水磨沟油页岩含矿区位于乌鲁木齐市略偏北5km处，地理座标为:东经87°35'48″，北纬43°48'45″。由于矿区邻近乌鲁木齐市，矿区内有公路通往市区，交通极为便利。自然地理环境属于博格达山北麓低山丘陵带。
一、地质背景
水磨沟油页岩含矿区大地构造位置属于天山地槽博格达槽背斜的边缘、乌鲁木齐复向斜西北翼。受多期构造运动的影响，矿区内构造变形较为复杂。
(一)构造特征
本区的主要构造为乌鲁木齐复向斜构造，位于东山、妖魔山、水磨沟之间，褶皱轴北西—南东向沿伸，轴部宽2～3km，为下侏罗统绿色岩层组成，两翼边缘为三叠系红色地层和二叠系，倾角30°～60°之间。
在向斜西北翼发育一个次级背斜构造，即水磨沟至妖魔山背斜，因此，水磨沟矿区与妖魔山矿区实际上处于一个构造带上。在水磨沟北西的南翼地层倾角35°～45°，倾向东南。北翼受水磨沟断层和妖魔山断层影响，倾角由45°变为85°，部分地层近于直立，并形成紧闭褶皱，轴向在水磨沟为北东向。
本区发育的断裂构造主要有逆掩断层和平移断层，逆掩断层规模较大，走向近东西向，断层面倾角一般超过45°，为高角度逆冲断层，由南向北逆冲推覆。如妖魔山逆掩断层，断层在西部沿北东—南西向延伸，与地层走向近于平行，在东部延伸到四工河后，断层走向转变为北西—南东向，断距约2500m。
本区发育的平移断层有两条:①温泉平移断层，断层走向北北东向，断距约120m，为左行平移断层。②水磨沟平移断层，沿水磨河沟谷分布，断距140m。
(二)地层特征
水磨沟油页岩含矿区内广泛发育着二叠系、三叠系红色地层。其特征如下:
1.中二叠统芦草沟组
芦草沟组由下至上划分为四个岩性段:灰绿色岩层段、砂质页岩夹油页岩段、层状油页岩段和纸状油页岩段。灰绿色岩段在矿区内没有分布。
(1)砂质页岩夹油页岩段:主要分布于水磨沟背斜轴部，岩性为黑褐色、黄褐色砂岩或厚层状砂质页岩互层，顶部夹有薄层油页岩，厚度260m。
(2)层状油页岩段:岩性为黑色、黑褐色厚层状及薄层状油页岩，风化面呈黄褐色，中间夹薄层白云质灰岩、灰黑色砂岩、砂质页岩。厚度158.12m。
(3)纸状油页岩段:岩性为灰黑色纸状油页岩及涡卷状沥青质油页岩，夹薄层砂岩、砂质页岩、灰黑色致密薄层状或透镜状白云质灰岩，含有鱼化石、植物化石碎片，部分可见黄铁矿碎块。厚度215.77m。
2.中二叠统红雁池组
岩性为灰绿色、灰黑色砾岩、砂岩、泥岩和泥质灰岩。分布于水磨沟背斜南翼山坡，在矿区内出露厚度仅88.42m。与下伏芦草沟组整合接触。
3.三叠系
下部为灰绿色砂岩、砂砾岩与灰绿色、暗红色泥岩、砂质泥岩互层;中部为砖红色、暗红色泥岩、砂质泥岩夹灰绿色、紫灰色细砂岩薄层;上部为棕红色、紫红色、紫灰色中细粒砂岩、砂砾岩、泥岩夹砂质泥岩、粉砂岩，灰绿色细砂岩。
二、油页岩特征分析
(一)油页岩特征
水磨沟油页岩根据其结构特征和含油率的差异，分为纸状油页岩、沥青质涡卷状油页岩、层状油页岩和砂质油页岩。
纸状油页岩颜色为黑色，风化后呈灰白色的薄片状。油页岩结构致密，富有弹性，含油率高，体重小，一般含油率大于4.5%，平均含油率为7.45%。
沥青质涡卷状油页岩颜色呈黑色、灰黑色，风化后呈黑灰色薄片状，表面光滑，具油脂光泽，页理较发育。油页岩体重较小，含油率平均为6%。
层状油页岩为黑色、灰黑色、黑灰色，风化后呈棕灰色，结构致密、坚硬。常含有黄铁矿，呈分散状或薄膜状。油页岩体重大，无弹性。含油率一般为5.73%～10.30%，平均含油率为7.07%。
砂质油页岩颜色为棕黄色、棕灰色，含砂量的多少影响油页岩颜色，一般砂质少，含油率高，颜色深。油页岩结构疏松，不具弹性，常含有植物化石碎片和黄铁矿斑点。油页岩体重较大，含油率低，平均含油率为4.73%。
经采样分析，油页岩水分含量在1%～1.75%，灰分平均含量82.30%，挥发分平均含量4.86%，发热量平均为7.85MJ/kg，含油率5.57%，总水分含量1.12%，半焦产率为90.65%，气体+损失量2.65%。工业类型属于高灰分低含油率油页岩。
(二)沉积环境
博格达山地区在二叠纪初期为一残余海槽，沉积了一套海相沉积岩，早二叠世末期东吴运动导致博格达山褶皱隆起，海相盆地不复存在，在博格达山北麓形成了坳陷盆地，芦草沟组沉积时期，该地区为滞流闭塞的半深湖—深湖沉积环境，气候温暖潮湿，有利于生物繁殖和植物生长，有机质非常丰富，盆地快速沉降和有机质迅速埋藏，使得油页岩十分发育。二叠纪末期，构造运动导致盆地隆升，该时期气候转变为干燥炎热，形成了三叠系冲积扇—河流相的红色陆相地层。
(三)油页岩分布特征
水磨沟油页岩含矿区具有工业开采价值的油页岩共有五层(图8－19)，其中油A1层为黑色纸状油页岩，赋存于芦草沟组四段上部;油A2层为黑色、灰黑色沥青质涡卷状油页岩，赋存于芦草沟组四段下部;油A3层为黑灰色含黄铁矿沥青质油页岩，赋存于芦草沟组四段底部;油A4层为黑色、灰黑色层状油页岩，赋存于芦草沟组三段顶部;油A5层为棕黄色、棕灰色砂质油页岩，赋存于芦草沟组三段上部。
水磨沟油页岩矿层累计总厚度为79.53m，油A1层厚度最大，全区分布稳定，厚度达18.40m;油A2层平均厚度5.34m;油A3层平均厚度为10.08m;油A4层平均厚度最小，为4.21m;油A5层平均厚度6.70m，在矿区内分布不稳定。
水磨沟矿区油页岩埋藏深度较浅，各油页岩层在地表均有出露，油页岩最大埋深为350m。油页岩矿层倾角一般在30°～45°。
图8－19 水磨沟油页岩含矿区背斜南翼西一排勘探线剖面图
三、资源评价
(一)勘查工作程度分析
1.地质勘查工作
1955年，地质部631队第八分队在博格达山北麓油页岩分布区进行了1∶5万的地质普查，编制了1∶20万地质图，控制了西起大西沟，东至奇台、吉木萨尔大龙口油页岩的分布。并且在博格达山北麓进行了一系列的轻型山地工作及地面连续刻槽取样工作，其中正规的取样是在水磨沟第一槽和第二槽中进行的。
1956年，新疆地质局昌吉地质大队在水磨沟矿区进行了普查勘探，完成了六口钻井和部分槽探工作，获油页岩C1级储量4217万t，C2级储量5433万t，提交了《乌鲁木齐水磨沟油页岩矿区普查勘探总结报告》。新疆地质局科委会在评审中认为工作程度不高，缺少某些化验项目，将该报告降为普查找矿性质。
2.勘查程度与精度
水磨沟油页岩矿区在普查勘探中采用了山地岩心钻探和地面槽探工程方法。钻井控制深部油页岩，槽探控制浅部油页岩，钻井网格密度为2000m×200m，线距2000m，井距200m，共完成背斜南翼两条勘探线、北翼一条勘探线共计6口钻井工程，钻井工程质量基本符合精度要求。完成槽探二条总计104.15m。通过上述工程，基本控制了矿区油页岩赋存特征及分布规律。
在槽探采样中采用连续刻槽取样方法，采样94个。钻井岩心取样按1m间距连续取样，共采样511个。由于分析项目仅作了含油率、挥发分、水分和灰分测试，其他项目均没有分析，故对油页岩品质评价具有一定的影响。
(二)资源评价
原储量计算中，对西一排勘探线A5层储量没有进行计算，本次评价中对该储量进行了计算，新增含油率5%<ω≤10%级别资源储量627.24万t。并对原储量按含油率不同级别进行了重新计算，水磨沟矿区油页岩含油率3.5%<ω≤5%级别资源储量为1023.92万t，含油率5%<ω≤10%级别资源储量为9253.67万t。各油页岩矿层资源储量见(表8－18)。
表8－18 水磨沟油页岩各级别资源储量表
经过本次资源评价，水磨沟矿区油页岩查明资源储量10277.59万t，页岩油查明资源储量704.52万t。根据地质背景分析，油页岩矿层赋存特征和储量级别研究，确定油页岩技术可采系数为53.83%，油页岩查明技术可采资源储量5532.94万t，页岩油查明技术可采储量379.04万t，页岩油查明可回收资源储量284万t。
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