二連盆地及其周邊地區系指內蒙古中東部地區，東起大興安嶺西坡的東烏珠穆沁旗、西烏珠穆沁旗，西至集(寧)二(連)鐵路線，北接中蒙邊界，南抵陰山北麓，總體呈NEE～NE向的不規則長條帶狀，總長800Km，寬度200～400Km，平均寬度300Km。

　　一、油頁巖賦存層位

　　根據20世紀50～70年代地質勘查資料及該區域的1:20萬區域調查報告和20世紀80～90年代華北石油物探、鉆探資料，二連盆地油頁巖及含油泥巖(暗色泥巖)初步確定賦存三個層位，即侏羅系上統～白堊系下統金剛山組(J3)、白堊系下統白彥花群中下組(K1b1+2)和老第三系(E2)。

　　1、侏羅系上統～白堊系下統金剛山組(J3)

　　金剛山組系指發育于赤峰地區不整合中侏羅世土城子組及其更老地層上的中基性火山巖、火山碎屑巖，局部夾中酸性、酸性和堿性火山巖、火山碎屑巖及多層沉積巖，底部常有礫巖，含熱河群動物化石，其上被九佛堂組平行不整合覆蓋。

　　位于大興安嶺NNE向構造帶和陰山EW向構造帶復合部位，晚侏羅世斷裂構造和火山活動頻發，所形成的山間構造盆地呈NE～NNE向展布，長條形的斷陷盆地多為地塹型構造，沉降幅度大，NW向及SE向的陸源區很容易向盆地中充填正常沉積碎屑巖，并伴有火山碎屑巖的沉積，在這樣規模不大的條形盆地中，很難形成泥巖沼澤和覆水的湖相環境，因此大多數無煤層和油頁巖的形成。在較為寬廣的盆地中，如多倫縣牤牛泡子油頁巖礦點和橋頭油頁巖礦化點，可能形成覆水沼澤～淺湖的環境，由于環境多變，故形成了層數多、單層厚度薄、含油率低的灰褐色油頁巖。例如，多倫縣牤牛泡子油頁巖礦點形成三層灰色和灰褐色油頁巖，總厚度14.50m，含油率3.95-6.23%，礦層間夾含礫砂巖和粗砂巖;橋頭油頁巖礦化點形成13層，總厚度10m，含油率只達2-3%，單層油頁巖形不成可工業開發的礦床。

　　2、白堊系下統白彥花群中下組(K1b1+2)

　　位于陰山以北的大興安嶺西側，早白堊世發生了規模巨大的斷陷，在大興安嶺東側則形成了松遼盆地群，西側則形成了海拉爾盆地群和二連盆地群等。在這些盆地中沉積了一套河湖相含煤碎屑巖，厚度一般1000～3000m。根據第三次煤田預測成果，早白堊世的含煤盆地的沉積范圍和規模比中、晚侏羅世的含煤沉積范圍和規模有了很大的增加。已發現在這套含煤建造中伴生油氣(稠油)資源：如勝利煤田中西部、阿爾善油田和賽漢塔拉煤田的巴彥花群下組的地層中含有油氣資源;處于蘇尼特隆起區南部邊緣躍進凹陷的阿拉坦努和油頁巖礦化點，位于蘇尼特隆起區賽漢圖門凹陷西南邊緣的哈爾諾爾油頁巖礦化點，均屬于巴彥花群中下組含泥灰巖的湖相地層。

　　華北石油地球物理勘探局研究院(1983)研究成果說明了可能形成油頁巖沉積環境的地層層位。他們將下白堊統巴彥花群中組厚達121～1220m的灰色厚層泥巖段確定為生油層系，將下白堊統巴彥花群下組厚達0～228m棕褐色、綠灰色粉砂巖、細砂巖與灰、深灰色、灰綠色泥巖互層，確定為主要儲油層系。他們還將二連盆地馬尼特坳陷巴彥花群中組和下組的厚度等值線編制成圖(圖6-2、圖6-3)，十分明顯的顯示出中、下組的沉積凹陷中心所在;同時編制了馬尼特坳陷白彥花群中、下組沉積相圖，所顯示的深湖相和淺湖相與厚度等值線的沉積中心基本吻合，沉積中心、淺湖相和深湖相展布范圍既是生油層系所在，同時應當是最有可能形成油頁巖的地段。

　　3、老第三系(E2)

　　老第三系可能相當于阿山頭組。為一套河湖相沉積，巖性特征上部為米黃色、灰白色含礫粗砂巖、砂巖，含腹足類和脊椎動物化石，下部為灰白色與雜色泥巖互層，夾淡水泥灰巖，含化石。下界超覆于伊爾丁曼哈組之上，上界與寶格達烏拉組呈平行不整合接觸，地層時代為新近紀中新世。蘇尼特右旗阿里察布堿湖油頁巖礦化點賦存在該地層中，灰綠～黑色層狀或片層狀結構的生物泥巖和頁片狀油頁巖，伴生鈾、釷，U達0.002-0.024%，最大值0.075%;Th達0.004-0.019%，最大值0.023%。油頁巖構不成可利用礦床，應作為放射性U、Th礦產來對待。

　　二、油頁巖系巖相古地理概況

　　二連盆地的形成主要受相隔較近且方向斜交的不同構造區域性深斷裂和加里東期、早華力西期、晚華力西期及小型中間微地塊等基底構造控制。根據地質、地震、自然電位和視電阻率特征，二連盆地群劃分“五坳四隆”，107個凹陷，集二線以東有87個凹陷。

　　1、隆起區、坳陷區、凹陷的概念

　　隆起區、坳陷區屬于四級構造單元，凹陷、凸起屬于五級構造單元。

　　隆起區為盆地內基底隆起較高、區域上重力、電法均為正異常，總縱電導值<75歐姆，相當于白堊系下統白彥花群中、下組(K1b1+2)連片缺失區，或前白彥花群已連片出露區。

　　坳陷區為重力、磁、電負異常區，巴彥花群中、下組連片分布區，包括沉積有白彥花群中、下組(K1b1+2)地層的凹陷。

　　在坳陷區內，發育的多個巴彥花群中、下組沉積中心的區域稱之為凹陷，凹陷之間一般有前巴彥花群地層凸起或被斷裂分割。

　　隆起區的凹陷是指巴彥花群中下組、大面積連片缺失背景上的凹陷，表現為大面積孤立的重力、電法負異常，巴彥花群中、下組地層厚度>1500m時才給予命名。

　　20世紀60～70年代登記的油頁巖礦(化)點均位于隆起區凹陷邊緣。例如阿巴嘎旗阿拉坦努和油頁巖礦化點位于蘇尼特隆起區躍進凹陷邊緣;哈爾諾爾油頁巖礦化點位于蘇尼特隆起區昌圖希里凹陷邊緣;蘇尼特右旗阿里察干堿湖油頁巖礦化點位于蘇尼特隆起區阿齊圖烏拉凹陷邊緣等。隆起區凹陷多為地塹型構造，沉降幅度大，陸緣區很容易向盆地充填沉積，并伴有火山碎屑巖的沉積，在這樣規模不大的條形盆地中，很難形成可供利用的油頁巖礦床。坳陷區中的凹陷，巴彥花群中、下組厚逾千米，巖性主要為暗色泥巖和含油泥巖，局部含油率較高地段，可為油頁巖遠景區。

　　2、油頁巖系巖相古地理特征

　　二連盆地北西部，主要受NE向的二連～賀根山古縫合帶和二疊系基底構造控制，NE向、NNE向展布有規模較大的烏尼特坳陷區、馬尼特坳陷區和烏蘭察布坳陷區。上述坳陷區段拉張斷陷始于早中侏羅世，在馬尼特坳陷阿拉坦合力凹陷保存有相對較好的中下侏羅統阿拉坦合力群含煤沉積建造，厚度達87～2180m(阿巴嘎煤田)，斷陷盆地呈NE向狹長狀分布，在窄而深的斷陷中最大沉積厚度可達4000m。中侏羅世末期構造變動，使其遭受強烈改造和褶皺變形。早白堊世為盆地發育的鼎盛時期，普遍經歷了一個持續裂陷—斷坳—抬隆演化階段的沉積環境，沉積作用受斷層控制。此期，盆地擴張大于沉降，廣泛沉積了河湖相沉積體系的砂泥巖和半深水～深水湖相含油泥巖(暗色泥巖)，為含可燃有機建造，地層厚度2200～3000m，為一套含煤、生油(氣)巖系。初步查明該區帶坳陷區的阿南凹陷、阿北凹陷、額仁淖爾凹陷、腦木根凹陷(集二線以西)、高力罕凹陷和吉爾嘎郎圖凹陷等6個含油氣顯示或屬生油凹陷。晚白堊世，盆地整體轉化為坳陷，發育了不整合于下白堊統之上的上白堊統類磨拉石建造。

　　二連盆地南部，主要受近EW～NEE向展布的溫都爾廟～西拉木倫河古俯沖帶和索倫敖包～林西古俯沖帶深斷裂控制，發育形成騰格爾坳陷和川井坳陷(集二線以西)，但兩者構造特點不盡一致。西段川井坳陷以早白堊世斷陷為主體，其基底為晚元古代變質巖系和下二疊統，下白堊統含煤地層直接不整合其上。騰格爾坳陷亦以早白堊世斷陷為主體，發育有賽漢塔拉等8個次級構造——凹陷，以中下侏羅統地層的殘留(厚度400～1800m)分布，反映當時的盆地發育可能主要受北側的林西深斷裂和南側的西拉木倫河深斷裂的控制，總體近EW向和NEE向，出現多個沉降中心，各個沉降中心具有厚度不對稱、靠近主斷層一側厚度變大的展布特征，這一特征反映了早中侏羅世該坳陷也具有斷陷或斷坳盆地性質。早白堊世坳陷中次級凹陷則顯示出新生的北東或北北東向的構造特征，該區新生代坳陷強烈，發育形成東西向展布的渾善達克上疊坳陷，湖泊、沙漠廣布。據物探資料，坳陷西段最深可達2000m，而東段坳陷較淺，坳陷北界為斷層所截，是一個北斷南超的半地塹型盆地。

　　二連盆地中部的蘇尼特隆起區主要是在錫林浩特中間地塊基礎上形成的。基底以太古界變質巖系和上古生界為主，8個次級凹陷中，除布郎沙爾凹陷(斷陷)沉降幅度較大，其余凹陷沉降幅度皆小于2000m。

　　坳陷區中的凹陷巴彥花群中、下組地層連續沉積逾千米，巖性一般為棕褐色綠灰色粉砂巖、細砂巖與深綠色泥巖，說明當時沉積環境是一種溫暖潮濕的古氣候條件。

　　凹陷中心所在與深湖相和淺湖相厚度等值線的沉積中心基本吻合，經統計馬尼特坳陷的阿南凹陷、塔北和塔南為半深湖相，其它坳陷區的凹陷為淺湖相。

　　三、油頁巖成礦控制因素分析

　　油頁巖是一種含有機組分的巖石。區內外已探明和開發利用的油頁巖礦床的沉積環境為深沼澤、深湖～半深湖的淡水～微咸水域，弱還原～還原環境，氣候溫暖潮濕，水流、湖盆穩定，低等生物繁盛，在湖盆四周物源供給很少情況下，連續沉積厚大的泥巖或泥質粉砂巖、頁巖，顏色呈褐色、灰綠色和深灰色。根據有限資料對二連盆地油頁巖礦(化)點和含油泥巖成礦控制因素進行如下分析。

　　1、成礦環境分析

　　二連盆地20世紀50～70年代勘查與登記的油頁巖礦(化)點均位于隆起區凹陷及凹陷邊緣。例如多倫縣牤牛泡子油頁巖礦點位于溫都爾廟隆起區多倫盆地;阿巴嘎旗阿拉坦努和油頁巖礦化點位于蘇尼特隆起區布郎沙爾凹陷;蘇尼特左旗哈爾諾爾油頁巖礦化點位于蘇尼特隆起區阿其圖烏拉凹陷邊緣。上述礦(化)點油頁巖具有層數多、單層厚度薄的特點，且展布范圍小，呈條帶狀。例如多倫縣牤牛泡子油頁巖礦點形成3層灰色和灰褐色油頁巖，總厚度14.50m，礦層間夾有含礫砂巖和粗砂巖，說明盆地范圍小，水動力條件動蕩，陸緣物質易于充填沉積，這也就是隆起區凹陷不利于油頁巖形成工業礦床的因素之一。

　　無論是坳陷區的凹陷還是隆起區的凹陷，都較好的接受了白彥花群中下巖組的沉積，坳陷區凹陷較隆起區凹陷，相對沉積厚度大、分布面積廣、形成有淺湖相～深湖相沉積，這種相環境是生成油頁巖或油頁巖形成的必備條件。

　　2、地球化學特征

　　油頁巖是一種含有機組分的巖石，有機組分由C、H、O、N和S組成。有機質在湖盆中經過一系列生物化學作用形成干酪根，干酪根被認為是生油氣的原始物質。干酪根加熱可以產生各種烴類和可熔性瀝青。干酪根依據其化學成分及生源物的不同，可以分為腐泥型(Ⅰ型)、過渡型(Ⅱ型)和腐殖型(Ⅲ型)三類(地球科學大辭典2005)，其中腐泥型和過渡類型干酪根對油頁巖的生成有利。

　　3、油頁巖與相關礦產關系

　　油頁巖與煤田、石油關系較為密切。內蒙古煤田地質局第三次煤田預測(1995)運用現代沉積學理論，討論了主要聚煤盆地沉積體系的時空演化規律，研究了主要聚煤期沉積巖石和巖相古地理等。列舉了二連盆地由東到西的霍林河煤田、白音華煤田、勝利煤田、賽漢塔拉煤田的沖積扇、河流相、三角洲及濱湖相環境，上述煤田形成比較寬廣的淺湖相～深湖相的環境是難以實現的，加之各盆地有同生沉積邊界斷層的存在，由于沉降速度的加劇，陸緣碎屑會迅速充填，可能形成泥炭沼澤或沼澤型油頁巖向同沉積斷裂方向呈馬尾狀尖滅。各煤田煤層之上形成油頁巖沒有文字記載，但在煤層生成(泥炭沼澤化)之前的淺湖～深湖相不排除生成油頁巖的可能。

　　坳陷區凹陷已探明有工業油流，生油層主要為巴彥花群中下組(K1b1+2)含油泥巖(暗色泥巖)。坳陷區凹陷含油泥巖具有連續沉積特點，且厚度較大。例如馬尼特坳陷8個凹陷白彥花群中下組沉積厚度2000～3500m，含油泥巖最大厚度700～1600m;烏尼特坳陷7個凹陷白彥花群中下組沉積厚度2000～3300m，含油泥巖最大厚度750～2000m;騰格爾坳陷8個凹陷巴彥花群中下組沉積厚度1800～3000，含油泥巖500～1000m;其它坳陷區凹陷亦具上述特征。含油泥巖是較好的生油層，當其指標達不到工業油(氣)指標，局部地段是否存在油頁巖，應當對坳陷區凹陷巴彥花群中下巖組含油泥巖區段作為油頁巖找礦評價遠景區。

　　四、 油頁巖潛在資源評價

　　根據石油、地礦地球物理勘查和研究成果，將二連盆地群劃分為四隆五坳107個凹陷(系指沉積有白彥花群中、下組的沉積盆地)。在集二線以東有87個凹陷，這些凹陷呈北東向或北北東向展布，分布在14.56萬Km2范圍內。

　　這些凹陷接受了早白堊世白彥花群的沉積，但不是所有凹陷中都賦存煤、石油、油頁巖。根據近年來了解的情況，在五個坳陷帶的26個凹陷，四個隆起帶的21個凹陷，共47個凹陷中查明有煤炭資源賦存(見二連盆地群凹陷分布圖)，占凹陷總數的43.9%，尚有56.1%的59個凹陷待進一步查證是否賦存有煤炭資源。

　　由撫順盆地和鄂爾多斯盆地油頁巖的成生環境和條件可知，油頁巖往往生成于淺～深湖相，也有成生于覆水沼澤相轉變為淺湖相的，撫順油頁巖就屬這種類型，主礦層位于煤層之上;據報道多數是在煤層之下的淺湖相～深湖相的環境中。不與煤相伴生的油頁巖礦層，大都形成于沉積環境比較穩定的淺湖～深湖相，弱還原到還原條件，陸緣碎屑很少，生物繁多的環境，沉積有機質類型多為腐泥型和腐殖～腐泥型，含油率較高，它往往是含油氣盆地中的主要生油巖，賦存在儲蓋層之下，鄂爾多斯延長組(T3y)的油頁巖屬這種類型;在K1b1+2的沉積地層中只發現有暗色泥巖的介紹，如巴音都蘭凹陷，電法解釋巴彥花群中下組厚度3000m，其中電法低阻層即暗色泥巖最大厚度1250m;阿南凹陷，地震解釋巴彥花群中下組厚度3500m，解釋暗色泥巖最大厚度1600m;賽漢塔拉凹陷，地震解釋巴彥花群中下組厚度2000m，地震解釋暗色泥巖最大厚度1200m，電法解釋低阻層(暗色泥巖)1250m。由此可見這種地球物理勘查的解釋成果，只能說明在這些凹陷中有半深湖～深湖相的暗色泥巖賦存。

　　在二連盆地群有可能形成油頁巖(生油層)、含油泥巖、暗色泥巖的相環境分布范圍廣，與濱湖相、三角洲相相毗鄰，水動力條件較動蕩，大都形成淡綠色、灰綠色富含各級碎屑的泥巖、砂質泥巖、粉砂巖、細砂巖，不是形成油頁巖(生油巖)的環境和條件。

　　根據石油勘查成果，油頁巖(生油層)或暗色泥巖均在深湖、半深湖相環境條件下形成，因此我們可以在一個凹陷范圍內，根據巴彥花群中、下段所處的相環境條件來確定可能賦存油頁巖(生油巖)的邊界范圍，作為預測資源量的面積參數，作為找尋油頁巖含油泥巖的指向標志。

　　1、成礦機制簡介

　　燕山運動中晚期巖漿形成了以張性為主并伴有張扭性構造的松弛活動，形成了一系列隆起和坳陷的構造盆地，為白堊紀的含油、含煤并伴有油頁巖、深色含油泥巖沉積的大小不同、形狀各異的斷陷盆地，是接受這類沉積的場所。

　　中侏羅世以后，由早、中侏羅世形成的陸相含煤的山間谷地或山間盆地型含煤建造轉化為主要北北東向構造活動帶控制的大規模且頻繁的火山活動，使大興安嶺主體抬升，東西兩側下陷，形成了海拉爾盆地群、二連盆地群和松遼盆地群。晚侏羅世強烈的火山噴發，是太平洋板塊向歐亞大陸板塊下俯沖熔融上升的結果。火山的噴發使地殼深部積累的能量得以大量的釋放，使構造應力場由擠壓轉化為拉張，受斷裂控制和差異性升降運動影響形成一系列的坳陷和隆起。坳陷帶展布的方向受基底構造的影響，呈NE向，局部呈NEE方向。在坳陷帶和隆起帶上形成了展布方向一致，形狀各異，凹陷深度差異較大的凹陷。在這些凹陷中形成了巴彥花群的沉積建造。

　　從已查明的含煤凹陷可知，霍林河煤田、白音華煤田、勝利煤田至到地跨集二線的賽漢塔拉煤田，煤層沉積之前多為沖積扇、河流、三角洲及湖濱相過渡為泥碳沼澤相后形成了煤層;煤層沉積之前出現淺湖相環境的只有霍林河煤田、白音華煤田、勝利煤田上下煤組之間的暗色泥巖段，才有可能出現短暫的淺湖相、濱湖相環境，但鉆探證實，此段泥巖中沒有發現關于油頁巖的報道。而二連盆地群的中西部如白音烏拉煤田、賽漢塔拉煤田只有上煤組的沉積，其下有否半深湖～深湖相的環境只能根據石油勘查的深孔資料來了解。

　　現以馬尼特坳陷帶為例加以分析。根據石油物探研究院1983年6月所作的“二連盆地區域構造劃分圖”，該坳陷帶面積15400Km2，劃分為8個凹陷3個凸起。其中阿南凹陷位于坳陷帶東北部的東南邊緣部位，本次調研將其定名為額仁寶力格凹陷。根據石油物探解釋成果面積1650Km2，凹陷深度5300m，地震解釋暗色泥巖最大厚度1600m;而半深湖相的大致范圍見附圖“二連盆地群馬尼特坳陷巴彥花群中、下組沉積巖相圖”所示：下組的范圍為1007Km2，中組的范圍為1281.5Km2，由圖上可見半深湖相的范圍中組比下組有所擴大;中下組的沉積厚度在500m～1500m之間;暗色泥巖最大厚度1600m，這套暗色泥巖中是最有可能生成油頁巖(生油層)的層段，有多厚無實際數據;但阿爾善油田確實證明該段暗色泥巖是主要生油層，這是油頁巖成生最有利的層段。

　　據以上推斷在馬尼特坳陷帶西南部靠坳陷的北部邊緣的達爾罕烏拉凹陷，巴彥花群中下組在此凹陷范圍內也沉積了半深湖相-深湖相的地層，下組的范圍522Km2，，中組的范圍370.25Km2，其范圍有縮小的趨勢;在此地區有上煤組的沉積，推測在煤層組以下的半深湖的沉積相環境內生成油頁巖(生油層)的可能行較大，可以作為尋找油頁巖和生油層的范圍。位于此凹陷南東側的白音烏拉凹陷，據此相圖為淺湖相沉積;而實際上，白音烏拉凹陷中，巴彥花群中、下組由淺湖相漸變為泥碳沼澤相，形成了巴彥花群地層中的上含煤段，而煤層以下沉積了以淺灰綠色、綠色為主的淺湖相不同粒級的沉積物。由此可知從勝利凹陷往西至集二線以東地區，凡沉積有巴彥花上含煤段的盆地，含煤段以下基本上很少出現凹陷幅度較大，出現半深湖～深湖相的沉積環境，不宜作為尋找油頁巖、含油泥巖的目標區。

　　從“二連盆地馬尼特凹陷巴彥花群中下組沉積相圖”上可知，位于白音錫力西北方向的半深湖相范圍較小，面積約為226.5Km2，由淺湖相過渡到范圍縮小的半深湖相，凹陷深度較淺，因此形成半深湖相暗色泥巖層段厚度不大，也不是尋找油頁巖的地段。

　　由以上實例可知在平面范圍15400 Km2的馬尼特坳陷帶的8個凹陷中，不是每個凹陷都具備形成油頁巖(生油層)或暗色含油泥巖的相環境條件，從所附沉積相圖上可知，只有三片，面積分別為370.25Km2、226.5Km2和648.75Km2，總計1281.5 Km2。半深湖～深湖相環境條件的范圍，僅占此坳陷帶面積的8.3%。由此可知在集二線以東14.56萬Km2范圍內五個坳陷帶，87個凹陷中尋找成生油頁巖(生油層)和含油泥巖的半深湖～深湖相的環境條件分布范圍的幾率較小，這比尋找含煤凹陷的幾率要小。

　　2、對含油頁(泥)巖遠景區的尋找方向的建議：

　　(1)凡鉆探證實發現工業油流、有油氣顯示的凹陷，凹陷深度大，范圍較廣的，有半深湖～深湖相暗色泥巖沉積較厚的地段是最有可能找到油頁巖(生油層)、含油泥巖的地段。

　　(2)凹陷深度較大，分布范圍較廣的盆地中，賦存有巴彥花群上下兩個煤組的含煤盆地中，兩個煤組之間的暗色泥巖段是尋找油頁巖和含油泥巖的方向，如霍林河煤田、白彥花煤田和勝利煤田。而勝利煤田下煤組之下的半深湖～深湖相泥巖段中也發現有規模范圍不大的有工業開發價值的稠油和瀝青，此段地層中也是賦存油頁巖、含油泥巖的層段。

　　(3)已探明只有上煤組的凹陷，其下部多為淺湖相、湖濱相、河流相的沉積環境過渡到沼澤相、泥碳沼澤相，爾后形成上煤組;這類坳陷中一般不含有半深湖～深湖相的沉積環境及地層，不是尋找油頁巖(生油層)的方向。但賽漢塔拉凹陷為一特例，即便賦存有生油層也是規模范圍小、工業利用價值不大的。

　　(4)對沒有查明有煤、油(氣)賦存的凹陷，面積較小且呈窄條帶狀分布，兩側陸緣碎屑層較近，沉降深度小于1500m的，由于沒有形成半深湖～深湖相沉積環境，不能作為尋找油頁巖、含油泥巖的目標層。

　　(5)建議把烏尼特坳陷帶中的高力罕凹陷和蘇尼特隆起帶的躍進凹陷，作為尋找油頁巖(生油層)、含油泥巖的試驗靶區。

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