國家煤炭實物標本庫體系建設與評估

崔立偉，鄧慧娟，夏浩東，張蘇江，易錦俊，孔令湖

（國土資源實物地質資料中心，河北 三河 065201）

國家煤炭實物標本庫體系建設與評估

崔立偉，鄧慧娟，夏浩東，張蘇江，易錦俊，孔令湖

（國土資源實物地質資料中心，河北 三河 065201）

依據我國煤炭資源特征、聚煤時期、煤炭成因類型、成煤環境等因素，在全國范圍內收錄一些具有典型性、代表性和系統性的煤炭實物標本到國家實物地質資料館藏機構中，以進行中國煤炭實物標本庫體系建設。該體系建設主要包括確定采集目標，制定采集原則和工作方案，資料入庫、歸檔管理等幾個方面內容。目前，共完成了100個煤炭礦山、26個煤巖特征系列樣和11個共（伴）生礦產資源的實物標本及相關資料的整理工作，初步建成了中國煤炭實物標本庫體系，它的建成集中展示了我國煤炭資源地質成果，地質科研價值意義重大。

煤炭資源；煤炭實物標本；實物標本庫；體系建設

煤炭是一種固體可燃有機巖，它作為一種重要的化石燃料，早以被廣泛應用。我國幅員遼闊，煤炭資源豐富，儲量居世界第三位，煤炭早已成為國家能源的主體部分，貫穿于社會經濟發展的始終。我國煤炭資源具有分布廣、成煤時代多、盆地類型復雜、煤質煤種齊全、開發強度不一等特點，且煤中含有大量關聯全球變化、成礦事件等地球科學信息，科學研究價值極大［1－3］。然而，當前我國煤炭資源正以年產約30億t的速率快速消耗，導致許多危礦及閉礦現象的發生，正嚴重威脅著煤炭資源的合理利用及與此關聯的地質科學信息。因此，盡快建立國家煤炭實物庫，集中保存、展示和利用煤田（礦區）地質信息，搭建煤炭研究地質共享資源平臺，推進煤炭地質科學研究任務緊迫、意義重大。

1 煤炭實物標本庫體系概述

將經過精心選擇和長期收集能夠反映我國主要成煤時代、煤質煤種、盆地類型、成煤條件等特征的煤炭標本及其相關附屬資料收錄到國家實物地質資料館（國家實物地質資料館是我國目前唯一的一個國家級實物地質資料館藏機構［4－5］）中，將其按照特定內在聯系有機整合在一起，從而形成煤炭實物標本庫體系。煤炭實物標本庫體系是國家實物地質資料館藏機構的一個分支，這個分支中，煤炭標本是該體系的主體，與煤炭標本相對應的地質資料、光薄片、宏觀樣品照片、微觀顯微照片、煤巖實驗測試數據等也是其中重要的組成部分。

通過建設國家煤炭實物標本庫體系，可以彌補我國煤炭實物資料的空缺。它可作為煤炭地質工作歷史實物見證，保存煤炭地質工作取得的重要成果；也可為地質科學研究搭建平臺，對深入的地質資源開發研究提供公益性服務；達到全面體現我國煤炭實物資料的文獻資料性、科學性及科普性。

2 煤炭實物標本庫體系建設程序

煤炭實物標本庫體系建設中，煤炭標本是整個體系建設的基礎、是決定體系運行是否良好的關鍵，因此，煤炭標本前期目標的確定以及篩選要遵循的原則尤為重要。從煤炭實物標本庫體系建設的過程來說，包括幾方面內容：①在充分了解我國煤炭資源地質背景基礎上，全方位的進行調研、論證，確定采集煤炭標本目標；②依據體系建設的要求，確定煤炭實物標本的篩選原則，制定煤炭標本采集工作流程，制定采集方案，作為采集的依據；③按照煤炭標本采集目標、工作計劃，分期分批實施標本采集；同時，對完成采集的煤炭標本進行室內煤巖測試、資料整理工作；④按照實物地質資料管理要求，完成煤炭標本的資料歸類、包裝、入庫工作，同時提交與實物相關的地質資料、測試數據及綜合報告，并完成煤炭標本資料的數據信息化整理工作；⑤建立與煤炭實物標本體系相應的管理制度，并完成煤炭標本資料專題，提供展覽展示、服務利用和科研教學究平臺。

2.1 煤炭篩選采集目標制定

在煤炭實物標本篩選遵循典型性、代表性、特殊性和系統性的前提下，依據煤炭自身的屬性和特點，在優先安排煤炭能源基地及危機礦山進行煤炭標本采樣基礎上，以聚煤時期為線索，成煤時代應包括早古生代、石炭－二疊紀、三疊紀、侏羅紀、白堊紀、古近紀和新近紀等多個聚煤時期，且以侏羅紀和石炭－二疊紀2個主要聚煤時期為重點煤炭采集對象；采集煤樣應涉及常見的含煤沉積環境，包括沖積扇、河流、湖泊、三角洲和濱岸等，并以河流、三角洲和濱岸沉積環境類型為主；由于成煤年代、成煤原始物質、還原程度及成因類型上的差異，加上各種變質作用并存，致使煤炭品種多樣化，因此所采集煤樣按煤化程度、宏觀煤巖類型、結構構造、構造煤等標準進行特殊系列樣采集；為更加全面反映煤地質特征，對煤系地層中與煤炭共（伴）生礦產（如鍺煤、硅藻土油頁巖、鋁土礦、高嶺土、耐火黏土等），進行特殊礦種的輔進行性采集，但共（伴）生礦產的規模以大、中型為主。

綜合考慮上述各種因素，結合我國煤炭資源的特點，目前在全國范圍內共確定篩選采集了100個煤炭礦山實物標本、26個煤巖系列樣和11個共（伴）生礦產資源，作為國家實物地質資料館收藏的對象（圖1，表1）。

表1 全國范圍內煤炭系列樣類型采樣分布表

圖1 全國范圍內煤炭、共伴生礦標本采樣分布圖

2.2 煤炭標本采集原則及要求

在進行煤炭實物地質資料篩選、采集過程中，整體遵循典型性、代表性和系統性的原則，所采集的煤炭實物資料應盡可能的反映煤系地層的總體地質特征，并具有較高的地質科學研究價值和經濟意義。具體遵循的基本原則及要求如下所示。

1）主要選擇開采的主力煤層而進行有針對性的標本采集，一般需到采煤工作面或井口隨機取樣，煤巖、煤質特征具有區域代表性，以最大限度客觀反映煤層基本地質特征。所采集的標本要達到用于煤炭地質科學研究測試的標準。

2）對于煤巖煤質類型、煤巖組份變化較大，分帶明顯的煤層，可在多個開采層位上進行系統的采集標本。

3）共（伴）生礦石標本采集，應選擇位于主要含礦層位上，為礦床品位較高的富礦。

4）采集的煤炭、共（伴）生礦石標本要堅固完整，標本不可存在明顯的破碎。

5）每個采樣點的標本，同時同地采集一式兩份，標準樣和副樣。標準樣樣品尺寸不小于30cm×20cm×20cm，副樣不作尺寸約定，但重量不少于1kg，兩塊標本編號相同。

6）每件標本應附有相應編錄說明，包括編號、名稱、采集位置、巖性描述、煤巖鑒定和工業分析結果等內容，同時采集地點應標注在地質圖件上。

2.3 煤炭實物標本的采集和管理

在前期煤炭標本目標確定及調研論證后，按據篩選采集原則、要求，在全國范圍內，相關地質工作人員或專家與各館藏機構、礦山公司之間進行溝通協調，分期分批的進行煤炭標本資料采集工作。同時，室內對采集的煤炭樣品進行地質背景整理、光薄片打磨、宏觀樣品拍照、微觀顯微拍照、煤巖實驗測試等工作。當完成煤炭標本采集、室內工作后，按照實物地質資料管理要求，提交煤炭實物標本及與標本相配套的地質資料。

館藏機構中的工作人員需對提交煤炭標本及與標本相配套的地質資料進行統一登記、圖像數據統計錄入、電子版本保存等工作，將煤炭標本上架入庫保存，并建立與煤炭實物地質資料體系相應的管理、利用制度，進而實現圖文圖像、數據信息的統一管理，為煤炭實物地質資料的公共性服務提供了重要保障。

3 煤炭標本庫體系建設實例

本文結合煤炭資源特點和實際情況，以彬長礦區為例概述煤炭標本庫體系建設過程。

3.1 礦區地質背景

彬長礦區是黃隴基地的主力礦區之一，位于陜西省關中西北部長武和彬縣境內。礦區東部及南部以無煤區邊界線為界，西部及北部以陜甘省界為界，規劃面積978km2，煤炭資源地質儲量89.78億t，可采儲量53.62億t。

彬長地區含煤地層為中侏羅統延安組，上延一段發育4號煤層，延二段發育4上、4上－1、4上－2煤層，延三段發育1＃、2＃、3＃煤層。礦區以4＃煤層為主采煤層，平均厚9.91m，單層厚度大，平面分布較穩定，中部煤層厚度大，向邊緣厚度減薄。4＃煤層以暗淡煤為主，其次為半暗、半亮煤；顯微組分以鏡質組含量普遍較低，惰質組含量較高為特點。彬長礦區煤變質程度較低，主要為長焰煤，目前可采煤層大多屬中灰－低灰煤，原煤揮發分較高，屬高揮發分煙煤［6－8］。

3.2 標本采集與整理

本煤礦屬于井下開采，提前做好安全措施，在礦山安全人員的陪同下，到井下4＃煤層開采處選取品質好的煤炭進行取樣。獲得的煤炭標本包括：標準樣和副樣兩類。煤炭實物標本從礦山采集完畢后，室內對標本顏色、結構構造等基本特征進行描述（圖2）。圖2所示為長焰煤（中侏羅統延安組4＃煤層），低變質煙煤，煤樣整體呈褐黑色；宏觀煤巖類型為半亮煤，呈參差狀斷口，條帶、條帶－線理狀結構，塊狀構造；脆度小，粉末呈棕黑色，瀝青光澤。從采集的煤炭標準樣中取部分樣品打磨成光片后，顯微鏡下對其進行煤巖顯微組分分析（圖3），同時對煤樣標本進行煤巖鏡質體反射率測定和工業分析測試（表2）。

圖2 彬長礦區煤樣宏觀照片

3.3 資料入庫歸檔

煤炭標本野外采集及室內工作完成后，對所有的煤炭標本樣品進行統一編號、歸類整理、編錄描述及整理裝箱。在裝箱過程中，標準樣、系列樣、共（伴）生礦樣品采用樣品箱包裝，副樣使用玻璃瓶包裝；同時準備好煤炭標本及相關的地質資料，驗收合格后，移交給庫房進行文本資料、圖像資料、實物資料的統一登記、錄入、保存等，并建立相應的管理制度，實現煤炭實物標本信息化、數字化、集成化，為煤炭實物標本資料的社會服務提供資源平臺。

4 結論與評估

圖3 彬長礦區煤樣顯微組分照片

表2 彬長礦區煤樣煤巖煤質參數數據表

依據煤炭自身的屬性和特征，綜合考慮我國煤炭資源分布特征、成煤年代、成因類型、成煤環境等因素，在全國范圍內確定了基本上能夠反映我國煤炭資源特點的100個煤炭礦山、26個煤巖特征系列樣和11共（伴）生礦產資源的實物標本作為中國煤炭實物標本庫收藏對象。截至目前，上述實物標本、光薄片、宏觀樣品照片、微觀顯微照片、煤巖實驗測試數據、地質文獻報告等資料均已完成了入庫保存。由于我國幅員遼闊，成煤條件等多方面因素差異顯著，對部分特殊煤產地（如青藏、海南）、特殊成因意義（如泥炭、腐泥煤）等的煤炭資源仍需予以補充。為了更加全面反映我國煤炭地質特征，對重點的煤巖煤系需進行全孔鉆井巖芯取樣來追加控制，至此中國煤炭實物標本庫體系初步建成。

通過中國煤炭實物標本庫體系的建設，集中展示了我國煤炭資源地質成果，是我國目前唯一集資料文獻、科研、科普性質的煤炭標本體系建設；屆時將建立煤炭實物資料專題，制定一套完備的中國煤炭實物標本庫體系制度，并及時向社會發布，為展覽展示、服務利用和科學研究搭建煤炭資源平臺。此外，煤炭作為我國重要的基礎能源之一，該體系的建設，對于擴展到其他地質能源（常規油氣、頁巖氣、油頁巖、天然氣水合物等）體系的建設有很好的指導作用，對建立健全我國地質能源實物資料體系有著重大的意義。

［1］田山崗，尚冠雄，唐辛.中國煤炭資源的“井”字型分布格局［J］.中國煤炭地質，2006，18（3）：1－5.

［2］劉占勇，江濤，宋洪柱，等.中國煤炭資源勘查開發程度分析［J］.煤田地質與勘探，2013，41（5）：1－5.

［3］王永，王佟，康高峰.中國可供性煤炭資源潛力分析［J］.中國地質，2009，36（4）：846－852.

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［5］夏浩東，鄧會娟，楊富全，等.國家級礦產實物地質資料的篩選和管理意義［J］.地質通報，2005，24（10－11）：1069－1073.

［6］陳曉智，湯達禎，許浩，等.彬長礦區延安組煤層發育特征及其控制因素分析［J］.中國礦業，2011，20（2）：110－113.

［7］秦建強，楊占盈.彬長礦區北部的煤質特征［J］.煤炭技術，2010，29（7）：107－110.

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System construction and assessment of national coal specimen

CUI Li－wei，DENG Hui－juan，XIA Hao－dong，ZHANG Su－jiang，YI Jin－jun，KONG Ling－hu
（Territorial Resources Object Geological Information Center，Sanhe 065201，China）

On the basis of the coal resources，the coal era，the coal genetic types，the coal depositional environment，National Physical Geological Data Archives will collect the typical，representative and systemic coal specimen for the database system construction of National coal specimen in china.The system includes several aspects that determine coal specimens，formulate rules and work program，manage archives，etc.So far，there are completed 100 coal specimens，26 coal Characteristic series specimens，11 intergrowth mineral specimens and relevant data arrangement work in Data Archives.Initially building the system of National coal specimen is very significant to sum up show geological results of coal resources and engage in coal geology scientific research.

coal resources；coal physical specimen；physical specimen database；system construction

2014－09－07

P618.11

A

1004－4051（2014）S2－0349－05