油母页岩
油母页岩（Oil Shale）又称油页岩，是可燃的、含有机质、灰分较高的沉积岩，由无机化合物矿物质和有机质组成。油母页岩是在浅海潟湖、深海以及陆地湖泊、沼泽等闭塞水体和还原环境下形成的泥岩，其所含的大量低等动植物在生物化学等地质条件作用下，形成了高灰分的可燃页岩。它比一般页岩的比重、硬度均较小，而韧性却较大，用指甲划有油痕，甚至可用刀切成片，用火烧有沥青臭味。
油母页岩与煤类似，是不可再生能源。其中的有机质主要为不溶于有机溶剂的干酪根及少量的可溶沥青，一般占总质量的10-50%；无机矿物质主要由石英、长石、高岭石、伊来石、方解石等黏土矿以及硫铁矿等组成，含量超过40%。作为一种富含金属的化石燃料，其主要成分含有大量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO等矿物。
油母页岩主要用于干馏炼油和燃烧产汽、发电。干馏后的废渣可用于生产化工产品，生产水泥、烧结砖、陶粒等建筑材料，以及生产改良土壤的复合肥等。全球油母页岩储量，以美国为最多，占世界页岩油资源的70%，中国次之，俄罗斯第三，刚果、巴西、意大利分列四到六位，其他国家相对较小。
形成原因
淤泥中含有大量的有机质，这些有机质的来源是水中的藻类，它们在死亡后沉积在湖底。如果有机会被很快的掩埋与氧隔绝，经过漫长的地质年代，这些沉积的有机化合物被埋在厚厚的沉积岩下。在地下的高温和高压下它们的有机质逐渐转化，衍变为油母质。油母质的形成多数在沉积掩埋的早期，当时的地温多不超过50℃。大约经历几千万年，沉积物越埋越深，地温越高（约100-150℃），油母质的成熟度达到一定范围就转化成烃（碳氢化合物），也就是液态石油或天然气。由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻，它们会向上渗透进入生油岩地层的孔隙间。途中遇到不透油的地层受阻而停留下来，慢慢汇集在此地层中，越聚越多，就形成油田。所以煤来自植物遗体的堆积，而石油则是主要来自水体的藻类沉积。湖里沉积物中的油母质多数来自藻类、细菌孢子、花粉或没药树等，以产生液态石蜡系的碳氢化合物石油为主。海里沉积物中的油母质多数来自浮游生物、藻类、细菌和少量陆上植物，以产生液态石油为主，天然气为辅。陆上沉积物中的油母质多数来自维管植物的木质素，以产生天然气为主。
成矿条件：油母页岩形成于稳定下降的构造条件，介质呈中性、弱碱性、弱至强还原性的淡水、半咸水或咸水中。其沉积古地理环境可以是湖泊，也可以是海湾或潟湖。
成矿时代：世界上油母页岩在寒武纪至第三纪均有分布。其中，以早志留世、石炭纪、二叠纪、三叠纪以及早第三纪为主。中国油母页岩主要赋存于石炭纪、二叠纪、三叠纪和侏罗纪、白垩纪、第三纪地层中。其中，第三纪是中国最主要的成矿时代。
分类
油母页岩根据沉淀环境，可以分为陆相、湖相和海相三种基本成因类型。陆相油母页岩中有机质是富含脂肪的有机物质组成；主要有没药树、袍子、蜡质表皮和那些常见于成煤湿润地域，或湿润的陆源植物根据的软组织，它们埋藏后，经过煤化作用，形成油母页岩中的有机质。湖相油母页岩中的有机质母质，主要指生活于淡水、咸水和盐湖的浮游生物藻类。藻类埋藏后，经腐化和煤化作用后形成油母页岩中的有机质。海相中油母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须苔属。
分布区域
美国、俄罗斯、巴西油母页岩资源量占世界油母页岩总资源量的86%。其中，美国占比达到69%（图1）。中国油母页岩分布在20个省或自治区的47个盆地中。油母页岩总资源量为7199.37亿吨，页岩油资源量为476.44亿吨。准噶尔盆地是中国富含油母页岩的盆地之一，其油母页岩资源主要富存于博格达山北麓，油母页岩呈弧形分布于博格达山前带，东起吉木萨尔县烧房沟，西至乌鲁木齐市妖魔山，以甘河子为界，可分为东、西2段。优质油母页岩矿床主要分布于西段，其东西长40公里、南北宽4-6公里、总面积约200平方千米。自西向东，有妖魔山、水磨沟区、芦草沟、三工河及韭菜园子油母页岩矿床等，成为准噶尔盆地南缘规模巨大的二叠纪油母页岩分布带。
主要特性
矿物组成
油母页岩成分主要包括油母、水分和矿物质。①油母。含量约10%～50%（干基），是复杂的有机高分子化合物有机化合物，富含脂肪烃结构，而较少芳香烃结构。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，则油母页岩产油率高。②水分。为4%～25%不等，与矿物质颗粒间的微孔结构有关。茂名油母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、粘土、云母、碳酸盐岩以及云浮广业硫铁矿集团有限公司等。含量通常高于有机质。
物化特性
油母页岩呈灰、浅褐、黄褐至深褐、黑色等色调；用火柴燃点时冒烟，具油味；用指甲刻划有油痕。其相对密度为1.4～2.7。油母页岩没有明确的地质定义或特定的化学公式，其层状结构也不总是有明显的界限。油母页岩在低沸点有机溶剂中的溶解度较低，并且在热分解时会产生液态有机产物。
结构特征
泥状结构，水平层理构造；通常具页理，受打击时，能顺层分裂成薄片。
采用历史
人类自史前时代以来就使用油母页岩作为燃料，因为它通常无需加工即可燃烧。铁器时代的英国人还曾将其打磨成饰品。英国首个关于从油母页岩中提取石油的专利是1684年授予贝克和塞尔的英国王室专利303号。现代工业开采油母页岩始于1837年的法国奥图，随后在苏格兰、德国和其他一些国家进行开采。19世纪的操作主要集中在生产煤油、灯油和石蜡，这些产品帮助满足了工业革命期间照明需求的增长。此外还生产了燃料油、润滑油和氨水。由于传统石油资源有限以及汽车和卡车的大规模生产导致汽油消耗增加，欧洲油母页岩产业在第一次世界大战前迅速扩展。尽管爱沙尼亚和中国的油母页岩产业在第二次世界大战后继续增长，但大多数其他国家由于加工成本高和更便宜的石油可用而放弃了相关项目。1973年石油危机后，全球油母页岩产量在1980年达到4600万吨的峰值，然后在2000年降至约1600万吨，原因是1980年代廉价常规石油的竞争。1982年5月2日，被称为“黑色星期天”的一天，埃克森公司因油价低迷和成本增加，取消了位于科罗拉多州ParaChute附近的50亿美元的Colony页岩油项目，解雇了超过2000名员工，并导致大量房屋被收回和小企业破产。1986年，美国总统隆纳•威尔森•雷根签署了《1985年综合预算调节法案》，该法案取消了美国合成液态燃料计划。全球页岩油行业在21世纪初开始复苏。2003年，美国重启了页岩油开发计划。2005年，根据《2005年能源政策法》，当局推出了一项商业租赁计划，允许在联邦土地上开采页岩油和油砂。
中国油母页岩勘探开发已有70多年的历史。20世纪50年代，油母页岩开发利用得到突飞猛进的发展，页岩油产量一度占据中国石油产量的近一半。其中，抚顺页岩油产量从1952年22.61万吨快速增加到1959年的72万吨，占当年全国石油产量的21%。与此同时，茂名市页岩油矿投入开发，页岩油生产能力达到20万吨，至1993年，累计生产页岩油292万吨；20世纪60—90年代，随着大庆市、辽河、吉林省等油田的相继发现，油母页岩生产成本远高于常规石油，导致中国油母页岩工业逐渐萎缩，勘探开发工作基本停滞。中国最大的油母页岩生产基地—抚顺油母页岩厂于1965年停产，茂名页岩油厂于1993年停产；随着世界能源需求的不断增长，中国油母页岩工业又迎来了新的发展机遇。2006年，完成了首次全国性油母页岩资源评价工作，从2000年的10万吨左右，增长到2010年60万吨，位居世界第一。其中，抚顺矿业集团有限责任公司页岩油年产量占中国的一半以上。
应用领域
在油母页岩炼油过程中还能得到许许多多副产品：硫酸铵可作肥料、酚类和吡啶可用作生产合成纤维、塑料、染料、药物的化工原料。排出的气体，如同煤气一样，可作气体燃料。留下的页岩灰渣，可用来制造水泥熟料、陶瓷纤维、陶粒等建筑用材。综合来说，可提炼出各种燃料油类，也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。油母页岩可谓“全身是宝”。归纳起来，油母页岩有三种主要用途：
化工业
若将油母页岩打碎并加热至500℃左右，就可以得到页岩油。中国常称页岩油为人造石油。一般来说，1吨油母页岩可提炼出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。油母页岩还可以直接用于有机肥料的生产。如中国陕西有一企业就拟投资1000万元，利用印台区地区现有的油母页岩资源，在原有50000吨磷肥生产线的基础上进行技术改造，建设年产50000吨油母页岩有机复合肥的生产线。在爱沙尼亚，油母页岩主要用来发电和提炼页岩油
能源
首先是用来发电。利用油母页岩发电的形式有两种。一是直接把油母页岩用作锅炉燃料，产生蒸汽发电；另一种是把油母页岩低干馏，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，可以利用油母页岩燃烧供暖。在2001/2002年度，爱沙尼亚利用油母页岩发电和向居民、工业供暖所创造的效益分别占国家税收的76%和14%，对其国民经济具有重要意义。再次，可以利用油母页岩燃烧带动发动机，用于长途运输。在巴西，油母页岩主要用作运输燃料；在中国和澳大利亚，油母页岩主要用于提炼页岩油和用作燃料；在俄罗斯和以色列，油母页岩主要用于发电。
建筑业
作为附加品，油母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。在德国，每年有30万吨油母页岩用于水泥的生产。在中国，油母页岩干馏和燃烧后的半焦灰渣用来制造砌块、砖、水泥、陶粒等建材产品。
矿物开采
开采方式
直接开采包括露天和井下两种开采方式。露天开采适合于埋藏较浅的矿床开采，成本低，安全系数高，辽宁抚顺和茂名市就是典型的例子。井下开采有竖井、水平坑道采矿两种方式，适合于埋藏较深的矿床。
环境影响
直接开采油母页岩是较原始的开采方式，局限性比较大，对生态环境的破坏也十分严重，主要表现在三个方面：一是生态及水质破坏严重。无论是露天采矿还是井下采矿，都需要把地下水位降低到含油母页岩层的层位以下，开采1立方米油母页岩，一般需要抽出25立方米的地下水；采矿水极大地增加了地表水、地下水中硫酸盐的含量。在巴西，油母页岩采矿长期破坏着矿山及其附近的生态平衡和水位水质的稳定。二是灰渣污染严重。通过直接开采得到的油母页岩用于提炼页岩油或直接燃烧，产生大量灰渣，如果不回收利用则不仅会造成空气污染，且废弃灰渣占地面积大，其中金属元素和微量元素渗入地下水体，危害人们生产生活。三是直接开采占地较多，一旦开垦就无法完全修复。
参考资料
【智慧科协】地表油苗——油页岩.微信公众平台.2025-04-01
海洋科普（1809）| 轻松看懂油页岩！.微信公众平台.2025-04-01
我国油页岩资源开发“提速升级”.百家号.2025-04-01
何为油页岩？.巴中市自然资源和规划局.2025-04-01
Geological Overview of Oil Shale.researchgate.2025-04-01
油页岩（1）.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院地质博物馆.2025-04-01