新疆煤炭地質(zhì)特征

鄭柏平,劉占勇

（中國(guó)煤炭地質(zhì)總局第一勘探局,河北邯鄲, 056004）

新疆維吾爾自治區(qū)幅員遼闊、煤炭資源豐富,是我國(guó)重要的能源接續(xù)區(qū)和戰(zhàn)略性能源儲(chǔ)備區(qū)。據(jù)新疆煤田地質(zhì)局完成的第三次煤炭資源預(yù)測(cè),新疆煤炭預(yù)測(cè)資源量占全國(guó)煤炭資源預(yù)測(cè)總量的40%,位居全國(guó)第一位,具有廣闊的煤炭資源開發(fā)前景。深入研究新疆的煤炭地質(zhì)特征不但具有理論意義,而且對(duì)于隱伏區(qū)、空白區(qū)和缺煤地區(qū)的勘探靶區(qū)選擇、資源枯竭礦山的外圍勘探具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1 構(gòu)造特征

新疆地處亞歐大陸腹地,毗鄰青藏高原,地跨 “三山 （阿爾泰山、天山、昆侖山）兩盆 （準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地）”,是連接亞洲東、西部的中間地域。新疆煤炭資源潛力評(píng)價(jià)課題組結(jié)合前人研究成果,對(duì)新疆煤田劃分了7個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元 （圖1）。

阿爾泰褶皺帶（Ⅰ）:位于新疆北部阿爾泰山脈,呈北西-南東向帶狀延長(zhǎng),板塊構(gòu)造為阿爾泰微板塊。

查爾斯克—喬夏哈拉巨型韌性剪切混雜斷裂帶（Ⅱ）:為西伯利亞板塊和哈薩克斯坦板塊的具體界線。斷裂北傾,上盤南沖具韌性剪切,疊瓦狀逆掩大斷裂極為發(fā)育。該韌性剪切混雜巖帶有喀拉通克含煤斷陷和青格里含煤斷陷小盆地。

準(zhǔn)噶爾含煤區(qū) （Ⅲ）:準(zhǔn)噶爾含煤區(qū)四周為褶皺山系 （古生代縫合線）所環(huán)繞。在適宜成煤的古構(gòu)造、古地理、古氣侯和古植物條件下,形成早-中侏羅紀(jì)含煤建造,其聚煤作用廣泛而強(qiáng)烈,煤層層數(shù)多、煤層總厚度大,常常出現(xiàn)巨厚的單層煤層。

那拉提—紅柳河巨型韌性剪切混雜推覆構(gòu)造帶（Ⅳ）:為塔里木板塊與哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊間的巨型縫合帶。由于印度板塊自南而北推擠,該帶發(fā)育強(qiáng)烈的推覆,是分劃準(zhǔn)噶爾含煤區(qū)與塔里木含煤區(qū)的界線。

塔里木含煤區(qū)（Ⅴ）:塔里木盆地具有太古界及元古界組成的古老陸殼基底,是大型克拉通盆地。在古構(gòu)造、古地理、古氣候和古植物有序配置下,在含煤區(qū)坳陷部位形成具工業(yè)價(jià)值的下—中侏羅統(tǒng)含煤巖系。

康西瓦—鯨魚湖巨型斷裂構(gòu)造帶（Ⅵ）:為晚三疊末期古特提斯洋消失,青藏板塊與塔里木板塊碰撞形成的復(fù)雜構(gòu)造帶。

喀喇昆侖—昆侖褶皺帶（Ⅶ）:位于新疆西南部及南部,喀喇昆侖褶皺帶鄰近青藏高原西南邊緣,在晚三疊世及早—中侏羅世于低洼坳陷有湖沼相薄煤層、煤線、劣質(zhì)煤生成。

2 地層特征

區(qū)域地層:新疆地域遼闊,地層發(fā)育齊全,從太古界到新生界均有出露。（1）太古界為區(qū)內(nèi)最古老的地層,為蝕變麻粒巖、變粒巖、片麻巖及混合巖巖性組成。（2）古元古界與太古界巖性組合類似,中元古界的長(zhǎng)城系和薊縣系主要為碳酸鹽巖—變沉積碎屑巖巖性組合、石英巖—大理巖或麻巖—混合巖巖性組合;新元古界的青白口系和震旦系主要為碳酸鹽巖巖性組合和碎屑巖—碳酸鹽巖巖性組合。（3）古生界的寒武系、奧陶系、志留系巖性以細(xì)碎屑巖、硅質(zhì)巖、碳酸鹽巖為主,泥盆系早中期幾乎均由火山巖、火山碎屑巖組成,晚期為陸相、海陸交互相碎屑巖沉積,石炭系、二疊系主要由碳酸鹽巖、碎屑巖組成。（4）中生界的三疊系以昆侖山為界,北以陸相碎屑沉積組合為主,南以海相碳酸鹽巖、細(xì)碎屑沉積組合為主。上三疊統(tǒng)在吐魯番、庫(kù)—拜、東昆侖地區(qū)及準(zhǔn)噶爾地區(qū)局部見有含煤地層。侏羅系有海相和陸相兩種沉積類型,陸相地層在各大盆地及部分山間盆地內(nèi)廣為發(fā)育,是新疆的主要含煤巖系。白堊系主要由湖相碎屑巖和海相碳酸鹽巖組成,局部有巖漿巖。（5）新生界的古近系和新近系以陸相沉積的碎屑巖為主。第四系基本全為沖洪積礫石層、風(fēng)成黃土和風(fēng)成砂。

含煤地層:新疆聚煤作用從石炭到侏羅世均有發(fā)生,其早、晚石炭世、早二疊世、晚三疊世、早—中侏羅世聚煤的特點(diǎn)與我國(guó)主要聚煤期具有一致性,其中以早—中侏羅世聚煤盆地廣泛發(fā)育,是區(qū)內(nèi)主要的聚煤期。其它各期含煤地層在全疆分布少,局部含薄煤層或煤線,多不具工業(yè)開采價(jià)值。新疆主要有準(zhǔn)噶爾和塔里木兩個(gè)含煤區(qū),兩區(qū)含煤地層基本相同又特征各異。（1）準(zhǔn)噶爾含煤區(qū)含煤地層。含煤巖系早—中侏羅世水西溝群廣泛分布于準(zhǔn)噶爾盆地、巴里坤—三塘湖盆地、伊犁盆地和吐—哈盆地等。水西溝群分為下統(tǒng)八道灣組、三工河組和中統(tǒng)西山窯組。八道灣組為河湖沼澤相含煤沉積,巖性主要為灰色礫巖、砂巖,夾菱鐵礦薄層或透鏡體的粉砂巖和泥巖以及煤層。西山窯組主要為一套河、湖泥炭沼澤相沉積,巖性為灰色或灰白色砂巖、砂礫巖、粉砂巖,夾菱鐵礦薄層的泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤層,為該區(qū)主要含煤層組。（2）塔里木含煤區(qū)含煤地層。早一中侏羅世含煤巖系分布在塔里木盆地北部的庫(kù)車盆地、焉耆盆地、庫(kù)米什盆地、羅布泊盆地及西南緣的烏恰盆地、克孜勒陶盆地、葉城—和田盆地和且末—民豐盆地等。塔里木盆地北緣含煤地層為下一中侏羅統(tǒng)克拉蘇群,共分為下統(tǒng)塔里奇克組、阿合組、陽(yáng)霞組和中統(tǒng)克孜勒努爾組等四個(gè)組,其中塔里奇克組、陽(yáng)霞組、克孜勒努爾組為含煤巖組。塔里奇克組以細(xì)碎屑巖和泥巖組合為主,含A煤組。陽(yáng)霞組沉積特征與塔里奇克組類似,含B煤組。克孜勒努爾組主要為粉砂巖、炭質(zhì)頁(yè)巖、砂巖互層夾煤層及黃鐵礦結(jié)核,含C煤組。塔里木盆地南緣和西南緣含煤地層為葉爾羌群分,共分為莎里塔什組、康蘇組、楊葉組、塔爾尕組等四個(gè)組,其中康蘇組、楊葉組為含煤巖組。

3 古地理特征與聚煤作用

中生代是新疆的主要聚煤期。在晚三疊世,新疆大部地區(qū)為半干旱─干旱氣候,成煤沼澤發(fā)育局限,僅在伊犁盆地有煤層發(fā)育。到早、中侏羅世,則變?yōu)闇嘏睗竦臍夂驐l件,聚煤作用以準(zhǔn)噶爾盆地為中心,逐漸向塔里木盆地和吐哈盆地?cái)U(kuò)展,此時(shí)期的沉積環(huán)境為內(nèi)陸湖泊和沼澤,在準(zhǔn)噶爾盆地、伊犁盆地、吐哈盆地和塔里木盆地北緣等區(qū)域形成了早、中侏羅世的聚煤中心。

準(zhǔn)格爾盆地:侏羅紀(jì)主要為湖泊沼澤和河控三角洲沉積環(huán)境,早侏羅世八道灣組的早期的聚煤湖泊沼澤主要位于在盆地南部的阜康至吉木薩爾一帶,八道灣組中晚期聚煤作用發(fā)生在西部的克拉瑪依、北部的和什托洛蓋拗陷區(qū)和南部的四棵樹一帶,聚煤環(huán)境為湖濱和河控三角洲。通過橫向數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與對(duì)比,發(fā)現(xiàn)早侏羅世準(zhǔn)噶爾含煤區(qū)煤層厚度由盆地西南向東北逐漸變薄,盆內(nèi)聚煤作用主要集中在盆地南側(cè),尤其是阜康、巴里坤和梧桐窩子三個(gè)地區(qū),煤層厚度較其他地區(qū)要大的多。

吐哈盆地:侏羅紀(jì)為三角洲間灣及下三角洲平原聚煤環(huán)境。八道灣組的賦煤中心在艾維爾溝、七克臺(tái)、三道嶺及野馬泉一帶。西山窯組的聚煤中心則位于克爾堿、七克臺(tái)以東、桃樹園子—柯柯亞、沙爾湖艾丁湖和野馬泉等地。

伊犁盆地:八道灣組主要為河流和湖泊沉積環(huán)境,富煤帶位于盆地北部。西山窯組主要為濱淺湖及過渡三角洲沉積環(huán)境,含煤性較好,常常發(fā)育厚至巨厚煤層,富煤帶位于盆地南部。

焉耆盆地:早侏羅世聚煤環(huán)境為沖積平原沼澤,在哈滿溝一帶形成富煤帶。中侏羅世聚煤環(huán)境為濱湖三角洲體系,在他什店地區(qū)形成富煤帶。

塔北緣庫(kù)車盆地:早侏羅世塔里奇克組主要為河流和三角洲沉積環(huán)境,俄霍布拉克一帶是聚煤中心。克孜勒努爾組的沉積環(huán)境為濱湖和河流體系,在盆地東部的陽(yáng)霞地區(qū)和西部的塔合拉克地區(qū)是聚煤中心。

塔西南的托云-和田盆地:侏羅紀(jì)有葉城和杜瓦兩個(gè)沉積拗陷區(qū),葉城拗陷的沉積環(huán)境主要為河流、三角洲,聚煤中心在艾格留姆。杜瓦拗陷主要為河流環(huán)境,在拗陷東南端的杜瓦煤礦附近為聚煤中心。

塔東南且末-民豐盆地:侏羅紀(jì)主要為沖積平原、湖濱三角洲沉積環(huán)境,所形成的煤層往往較薄且厚度不穩(wěn)定。

4 煤質(zhì)特征

煤類:新疆侏羅紀(jì)煤層中,低、中、高三個(gè)煤階的煤層都有分布,其中以低階煙煤為主,其次是中、高階煙煤,高煤階的無煙煤和低煤階的褐煤少見,煤類主要以長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤為主 （表1）。

煤類分布的空間分帶性和時(shí)代差異性明顯。低變質(zhì)程度的褐煤、煙煤主要分布在寬緩的大型內(nèi)陸盆地,中高變質(zhì)程度的煙煤、無煙煤大多呈帶狀分布于狹長(zhǎng)、局限的山間谷地。賦存于中侏羅世的煤層主要為低變質(zhì)程度的褐煤、煙煤,賦存于早侏羅世的煤層主要為中高變質(zhì)程度的煙煤、無煙煤。煤層形成時(shí)間越早,變質(zhì)程度也就越高。煤層埋藏深度就越大,其變質(zhì)程度就越深。在構(gòu)造復(fù)合部位,應(yīng)力相對(duì)集中,煤的變質(zhì)程度相應(yīng)加深。

煤巖特征:變質(zhì)程度低,惰質(zhì)組分含量高。其條痕色多為棕黑色,多為土狀光澤到弱玻璃光澤,硬度和脆度較小,裂隙不發(fā)育,多為均一狀、線理狀和細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu),層狀和塊狀構(gòu)造,宏觀煤巖組分以暗煤、絲炭為主,其次是亮煤,宏觀煤巖類型依次為暗淡煤、半暗煤、半亮煤,光亮煤較少。

表1 新疆主要煤田（煤產(chǎn)地）分煤類Tab.1 The coal types of main coal fields in Xinjiang District

化學(xué)性質(zhì):煤的含水量低,全水分（Wt）含量平均在1.98%-13.42%,多數(shù)為特低水分煤層,其次為低水分煤層。煤層的灰分產(chǎn)率低,多數(shù)煤田的煤層為特低灰和低灰煤,只有極個(gè)別煤田的煤層為中灰或高灰煤。揮發(fā)分產(chǎn)率高,其中準(zhǔn)噶爾盆地東部的準(zhǔn)東煤田、中南部的后峽煤田、西南部的昭蘇-特克斯煤田的煤均屬于中揮發(fā)份煤,其余地區(qū)均為高揮發(fā)份煤。塔里木含煤盆地中的煤均為中、高揮發(fā)份煤,且大都集中在盆地的北緣。煤中全硫含量較低,除巴音布魯克煤田全硫含量較高外,全疆其他煤田全硫含量絕大多數(shù)為特低硫和低硫煤。

5 結(jié)論

1）新疆主要含煤地層為早-中侏羅世的八道灣組和西山窯組,為陸相聚煤環(huán)境。

2）煤層賦存受地質(zhì)構(gòu)造控制。聚煤作用主要發(fā)生在構(gòu)造盆地內(nèi)部。向斜和單斜為主要的賦煤構(gòu)造,而且主要含煤盆地后期構(gòu)造變形微弱,開采條件優(yōu)越。

3）煤層變質(zhì)程度低。以低階煙煤為主,其次是中、高階煙煤。煤類主要以長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤為主;宏觀煤巖組分以暗煤、絲炭為主。宏觀煤巖類型依次為暗淡煤、半暗煤、半亮煤,光亮煤較少。

4）新疆煤具有發(fā)熱量高、水分含量低、灰分產(chǎn)率低、揮發(fā)分產(chǎn)率高、全硫含量低、低磷等特點(diǎn)。

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