请问砂岩和页岩的化学成分是什么！

砂岩:石英成份65％以上,粘 土 10％左右,针 铁 矿13％左右,其它物质 10％以上

页岩是粘土岩的一种。结构中含有:粘土矿物（如高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等）,，还含有许多碎屑矿物（如石英、长石、云母等）和自生矿物（如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等）。

此外,页岩常见类型有:①黑色页岩。含较多的有机质。②碳质页岩。含有大量已碳化的有机质，常见于煤系地层的顶底板。③油页岩。含一定数量的沥青，黑棕色，浅黄褐色等，层理发育，燃烧有沥青味。 ④硅质页岩。含有较多的玉髓、蛋白石等。⑤铁质页岩。含少量铁的氧化物、氢氧化物等。多呈红色或灰绿色。在红层和煤系地层中较常见。

1油页岩定义

油页岩又称油母页岩，是加热“人造石油”（亦即“合成液体燃料”）的一种重要原料，经加热干馏后可分解生成油页岩油、干馏气和页岩半焦。油页岩油可作为燃料油，可进一步加工制取汽、柴油和化学品。油页岩也可作为锅炉燃料，在炉内燃烧产生蒸汽发电。

不同地质家与学者从不同研究角度，对油页岩作出过不同内涵的定义。

Gavin（1924）：油页岩是致密层状的沉积岩，含有33%以上的灰分，蒸馏时有油产出，在正常溶剂抽提时和石油没有区别。

Tissot和Welte（1978）：确实没有地质或化学上的油页岩定义。实际上任何热解生油量达到一定商业标准的浅层岩石，均可看作是油页岩。

НИΠогребнов等（1983）：油页岩是固体可燃矿产的一种岩石类型，它富含腐泥质或腐殖腐泥质，有机质占20%～80%，为化学成因-碎屑成因的沉积岩。

侯祥麟（1984）：油页岩是可燃性矿产之一，油页岩由矿物质和有机质组成，有机质中氢含量较高，低温干馏可得碳氢比类似于天然石油的油页岩油。

赵隆业等（1990）：油页岩是高灰分的固体可燃有机体，作为工业矿产要求含油率大于50%，发热量超过75MJ/kg，它可以是腐泥、腐殖或混合成因。它和煤的主要区别是灰分超过40%，它和炭质页岩的主要区别是含油率大于5%以上。

Dyni（2003）等：油页岩是一种细粒沉积岩，其中包含大量有机物，通过粉碎、蒸馏工艺可以提炼出大量的石油和可燃气。

刘招君等（2004）：油页岩，又称油母页岩，是一种高灰分的固体可燃有机矿产，低温干馏可获得油页岩油，含油率＞35%，有机质含量较高，主要为腐泥型、腐殖腐泥型和腐泥腐殖型，其发热量一般≥419mJ/kg。

目前，国际地质界普遍将含油率≥25桶油页岩油/吨（相当于含油率＞35%以上）的页岩统称为油页岩。其与煤的主要区别是灰分超过40%，与炭质页岩的主要区别是含油率大于35%，油页岩属于未成熟烃源岩。通过干馏、热解等方法从油页岩中获取的原油，称为油页岩油。油页岩油与页岩油存在明显差异：一是涵义不同，油页岩油是指未成熟烃源岩经高温加热裂解而获取的石油，页岩油是指成熟源岩已生成并滞留在泥页岩中的石油聚集；二是开采方式不同，油页岩油需要按固体矿产进行地表挖掘式或原位式开采，页岩油则是需进行水平井与分段压裂开采。

2油页岩分类

国内油页岩分类主要按工业-成因分类（赵隆业等，1990），分类方案见表13-5。该分类体系根据中国油页岩特征，选择含油率与灰分成分作为工业-成因分类的主要指标。

3油页岩成因类型

油页岩是一种有机成因的岩石，有机组分是由碳、氢、氧、氮和硫等元素组成。油页岩成因类型主要根据干酪根类型和热解参数进行分类，分为腐泥型（Ⅰ）、混合型（Ⅱ）（腐殖腐泥型（Ⅱ1）、腐泥腐殖型（Ⅱ2））和腐殖型（Ⅲ）3类。

Ⅰ型干酪根：具原始高氢含量和低氧含量，H/C原子比介于125～175之间，O/C原子比为0026～012，以含类脂化合物为主，直链烷烃很多，多环芳香烃及含氧官能团很少；生油潜能大，相当于浅层未成熟样品质量的80%。

Ⅱ型干酪根：原始氢含量虽较高，但稍低于Ⅰ型干酪根，H/C原子比为065～125，O/C原子比为001～013。属高度饱和的多环碳骨架，含中等长度直链烷烃和环烷烃甚多；来源于海、陆相浮游生物和微生物的混合有机质，生油潜能中等。

Ⅲ型干酪根：具原始低氢含量和高氧含量，H/C原子比为046～093，O/C原子比为005～030。以含多环芳香烃及含氧官能团为主，饱和烃链很少，被连接在多环网格结构上；来源于陆地高等植物；与Ⅰ、Ⅱ型相比，对生油不利，但埋藏到足够深度时，可成为有利的生气来源。

表13-5 我国油页岩按工业-成因性质的分类

注：T—焦油产率；Q—发热量。

（据赵隆业等，1990）

通过氢碳比和氧碳比的图解分析可见，中国油页岩主要为Ⅰ-Ⅱ型（图131）：①腐泥型油页岩（Ⅰ型），主要分布于新疆妖魔山、青海小峡、辽宁阜新和抚顺、吉林桦甸、梅河等地；②腐殖腐泥型（Ⅱ1型），主要分布于黑龙江达连河、吉林罗子沟、广东茂名、新疆三工河以及内蒙古东胜等地；③腐泥腐殖型（Ⅱ2型），分布较少，主要分布在青海大煤沟、陕西铜川、云南维西等地。

图13-1 中国油页岩氢碳比与氧碳比图解

Ⅰ—腐泥型；Ⅱ1—腐殖腐泥型；Ⅱ2—腐泥腐殖型；Ⅲ—腐殖型

页岩成分非常复杂

1、最主要的矿物：就是粘土矿物如高岭石、蒙脱石、水云母、伊利石等，一般含量在90%以上

2、次要矿物：石英、云母等

页岩按照次要成分可分很多种，例如

（1）炭质页岩：除大量粘土矿物外还有少量炭质，炭质含量高时可变成石煤或者煤矸石，另有少量黄铁矿

（2）钙质页岩：除大量粘土矿物外还有较多的碳酸钙（微晶或者胶状）

（3）砂质页岩：除大量粘土矿物外还有较多的砂粒（砂粒主要是石英）

（4）黑色页岩：粘土矿物20%以上；炭质可有可无；金属硫化物如黄铁矿、磁黄铁矿、针镍矿、方硫镍矿、闪锌矿、黄铜矿等可达5%以上；另有少量氧化钼。镍钼含量高时可形成黑色页岩型镍钼矿矿床。黑色页岩颜色黑是因为含有镍钼矿所以黑是黑但不染手，而炭质页岩的黑是因为炭质含量高，会将手染黑。

（5）硅质页岩：含有较多的玉髓、蛋白石等，SiO2含量在85%以上，其次为粘土矿物。

（6）油页岩：除粘土矿物、水、石英、黄铁矿、碳酸钙等矿物外，含有较多不溶于溶剂的有机质（成为油母），这种有机质经低温干馏可得页岩油、干馏气和页岩半焦。

1地质概况

抚顺盆地位于郯庐断裂带北延分支——敦密断裂带西端，现今抚顺盆地面貌为新生代裂谷盆地的残留盆地，据现存细粒沉积物的特征分析，现盆地范围属原始盆地中心部位。抚顺盆地地层主要由前震旦系、中生界白垩系、新生界古近系及第四系组成（图13-6）（辽宁省地质矿产局，1989），油页岩矿床主要发育于古近纪沉积期。古近系沉积于白垩系侵蚀面之上，在白垩系缺失地区直接覆盖花岗片麻岩，走向近东西。该地层自下而上进一步可划分为老虎台组、栗子沟组、古城子组、计军屯组、西露天组、耿家街组。

图13-6 抚顺盆地地层综合柱状图

2油页岩特征

A油页岩物理特征

抚顺油页岩颜色为褐色、棕褐色及深灰色。抚顺深褐色油页岩的含油率最高，可达12%，褐色次之，灰色者最低，一般为35%～6%，贫矿油页岩通常具有暗淡光泽，富矿油页岩具有较强的沥青光泽。油页岩呈致密块状构造，参差状断口，油页岩密度为212g/cm3，具有弹性，用指甲刻划呈光滑条痕，火烧冒烟，带有浓烈的沥青味。

B油页岩质量特征

（1）灰分：灰分越低，有机质含量越高，发热量和含油率也增加。抚顺油页岩的灰分较高，平均为7765%，灰分成分十分复杂，主要有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CuO、Ni2O3等。其中，Al2O3约占30%，SiO2约占55%，Ni2O3约占005%。

（2）挥发分：挥发分是油页岩品质好坏的定性指标，一般油页岩的挥发分高，含油率也高。抚顺油页岩挥发分较高，平均为1745%，主要与油母质的性质有关。

（3）水分：含水分越高，加工时需要蒸发水分的热量越大，而水分含量高不利于油页岩的加工。抚顺油页岩矿区西部勘查区水分含量为339%，龙凤勘查区水分含量为331%，水分含量中等，加工时所需要热量较少，有利于加工；老虎台矿区水分含量为805%，水分含量较高，加工页岩油时所需热量多，对加工不利。

（4）发热量：油页岩发热量，主要决于其中有机可燃物的含量和组成。抚顺油页岩矿区西部矿区发热量为57MJ/kg，东部露天矿为507MJ/kg。

（5）含油率：平均含油率在5%～8%之间，含油率高值出现在矿区内六号断层和十三号断层附近。

C油页岩岩石学特征

主要由石英（482%）、长石（77%）等碎屑矿物，高岭石（156%）、伊蒙混层（99%）、伊利石（62%）等黏土矿物，及菱铁矿（99%）和少量的黄铁矿组成，部分样品中含少量的方解石。

抚顺盆地贫、富矿油页岩在矿物组合上存在较大的差别。贫矿油页岩中陆源碎屑矿物含量明显高于富矿，主要体现在石英含量明显偏高，富矿油页岩中石英含量为19%～43%，贫矿油页岩中石英含量为46%～54%。在黏土矿物成分上，贫矿层中伊蒙混层含量明显小于富矿层，贫矿层中伊蒙混层含量最大值为3%，富矿层中伊蒙混层含量最大值为17%。陆源碎屑含量与离岸距离成反比，离岸越远，陆源碎屑含量越低。油页岩贫、富矿段陆源碎屑的变化特征，在一定程度上反映了富矿油页岩沉积时的水体较贫矿深，更靠近盆地中心。

D油页岩有机地球化学特征

抚顺油页岩的有机碳含量较高，一般在794%～2539%之间，平均为141%。其中，富矿油页岩有机碳含量高于贫矿油页岩，一般大于10%。随着有机碳含量增高，油页岩含油率呈线性正相关关系。在有机碳含量 ＞6%左右时，该岩石的含油率能达到35%以上，这一特征可以为缺少含油率测试数据的常规油气资源区的油页岩资源评价提供依据。

有机质类型为Ⅰ、Ⅱ1和Ⅱ2型。其中富矿呈现为Ⅰ和Ⅱ1型，而贫矿为Ⅱ1-Ⅱ2。富矿油页岩干酪根显微组分主要以腐泥无定形为主，仅含有少量的无结构镜质体和丝质体，缺少壳质组组分；贫矿油页岩干酪根显微组分以腐泥无定形和无结构镜质体为主，其次为壳质碎屑体、丝质体和孢粉体，与富矿油页岩相比，腐泥无定形组分含量明显偏少，壳质组、镜子组和惰质组组分含量明显偏高。富矿油页岩有机质类型要优于贫矿油页岩。

对抚顺盆地油页岩镜质体反射率的分析表明，Ro＜05%，处于未熟—低成熟热演化阶段。

3成矿主控因素

A沉积条件

抚顺盆地始新统沉积相演化规律主要表现为从湖沼亚相-浅湖亚相-半深湖亚相-深湖亚相-半深湖亚相-浅湖亚相，水体深度变化总体表现为浅-深-浅的过程。油页岩主要沉积环境为半深湖-深湖湘。

半深湖、深湖亚相主要发育在抚顺盆地计军屯组，半深湖亚相主要沉积了巨厚的灰黑色油页岩，水平层理较发育；深湖亚相主要沉积了巨厚的褐色油页岩，块状层理较发育，贝壳状断口。根据油页岩含油率的测试结果，深湖相油页岩的含油率和厚度明显高于半深湖相油页岩，高含油率的油页岩在野外风化后呈页片状。

B古气候条件

温暖湿润的气候条件，减少了湖泊陆源碎屑物质的供给，带来充足的营养物质，使湖泊的生产力大大提高。抚顺盆地油页岩沉积时期，气候温暖湿润，降雨量充足，植被比较繁盛。湖盆范围扩大、水体加深，以浮游生物和藻类供给为主。

温暖湿润的气候条件，也有利于有机质的保存。在抚顺盆地，油页岩中有机碳含量较高，一般介于85%～131%之间，平均为114%，最高可达204%。有机质类型主要以Ⅰ型和Ⅱ1型为主，且油页岩中含有黄铁矿结核，油页岩富矿层水平层理发育，表明属较深水环境，具备湖水长期分层条件，底层水处于严重缺氧的还原环境，有利于有机质保存。

C构造条件

构造对于油页岩矿的控制作用，体现在沉积时和沉积后两方面。

沉积时的控制作用主要是体现为同沉积断裂的控制作用，通过对比分析计军屯组贫、富矿油页岩等厚图以及古城子组地层等厚图、计军屯组地层等厚图、西露天组地层等厚图等可见，在抚顺盆地，沿着控盆断裂F1油页岩厚度明显加厚（图13-7）。盆地内部的同沉积断层控制了油页岩矿带的整体展布及较厚油页岩的块段分布；从南至北的控盆断裂，含油率也有增高的趋势。

沉积之后的控制作用，主要指的是后期构造对油页岩矿体的破坏作用。在抚顺盆地，后期构造的破坏作用主要指的是F1逆冲断层造成上盘油页岩全部抬升遭受剥蚀。此外，其伴生的F16断层导致油页岩地层发生反转。

图13-7 抚顺油页岩含矿区19号勘探线剖面图

（据郭巍，2009）