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

论文摘要

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。

论文目录

• 作者简介
• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题来源和研究意义
•     1.1.1 选题来源
•     1.1.2 选题的研究意义
•   1.2 选题的国内外研究现状
•     1.2.1 煤矿物学研究现状
•     1.2.2 煤地球化学研究现状
•     1.2.3 新疆煤地球化学研究现状
•   1.3 研究内容和技术方法
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 研究方法及技术路线
•   1.4 完成的主要工作量
• 第二章 区域地质背景
•   2.1 研究区范围及煤田分布
•   2.2 研究区构造特征
•     2.2.1 伊犁盆地
•     2.2.2 准南煤田
•     2.2.3 准东煤田
•     2.2.4 和什托洛盖煤田
•   2.3 区域地层及主要含煤地层
•     2.3.1 伊宁煤田
•     2.3.2 准南煤田
•     2.3.3 准东煤田
•     2.3.4 和什托洛盖煤田
•   2.4 本章小结
• 第三章 层序地层与沉积体系
•   3.1 层序地层划分
•     3.1.1 伊宁煤田
•     3.1.2 准南煤田
•     3.1.3 准东煤田
•     3.1.4 和什托洛盖煤田
•   3.2 沉积体系配置
•     3.2.1 伊宁煤田
•     3.2.2 准东煤田
•     3.2.3 和什托洛盖煤田
•   3.3 本章小结
• 第四章 煤的岩石学特征
•   4.1 煤中有机显微组分
•     4.1.1 伊宁煤田
•     4.1.2 准南煤田
•     4.1.3 准东煤田
•     4.1.4 和什托落盖煤田
•   4.2 煤的矿物学特征
•     4.2.1 伊宁煤田
•     4.2.2 准东煤田
•     4.2.3 准南煤田
•   4.3 煤相特征
•     4.3.1 伊宁煤田
•     4.3.2 准南煤田
•     4.3.3 准东煤田
•     4.3.4 和什托落盖煤田
•   4.4 本章小结
• 第五章 煤化学特征
•   5.1 煤中水分
•     5.1.1 伊宁煤田
•     5.1.2 准南煤田
•     5.1.3 准东煤田
•     5.1.4 和什托洛盖煤田
•   5.2 煤中灰分
•     5.2.1 伊宁煤田
•     5.2.2 准南煤田
•     5.2.3 准东煤田
•     5.2.4 和什托洛盖煤田
•   5.3 煤中挥发分
•     5.3.1 伊宁煤田
•     5.3.2 准南煤田
•     5.3.3 准东煤田
•     5.3.4 和什托洛盖煤田
•   5.4 煤中硫
•     5.4.1 伊宁煤田
•     5.4.2 准南煤田
•     5.4.3 准东煤田
•     5.4.4 和什托洛盖煤田
•   5.5 本章小结
• 第六章 煤的地球化学特征
•   6.1 煤中元素丰度和分布特征
•     6.1.1 伊宁煤田
•     6.1.2 准南煤田
•     6.1.3 准东煤田
•     6.1.4 和什托洛盖煤田
•   6.2 煤中元素赋存状态
•     6.2.1 伊宁煤田
•     6.2.2 准南煤田
•     6.2.3 准东煤田
•     6.2.4 和什托洛盖煤田
•   6.3 本章小结
• 第七章 煤质特征的地质控制因素
•   7.1 源区母岩性质
•   7.2 构造沉降速率对煤质特征的影响
•   7.3 物源沉积体系分布对煤质特征的影响
•   7.4 湖平面变化对煤质特征的影响
•   7.5 煤中显微组分对挥发分产率的影响
•   7.6 地球化学异常的地质控制因素
•   7.7 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 博士论文

作者: 赵仕华

导师: 庄新国

关键词: 煤岩学,煤质特征,煤地球化学,控制因素

来源: 中国地质大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,矿业工程

单位: 中国地质大学

基金: 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局《新疆煤炭资源调查评价综合研究》项目子课题《新疆主要煤盆地聚煤规律和煤质特征研究》

分类号: P618.11

DOI: 10.27492/d.cnki.gzdzu.2019.000163

总页数: 161

文件大小: 33751K

下载量: 169