抚顺油页岩含矿区资源评价

如题所述

抚顺油页岩含矿区位于辽宁省抚顺市南部,地理坐标为:东经124°03′30″~124°16′28″,北纬41°57′15″~41°59′37″。矿区南部为连绵起伏的丘陵地带,北部为浑河、东部为东洲河、西部有古城子河。区内交通方便,不仅有铁路连通沈阳、吉林等大中型城市,且有高速公路直达沈阳市。是我国重要的煤炭和油页岩工业基地,具有悠久的开发历史。

(一)勘查开发简况

抚顺煤田发现及开采年代已久,1905年日本人先后开始建设龙凤、新屯,新中国成立以后,为了加快煤炭工业的开发步伐,东北煤田第一地质勘查局于1953年开始对抚顺老虎台井田以及煤田西部等地进行勘探,并分别于1954提交了东露天区煤及油页岩埋藏量计算说明书,1956年提交了北老虎台煤储量报告,1957年提交了抚顺煤田西部精查地质报告,1958年提交了龙凤井田精查地质报告。油页岩作为重要的矿种之一,在全区进行了系统的储量计算。为本次油页岩的评价奠定了基础。

抚顺含矿区是我国重要的煤炭和油页岩工业基地,1928年就已兴建了年产7.5×104t页岩油的制油厂,抚顺页岩油的产量从1952年的年生产页岩油22.61×104t,到1959年年生产页岩油达到72×104t,成为我国第一个人造石油生产基地,也是当时世界上最大的页岩油生产基地。在1930~1980年的50年中,共加工油页岩约4.26×108t,制取页岩油约1 408.5×104t。目前,抚顺含矿区的油页岩主要由抚顺矿业集团有限公司进行开采和提炼页岩油,采用先进的加拿大ATP干馏工艺设备,2004年处理油页岩700×104t,提炼页岩油21×104t,并计划到2014年可生产页岩油71×104t。如果继续加大设备的投入,其页岩油生产能力将会有很大的提高。

(二)地质特点

抚顺盆地位于郯庐断裂带东支—抚顺—密山断裂带西端。该断裂带北起黑龙江省虎林,南至辽宁省沈阳,延伸700 km,该断裂带发育的煤盆地,自北东向南西有虎林、平阳镇、敦化、桦甸、梅河、清源和抚顺等。各盆地的长轴方向与构造带方向基本一致。抚顺盆地是该断裂上最为重要的含煤盆地。

在地理上,抚顺盆地邻接下辽河盆地,形成于古近系的裂陷旋回中。盆地横跨白垩纪断陷,基底为下白垩统砂砾岩,部分为太古界鞍山群石棚子组深变质岩;盆内堆积有总厚度约1 600m的含煤、含油页岩岩系——抚顺群。

抚顺盆地主要由前震旦系、中生界白垩系、新生界古近系及新近系所组成。古近系位于白垩系的侵蚀面之上,在白垩系缺失地区直接覆盖花岗片麻岩,走向近东西。该地层自下而上进一步可划分为老虎台组、栗子沟组、古城子组、计军屯组、西露天组。其中计军屯组是重要的油页岩富集层段,主要发育褐色及棕褐色致密的油页岩,一般浅褐色油页岩的含油率为2%~6%,暗褐色油页岩含油率在6%以上,有的高达10%~11%。煤层顶板以上为贫矿,页岩中石英颗粒较粗,平均厚为28m,占全层的四分之一;富矿位于贫矿层之上,平均厚为88m,占全层四分之三,在全区均有分布。在含矿区西部,贫矿层变薄,富矿中夹有0.2~1m的煤层。

(三)成矿地质条件

抚顺油页岩矿区呈带状东西延伸,矿区西端形成向斜封闭,矿区东部的向斜也有升起的趋势,但由于被13号断层切断,所以没有形成封闭现象,断层下盘升起,古近系全被侵蚀掉,白垩系直接出露于新近系以下。

主要断层大致可分为三组:张性正断层、平移横断层、走向逆断层。其中走向近于南北张性横向平移正断层横向切断本层煤全部,将抚顺油页岩矿区分割成东西两部分,即西部勘探区和东部勘探区。走向逆断层是经强力褶皱产生了纵贯东西、大致与南部向斜轴平行的盆地北部一号逆断层及1A号逆断层,该断层为抚顺油页岩矿区的主要构造之一。

抚顺盆地油页岩层形成于裂陷期,其厚度分布明显受到同沉积正断层的控制。纵向同沉积正断层既控制了盆地的轴向,也控制了超厚油页岩带整体的东西向展布形式;横向同沉积正断层既控制了基底次级断陷、断隆的形成和分布,也控制了超厚油页岩块段的形成和分布。

盆地湖泊周缘及隆起区广泛发育泥炭沼泽,浅湖中堆积了累厚达百米超厚低灰分异地、微异地混合煤层。即本层煤,本层煤为黑色,条痕为黑褐色,富有光泽,光亮程度随灰分的增高而减弱,质硬,性脆易碎成块,该地层为始新统古城子组,为抚顺煤田最主要的成煤期。煤层自西向东、自南至北逐渐变薄,在南部西露天露头,可见煤层厚达195m,向深部—向斜北翼变薄,结构较复杂。该阶段沉积环境类型为淡化浅湖相。随着整个抚顺断陷带内水体广布,成矿的植物种类多种多样,湖泊中形成了厚达200m的油页岩,局部夹异地成因的薄煤层。该地层为始新统计军屯组,是油页岩形成的最主要的时期。油页岩厚度沿走向方向变化较复杂,推断该阶段沉积环境类型为湖沼相。

(四)油页岩特征及分布

1.油页岩赋存特征

该区油页岩沉积层位为古近系计军屯组,埋深为16.7~633.8m不等,多数地带油页岩为单层分布,厚度巨大,单层厚度可达190 m,最薄也在70 m 以上。油页岩矿层下部与古城子组本层煤突变接触,上部为西露天组绿色页岩层。根据目前油页岩的品位标准,可将该区油页岩层分为上部富矿层和下部贫矿层。

抚顺油页岩平均含油率在5%~8%之间,含油率高值出现在矿区内6号断层和13号断层附近。抚顺油页岩的灰分较高,平均值为77.65%,但灰分成分十分复杂,主要成分有SiO2、Al203、Fe2O3、CuO、Ni203等。其中Al203约占30%,SiO2约占55%,Ni2O3约占0.05%。抚顺油页岩挥发分较高,平均值为17.45%,这一特征主要与油母的性质有关。抚顺油页岩矿区西部勘查区水分含量值为3.39%,龙凤勘查区水分含量为3.31%,水分含量中等,加工时所需要的热量较少,有利于加工;而老虎台矿区水分含量为8.05%。水分含量较高,加工页岩油时所需的热量多,对加工不利。

抚顺油页岩矿区西部矿区发热量为5.7MJ/kg,东露天矿为5.07MJ/kg,发热量较我国别的油页岩矿区低,这是由于抚顺油页岩中矿物质含量较高的缘故。

贫矿层位于富矿层的下部,含油率较低,部分矿层含油率达3.5%,从本层煤顶板起一般为10~40 m,不能利用。富矿层位于矿层的上部,含油率多在5%~8%,最高可达12%,工业利用的价值较高。油页岩矿床分布极为稳定。按厚度计算,贫矿占油页岩的27.8%,富矿占油页岩的72.2%。

2.油页岩的分布特征

抚顺油页岩在全区均有分布,矿层真厚度各区差异较大,这主要是由于油页岩矿床复杂构造特征决定的。在西部勘探区油页岩矿层最厚可达191.03m,最薄为60m,平均厚度为122.53m,其中富矿层平均真厚为88.45m,贫矿层平均真厚为34.08m;在龙凤勘探区,油页岩矿层最厚达184.73m,最薄为47.37m,平均厚度为106.77m,其中富矿层平均真厚为88.45m,贫矿层真厚为18.32m;在老虎台勘查区,油页岩矿层最厚达195.45m,最薄为47.65m,平均真厚为162.21m。其中富矿区平均真厚为104.25m,贫矿层真厚为57.96m。从油页岩矿层对比图可以看出,油页岩矿层在矿区南部厚,沿倾向由南向北逐渐变薄(图8-18、图8-19);沿走向厚度变化不大,西部和东部边缘部位较中部地区薄。

图8-18 抚顺含矿区19号剖面图

(五)油页岩资源评价

抚顺含矿区资源评价结果表明,该区油页岩资源为365 195×104t,查明资源为365 195×104t,技术可采资源为283 369×104t,查明技术可采资源为283 369×104t。页岩油资源为21 412×104t,查明资源为21 412×104t,技术可采资源为16 788×104t,查明技术可采资源为16 788×104t。页岩油可回收资源12 591×104t,页岩油查明可回收资源12 591×104t。

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