新疆北部准噶尔和伊犁盆地主要煤田煤质特征及其地质控制因素分析

发布时间：2020-10-14 03:47

　　 本文以新疆北部准噶尔盆地准东煤田、准南煤田、和什托落盖煤田和伊犁盆地伊宁煤田为研究对象,基于大量的煤田勘探成果、已发表的文献和实际的取样分析,运用层序地层学、煤地质学、煤岩学、煤化学和地球化学的理论和方法,系统总结了这些煤田的煤质特征,揭示了煤质特征的变化规律,分析了煤质特征变化规律的地质控制因素。取得的主要成果和认识如下:1、新疆侏罗系煤中有机显微组分总体以镜质组和惰质组为主,具有相对高的惰质组含量为特征,但是不同盆地、不同煤田和不同含煤单元的煤层中,有机显微组分组成存在一定差异。从这几个煤田西山窑组煤层的对比来看,和什托洛盖煤田和准南煤田西山窑组煤层中镜质组含量明显高于准东煤田和伊宁煤田。从八道湾组煤层和西山窑组煤层的对比来看,准南煤田和伊宁煤田八道湾组煤层镜质组含量明显高于西山窑组煤层。单一煤田内,例如:准东煤田由西向东西山窑组煤层镜质组含量明显增高。含煤岩系厚度与煤中镜质组含量具有好的正相关性。另外,在层序地层格架下,湖扩体系域煤层镜质组含量明显高于高位体系域煤层煤层镜质组含量。煤层中有机显微组分的这种差异性变化主要与沼泽覆水程度和埋藏速率有关,其主要受盆地类型、盆地构造不同演化阶段、盆地内不同构造单元基底活动性、湖平面变化和沉积体系分布的控制。总体来看,快的盆地基底构造沉降速率和湖平面的上升有利于泥炭沼泽保持相对高的潜水面和快速保存,形成相对还原的沉积水体环境。准东煤田位于准噶尔盆地东部隆起带,西山窑组煤系地层相对较薄,煤层相对厚,物源沉积体系相对较少,表明具有较低的基底沉降速率和较少的物源供给,因而易于形成相对弱氧化还原环境。以干燥森林沼泽相为主的高位突起泥炭沼泽,显微组分以惰质组为主。准南煤田位于准噶尔盆地南缘前陆冲断带以及和什托洛盖煤田受控于伸展背景下的边缘断裂控制,具有较快的基底沉降速率,故沼泽类型以湿地草本沼泽-潮湿森林沼泽相为主,显微组分以镜质组为主。2、新疆侏罗系煤中矿物含量总体相对较低。矿物主要以高岭石和石英为主,含不同含量的碳酸盐矿物(例如方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿)和微量的硫化物矿物(例如黄铁矿)和硫酸盐矿物(例如石膏和重晶石),以及硅铝酸盐矿物(微斜长石、伊利石、钙长石、斜绿泥石、皂石、坡缕石和霞石)。不同煤田煤层中的矿物种类具有较大变化,准东煤田西山窑组煤层矿物以高岭石和石英为主;准南煤田西山窑组以碳酸盐、石英和高岭石矿物为主;伊宁煤田西山窑组和八道湾组煤层以高岭石和石英为主,但西山窑组煤层具有相对高的菱铁矿含量,八道湾组煤层具有相对高的方解石含量。高岭石和石英主要为碎屑成因,少量为同生自生成因;碳酸盐、硫化物以及硫酸盐矿物为成岩后生成因。3、新疆侏罗系煤总体以低-中灰煤为特征。从这几个煤田西山窑组煤层的对比来看,和什托洛盖煤田总体灰分产率最高,准南煤田和伊宁煤田次之,准东煤田最低。单一煤田内,准东煤田由西向东和由南向北西山窑组煤层灰分产率总体具有增高的趋势;和什托洛盖煤田和伊宁煤田自南北边缘向盆地内部灰分产率具有降低的趋势。新疆侏罗系煤中灰分产率主要受基底沉降速率和沉积体系分布控制。基底沉降速率控制着源区的物源供给强度,进而影响到沉积体系的分布和规模。例如:准南煤田位于准噶尔盆地南缘前陆冲断带,较快的基底沉降速率导致煤中灰分产率明显高于准东煤田(位于准噶尔盆地东部隆起带,较慢基底沉降速率)。盆地边缘煤层灰分产率一般高于盆地内部,沿盆地边缘灰分产率呈现低灰带和高灰带的交替出现,这主要受控于物源供给方向和沉积体系空间配置。例如:受南北两侧物源供给影响,和什托洛盖煤田和伊宁煤田煤中灰分产率自南北边缘向盆内整体减小;受三角洲朵体分布影响,低灰带出现于朵体之间,而高灰带出现于朵体之上,呈现低灰和高灰带交替展布。4、新疆侏罗系煤总体以中高-高挥发分的长焰煤、不粘煤为主,准南煤田局部出现中变质烟煤。在含煤岩系剖面中,原煤挥发分产率在垂向上没有明显的梯度变化。从八道湾组与西山窑组煤层对比来看,八道湾组煤层挥发分产率通常高于西山窑组煤层,出现挥发分产率反梯度现象。原煤挥发分产率与煤的镜质组含量具有正相关关系。在煤化作用演化过程中,煤中挥发分产率主要受温度、压力和作用时间的影响。在深成区域变质作用下,煤层随着埋藏深度的增加,随地热增温率的增高,煤中挥发分产率逐渐降低。在深度剖面中,地热增温率的高低决定挥发分产率梯度的高低。由于准噶尔和伊犁盆地边缘具有相对低的地热增温率,因此,形成的煤变质梯度较低。在低煤级阶段,煤中的挥发分产率主要受煤岩成分的影响;在显微组分中壳质组具有最高的挥发分产率,惰质组具有最低的挥发分产率,镜质组介于两者之间。很明显,八道湾组煤层挥发分产率通常高于西山窑组煤层,出现挥发分产率反梯度现象,主要与八道湾组含有更高的镜质组含量有关。5、新疆侏罗系煤盆地为内陆淡水盆地,总体以低硫含量为特征,相对高硫含量煤主要分布在煤田边缘浅部区和煤层火烧区附近。这可能主要与煤层的火烧和靠近煤层露头硫的次生富集有关。6、新疆和什托洛盖煤田、准东煤田、准南煤田和伊宁煤田侏罗纪含煤地层形成期,上述煤田的源区母岩以酸性岩为主,中性岩次之。新疆侏罗系主要含煤盆地煤中常量和微量元素含量低,主要与煤中低的矿物含量有关。伊宁煤田、和什托洛盖煤田和准东煤田煤中富集钠。煤中钠的富集可能受控于富钠的地下水渗入煤层和以水合离子的形式赋存于煤的孔隙中,富钠的流体来自于地下水对顶底板岩层的淋漓或来自于后期盐渍化的地表水。和什托洛盖煤田煤中富集的Sr主要赋存于碳酸盐矿物和硫酸盐矿物(如重晶石),为次生热液流体成因。
【学位单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P618.11
【部分图文】：

赵仕华：新疆北部准噶尔和伊犁盆地主要煤田煤质特征及其地质控制因素分析1）地质背景研究过大量收集前人文献及勘探成果资料，结合本次论文的研究方向，对其行归纳整理。着重查明研究区的构造位置、构造演化、地层发育特征、理格局和变迁、聚煤特征。对研究区整体的地质特征有初步把握，为采及一些关键性问题的解决提供一定的指导。2）煤化学特征研究煤质特征的变化与海平面变化、陆源碎屑供给和沉积环境等因素相结合分布的主控要素；通过煤相投图判断聚煤期泥炭沼泽类型及成煤环境。

第二章 区域地质背景2.1 研究区范围及煤田分布准噶尔盆地和伊犁盆地位于新疆北部（图 2.1），具有丰富的煤炭资源，是我国重要的煤炭生产基地。准噶尔盆地主要包括准南煤田、准东煤田和和什托洛盖煤田（图 2.1）。准南煤田位于天山北麓，准噶尔盆地南缘，西起乌苏县四棵树煤矿以西，东至吉木萨尔县水西沟以东，呈近东西向带状展布。行政区划包括了昌吉回族自治州吉木萨尔县、阜康市、呼图壁县、玛纳斯县，乌鲁木齐市（县），伊犁哈萨克自治州塔城地区沙湾县和乌苏县南部山麓地带。准东煤田位于准噶尔盆地东部，克拉麦里山南麓，霍景涅里辛沙漠以北。和什托洛盖煤田位于西准噶尔界山的交接地带，范围与和什托洛盖盆地范围基本一致，为一山间盆地。

Ⅰ-伊犁盆地；Ⅰ1-伊宁-巩乃斯叠合断坳陷；Ⅰ11-北缘坡折带；Ⅰ12-北缘同生断陷带；Ⅰ13-霍城断凸区；Ⅰ14-中央洼陷带；Ⅰ15-南部斜坡带和南缘逆冲断阶带；Ⅰ16-雅马渡-白石墩凸起；Ⅰ17-巩乃斯凹陷；Ⅰ2-尼勒克断陷；Ⅰ3-阿吾勒拉断块隆起；Ⅰ4-昭苏断陷；Ⅰ5-恰普恰勒山逆冲推覆山地；Ⅱ-科古琴-博罗科努早中古生代陆内造山带；Ⅲ-哈尔克-那拉提早中古生代活动陆缘碰撞造山带；1-一级逆冲断层；2-二级逆冲断层；3-三级正断层；4-一级断层；5-二级断层；6-三级断层。图 2.2 伊犁盆地构造分区图（据张国伟等，1999[66]）
【参考文献】

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本文编号：2840131