新疆準東煤田東部礦區西山窯組煤層煤相分析

黃琴 莊慶

摘要：本文以煤巖學和煤學理論為基礎，地質構造和沉積環境為依據，同時結合上覆巖層或微觀的煤巖特征，把新疆準東礦區的煤環境的森林沼澤作為研究的主要基礎，將其劃分為濕地和干燥的不同類型進行概述，為整個煤區煤層的煤變化規律提供理論依據。

關鍵詞：新疆準東；煤田礦區；西山窯組；煤層煤相

1.引言

新疆準東煤田東部礦區位于新疆準噶爾盆地東部隆起地帶，位于沙帳斷褶帶以東，周圍分別以克拉美麗山以及博格達山為界。該地區包括白礫灘煤礦勘查區以及將軍戈壁等地區，面積約為170平方千米，行政區隸屬于新疆昌吉自治州。

2.研究區地質情況

2.1準噶爾盆地構造及演化

準噶爾盆地被新疆塔里木板塊以及西伯利亞和哈薩克斯坦板塊所包圍，是一個不規則的三角形狀態，基底由前寒武紀結晶巖系以及古代褶皺構成，是一個具有高級雙重結構的大型含煤盆地。準噶爾盆地從晚石炭世到后期的第四紀先后經歷了以海西、燕山、喜馬拉雅等為主的多期構造運動，從而形成了多期構造為主的盆地演化特征。在侏羅紀時期是典型的封閉式凹陷盆地，同時湖面的升降也受到氣候和構造等控制因素的影響，這些條件形成了必要的成煤因素，同時發育多個局部的不整合，也經歷了多期多旋回的構造運動疊加。

2.2準噶爾盆地填充

在石炭紀末期的早海西運動是古大陸的拼合階段，在該時期整個陸地的界面下層是一套基底巖系，上石炭統和二疊系沉積，只在英西凹陷和石南凹陷沉積有厚度不大的下二疊統地層，而陸梁隆起西段受中央坳陷二疊紀的超覆沉積作用，也發育有一定厚度的地層。在此期間，基底巖石受差異性的斷裂作用影響，逐步形成石英灘凸起、英西凹陷等二級構造單元。三疊紀中期到侏羅紀時期，陸梁隆起處于相對穩定的沉積發育階段，發育了一套中生代地層，但厚度小于鄰區中央坳陷同時期沉積。在三疊紀早期到侏羅紀早期，陸梁隆起仍然保持持續沉降的特征，到了侏羅紀晚期，受燕山運動的影響開始上升接受剝蝕，導致侏羅系地層的缺失。在白堊紀受燕山運動晚期的影響，這一古隆起又開始沉降并接受沉積，發育一套厚層白堊紀沉積巖。在二疊紀至三疊紀早期，陸梁隆起處于總體處于隆升狀態，大部分地區缺失中。

3.西山窯組的含煤巖系特征

該地區地層在新生界第三紀，巖性巖相特征為氧化條件下的河湖沉積而成，整個特征呈褐紅色或紅黃色的粉砂巖土質，同時伴有粘土質的砂巖和粘土巖。在侏羅紀時期的巖石沉積為雜色，河湖沉積對應的紅色為泥沙粉質。下亞群以綠色為主，主要為泥巖，含硅化木，河流相沉積為灰白色或淺灰色，粉砂質泥巖以及泥質粉砂巖和煤層較多。以湖相為主的灰黃色或黃綠色泥質粉砂巖以及細砂巖也非常普遍，河湖沉積相為灰綠色灰白色泥質粉砂巖產生煤線及煤層，對應河流沉積相所產生的湖泊三角洲沉積為灰褐色和黃綠色的砂巖，細砂粉質炎以及煤線。干旱條件下的盆地沉積為紫紅色，同時泥巖分布不均勻，在古生界中，湖相的沉積為單一性的黃綠色或姜黃色，其中代表性的是細砂巖和粉質巖，也存在互相夾雜的泥巖及煤線，湖相沉積為土黃色的泥灰巖，典型的陸地相沉積則為橘紅色和黃色為主，也伴有紫紅色的泥巖，或礫巖在下沉積灰色的砂巖。陸地沉降為灰綠色和紫沙巖屑砂巖，河泥巖石主要代表下段的砂巖中含有大量的硅質和鈣質，在石炭系過程中海向的雜色砂巖以泥質粉砂巖以及粉砂巖夾酸性熔巖為代表。在海陸的交匯過程中，大量的鈣質砂巖以及生物砂巖夾雜著泥灰巖，砂巖粉砂巖的形成，上亞組以酸性火山巖為主夾雜碎屑沉積，下亞組以機械為主，夾雜一些火山凝灰的薄層，各巖相特征都充分的展現出整合或不整合，以及超覆不整合或平行不整合等關系。

4.樣品采集與研究

對應的煤芯煤樣都是采集于白礫灘礦區，煤巖樣品采集有29件，對應A1煤層的樣品有8個，B1煤層中樣品含有5個，C1對應的煤層中樣品有8個，D1煤層中樣品則有8個（如圖1）。

5.宏觀煤巖特征

新疆白礫灘礦區的鉆孔煤層總厚度在60米左右，在對應樣品的采集并針對肉眼觀察出的詳細情況進行煤巖種類的簡要劃分。

下層的A1段每層約為13.25m，整體的宏觀煤巖類型主要以暗淡以及半暗型的煤為主，另外有少量的半亮型。該對應煤層的光澤強度明顯展現出由暗到亮再到暗的回旋型；另外各個煤層之間的結構主要以條帶狀結構及線理狀結構為主。B1煤層總厚7.23m，整個煤層的宏觀煤巖類型主要以暗淡半暗煤為主，并且含有少量的半亮型。整體光澤從煤層下向上逐漸由暗到亮呈現出明顯的變化。所有的煤層結構可見非常多的條帶狀或少量的對應線理狀結構。C1煤層厚18.92m，對應宏觀煤巖類型則為暗淡和半暗交替結構，另外煤層整體底部以及頂部則為暗淡煤，主要的煤層結構則主要為規律的線理狀結構，上段D1煤層15.39m，整體的宏觀煤巖類型以暗淡煤以及半暗煤、半亮煤相互交替，同時煤層的底部以及頂部則主要為暗淡煤；主要為線理狀結構。對應的煤層煤巖類型分布以暗淡煤占45.4%，半暗煤占36.7%，同時半亮煤占17.9%（見表1）。

6.成煤環境

6.1煤相劃分參數

煤相的微組分含量是劃分煤層各項的主要依據也是煤層形成的主要標志。本文采用顯微組分定量的方式對該地區的煤相進行成因參數的分析。

6.2煤相類型及特征

經過成因參數的定量分析和系統定量計算，各煤層的樣品TPI值以及對應的VI值都普遍大于1，說明木本的親源性組分含量在整個區域占有非常大的優勢。成煤的原始物質來源是森林泥潭型沼澤的木本植物，根據該地區地下水的影響以及相關指數的變化參數分析，可以將森林沼澤按照富水的程度進行劃分，分為干燥性和濕地型兩種。

（1）干燥森林沼澤相（DFS）。干燥的森林沼澤具有非常低的GI和GWI值，該地區主要以暗淡型和半暗淡型的煤層為主，其對應地區所反映的為無沼澤環境，所以屬于木本植物為主的干燥性森林沼澤。該地區的覆水較淺，泥炭層經常暴露在空氣中，所以具有非常高的惰性組分含量和非常低的灰分含量，該煤層可以相當于分流河道成煤環境。

（2）濕地森林沼澤相1（WFSI）。該地區的GI和V/I值都非常高，成煤對應沼澤環境，屬于中等覆水程度，所以對應的木本植物為濕地或水流通暢的森林沼澤環境。該地區同干燥的森林沼澤相比，其富水程度較高，泥潭沼澤表面也處于水面以下或水面附近，同時長期能夠受到機械破碎或化學降解的作用，所以大量的鏡質組分經常呈現出保存差或無結構狀態，該地區相當于上三角洲的平原環境。

（3）濕地森林沼澤相2（WFS2）。該地區的TPI值最高代表的成煤沼澤環境是覆水程度非常深或水流不暢的潮濕環境，以木本植物為主的泥潭性沼澤。該地區對應的木本植物所生存的環境為森林泥潭，同時泥潭堆積的速度較快，在演化過程中增加了煤成分中的鏡質組分含量，對應的植物細胞結構保存完好，相當于下三角洲平原地帶的環境。

6.3煤相垂直演化

上述的三種煤相在垂直變化上的演化特征，在常年的環境條件成績下存在著非常明顯的變化規律。煤沼澤的類型，一般為下部濕地向上部干燥的過渡結構，以木本植物為主的森林泥潭向演化為以木本植物為主的干燥型沼澤，覆水的覆蓋程度也逐漸由深變淺。對應的腹水程度影響著每層的灰分，灰分也呈現明顯的下降趨勢。湖擴地區區域形成的沒類型為暗淡型，有極少量的半亮型煤炭，成煤的沼澤類型以干燥型和濕地型為主，含有大量的碳絲。湖擴地區的環境自下而上地呈現演化趨勢，對應的隨著湖平面不斷震蕩的上升，泥潭沼澤中相對具有非常高的地下水位，因為經常會受到洪水的影響使形成的煤產生較高的灰分，隨著地下水位的提高，結構保存和凝膠化程度也逐漸增高，另外泥炭沼澤發育的后期凸起的程度會高于地下水面程度，避免氧化。這就增加了其中煤的惰性組分含量。從而更有利于演化為相對干燥的泥炭型沼澤。不斷上升的湖平面將會使得泥潭的總體保持在濕地沼澤的成煤環境氛圍中，形成早期可能為森林濕地型或覆水沼澤，后期則會因為湖平面的下降而逐漸呈現凸起趨勢，增加惰性組分含量的同時降低凝膠化程度。干燥型沼澤比例的逐漸增加，表明該地區成煤氣候逐漸有濕潤轉向干燥化。

7.結語

新疆該煤層地區的宏觀煤層類型主要以暗淡型為主，其次則多為辦暗型或半亮型，其對應為發育條帶狀以及線理狀結構。同時煤層的有機組分以惰性含量為主要成分，殼質的組合含量較少。該研究地區為三種煤相類型，干燥性，濕地沼澤1型和濕地森林沼澤2型。對應的單層煤沼澤類型，下部以覆水森林沼澤向上過渡為干燥性，以木本植物為主的森林泥炭沼澤環境逐漸有潮濕變為干燥，覆水的程度范圍也逐漸由深變淺。

參考文獻：

[1]張義杰.準噶爾盆地油氣聚集規律及勘探方[A].中國科協首屆學術年會論文集[C].杭州：中國科學技術協會， 1999.

[2]吳孔友，查明，王緒龍，等.準噶爾盆地構造演化與動力學背景再認識[J].地球學報， 2005， 26（3）：217-222.

[3]張冬玲，鮑志東，楊文秀.準噶爾盆地侏羅系層序地層格架的建立及主控因素分析[J].大慶石油學院學報， 2005， 29（2）：10-12.