新疆哈爾交礦區海陸交互相賦煤特征分析

葛棟鋒 李 斌

（新疆維吾爾自治區地質礦產勘查開發局第九地質大隊，新疆 烏魯木齊 830000）

新疆煤炭資源90%以上的聚煤作用都發生在早一中侏羅世陸相沉積環境，哈爾交煤礦區位于阿爾泰缺煤地區，是新疆少有的二疊系海陸交互相沉積環境成煤的典型礦床，相比，煤炭資源分布較好，勘查程度較高，但研究程度較低，通過對其賦煤特征的研究[1-6]，有利于指導新疆二疊紀煤礦勘查工作，緩解阿爾泰等缺煤地區供需緊張問題。

1 研究區概況

研究區位于新疆北部托斯特盆地南緣，吉木乃縣東南60 km 處，面積約60 km2，煤炭資源量54 967萬t。含煤地層為早二疊系卡拉崗組第三巖性段，含可采煤層4層，屬較穩定煤層，煤類是以無煙煤為主，少量貧煤，煤化程度高，可以做民用煤和合成氨的原料。

1.1 成礦地質背景

研究區構造區劃位于北天山～準噶爾構造區（Ⅰ）、北準噶爾構造帶（Ⅰ1）和布克賽爾華力西期后形成的山間坳陷（Ⅰ11-2）薩吾爾復向斜內。其北側為齋桑泊～布倫托海大斷裂，南側為薩吾爾大斷裂，中南部為卡森庫梅爾斷層，以上斷裂構造控制了薩吾爾復向斜以及含煤地層的分布。

1.2 含煤巖系

研究區地表大部分為新生界第四系覆蓋，局部出露二疊系下統卡拉崗組（圖1）。含煤地層即為二疊系下統卡拉崗組，由一套火山噴發和正常沉積相間的巖系組成，自下而上可劃分四個巖性段（圖2）。第一巖性段：為一套火山碎屑沉積巖夾中酸性火山巖及火山碎屑巖，呈爆發～噴溢～沉積相，控制地層厚約260 m。第二巖性段：為一套中酸性火山巖，為爆發～噴溢相，控制地層厚約40 m。第三巖性段（含煤段）：為一套火山碎屑沉積及河湖、沼澤相沉積，為海陸交互相沉積地層，地層平均厚約400 m。第四巖性段：為一套中酸性火山巖，為爆發—噴溢相，地層厚度變化較大，在1～180 m 之間。卡拉崗組自下而上經歷了正常沉積間弱噴發、噴溢期（第一巖性段），火山活動噴發、噴溢期（第二巖性段），正常沉積為主的微弱火山活動期（第三巖性段 ），強火山活動噴溢噴發期（第四巖性段）。含煤的第三巖性段是在兩次強大火山活動間的相對寧靜期的產物。

圖1 研究區地質簡圖

圖2 哈爾交礦區含煤巖系柱狀圖

1.3 構造特征

如圖3 所示，礦床總體構造形態為一向北傾斜的單斜，地層走向105°，傾向25°，巖層傾角在15°～25°，具有由淺到深變緩、西到東部稍緩趨勢。礦區西側和東南側有華力西晚期的鈉長斑巖、鉀長花崗斑巖侵入體，侵蝕了含煤地層，造成地層及煤層的缺失和變薄。

圖3 勘探線剖面及巖性段圖

2 煤層特征

2.1 煤層對比

如圖3 所示，研究區整體上煤層具有垂直層序對比的明顯條件，上下兩套火山巖是煤層和煤層組合確定性標志。二維地震煤層反射波追蹤對比方法，確認了對應5 號煤層波和2 號煤層波，為煤層對比提供了兩條對比基線（圖4）。

圖4 煤層標準反射波在時間剖面上顯示

5 號煤層位于含煤段的上部，在垂向上是一獨立的煤層組合，與其下的2 號、3 號、4 號煤層組合的間距較大，是主要標志層，在測井物性各參數曲線異常均很明顯。二維地震反射波全區發育，波形較為穩定，連續性較好，是研究區煤層的主要反射波。4 號、3 號、2 號煤組位于含煤段的下部，在垂向上構成煤層組合。這3 層煤在垂向上關系密切，尤其是在淺部均呈平行狀態，從層間距看優于中深部的煤層。2 號煤層是最下部一層可采煤層，為薄—厚煤層，與其上的4 號、3 號煤層組合平行出現，間距相對較大，二維地震反射波大部分地區發育。波形為一個相對強的相位，是控制本區煤層的輔助反射波。綜合對比分析，5 號、4 號、2 號煤層對比可靠，3 號煤層對比基本可靠。

2.2 煤層分布特征

含煤地層為二疊系下統卡拉崗組第三巖性段，可采煤層4 層，平均全層總厚12.94 m，第三巖性段地層厚約400 m，地層含可采系數3.24%。煤層分布以5 號煤層在全區分布，4、3、2 號煤層多賦存于礦區中南部（圖3），研究區整體聚煤中心位于礦床西部為賦存特征（圖5）。

圖5 5 號煤層厚度等值線圖

如表1，5 號煤層可采面積42.07 km2，可采厚0.70～14.75 m，平均3.35 m，為全區可采的較穩定煤層，總體具淺部分叉變薄、深部合并增厚的特征。煤層結構簡單，夾矸均厚0.27 m，含矸率9.3%。4號煤層可采面積21.02 km2，可采厚0.91～13.95 m，平均2.83 m，為大部可采的較穩定煤層，呈串珠狀分布。煤層向深部呈逐漸增厚的趨勢，結構簡單～較簡單，夾矸均厚0.17 m，含矸率6.4%。3 號煤層可采面積11.65 km2，可采厚0.74～12.57 m，平均2.26 m，為大部可采的較穩定煤層，呈現由南向北增厚-變薄-再增厚-再變薄的特征，結構簡單～較簡單，夾矸均厚0.25 m，含矸率11.6%。2 號煤層可采面積17.39 km2，可采厚0.85～9.57，平均2.49 m，為大部可采的較穩定煤層，呈現東厚西薄，淺部厚向深部變薄及尖滅的變化特征。煤層結構簡單～較簡單，平均厚0.27 m，含矸率10.4%。

表1 研究區可采煤層特征表

3 煤質特征

煤整體呈黑色，局部呈鋼灰色，大部為瀝青光澤，局部為金剛光澤，少數為絲絹光澤，質硬的特征。平均視相對密度值為1.76 g/cm3。煤的顯微組分組成有機質含量占80%，無機質含量占20%。主要煤層的原煤碳元素平均87.89%，水分平均1.77%，灰分平均產率38.36%，全硫平均0.43%，高位發熱量平均20.24 MJ/kg，浮煤揮發分平均10.33%，為高固定碳煤、特低水分、中高灰、特低硫、中低發熱量-高發熱量、低揮發分煤。粘結指數為0，屬無粘結煤，煤層焦油產率均＜7%，屬含油煤。煤類主要為無煙煤，少量貧煤，有個別貧瘦煤點，煤化程度高，可以做民用煤和合成氨的原料。

4 沉積環境

石炭紀末期，大洋封閉，進入陸相火山活動的環境，二疊世經歷了多次火山噴發旋回，含煤巖組—卡拉崗組第三巖性段時期，是一個時間相對較長的寧靜期，開始了海陸交互河湖相、泥炭沼澤相沉積期，沉積物以火山巖夾正常碎屑巖層為主，巖性主要是碳質泥巖，煤層夾于凝灰巖中。各煤層煤的顯微組分鏡惰比2.21～3.92，且具有比值上大下小特征，表明成煤時上部煤層沼澤相水體較深，泥炭在深水缺氧的環境下主要發生凝膠化作用。下部煤層鏡惰比值較小，沼澤相水體較淺，泥炭易于暴露氧化，主要發生了絲炭化作用。另外沉凝灰巖內含大量的銀杏葉等植物化石和淡蛤和魚的化石，表明研究區當時是一個火山洼地形成的淡水湖泊。

5 結論

（1）哈爾交礦區煤層賦存于二疊系下統卡拉崗組第三巖性段，沉積環境為火山活動間的相對寧靜期的海陸交互河湖相，沉積物以火山巖夾正常碎屑巖層為主，巖性主要是碳質泥巖，煤層呈層狀、透鏡狀、串珠狀夾于凝灰巖中。

（2）煤化程度高，煤類是以無煙煤為主，少量貧煤，總體為特低水分、中高灰、特低硫、低磷、中低發熱量-高發熱量，可以做民用煤或合成氨的原料等，資源稟賦較好，具有較大的開發利用價值。