古气候条件对桦甸盆地油页岩形成的控矿作用

1 地质背景

2 油页岩形成古气候特征

2.1 油页岩岩石矿物特征

通过大量的研究表明，粘土矿物组合及含量是研究气候的1种良好的指示计[3-7]。大量 的粘土矿物是在地表风化作用中形成的，在沉积作用和埋藏过程中可发生转变。其形成和转 化与其所处的环境关系密切，控制粘土矿物形成和转化的因素可能有多种，但最重要的是气 候条件。1般认为，高岭石是在潮湿气候、酸性介质中由长石、云母和辉石经强烈淋滤形成

[8]，因此气候温暖潮湿有利于高岭石的形成和保存[4,9-11]。而在沉积地层中，高含量的蒙脱石 是与寒冷的气候联系在1起的，且其质量分数随气候变暖而减少；蒙脱石的减少，高岭石的 增多，表明气候向暖湿方向发展。Singer还在研究中发现，蒙脱石的质量分数与降雨量之间 呈线性负相关。

通过对研究区油页岩XR定性定量分析，发现油页岩中的粘土矿物非常丰富。桦甸盆地 富矿层油页岩中粘土矿物含量高达59％,样，粘土矿物中主要为蒙脱石，百分含量为57％， 其次为高岭石。因此，桦甸盆地粘土矿物高蒙脱石含量表现出1种半干旱－半湿润的气候特 征。

2.2 油页岩元素地球化学特征

Sr／Ba比值：用来反映水体的盐度变化及相应的气候条件。高值反映高盐度或炎热干旱 气候，低值指示低盐度或温湿气候[12]。通常，Sr／Ba 比值>1 指示海相沉积，Sr／Ba 比值 2.3 油页岩古生物化石特征

图 1 桦甸盆地地质图

Fig.1 The geological characteristic map of Huadian basin

图版 1－1 桦甸盆地被子植物化石

Plate 1-1.Angiosperm fossil in Huadian basin

Plate 1-1. Gastropod fossil in Huadian basin$False$

3 气候对油页岩形成的控制作用

3.1 对有机质保存的控制

湖水分层是油页岩形成的1个重要条件。水体分层保证了水体底部的安静、缺氧，有利 于有机质的保存。桦甸盆地的气候条件表现为半干旱－半湿润的气候特征,在这种气候条件 下，通过影响湖泊水化学性质及氧化还原作用，从而控制湖泊的分层作用。在桦甸盆地，油 页岩表现出层数多、层薄、含油率较高的特点。

在Bradley and Eugster（1969）提出的简单分层湖模式中指出，咸水－半咸水湖泊具有

1定的密度分层。湖水由下部盐水层和上部低盐水层分层而成。上层适合湖生有机物（如蓝

绿藻）的繁殖；下层由于水很咸，属于强还原环境，有利于有机质的保存[13]。因此，桦甸 盆地具有陆源供给少，高湖泊生产力、湖泊分层的成矿条件。

3.2 气候对油页岩层数、厚度的控制

湖平面的变化是构造、沉积物充填、气候等条件综合作用的结果，但在盆地发展的某1 时期，这些条件所起作用的份量是不同的。桦甸盆地湖平面的变化表现为气候的主控作用。 气候通过控制湖泛作用，间接控制了桦甸盆地油页岩层数和厚度。

桦甸盆地盆地的气候条件为半干旱－半湿润，降水量较小。湖泛作用之后由于沉积物的 充填作用，由于降水量小，湖水蒸发作用等导致湖平面变化很大。因此，湖泛作用后环境改 变，水体变浅，湖水容易受到外界的干扰，不利于有机质的保存。1次1次的湖泛作用，形 成了厚度薄、层数多的油页岩沉积。 10.1%）（图

2、图3）的油页岩。在高水位的晚期，油页岩的含油率和厚度出现减小的趋势。 在每次水进之后沉积1套稳定的砂体，最为稳定的第3层油页岩顶部发育的1套砂体，全区 可见，成为全区对比的标志。该段油页岩沉积在东部大城子－公郎头区间为整合连续沉积， 而在西部北台子区间为超覆假整合沉积，1层1层的直接沉积在下部黄铁矿段之上。

从桦甸盆地单井层析及横向沉积层序断面图上分析以及各层油页岩成因类型、含油率分 析，湖平面的上超范围控制了油页岩发育的面积，湖平面的旋回变化次数控制了油页岩发育 的层数，同时湖平面的湖泛程度控制了油页岩的厚度和含油率。

图 2 K49 钻孔含油率和厚度在垂向上的变化规律

Fig2. Vertical distribution of the oil grade and depth in K49 bore

图 3 桦甸盆地油页岩层数和厚度分布特征

Fig3. Vertical distribution of oil shale layers and depth in Huadian basin

4 结论

（2）桦甸盆地半咸水湖泊的密度分层提供了有机质保存条件，半干旱－半湿润气候条 件控制了湖平面的变化，形成了桦甸盆地厚度薄、层数多的油页岩沉积特征。

参考文献 [2]吉林省地质矿产局.吉林省区域地质志[M].北京：地质出版社：1988:260-413.

[3]Singer A. The Paleoclimatic Interpretaion of Clay Minerals in Soil and Weathering-a Review[J].Eath-Sci.Rev. [4]Singer A. The Paleoclimatic Interpretaion of Clay Minerals in Sediment-a Review[j].Eath-Sci.Rev ， [5]Singer, A; Stoffers, P; Heller-Kallai, L, et al. Nontronite in a deep-sea core from the South Pacific[J] Clays and [6]Deconinck J F,Blanc-Valleron M M,Rouchy J M,et al . Palaeoenvironmental and diagenetic control of the mineralogy of upper Cretaceous-Lower Tertiary deposits of the Central Palaeo-Andean basin of Bolivia(potosi [7]Thiry M. Palaeoclimatic interporetation of clay minerals in marine Deposits an outlook from the continental origin[J].Eath-Sci.Rev. ,2000,49(1-

4):201-221.

[8]汤艳杰，贾建业，谢先德. 粘土矿物的环境意义［J］.地学前缘，2002，9

（2）：337-344.

[9]蓝先洪.粘土矿物作为古气候指标矿物的探讨[J].地质科技情报，1990，9

（4）：31-35. [11]Chamley H.1989.Clay Sedimentology[M].Berlin:Spring-Verlag，55-200.

[12]邓宏文,钱凯.沉积地球化学与环境分析[M].兰州：甘肃科学技术出版社,1993.

[13]Bradley W H ，Eugster H P..Geochemistry and palimnology of the trona deposits and associated auhigenic minerals of the Green river Formation of Wyoming[A].America：U.S..Geological Survey professional paper ，

1969，803：53-53.

Control of the Palaeoclimate in Huadian basin On Oil shale

Formation

Liu Rong，Liu Zhaojun，Meng Qingtao，Shi Jizhong，Liu Feng

College of Earth Sciences，Jilin University，Changchun (1300

6

1)

Abstract

Utilizing outcrop，mineral features of rocks and geochemistry characteristics analysis, this paper Keywords：Huadian basin；oil shale；Palaeoclimate；metallogenic condition