彭雪峰，汪立今，田繼軍，姜科慶

(新疆大學地質與勘查工程學院，新疆 烏魯木齊 830049)

油頁巖是一種可以通過干餾獲得頁巖油的沉積巖，還可以作為燃料用來發(fā)電、取暖和運輸，其灰渣也具有很高的經(jīng)濟價值，可以生產建筑材料或進行化工產品的提煉、金屬的提取及其在環(huán)保、農業(yè)方面的應用。對其進行合理的綜合利用，將是一種“吃干榨盡”的資源。因此，人們又將它與煤層氣、油砂等合稱為非常規(guī)能源。人類對油頁巖的認識近200年，在開采利用方面日趨成熟，從傳統(tǒng)的地上直接開采發(fā)展到地下轉化工藝，從單一的能源利用發(fā)展到綜合利用，提高了油頁巖的利用率，降低了成本，減少了環(huán)境污染[1-2]。

1 新疆油頁巖的研究現(xiàn)狀

中國油頁巖資源十分豐富，資源量僅次于美國、巴西、愛沙利亞，位居世界第四。新疆的油頁巖主要分布在準噶爾盆地，為全國三大含油頁巖盆地之一。據(jù)2006年首次全國性油頁巖資源評價，僅準噶爾盆地東南緣油頁巖資源為548億t，查明資源4.59億t[3]。國外學者卡洛爾(2007)認為，在克拉瑪依、準噶爾盆地及吐魯番盆地西部的廣大地區(qū)，可能蘊藏著極其豐富的油頁巖資源，甚至比美國綠河油頁巖儲量還多[4]。這表明，新疆油頁巖資源潛力十分巨大。

準噶爾盆地油頁巖發(fā)現(xiàn)已久且資源量豐富，但受到經(jīng)濟、技術、政策等因素影響，其開發(fā)利用幾乎還是空白，研究程度也較低。對該油頁巖礦帶的勘探始于20世紀40年代末，當時高平等人對東天山進行地質調查時，就論述了油頁巖的分布、地層和構造；50年代中后期，胡厚文等對妖魔山勘查區(qū)進行了詳查勘探，對蘆草溝和水磨溝勘查區(qū)進行了普查勘探，并簡單論述了油頁巖特征，對油頁巖資源量進行了預測，初步估計具有工業(yè)開采價值的紙狀油頁巖資源量約有50億t[5]。王慎余等(1990)預測油頁巖資源量為1458億t[6]。但隨著大慶、勝利等大油田的發(fā)現(xiàn)，新疆油頁巖的研究停滯下來。直到2004年以來，才對準噶爾盆地東南緣進行了大量的勘查工作，并獲得了大量油頁巖礦的基礎數(shù)據(jù)。

2 新疆油頁巖的特征

新疆準噶爾盆地油頁巖呈弧形帶狀分布于盆地與博格達山盆山轉換部位[7]，礦帶西起烏魯木齊市妖魔山，東至奇臺白楊溝，可分為5個礦區(qū)，特征見表1，斷續(xù)延長143km，寬10～20km[8]。油頁巖多為黑色、黑灰色、棕黃色，呈紙狀、薄層狀或致密狀產出, 具韌性, 刀刮易卷。

該區(qū)經(jīng)歷了從晚二疊世博格達山初次隆升，到喜山運動不同時期構造運動的疊加，其構造十分復雜，褶皺十分發(fā)育，并發(fā)育多組逆沖斷層，導致油頁巖伴隨博格達山系的形成而出露地表。博格達山前褶皺帶構成了該區(qū)的基本構造骨架，控制了油頁巖含礦地層的空間展布[9]。李成博指出，聚礦中心在三工河一帶，厚度可達281m，并且是進一步勘探和開發(fā)最有利的地區(qū)[10]。

表1 新疆準噶爾盆地油頁巖礦床特征[3，10-12]

該礦帶油頁巖賦存在早二疊世的蘆草溝組，一些學者又將蘆草溝組分為四個巖性段。李成博通過層序地層學的觀點認為，博格達山北麓油頁巖的主要巖性段第三、第四巖性段形成于閉塞滯留的深湖相高水位體系域[10]。李婧婧、王東營對大黃山地區(qū)進行了沉積特征和層序地層分析，建立了該礦區(qū)相控成礦模式，表明該區(qū)蘆草溝組為一近乎完整的三級層序，從下自上為低位體系域-水進體系域-高位體系域-水退體系域，分別對應4個巖性段，2、3巖性段油頁巖發(fā)育最好[13，14]。這與李成博所得的結果有出入，可能是劃分的方案不一樣。其他學者也對沉積環(huán)境進行了研究，王東營對大黃山油頁巖的常量元素、微量元素和稀土元素進行了系統(tǒng)的研究，得出該區(qū)沉積環(huán)境以淡水為主，間或有海水介入的非海相的弱還原環(huán)境，古鹽度較高，并且總體上為近陸源相沉積[8]。李婧婧通過地化特征得出，該礦區(qū)油頁巖發(fā)育于裂谷型陸相湖盆，沉積介質環(huán)境顯著特征是深湖-半深湖的還原和弱還原環(huán)境、咸水-半咸水狀態(tài)[11]。對該區(qū)油頁巖的成因類型也做了不少工作，李成博根據(jù)有機元素分析和熱解分析，得出油頁巖的成因類型為腐泥型(Ⅰ型)和腐殖腐泥型(Ⅱ1型)[10]。李婧婧針對博格達山北麓油頁巖成因，提出三類四相的有機相識別劃分方案，其中半深湖環(huán)境是油頁巖的發(fā)育的最佳環(huán)境[11]。

3 新疆油頁巖的開發(fā)利用

在高油價的時代背景下，干餾油頁巖制取頁巖油在技術上變得可行，在經(jīng)濟上變?yōu)橛欣良哦嗄甑挠晚搸r又迎來了發(fā)展的春天。新疆油頁巖也將迎來發(fā)展的機會。其開發(fā)的可能性為：經(jīng)濟發(fā)展需要以消耗石油為代價的，但石油日漸匱缺，人們不得不尋找新的能源；區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡，新疆經(jīng)濟相對于內地落后很多，并且資源已大量開發(fā)，更需要大量的資源來推動經(jīng)濟的發(fā)展。然而，新疆油頁巖資源豐富，并且具備有利的地質、外部開采條件，因此其開發(fā)利用的可能性很高。

(1)油頁巖的開采利用

從資源賦存狀況、資源潛力上來看，新疆是我國油頁巖資源最豐富的地區(qū)之一，也是未來油頁巖勘探取得重大突破的關鍵地區(qū)[1,15]。該礦區(qū)含油頁巖礦層較穩(wěn)定，構造雖復雜但埋深淺，矸層薄，資源規(guī)模大且品位高?？梢圆捎门c煤、油砂及其他礦石開采的方法，使用露天開采，這是當前基礎設施條件下最經(jīng)濟的方式。若開采時解決好相關的環(huán)保問題，其進一步勘探開發(fā)的當前價值和潛在價值十分顯著。但是，地下轉化工藝將是發(fā)展的主要趨勢。

對油頁巖的利用主要有三個方面：干餾產油、燃燒發(fā)電產熱、灰渣利用。針對各個地區(qū)的或同一地區(qū)不同特征的油頁巖，應該進行不同方式的利用，才能充分得到油頁巖帶來的各種效益。

新疆油頁巖特征見表2，其含油率最高可達28%，平均含油率8%，屬中含油率油頁巖，比率可占到一半，低含油率和高含油率比例相當，大約各占1/4，高于我國油頁巖總體水平，可生產頁巖油[6]，并且見效快。

新疆油頁巖的發(fā)熱量較低，因此燃燒用于產熱的意義不大。但油頁巖與煤聯(lián)合燃燒，可以減少燃煤對環(huán)境的影響。烏魯木齊是世界上污染最嚴重的城市之一，特別是每年冬天燃煤供暖產生的空氣污染物，更是令人擔憂。所以，用油頁巖與煤聯(lián)燒這一方法，可以部分減輕燃煤對城市的大氣污染壓力。

新疆油頁巖的灰分含量也較高，若開采后不進行有效地處理，將對環(huán)境造成很大的污染。然而，灰渣是一種良好的建筑材料，可以用作生產水泥、砌磚和陶粒等。生產水泥加油頁巖，對節(jié)約燃煤、提高水泥質量、減少大氣污染都有重要作用，這樣既提高了經(jīng)濟效率，又有環(huán)保之效。油頁巖灰渣在化工、農業(yè)、環(huán)保、提取金屬元素等方面，也有廣泛的應用前景[16]。

以生產頁巖油為目的開發(fā)油頁巖時，僅從有機質的豐度、類型、成熟度等宏觀標準評價油頁巖還不夠全面，了解油頁巖干餾產物的組成，對準確預測油頁巖的價值有重要的意義。李婧婧通過熱解氣相色譜研究了大黃山油頁巖的熱解產物以正構烴為主，約占熱解產物的90%。該地區(qū)油頁巖熱解產物絕大部分為高蠟石蠟基原油。并且鏡質體的熱演化程度較低，油頁巖還處于低成熟階段[11]。

另外，值得注意的是，美國率先將地理信息系統(tǒng)應用到油頁巖的評價工作中，開始采用ArcGIS平臺對油頁巖進行資源評價，并且還證實了油頁巖的密度測井、聲波測井及熱解參數(shù)等與油頁巖的含油率存在很好的相關性。這樣將可以形成一套地球物理、地球化學與傳統(tǒng)地質方法相結合的油頁巖資源綜合評價方法[3]。同時，對油頁巖灰渣的綜合利用，將成為解決油頁巖帶來的環(huán)境問題的必由之路，還可以大大提高經(jīng)濟效益。一些學者還提出了相關的產業(yè)鏈條，如構建包括油頁巖礦、煉油廠、發(fā)電廠和建材廠主體企業(yè)在內的煉油-發(fā)電-供熱-建材油頁巖發(fā)電產業(yè)鏈及其他油頁巖綜合利用集成技術和循環(huán)經(jīng)濟模式，其經(jīng)濟效益比單純煉油或單純發(fā)電倍增，而環(huán)境和社會效益更好[17-19]。

表2 新疆準噶爾盆地油頁巖特征[11,16]

4 結 論

(1)新疆資源量巨大，可作為新疆未來重要的接替能源。由于新疆資源豐富，油氣資源正處于發(fā)展的蓬勃時期，煤、石油等資源不但可以供給本省的發(fā)展利用，還有剩余量輸送內地。所以，在能源的耗竭還沒波及阻礙經(jīng)濟發(fā)展的新疆，對油頁巖這種成本高、污染大、收油率低的非常規(guī)油氣資源還不是很關注，加之新疆油頁巖資源的勘探起步晚，理論不成熟、導致勘探程度較低。新疆油頁巖還未進行開采利用的可能主要原因，有新疆其他資源(如石油、煤炭、非金屬材料等)還比較充足、目前對油頁巖開采利用技術還不成熟、基礎研究不深入(油頁巖成礦理論研究薄弱，賦存規(guī)律不清等)、對環(huán)境的破壞較大等不利因素。

(2)油頁巖的特征不同。對其開采的方式和利用的途徑也不同，因此應該對現(xiàn)有研究和地質資料加以分析，總結規(guī)律、創(chuàng)新理論技術。根據(jù)其特點，結合新疆的實際情況，進行經(jīng)濟評價，研究開發(fā)相應的開發(fā)配套特色工藝技術，不能盲目的加以開采。開發(fā)時，也應系統(tǒng)的開發(fā)，貧富礦綜合利用，避免亂開濫采的局面。在開采時，應綜合考慮經(jīng)濟、資源、環(huán)保、社會效益。

(3)對油頁巖的大力支持和資金的大量投入。必將掀起油頁巖開發(fā)利用的高潮，我國油頁巖的開發(fā)利用也必將進入新的鼎盛時期。因此，對新疆油頁巖的開發(fā)利用也是不可阻擋的。同時，還要加強交流，開展對外合作，引進先進的理論和技術，促進新疆油頁巖勘探開發(fā)工作的發(fā)展。

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