彬长矿区煤的形成环境探讨.pdf

收稿日期 2006 - 05 - 24 作者简介郭 云1968 - ,男,陕西眉县人, 1993年毕业于西北大 学地质系,学士,地质工程师,陕西省煤田地质局一八六队地质科工 作。 彬长矿区煤的形成环境探讨 郭 云,刘 彦 陕西省煤田地质局一八六队,陕西 西安 710054 摘 要在区内大量钻孔资料和勘探成果的基础上,通过对彬长矿区煤岩特征及煤层化学性质的总 结分析,从沉积学角度对该区煤的形成环境进行探讨。 关键词煤层特性;煤形成环境;彬长矿区 中图分类号 P618. 11 文献标识码B 文章编号 1671 - 749X2006 03 - 0023 - 02 0 引言 彬长矿区位于鄂尔多斯盆地南部渭北北缘的彬 县 黄陵坳褶带。总体构造形态为中生界构成的 NW缓倾的大型单斜构造。在此单斜上产生一些宽 缓而不连续的褶皱。矿区发育背斜,从南到北有彬县 背斜,路家 小灵台背斜及矿区北部的七里铺 西坡 背斜。这些背斜及由此而构成的宽缓向斜对矿区煤 层分布有一定的控制作用。背斜的轴向与矿区地层 走向一致,两翼弓状多不对称,南翼较缓,一般1～3, 北翼较陡,一般4～8;背斜轴长10～30 km 图 1 。 矿区断层罕见,矿区东南部的水帘矿、 火石咀矿、 下沟 矿的生产矿井中见少量1. 2～6 m的小断层。 1 含煤性及煤岩特征 2. 1 含煤性 矿区主要煤层在侏罗纪中统延安组,全矿区均 有分布,埋深一般小于1 000 m。共含煤10～15层, 自下而上分为5个煤组,主要可采煤5～7层,累计 可采厚度15～20 m,一般在延安组下部第一段。 2. 2 煤岩特征 宏观煤岩特征。延安组各煤层均呈现黑色,具 褐黑色条痕,断口为阶梯状、 参差状,少量平坦状,为 暗淡型煤 ～ 半暗型煤。中部煤层光泽类型多为沥青 光泽或丝绢光泽,上部及下部煤层光泽暗淡。可见 方解石细脉沿煤的裂隙充填,偶尔可见黄铁矿薄膜 贴附于裂隙面上。各煤层以条带状结构为主,线理 状结构次之,局部可见块状结构。全区煤层均含丝 炭碎屑和镜煤碎屑,水平层理发育表 1 。 图1 矿区构造分布图 表1 延安组煤层宏观煤岩类型统计表 矿区光亮型煤半亮型煤半暗型煤暗淡型煤夹矸 彬长04. 641. 254. 20 显微煤岩特征。镜质组均以结构镜质体为主, 其次为基质镜质体,有少量均一状和团块状镜质体。 半镜质组多为结构半镜质体,在油浸反射光下为灰 色,其赋存状态为各种宽窄不等的条带。惰质组以 胞腔略有膨胀的结构半惰质体为主,次为惰质体和 碎屑惰质体及粗粒体。稳定组分以小孢子体为主, 其次为树脂体、 角质体和少量藻类体。粘土类中,粘 土矿物分为分散的棕色细粒状和灰色颗粒两种,且 以浸染状分布于基质体内。碳酸盐多为充填于裂隙 或惰质体胞腔内的方解石或球状菱铁矿。硫化物主 要为呈亮黄色的块状或椭圆形放射状的黄铁矿结 核。氧化物为高突起、 浅灰色的石英颗粒表 2 。 32第3期 郭 云 刘 彦 彬长矿区煤的形成环境探讨 该煤层凝胶化程度低,结构惰质体含量高,保存着大量的原始植物胞腔和遗迹。 表2 延安组煤层显微煤岩组分统计表 矿 区 有机组分/无机组分/ 镜质组半镜质惰质组稳定组合计粘土类硫化物碳酸盐氧化物合计 彬 长25. 5064. 42. 392. 24. 40. 62. 50. 37. 8 注表中惰质组主要为丝质组半丝质组;表中有机组分和无机组分合计为100。 1. 3 煤的化学性质 延安组煤层原煤水分含量1. 83～5. 70 ,垂 向上水分含量自上而下略有降低。原煤灰分产率在 5. 02～22. 48之间,属低中灰 ～ 低灰分煤。其浮 煤灰分平均为4. 30。垂向上一般顶部原煤灰分 高,底部灰分较低,这是成煤初期与成煤末期沼泽环 境的沉积条件不同所致。各煤层浮煤挥发分产率变 化不大,平均值31. 80～34. 39 ,属中高挥发分 煤。且垂向上变化较为明显,中部煤层浮煤挥发分 高于上部煤层和下部煤层;平面上,煤层浮煤挥发分 产率变化不大。全硫含量1～2. 5 ,属低硫至中 硫煤。垂向上从上到下逐渐降低。 2 煤层形成环境 2. 1 无机沉积作用向有机沉积作用转化 煤层的形成是无机沉积作用和有机沉积作用相 互转化的结果。区域性的整体抬升常伴随强烈的风 化剥蚀和活跃的无机沉积作用,从而形成厚度大粒 度粗、 结构成熟度和成分成熟度均较低的碎屑沉积, 这种无机沉积作用一般为大陆板块碰撞的沉积效应。 在区域性构造稳定时期,地表准平原化,植被大面积 覆盖,剥蚀作用十分微弱,但植被的新陈代谢却提供 了丰富的有机质物源,活跃的有机沉积作用替代了无 机沉积作用,植物残骸替代了陆源碎屑,形成了泥炭 沉积。所以,无机沉积作用活跃于构造运动的发展过 程,有机沉积作用活跃于构造转折时期。中侏罗纪的 煤系地层延安组形成于印支运动和燕山运动的转 折时期。另外,阶段性变化常受控于区域性构造作用 或沉积作用。中生代主要可采煤层延安组第一段煤 层形成于区域性沉积体系废弃阶段。 2. 2 异地沉积是该区煤层聚积的主要方式 在煤岩样本或显微镜下均大量出现的镜质体和 丝质体共生和煤层水平层理发肓的现象说明,异地 沉积是煤层聚积的主要方式。镜质体和丝质体的成 因特点类似于碎屑岩中的长石砂岩和石英砂岩,不 可能产生同一环境。二者的共生只能用类似于陆源 碎屑的搬运和沉积过程来解释。水平层理是稳定水 体中的特征构造,稳定水位的存在是水平层理形成 的前提。煤层作为一种层状沉积矿产,其水平层理 的形成同样也应是稳定水体中的产物,而水体中能 够生长的植物非常有限,不可能产生大量的植物残 骸,大量植物残骸的富集只能通过搬运来实现。因 此,成煤植物从生长地搬运到另一个地方沉积下来 形成泥炭是煤层聚积的主要方式,搬运过程中的漂 浮分选作用是低灰煤形成的主要机理。 2. 3 煤层显微组分的差异 一般认为,镜质组是在气流闭塞、 积水较深的环 境下形成的。植物的纤维素和本质素都属于凝胶 体,具有很强的吸水性。死亡植物的木质纤维组织 在还原环境下逐渐分解,细胞壁不断吸水膨胀,胞腔 逐渐缩小,以致完全失去细胞结构,形成无结构的胶 体物质,这种转化称为凝胶化作用。凝胶化程度的 不同直接影响到煤层显微组分的不同。而丝质组的 成因较复杂,其观点也较多,但不论属于何种成因, 它在沉积前均经历了分解或氧化作用,植物残骸中 的不稳定成份已经散失。本区煤层丝质组含量较 高,说明有机碎屑在沉积前经历了较强的风化作用。 因此,在埋藏后的煤化作用过程中,其变化较小,保 存着大量的原始植物胞腔和遗迹,碎屑形态清晰可 辩。与丝质组相反,镜质组是植物残骸在没有经历 分解或氧化的状态下快速埋没的产物,凝胶化程度 低,本区煤层含镜煤碎屑就是这种成因的最好例证。 另外,煤层的光泽强度随镜质组含量增加而增大,随 丝质组含量增加而减少。 3 结论 本区煤层是在区域性构造转折时期、 有机沉积 作用异常活跃、 大量植物残骸形成泥炭沉积的前提 下形成的。其主要形成方式是大量植物残骸通过异 地沉积聚积而成的。植物残骸在埋藏前凝胶化程度 较低,并经历了较强的氧化分解作用。 参考文献 略 42陕 西 煤 炭 2006年