在反射白光下呈灰黑色，反射熒光下呈橘黃色或紅褐色。區(qū)內(nèi)角質(zhì)體含量一般為1.27～17.09%，平均含量為11.45%；熒光體是由植物分泌的油脂類物質(zhì)轉(zhuǎn)化而成的一種強(qiáng)熒光性的組分，沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，多呈橢圓狀，反射白光下呈灰黑色，反射熒光下呈亮黃色或亮綠色，在油頁(yè)巖中有少量分布；葉綠素體通常來(lái)自能夠進(jìn)行光合作用的植物樹葉，個(gè)體很小，熒光下為紅色斑點(diǎn)狀，多在淺水區(qū)域出現(xiàn)；樹脂體是由植物分泌的樹脂等類脂物質(zhì)形成的組分，多呈圓形、條帶狀，反射白光下呈灰黑色，反射熒光下呈翠綠色或亮黃色，因排烴作用生成滲出瀝青體。在油頁(yè)巖中常見。礦區(qū)內(nèi)樹脂體含量一般為1.71～6.05%，平均含量為3.85%；木栓質(zhì)體是由木栓化細(xì)胞壁形成的組分，凝膠體充填在細(xì)胞腔中，多為疊瓦狀構(gòu)造，反射白光下呈灰黑色，反射熒光下呈黃色。煤和碳質(zhì)泥巖樣品中極少量出現(xiàn)。

綜上所述可以看出，礦區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖中殼質(zhì)組平均百分含量22.04%，按殼質(zhì)組百分含量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分油頁(yè)巖品質(zhì)，礦區(qū)油頁(yè)巖屬優(yōu)質(zhì)品質(zhì)油頁(yè)巖。

2.3 鏡質(zhì)組

植物的木質(zhì)纖維組織受凝膠化作用形成鏡質(zhì)組，在反射白光下呈灰色，反射熒光下不發(fā)光，呈黑色。鏡質(zhì)組分在煤系和煤層中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，但在油頁(yè)巖中所見甚少，僅占1.1-3.2%。而且主要都是經(jīng)過搬運(yùn)和再沉積的鏡質(zhì)碎屑體，粒度細(xì)小，通常具有磨圓形態(tài)，但個(gè)別樣品可見較大的鏡質(zhì)體碎屑，為次棱角狀。所見組分主要為無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體。鏡質(zhì)組分在干餾過程中也可以產(chǎn)生煤焦油，然而含量極少，對(duì)油頁(yè)巖評(píng)價(jià)幾乎無(wú)關(guān)緊要。根據(jù)植物結(jié)構(gòu)保存程度，可以將鏡質(zhì)組分為結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體、非結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體和碎屑鏡質(zhì)體。結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體是在顯微鏡下能看到植物細(xì)胞壁的鏡質(zhì)組分，反射白光下呈灰色條帶狀。無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體在顯微鏡下看不到植物細(xì)胞壁，礦區(qū)碎屑鏡質(zhì)體在暗色泥巖和油頁(yè)巖中常見。半鏡質(zhì)組是惰質(zhì)組和鏡質(zhì)組之間的過渡組分，同樣根據(jù)植物結(jié)構(gòu)保存程度，可以將半鏡質(zhì)組分為結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體、非結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體和碎屑鏡質(zhì)體。在反射白光下其顏色比鏡質(zhì)組分略淺，在反射熒光下不發(fā)光。礦區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖樣品主要由無(wú)結(jié)構(gòu)半鏡質(zhì)體組成。

綜上所述可以看出，礦區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖中鏡質(zhì)組平均百分含量19.56%，按鏡質(zhì)組百分含量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分油頁(yè)巖品質(zhì)，礦區(qū)油頁(yè)巖屬一般品質(zhì)油頁(yè)巖。

2.4 惰質(zhì)組

是成煤植物的木質(zhì)纖維組織在絲炭化作用下形成的顯微組分，可劃分成五個(gè)顯微組分，即絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體、粗粒體、菌類體和碎屑惰質(zhì)體。煤層或泥炭層中，鏡質(zhì)組在數(shù)量上往往數(shù)倍于惰質(zhì)組，甚至更多，但在油頁(yè)巖中情況相反，惰質(zhì)組含量通常多于鏡質(zhì)組。推測(cè)礦區(qū)內(nèi)顯微組分經(jīng)過較長(zhǎng)距離搬運(yùn)，原始沉積的部分鏡質(zhì)組分在搬運(yùn)過程中逐步氧化成半絲質(zhì)體，改變了鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組在原始沉積中的正常比例。

油頁(yè)巖的巖石特征在于其有機(jī)組分含量，更確切地說(shuō)，油頁(yè)巖的本質(zhì)特征在于其生油組分含量。前已闡明，腐泥組生油貢獻(xiàn)率最高，其次為殼質(zhì)組，鏡質(zhì)組和絲質(zhì)組幾乎可以忽略不計(jì)。統(tǒng)計(jì)資料表明，生油組分含量＜5%的樣品，按現(xiàn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)可能暫時(shí)都屬于非油頁(yè)巖（黑色頁(yè)巖）或差質(zhì)油頁(yè)巖；生油組分含量5～10%的樣品，屬于差質(zhì)油頁(yè)巖或中等油頁(yè)巖；生油組分含量＞10%的樣品，應(yīng)屬于優(yōu)質(zhì)油頁(yè)巖。礦區(qū)內(nèi)含油泥頁(yè)巖樣品分析結(jié)果顯示，基本分析樣中生油組分含量均＜5%，結(jié)合有機(jī)顯微組分特征分析結(jié)果可以初步確認(rèn)，礦區(qū)內(nèi)油頁(yè)巖品質(zhì)為一般品質(zhì)油頁(yè)巖（或差質(zhì)油頁(yè)巖）。