新疆准东煤田东部矿区西山窑组煤层煤相分析

黄琴 庄庆

摘要：本文以煤岩学和煤学理论为基础，地质构造和沉积环境为依据，同时结合上覆岩层或微观的煤岩特征，把新疆准东矿区的煤环境的森林沼泽作为研究的主要基础，将其划分为湿地和干燥的不同类型进行概述，为整个煤区煤层的煤变化规律提供理论依据。

关键词：新疆准东；煤田矿区；西山窑组；煤层煤相

1.引言

新疆准东煤田东部矿区位于新疆准噶尔盆地东部隆起地带，位于沙帐断褶带以东，周围分别以克拉美丽山以及博格达山为界。该地区包括白砾滩煤矿勘查区以及将军戈壁等地区，面积约为170平方千米，行政区隶属于新疆昌吉自治州。

2.研究区地质情况

2.1准噶尔盆地构造及演化

准噶尔盆地被新疆塔里木板块以及西伯利亚和哈萨克斯坦板块所包围，是一个不规则的三角形状态，基底由前寒武纪结晶岩系以及古代褶皱构成，是一个具有高级双重结构的大型含煤盆地。准噶尔盆地从晚石炭世到后期的第四纪先后经历了以海西、燕山、喜马拉雅等为主的多期构造运动，从而形成了多期构造为主的盆地演化特征。在侏罗纪时期是典型的封闭式凹陷盆地，同时湖面的升降也受到气候和构造等控制因素的影响，这些条件形成了必要的成煤因素，同时发育多个局部的不整合，也经历了多期多旋回的构造运动叠加。

2.2准噶尔盆地填充

在石炭纪末期的早海西运动是古大陆的拼合阶段，在该时期整个陆地的界面下层是一套基底岩系，上石炭统和二叠系沉积，只在英西凹陷和石南凹陷沉积有厚度不大的下二叠统地层，而陆梁隆起西段受中央坳陷二叠纪的超覆沉积作用，也发育有一定厚度的地层。在此期间，基底岩石受差异性的断裂作用影响，逐步形成石英滩凸起、英西凹陷等二级构造单元。三叠纪中期到侏罗纪时期，陆梁隆起处于相对稳定的沉积发育阶段，发育了一套中生代地层，但厚度小于邻区中央坳陷同时期沉积。在三叠纪早期到侏罗纪早期，陆梁隆起仍然保持持续沉降的特征，到了侏罗纪晚期，受燕山运动的影响开始上升接受剥蚀，导致侏罗系地层的缺失。在白垩纪受燕山运动晚期的影响，这一古隆起又开始沉降并接受沉积，发育一套厚层白垩纪沉积岩。在二叠纪至三叠纪早期，陆梁隆起处于总体处于隆升状态，大部分地区缺失中。

3.西山窑组的含煤岩系特征

该地区地层在新生界第三纪，岩性岩相特征为氧化条件下的河湖沉积而成，整个特征呈褐红色或红黄色的粉砂岩土质，同时伴有粘土质的砂岩和粘土岩。在侏罗纪时期的岩石沉积为杂色，河湖沉积对应的红色为泥沙粉质。下亚群以绿色为主，主要为泥岩，含硅化木，河流相沉积为灰白色或浅灰色，粉砂质泥岩以及泥质粉砂岩和煤层较多。以湖相为主的灰黄色或黄绿色泥质粉砂岩以及细砂岩也非常普遍，河湖沉积相为灰绿色灰白色泥质粉砂岩产生煤线及煤层，对应河流沉积相所产生的湖泊三角洲沉积为灰褐色和黄绿色的砂岩，细砂粉质炎以及煤线。干旱条件下的盆地沉积为紫红色，同时泥岩分布不均匀，在古生界中，湖相的沉积为单一性的黄绿色或姜黄色，其中代表性的是细砂岩和粉质岩，也存在互相夹杂的泥岩及煤线，湖相沉积为土黄色的泥灰岩，典型的陆地相沉积则为橘红色和黄色为主，也伴有紫红色的泥岩，或砾岩在下沉积灰色的砂岩。陆地沉降为灰绿色和紫沙岩屑砂岩，河泥岩石主要代表下段的砂岩中含有大量的硅质和钙质，在石炭系过程中海向的杂色砂岩以泥质粉砂岩以及粉砂岩夹酸性熔岩为代表。在海陆的交汇过程中，大量的钙质砂岩以及生物砂岩夹杂着泥灰岩，砂岩粉砂岩的形成，上亚组以酸性火山岩为主夹杂碎屑沉积，下亚组以机械为主，夹杂一些火山凝灰的薄层，各岩相特征都充分的展现出整合或不整合，以及超覆不整合或平行不整合等关系。

4.样品采集与研究

对应的煤芯煤样都是采集于白砾滩矿区，煤岩样品采集有29件，对应A1煤层的样品有8个，B1煤层中样品含有5个，C1对应的煤层中样品有8个，D1煤层中样品则有8个（如图1）。

5.宏观煤岩特征

新疆白砾滩矿区的钻孔煤层总厚度在60米左右，在对应样品的采集并针对肉眼观察出的详细情况进行煤岩种类的简要划分。

下层的A1段每层约为13.25m，整体的宏观煤岩类型主要以暗淡以及半暗型的煤为主，另外有少量的半亮型。该对应煤层的光泽强度明显展现出由暗到亮再到暗的回旋型；另外各个煤层之间的结构主要以条带状结构及线理状结构为主。B1煤层总厚7.23m，整个煤层的宏观煤岩类型主要以暗淡半暗煤为主，并且含有少量的半亮型。整体光泽从煤层下向上逐渐由暗到亮呈现出明显的变化。所有的煤层结构可见非常多的条带状或少量的对应线理状结构。C1煤层厚18.92m，对应宏观煤岩类型则为暗淡和半暗交替结构，另外煤层整体底部以及顶部则为暗淡煤，主要的煤层结构则主要为规律的线理状结构，上段D1煤层15.39m，整体的宏观煤岩类型以暗淡煤以及半暗煤、半亮煤相互交替，同时煤层的底部以及顶部则主要为暗淡煤；主要为线理状结构。对应的煤层煤岩类型分布以暗淡煤占45.4%，半暗煤占36.7%，同时半亮煤占17.9%（见表1）。

6.成煤环境

6.1煤相划分参数

煤相的微组分含量是划分煤层各项的主要依据也是煤层形成的主要标志。本文采用显微组分定量的方式对该地区的煤相进行成因参数的分析。

6.2煤相類型及特征

经过成因参数的定量分析和系统定量计算，各煤层的样品TPI值以及对应的VI值都普遍大于1，说明木本的亲源性组分含量在整个区域占有非常大的优势。成煤的原始物质来源是森林泥潭型沼泽的木本植物，根据该地区地下水的影响以及相关指数的变化参数分析，可以将森林沼泽按照富水的程度进行划分，分为干燥性和湿地型两种。

（1）干燥森林沼泽相（DFS）。干燥的森林沼泽具有非常低的GI和GWI值，该地区主要以暗淡型和半暗淡型的煤层为主，其对应地区所反映的为无沼泽环境，所以属于木本植物为主的干燥性森林沼泽。该地区的覆水较浅，泥炭层经常暴露在空气中，所以具有非常高的惰性组分含量和非常低的灰分含量，该煤层可以相当于分流河道成煤环境。

（2）湿地森林沼泽相1（WFSI）。该地区的GI和V/I值都非常高，成煤对应沼泽环境，属于中等覆水程度，所以对应的木本植物为湿地或水流通畅的森林沼泽环境。该地区同干燥的森林沼泽相比，其富水程度较高，泥潭沼泽表面也处于水面以下或水面附近，同时长期能够受到机械破碎或化学降解的作用，所以大量的镜质组分经常呈现出保存差或无结构状态，该地区相当于上三角洲的平原环境。

（3）湿地森林沼泽相2（WFS2）。该地区的TPI值最高代表的成煤沼泽环境是覆水程度非常深或水流不畅的潮湿环境，以木本植物为主的泥潭性沼泽。该地区对应的木本植物所生存的环境为森林泥潭，同時泥潭堆积的速度较快，在演化过程中增加了煤成分中的镜质组分含量，对应的植物细胞结构保存完好，相当于下三角洲平原地带的环境。

6.3煤相垂直演化

上述的三种煤相在垂直变化上的演化特征，在常年的环境条件成绩下存在着非常明显的变化规律。煤沼泽的类型，一般为下部湿地向上部干燥的过渡结构，以木本植物为主的森林泥潭向演化为以木本植物为主的干燥型沼泽，覆水的覆盖程度也逐渐由深变浅。对应的腹水程度影响着每层的灰分，灰分也呈现明显的下降趋势。湖扩地区区域形成的没类型为暗淡型，有极少量的半亮型煤炭，成煤的沼泽类型以干燥型和湿地型为主，含有大量的碳丝。湖扩地区的环境自下而上地呈现演化趋势，对应的随着湖平面不断震荡的上升，泥潭沼泽中相对具有非常高的地下水位，因为经常会受到洪水的影响使形成的煤产生较高的灰分，随着地下水位的提高，结构保存和凝胶化程度也逐渐增高，另外泥炭沼泽发育的后期凸起的程度会高于地下水面程度，避免氧化。这就增加了其中煤的惰性组分含量。从而更有利于演化为相对干燥的泥炭型沼泽。不断上升的湖平面将会使得泥潭的总体保持在湿地沼泽的成煤环境氛围中，形成早期可能为森林湿地型或覆水沼泽，后期则会因为湖平面的下降而逐渐呈现凸起趋势，增加惰性组分含量的同时降低凝胶化程度。干燥型沼泽比例的逐渐增加，表明该地区成煤气候逐渐有湿润转向干燥化。

7.结语

新疆该煤层地区的宏观煤层类型主要以暗淡型为主，其次则多为办暗型或半亮型，其对应为发育条带状以及线理状结构。同时煤层的有机组分以惰性含量为主要成分，壳质的组合含量较少。该研究地区为三种煤相类型，干燥性，湿地沼泽1型和湿地森林沼泽2型。对应的单层煤沼泽类型，下部以覆水森林沼泽向上过渡为干燥性，以木本植物为主的森林泥炭沼泽环境逐渐有潮湿变为干燥，覆水的程度范围也逐渐由深变浅。

参考文献：

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