新疆甘河子-吉木薩爾一帶油頁巖礦地質特征

李拉剛

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘探開發局第一區域地質調查大隊，新疆 烏魯木齊 830013）

近年來甘河子～吉木薩爾一帶相繼評價發現了一系列大中型油頁巖礦，從西到東依次有阜康林場油頁巖礦、白楊河油頁巖礦、大黃山西油頁巖礦、二工河油頁礦、吳家灣油頁巖礦和石長溝油頁巖礦等，尤其是近年來阜康市大荒山油頁巖項目的順利建設，使得博格達山北麓成為新疆重要的油頁巖開發基地。

1 區域地層分布特征

二疊系為一套連續河～湖相沉積地層。由老到新出露地層有上二疊統烏拉泊組（P3wl）、井井子溝組（P3jj）、蘆草溝組（P3l）、紅雁池組（P3h）、泉子街組（P3q）、梧桐溝組（P3wt）、上二疊統-下三疊統鍋底坑組（P3T1g）。

2 上二疊統蘆草溝組地層特征（P3l）

蘆草溝組呈近東西條帶狀展布，其構造形態為一向斜構造，其與上覆梧桐溝組呈斷層接觸，與下伏井井子溝組呈整合接觸。蘆草溝組主要巖性為灰黑色粉砂巖、砂質頁巖、黑色油頁巖夾白云質灰巖。根據蘆草溝組沉積環境、巖石組合及油頁巖產出特征，將蘆草溝組油頁巖系劃分為4個巖性段，各巖性段之間呈整合接觸。

（1）蘆草溝組第一巖性段（P3l1）。該巖性段以一套濱湖相正常沉積細碎屑巖為主。主要巖性以灰色、灰褐色鈣質長石砂巖、粉砂巖為主，夾粉砂質泥晶白云巖。見有水平層理、小型斜交層理。

（2）蘆草溝組第二巖性段（P3l2）。該巖性段以一套淺湖相細—泥質細碎屑巖為主，上部泥質含量增高，油頁巖層明顯增多。巖石組合下部以灰色巖屑長石石英細砂巖、粉砂巖為主，巖石含少量瀝青質；上部以鈣質巖屑細砂巖、鈣泥質粉砂巖、頁巖，夾含粉砂泥晶白云巖、油頁巖，反映為湖水變深的沉積過程，砂巖中平行層理較發育[1]。

（3）蘆草溝組第三巖性段（P3l3）。第三巖性段以厚層狀油頁巖、泥巖粉砂質、鈣質頁巖為主、夾泥晶灰巖。含植物化石碎片、魚鱗化石及少量黃鐵礦，反映為深湖相沉積特點。

該巖性段為一套較穩定的含油頁巖鈣泥質細碎屑巖沉積，其間受外界干擾形成動蕩環境或低能間歇期，有大量陸源碎屑物注入或沉積饑餓期，形成細砂巖或微晶砂質灰巖，以此為標志將該巖性段劃分為3個沉積旋回。①沉積旋回：由一套鈣質頁巖、粉砂巖、細砂巖、油頁巖組成。其頂界巖性為鈣質粉砂巖與長石細砂巖互層產出。②沉積旋回：由一套含瀝青質頁巖、油頁巖、鈣質粉砂巖組成。其頂界巖性為微晶砂質灰巖與鈣質頁巖互層產出，微晶砂質灰巖出露寬0.3m～1m，風化色呈褐黃色，宏觀特征明顯。③沉積旋回：由一套鈣質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、含粉砂灰巖、油頁巖組成，泥質含量高。以上沉積環境擾動期沉積的細砂巖和微晶砂質灰巖，宏觀上容易識別，走向上延伸較穩定。④蘆草溝組第四巖性段（P3l4）。該巖性段以一套濱湖相粉砂質泥巖、泥巖為主，夾礫巖。泥巖顏色為灰褐色、黃褐色、土黃綠色，研究區出露面積很小。

3 蘆草溝組油頁巖沉積環境分析

（1）油頁巖巖石化學特征。本區蘆草溝組油頁巖稀土元素含量總體較高，ΣREE為（113.99～156.95）×10-6。輕稀土富集，（La/Yb）N為6.11～7.60，LREE/HREE為5.93～6.57；δEu為0.79～0.86，銪具負異常。Ceanom＝lg[3Ce/（2LaN＋NdN）]值范圍-0.06～-0.04，Ceanom＞-0.1表示Ce富集，反映水體呈還原環境；δCe為0.9～0.94，δCe＜1為負Ce異常，即Ce虧損，代表還原環境。以上說明蘆草溝組沉積時水體為還原環境。

圖1 蘆草溝組油頁巖La/Yb-∑REE圖解

在碎屑巖∑REE-La/Yb圖解（圖1）中，5件樣品均投在沉積巖區，說明蘆草溝組源巖來自于沉積巖。另外鍶（Sr）和鋇（Ba）是地球化學性質很相似的元素對，同屬親石元素。認為泥巖中若Sr/Ba比值大于1，則為海水沉積；Sr/Ba比值小于1，則屬陸相淡水沉積。在水西溝油頁巖礦中分析了8件樣品Sr/Ba比值均小于1（表1），表明本區沉積環境主要為半深湖～深湖陸相環境。

表1 水西溝油頁巖形成環境判別指標

（2）油頁巖沉積環境分析。本區蘆草溝組油頁巖含有魚鱗化石、微紋層構造等，均說明本區蘆草溝組油頁巖沉積環境為深湖相還原環境，其母巖來源于沉積巖。研究區油頁巖主要發育在湖侵體系域（TST）和高的湖相陸源碎屑巖系，主要由一套正常沉積的碎屑巖夾碳酸鹽組成，泥質、有機質含量高，巖性以砂巖、泥巖、油頁巖組成。蘆草溝組第一巖性段為低水位體系域，以濱湖沉積為主，形成鈣質長石石英砂巖夾泥質粉砂巖，不含油頁巖；第二段為湖侵體系域，湖盆開始緩慢下降，湖水逐漸變深，以淺湖—半深湖沉積為主，形成黑色、灰黑色砂質頁巖、泥質粉砂巖，夾油頁巖、微晶白云巖。巖石水平層理發育，為靜水或微弱水流中緩慢沉積作用；第三段為深湖相高水位體系域，該時期湖盆范圍達到最大，生物繁多（介殼、魚鱗化石），油頁巖分布最為廣泛。第四段為湖退體系域，湖盆逐漸抬升變小，并最終瓦解，以淺湖沉積為主，形成厚層（粉砂質）泥巖夾礫巖，不含油頁巖。

4 結論

（1）二疊系地層從海陸交互相井井子溝組（波狀層理、水平層理）→濱湖相蘆草溝組第一段（巖石以砂巖、粉砂巖為主，見有水平層理、小型斜交層理）→淺湖相蘆草溝組第二段（多見薄層狀含粉砂微晶白云巖、泥晶灰巖，水平層理）→深湖相蘆草溝組第三段（巖石以灰黑色、黑色泥巖、頁巖、油頁巖為主，有機質含量高，含魚鱗、雙殼類化石）→淺湖相蘆草溝組第四段（大套含粉砂質泥巖，夾礫巖），認為甘河子至吉木薩爾一帶油頁巖古地理環境為淡水～半咸水湖泊環境。

（2）研究區為淡水～半咸水湖泊沉積型，沉積作用和構造活動是油頁巖成礦的主要控制因素。