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油页岩由什么组成?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-01-29 05:49   点击:275  编辑:admin   手机版

一、油页岩由什么组成?

油页岩组成主要包括油母、水分和矿物质。

(1)油母。含量约10%~50%(干基),是复杂的高分子有机化合物,富含脂肪烃结构,而较少芳烃结构。油母的元素组成主要为碳、氢,以及少量的氧、氮、硫;其氢碳原子比为1.25~1.75。油母含量高,氢碳原子比大,则油页岩产油率高。

(2)水分。为4%~25%不等,与矿物质颗粒间的微孔结构有关。茂名油页岩的水分含量较高,热加工过程中消耗较多的热量,且在干燥时易崩碎。

(3)矿物质。主要有石英、高岭土、黏土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等。含量通常高于有机质。

二、中国油页岩成矿模式

中国油页岩矿床生成的地质年代范围很广,自古生代的石炭纪、二叠纪,直至中生代的三叠纪、侏罗纪、白垩纪和新生代古近纪,以古近纪为主。中国上古生界油页岩矿床主要分布于新疆北部,中生界油页岩矿床主要分布于东北部、中部与西藏北部地区,新生界油页岩矿床主要分布于东部、东北部与西藏南部地区。中国东部为平原与低山地貌,中部为丘陵、低山与黄土塬地貌,西部为沙漠、戈壁、低山地貌,西藏地区为高原地貌。

油页岩属于未熟的烃源岩,主要分布于含油气盆地中。中国油页岩资源总体分布与中国构造大区的构造演化、沉积盆地形成密切相关。东部属于太平洋构造域作用区,中部为太平洋与古亚洲洋构造作用区,西部为古亚洲洋与古特提斯构造作用区,南方为特提斯与太平洋构造作用区,西藏为新特提斯与古亚洲洋构造作用区。中国油页岩矿床总体表现为北富南贫的特征,北部主要分布于大型坳陷型沉积盆地与古近-新近系小型断陷中,中西部主要分布于大型继承性坳陷与前陆盆地、山间断陷盆地中,南方主要分布于残留断陷盆地与古近-新近系新生断陷中,西藏地区主要分布于特提斯构造域影响下的残留海相前陆盆地与古近-新近系新生断陷中。中国油页岩资源总体也呈现东部、中西部、南方、西藏四大构造区域格局分布特征。油页岩成矿的发育与其构造区域的含油气盆地类型、沉积环境密切相关。中国已发现的油页岩成因多数为湖相成因,其次为海陆交互相、浅海陆棚湖相成因,主要有4种不同盆地类型与沉积环境油页岩成矿模式。

1.坳陷深水湖盆油页岩成矿模式

坳陷型深水湖盆中,油页岩主要发育在水进体系域和高位体系域中。高位体系域具有(扇)三角洲――湖泊沉积体系,厚层暗色泥岩与油页岩是水进体系域和高位体系域的主要沉积物(图13-2)。这两个时期,湖盆可容空间的增大速率大于碎屑物质的供给量,为湖盆欠补偿阶段,沉积物的粒度很细,形成油页岩和暗色泥岩。

图13-2 坳陷盆地油页岩成矿模式

(据刘招君等,2009)

HST―高位体系域;TST―水进体系域;RST―水退体系域

2.断陷浅水湖盆油页岩成矿模式

断陷浅水含油页岩湖盆中,以浅湖相―半深湖沉积为主,在湖盆边缘区为水进型(扇)三角洲沉积体系。水进体系域形成在基准面快速上升期,湖岸线向陆地方向推进,形成退积型叠加方式,每一次较大湖侵形成一套油页岩沉积。高位体系域以最大湖泛面为底界,以水退下超面为顶界;由于湖平面和湖岸线不随时间发生大的变化,形成加积式准层序组的叠加方式(图13-3);该体系域中,暗色泥岩和油页岩发育。

图13-3 断陷湖盆油页岩成矿模式

(据刘招君等,2009)

RST―水退体系域;HST―高位体系域;TST―水进体系域;LST―低位体系域

3.断陷沼泽湖盆油页岩成矿模式

断陷沼泽湖盆中油页岩与煤交替存在,主要发育于水进体系域中,油页岩主要发育在每次湖侵的开始,这时水体较深,而煤往往发育在每次湖侵后的水体变浅阶段。水进体系域形成在基准面快速上升期,每一次较大湖侵形成一套油页岩沉积,湖侵之后,则发育一套煤的沉积(图13-4)。高位体系域形成在基准面上升到最大值时期缓慢转换阶段,形成加积式准层序组,主要发育暗色泥岩和油页岩。

图13-4 断陷沼泽湖盆油页岩成矿模式

(据刘招君等,2009)

4.湖油页岩成矿模式

湖是为海岸所限制、被障壁岛所遮拦的浅水盆地,以水道与广海相通或与广海呈半隔绝状态。低位时期主要形成一套膏盐沉积;水进体系域时期,水体不断向陆地扩张,主要沉积一套潮坪沉积(图13-5);高位时期,产生了利于油页岩发育的有机质生产和保存条件,主要形成油页岩与石膏的沉积互层。

图13-5 羌塘盆地中侏罗统夏里组-布曲组沉积柱状图

三、油母页岩是什么?

油页岩是一种蕴藏量十分丰富但几乎还未被很好利用的矿产资源。油页岩不但可提炼出燃料油类,而且还可炼制出合成煤气及化工原料,附产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。全世界油页岩蕴藏的页岩油资源量大体有3662亿吨,比传统石油资源量至少多50%。我国油页岩探明+预测储量4832亿吨,所含页岩油资源量290亿吨,居世界第4位,仅次于美国、巴西、前苏。油页岩(oil shale)是一种富含有机质、具有微细层理、可以燃烧的细粒沉积岩。油页岩中有机质的绝大部分是不溶于普通有机溶剂的成油物质,俗称“油母”。因此,油页岩又称“油母页岩”。油页岩是一种能源矿产,属于低热值固态化石燃料,可燃性矿物质之一。一般地,国际上常以每吨油页岩能产出0.25桶(即0.034吨)以上页岩油的油页岩称为“油页岩矿”,或者将产油率高于4%者的油页岩称为矿。过去,我国将含油率在5%以上的油页岩定为富矿,并计算储量;含油率在5%以下的油页岩定为贫矿,不计算储量;也有将油页岩产油率低于6%者定为贫矿,高于10%者定为富矿。油页岩主要成分是有机质、矿物质和水分。油页岩中油母含量约10%~50%。油母是由复杂的高分子有机化合物组成,富含脂肪烃结构,而较少芳烃结构。有机化合物主要由碳、氢及少量的氧、氮、硫元素组成;其氢碳原子比(H:C)为1.25~1.75,要高于煤炭的有机物质H:C比。油母含量高,氢碳原子比大,则油页岩产油率高。油页岩中矿物质有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等,但主要是粘土矿物。油页岩中矿物质常与有机质均匀细密地混合,而且矿物质含量通常高于有机质。当油页岩含有大量粘土矿物时,往往形成明显的片理。水分含量与矿物质颗粒间的微孔结构有关,油页岩中含有4%~25%不等的水分。用于商业开采的油页岩其有机质:矿物质之比约为0.75:5~1.5:5,低于煤炭中的有机质:矿物质比值。煤炭中该比值常大于4.75:5。根据沉积环境,油页岩可以分成陆相、湖相和海相等三种基本成因类型。陆相油页岩中的有机质是由富含脂质的有机物组成,主要有树脂、袍子、蜡质表皮和那些常见于成煤湿地或沼泽的陆源植物根径的软组织,它们埋藏后经过煤化作用,形成油页岩中的有机质;因此,这种油页岩也是一种含有较高矿物质的腐泥煤。湖相油页岩中的有机质母质主要是指生活于淡水、咸水和盐湖的低等浮游生物藻类;藻类埋藏后经腐化和煤化作用后形成油页岩中的有机质。海相油页岩中的有机质母质主要是海藻、未知单细胞微生物和海生鞭毛虫。油页岩的沉积环境范围很广,因此油页岩具有多种有机质和矿物质。油页岩不但可提炼出各种燃料油类,而且还可炼制出各种合成燃料气体及化工原料,副产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。归纳起来,油页岩有三种主要用途:(一)干馏制取页岩油及相关产品:若将油页岩打碎并加热至500℃左右,就可以得到页岩油。我国常称页岩油为人造石油。一般来说,1吨油页岩可提炼出38至378公升(相当于0.3至3.2桶)页岩油。页岩油加氢裂解精制后,可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。二)作为燃料用来发电、取暖和运输.首先是用来发电。利用油页岩发电的形式有两种。一是直接把油页岩用作锅炉燃料,产生蒸汽发电;另一种是把油页岩低温干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电。目前普遍采用前一种形式。其次,可以利用油页岩燃烧供暖。再次,可以利用油页岩燃烧带动发动机,用于长途运输。(三)生产建筑材料、水泥和化肥.作为附加品,油页岩干馏和燃烧后的页岩灰主要用于生产水泥、砖等建筑材料。

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