杨贺平

(黑龙江省自然资源调查院,黑龙江 哈尔滨150036)

1 依-舒地堑地质特征

依-舒地堑是我国郯城-庐江超岩石圈断裂带的重要分支之一[1]。向南延入吉林省、辽宁省境内,向北伸入俄罗斯境内,呈北东向狭条状展布。断裂带宽度一般10-20km,在黑龙江依兰一带仅几千米,在黑龙江的汤原一带较宽,可达25-30km。基底为早中生代地层,盖层为白垩系与古-新近系。

1.1 地层

在依-舒地堑中,汤原断陷地层发育较全,根据岩性特征、电性特征、生物特征、地层学特征、地震地层学特征,汤原断陷地层自下而上划分为:下白垩统穆棱组、东山组,古近系古新统乌云组,始新统新安村组、达连河组,渐新统宝泉岭组,新近系中新统富锦组[2-6],上新统及第四系。

下白垩统(K1):下白垩统为穆棱组和东山组。穆棱组由暗色沉积岩组成,夹煤层。东山组为火山碎屑岩。与上覆古近系地层均为不整合接触。

古近系(E):据岩性和古生物组合特征,将其分成四个组,自下而上依次是古新统乌云组(E1w)、始新统新安村组(E2x)与达连河组(E2d),渐新统的宝泉岭组(E3b)。乌云组(E1w)的岩性为一套浅灰色、灰绿色、棕褐色砂岩、砾岩、泥岩、页岩夹煤层。新安村组(E2x):该组地层在断陷内广泛分布。岩性为灰白色砂砾岩、砂岩,灰、灰黑色粉砂岩、泥质粉砂岩,泥岩、粉砂质泥岩,呈不等厚互层,局部夹煤层、煤线,含植物、藻类、孢粉等化石。与下伏乌云组整合或假整合接触。达连河组(E2d):达连河组是断陷内发育齐全、分布广泛的一套地层。岩性主要为灰白、灰色砂砾岩、砂岩与灰黑、深灰、灰色泥岩,及粉砂质泥岩呈不等厚互层,夹煤层,含孢粉、植物、藻类、介形类等化石。与下伏新安村组呈整合接触。宝泉岭组(E3b):该组地层在断陷内比较发育,分布广泛。岩性上部为灰白色砂岩、杂色砂砾岩、灰色粉砂岩、泥岩、夹煤层。下部为厚层泥岩,含孢粉、植物、介形类、藻类、孢粉等化石。与下伏达连河组局部为不整合接触[7-11]。

新近系富锦组(N1f):该组在本区广泛分布,主要为一套杂色砂砾岩与灰绿色粉砂质泥岩互层,上部局部发育有黑色玄武岩,产孢粉和藻类化石。不整合于宝泉岭组之上。

第四系(Q):由松散的砂砾、砂泥层及黄土层组成。与下伏新近系呈不整合接触。

1.2 构造

依-舒地堑是我国东部郯城-庐江深大断裂带的北延部分。南起辽宁营口,经沈阳、开原、伊通、舒兰、依兰直达萝北名山,全长超过1000km,呈北东40°-50°走向的狭窄地堑,过黑龙江延入俄罗斯境内。其两侧为NE向断裂夹持,并被NW向断裂切割,使地堑形成整体呈槽状、断隆与断陷相间的总格局。由于区域南北向、东西向、北西向以弧形断裂构造带与依-舒地堑的交截、复合和地堑本身的错断,造成了依-舒地堑在局部地带出露宽度和走向发生了变化,破坏了依-舒地堑的连续性和完整性[8,11-12]。

依-舒地堑在黑龙江省境内分为五个一级构造单元,自北向南分别为汤原断陷、依兰断隆、方正断陷、尚志断隆、胜利断陷[13]。其中的方正断陷及胜利断陷古-新近系地层中赋存有油页岩矿产资源。

1.2.1 方正断陷

方正断陷处于尚志-依兰断隆之间,基底埋深最大达7000m以上。断陷内由北东向、北西向两组断裂网络组成,依兰煤田位于断陷的东北部,为次级凹陷。

1.2.2 胜利断陷

胜利断陷位于依-舒地堑的南端,是一个较狭窄、大体呈带状的断陷,宽度约为4-12km。在沉积的地质历史时期,边界的主干断裂起着重要的作用,具有继承性和多期性,影响了古-新近系的沉积。断陷内次一级构造及其分布,明显受基底断块的差异性活动所制约。

2 油页岩分布及特征

2.1 方正断陷达连河矿区

达连河矿区位于方正断陷中次级凹陷内,面积约27km2。总体构造为单斜构造,倾向南,倾角10°-15°。含煤地层为达连河组,内含油页岩层。岩性可分为三段,即下部含煤段、中部油页岩段及上部砂页岩段。油页岩分布在中部油页岩段和下部含煤段中[14]。

2.1.1 中部油页岩段

由巨厚的静水湖泊相油页岩和薄层粉、细砂岩组成,油页岩厚度在70m-140m之间。前人测试含油率在2.28%-7.52%之间。总体呈现由上部向下部油页岩发热量逐渐增高,含油率也逐渐增高的趋势[14-15]。

作者在本区工作中采取了3个钻孔的油页岩段样品。

钻孔07-40孔,油页岩段油页岩层厚76.80m,埋深842.4m-919.20m。共计采取油页岩样品77件,基本样长1m,含油率特征如下:最高品位为5.6%,最低品位为3.1%,平均品位4.29%。其中,品位3.5%以上样品71件,品位4.0%以上50件,品位5.0%以上7件。

钻孔07-42孔,油页岩段油页岩厚78.48m,埋深824.22m-902.70m,共计采取油页岩样品78件,基本样长1m,含油率特征如下:最高品位6.3%,最低品位3.1%,平均品位4.39%。其中,品位3.5%以上样品73件,品位4.0%以上59件,品位5%以上11件。

钻孔07-46孔,油页岩段油页岩层厚91.11m,埋深847.62m-938.73m,共计采取油页岩样品91件,基本样长1m,含油率特征如下:最高品位6.9%,最低品位2.9%,平均品位4.57%。其中,品位3.5%以上样品86件,品位4.0%以上69件,品位5%以上27件。

从上述三个钻孔统计,本段油页岩厚度76.8-91.11m,平均82.13m,埋深800m以下,最高品位6.9%,最低品位2.9%,平均品位4.42%。品位4%-5%之间达到54%,品位5%以上为18%。可以看出,本段油页岩品位以4%-5%之间为主,埋藏深度大,属于低品位油页岩矿体。以目前的开采技术和经济条件,难于开发。但潜在页岩油储量巨大,未来具有研究价值。

2.1.2 下部含煤段油页岩

含有4层油页岩,累计厚度20m,厚度变化趋势为矿区中部和西部较厚,向东部和深部逐渐变薄。含油率平均为3.75%-8.37%,最高可达17%[14,16]。各层油页岩工业分析结果见表1。

表1 煤层段各层油页岩特征表

综上,本区具有广泛的油页岩发育,是探索油页岩形成机理及未来开发利用研究的理想基地,加强页岩油地下液化提取技术研究,本区具有极大开发潜力。

2.2 方正断陷延寿团山子区

延寿团山子区位于依-舒地堑方正断陷的南部,延寿团山子一带,发育地层达连河组,作者在本区开展了地质调查工作,并在含矿有利部位施工了槽探、浅井及浅钻工作,采取了样品,对浅部地层含矿性有了一定了解。

本区含矿地层为古近系达连河组,整体产状330°∠3°-5°,根据收集资料,部分地层层序如下:

0.00-5.90m 第四系黄土、亚粘土等

5.90-8.90m 灰黑色风化含油泥层

8.90-1 7.20m 黑色纸片状油页岩

17.20-2 2.70m 灰黑色泥岩

22.70-3 0.10m 油页岩夹泥岩

30.10-3 5.10m 油页岩为主夹凝灰岩

35.10-4 0.50m 油页岩

未到底

含矿特征:经分析该段为湖泊相沉积,岩性为泥岩或油页岩,应为达连河组油页岩段。在本区采取的样品分析结果见表2。

表2 延寿团山子区达连河组油页岩含油率结果表

本次采取的主要是地表浅层样,受工程手段限制,均没有穿透油页岩层位。本次采样平均含油率为4.06%,深部品位有增加的可能。本区达连河组分布广泛,其油页岩层厚度大于35m,应采取进一步勘查工作。

本次工作在方正断陷达连河矿区西南部得莫利一带开展了地质调查工作,目的是追索含油页岩地层达连河组在盆地南部的地质特征,但本区基岩埋藏较深,仅见少量基岩,效果不明显。

2.3 胜利断陷

胜利断陷油页岩赋存于始新统达连河组地层中。达连河组下段为砂砾岩、泥岩、粉砂岩互层夹细砂岩,含多层煤和炭页岩。上段为粉砂岩及泥岩,夹薄煤层。根据前人胜D1井资料,井深230m见4.50m的油页岩,井深373m见0.80m油页岩。因此,在胜利断陷寻找油页岩资源前景可观。

本次工作在胜利断陷陈相店至小山子一带开展了路线地质调查工作,并对陈相店煤矿点和胜利镇煤矿点进行了调查。路线调查的重点是达连河组的分布范围及含矿特征,但本区地层掩盖强烈,植被发育,调查效果不明显。

陈相店煤矿点位于五常县陈相店东南0.5km,属于古近系达连河组含煤地层。已发现19层薄煤和煤线,其中可采4层,分别厚度为0.8m、1.15m、1.46m、2.25m,煤层延走向和倾向变化较大,呈扁豆状及似层状,走向北东40°-62°,倾向北西,倾角30°-45°,深度60m左右。煤质分析结果:水分2%-8%,灰分40%左右,挥发分50%-57%,发热量6500cal/g,焦油率5%-9%,为焦油率较高的褐煤。本次工作采集了本区上世纪80年代所采残煤的标本,煤变质程度较低,呈薄片状,松散,考虑到其灰分较高且含油率较高,应按油页岩对其评价。本次施工了两个浅钻,未见矿层。

胜利镇煤矿点位于小山子镇东北部1km,见煤1层,厚0.25m-0.80m,特征同陈相店煤矿点。本区施工浅钻,未见煤层。

2.4 汤原断陷

汤原断陷位于依-舒地堑最北端,是依-舒地堑内的一个次级构造单元,南起汤原,北止名山,西界在香兰-名山一线,东界为永安-肇兴一线,面积约3320km2。断陷内发育古近系渐新统宝泉岭组与达连河组层位。主要分布在萝北县的宝泉岭及桦川县永丰镇。岩性自下而上划为二段,下部宝一段以巨厚层暗色泥岩发育为特点。上部宝二段则以砂、泥岩互层和或巨厚层砂砾岩夹泥岩、粉细砂岩为主,夹多层褐煤。最小埋深398.0m,最大埋深可达2288.0m。因此,在断陷中寻找油页岩资源前景广阔。

3 结论

依-舒地堑第三系地层中局部赋存厚层油页岩,平均品位可达4%-5%,属低品位油页岩矿体,页岩油储量可观,如国际油价高位运行,或油页岩开发利用工艺进一步提高,该矿具备开发潜力。另外,本区存在高油煤,仅作为燃料用煤,未进行综合开发利用。建议加强低品位油页岩矿体和高油煤综合开发利用研究工作。

依-舒地堑黑龙江省部分总体地质工作程度较低,建议加大勘查力度,特别是对胜利断陷和汤原断陷的勘查力度,进一步查清其油页岩和高油煤的赋存情况。