西北地区煤相类型及分布特征
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发布时间：2022-04-22 09:28
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时间：2023-06-22 05:31
（一）煤相的划分依据
1）以镜质组含量为60%，镜质组与半镜质组和惰性组的比值V/（SV+I）等于4，和凝胶化指数GI等于4为界，划分出潮湿沼泽、干燥沼泽两个类型，进而反映沼泽覆水程度。
2）森林指数WI=（T+TC）/（DC+VD），按WI值是否大于0.5来划分森林沼泽和其他沼泽类型。
3）以叶镜质体为主，角质体大于10%的煤划分为流水沼泽亚相；以基质镜质体为主，含有孢子体、壳屑体和木栓质体的煤划分为边缘沼泽相。
4）以碎屑成分较多，且孢子体、藻类体含量较多，微三合煤，宏观呈现贝壳断口，块状构造，质纯，轻的煤划分为开阔水体沼泽相。
5）以过渡组分为主，呈现复合结构，并以微镜惰煤为主，反映水下局部短时间氧化强烈的煤，划分过渡沼泽亚相。
（二）煤相类型
根据上述划分标准，对西北地区煤相类型进行了详细划分，结果如表3-59所示。
表3-59 西北地区煤相划分方案
（三）煤相特征及分布
1.煤相特征
（1）干燥泥炭沼泽相
这里所指的“干燥”，既包括高位干燥森林沼泽，又包括潜水面附近或水下短时间或周期性干燥的氧化沼泽（过渡沼泽）。该煤相的主要特点是富集丝炭，显微组分以丝质体、半丝质体、半镜质体之和大于50%，V/（SV+I）值小于2，凝胶化指数GI值小于4，氢指数HI小于100。反映了沼泽环境不覆水或浅覆水，如阜康三工河煤矿J2x煤层广泛发育此类型煤相的煤。
可大致分为两种类型：第一种类型以准噶尔盆地东部木垒煤矿J2x煤层及三塘湖煤矿J2x煤层为实例。主要特点是宏观上富含火焚丝炭透镜体或0.5～10 cm厚的丝炭层，呈纤维状，碎屑状或细条带状结构，显微镜下以火焚丝质体、半丝质体为主，二者之和至少大于20%，并可见许多镜质体向惰质体过渡的现象，而镜质组主要是以结构镜质体为主，基本不显荧光。除此之外，还含有粗粒体和碎屑惰质体。V/（SV+I）值、凝胶化指数GI都小于1，植物保存系数TPI较大，显微结构为斑块结构，以微惰性煤、微镜惰煤显微煤岩类型为主，反映了整个沼泽处于陆地潜水面以上，干燥森林火灾时常发生，并存在周期性干涸。有的可富含粘土矿物而呈现古土壤相。其主要鉴别标志是：火焚丝质体含量高，丝炭富集成层。
第二种类型以准噶尔盆地东部巴里坤县煤矿21＃井J2x中3煤组及阜康三工河煤矿J2x煤层为实例。主要特点是半镜质组、半丝质体、粗粒体A等过渡组含量极高。这类过渡组分在显微镜下可见其与镜质组互层，呈复合结构或条带结构。宏观上呈富含丝炭碎屑结构的暗煤或细条带结构的亮暗煤，显微煤岩类型以微镜惰煤和贫孢微暗煤、微惰煤为主，显微煤岩成因标志上，V/（SV+I）小于1.2，GI小于4，流动指数MI较高，反映了沼泽位于潜水面附近，周期性氧化环境。其主要鉴别标志是过渡组分高、MI较高。
（2）森林泥炭沼泽相
该相的主要特征是，宏观上呈明显的均一结构，眼球状断口和镜煤、亮煤条带状构造，内生裂隙发育。显微镜下以结构镜质体、均质镜质体富集为标志，森林指数WI大于0.5，GI大于4.0，TPI大于0.5，V/（SV+I）大于4，MI小于0.1，显微煤岩类型以微镜煤为主。其形成环境为一种极为潮湿、覆水较深的森林面貌。同时，植物遗体遭受分解破坏弱，水流活动差。该相广泛发育于上三角洲平原，如硫磺沟755矿J2x煤层。
该相的主要鉴别标志是T、TC、WI大于0.5，GI和V/（SV+I）都大于4。该相以准噶尔盆地东部巴里坤县煤矿23＃井J2x上4煤组及阜康三工河煤矿J1b煤层为实例。
（3）活水泥炭沼泽相
所谓“活水泥炭沼泽”，即泥炭形成环境是处于流动的水动力条件，微生物活动强烈，强覆水的沼泽环境，在此环境中形成的煤以基质镜质体为主，同时可富集大量的角质体、孢子体、木栓质体等，GI、V/（SV+I）均大于4，很多甚至大于10，TPI、WI小于0.5。宏观上为均一或细条带层状或块状构造的亮煤和暗煤，显微煤岩类型为富孢富角质亮煤等。由于不同沉积环境、沉积体系所形成的活水泥炭沼泽一样，因而该相再划分出两个亚相。
可大致分为两种类型：第一种类型地处森林沼泽边缘，由于深覆水、强流水或由于低等生物非常活跃，使水活、植物强烈分解，形成以基质镜质体（或富氢镜质体）为主体的泥炭沼泽相，它相当于Teichmüller所指的“芦苇沼泽”。此相可富集大量的孢子体或木栓质体。由于活水、流水使植物体强烈分解，但常被带到强还原环境沉积。因而可出现大量的莓粒状黄铁矿，凝胶化指数GI和镜惰比V/I和V/（SV+I）非常高，而WI、TPI很低。宏观上为具亮线纹理的亮煤，贝壳断口。显微煤岩类型为微亮煤，富孢子微亮煤或富木栓微亮煤，均匀结构。其主要鉴别标志是以基质镜质体为主，GI、V/（SV+I）很高。
第二种类型在宏观上主要为具页片结构，阶梯状断口，层状构造的亮煤、暗煤，显微镜下以角质体富集为特征，一般大于10%，以基质镜质体为主体，由于流水作用而使其氧化，因而荧光性没有前一亚相的基质镜质体强。可含许多黄铁矿。GI、V/（SV+I）很高，但TPI不一定很低，这是因发育很多叶镜质体之故。它极少有惰性组分，可含有较高的粘土。显微煤岩类型以角质微亮煤为主，细条带结构，水平层理，但常可见角质体系统地呈揉皱现象，反映了此沼泽具有一定的坡度，沼泽流水作用，使早期成岩的泥炭鞣皱变形。一般形成于湖泊近岸带环境。其主要鉴定标志是角质体富集，大于10%，GI、V/（SV+I）高。
（4）开阔水体相
此相属湖沼湖湾煤相，其沉积产出于沼泽湖或池塘内，主要由漂浮植物（藻、沉水水生植物）、水生动物及丰富的细菌物质聚积而成，其他如细的粘土、孢子、碎屑惰质体则由风吹或水流冲进。该相由含富类脂组的微亮煤和微暗煤的暗淡型煤以及腐泥煤、高碳泥岩组成。显微镜下镜质组含量相对较小，且以基质镜质体为主，含由水生植物强烈分解形成的团块镜质体。由于属水下沉积，GI大于4，但流动指数MI较高或极高。开阔水体相以暗煤或矿化煤或腐泥腐植煤、腐泥煤为主，贝壳状断口，块状构造。显微镜下以孢子体，藻类体（大于1%）等稳定组分相对富集，MI大于1为特征，显微结构为碎屑结构，以微三合煤、微孢子亮煤为多，镜质组含量相对较小，但以DC为主，沥青质体含量多，并与DC过渡，GI大于4～10，V/（SV+I）大于1～4。其鉴定标志是以藻类体、孢子体为多，MI大于1，藻类体与沥青质体之和大于10。
2.准噶尔盆地煤相分布
依据以上综合煤相标志，准噶尔盆地早、中侏罗世八道湾期和西山窑期煤层可划分出干燥泥炭沼泽相、森林泥炭沼泽相、活水泥炭沼泽相和开阔水体相4种煤相。八道湾组煤相特征（图3-52）为：盆地西北缘、南缘西部及东缘北部主要为干燥泥炭沼泽相，盆地南缘东部、东缘南部及西北缘南东为森林泥炭沼泽相，向盆地腹部呈环带状发育活水泥炭沼泽相和开阔水体相，以森林泥炭沼泽相及其与干燥泥炭沼泽相的过渡带对煤层气较为有利。
西山窑组煤相特征（图3-53）为：盆地北部、南缘西部及阜康东侧一隅发育干燥泥炭沼泽相，盆地西北缘南部、南缘东部及东缘广大区域发育森林泥炭沼泽相，向盆地腹部呈环带状发育活水泥炭沼泽相和开阔水体相，其中森林泥炭沼泽相为煤层气形成的有利相带。纵向上，从八道湾组到西山窑组沉积期，干燥泥炭沼泽相范围缩小，森林泥炭沼泽相区域扩大，而活水泥炭沼泽相和开阔水体相范围变化不大。表明中侏罗世晚期更利于成煤和煤层气生成。
图3-52 准噶尔盆地八道湾组煤组分布图
3.塔里木盆地煤相分布
塔里木盆地侏罗系煤层主要发育干燥泥炭沼泽相、森林泥炭沼泽相、活水泥炭沼泽相及少量过渡泥炭沼泽相。阳霞煤产地克孜勒努尔组煤层煤相以干燥泥炭沼泽相和森林泥炭沼泽相为主，俄霍布拉克矿区塔里奇克组煤层煤相以森林泥炭沼泽相和活水泥炭沼泽相为主，阿艾东风矿塔里奇克组煤层煤相以森林泥炭沼泽相为主，而和田布雅矿区A组煤煤相以过渡泥炭沼泽相为主（表3-60）。
塔东孔雀河—罗布泊煤田、乌恰煤田及塔西南乌依塔克至莎车、旗盘一带，侏罗纪煤相以森林泥炭沼泽相为主。塔西南皮山杜瓦-和田布雅及塔东南地区以干燥泥炭沼泽相和过渡泥炭沼泽相为主。
在平面上，塔里木盆地北缘大部分地区、塔东孔雀河—罗布泊一带、乌恰地区及塔西南西部地区，煤层形成于浅湖-半深湖环境，发育森林泥炭沼泽相和活水泥炭沼泽相。塔里木盆地北缘东端和塔西南东部及塔东南地区主要发育冲积扇和河流环境，煤层形成于干燥泥炭沼泽相和过渡泥炭沼泽相（图3-54）。
图3-53 准噶尔盆地西山窑组煤层煤相分布图
表3-60 塔里木盆地侏罗系煤相特征表
续表
图3-54 塔里木盆地侏罗系煤相分布图
4.吐哈盆地煤相分布
（1）八道湾组煤相及分布
干燥泥炭沼泽相主要分布于南部近了墩隆起处，如三道岭矿区及七克台至十三间房地带。这些区域在沉积期间，主要为辫状河或辫状河三角洲废弃后或河流间区发育的泥炭沼泽。由于该类环境不稳定，泥炭沼泽常露潜水面，泥炭沼泽易于形成氧化环境。因此，在这些地区，煤的惰性组分含量相当高。如，三道岭矿区可出现厚近2 m的富丝质体的暗淡煤分层；森林泥炭沼泽主要分布于托克逊至哈密、七克台周围及三道岭矿区。这些地区煤的镜质组以结构镜质体为主，含较多的半镜质体；活水泥炭沼泽相多分布于北部凹陷中部地带，该煤相主要发育于三角洲分流间湾、前三角洲和湖泊边缘沼泽相中，其沼泽环境中常有流水携带的高等植物叶沉积，如七泉湖和柯柯亚矿；开阔水体泥炭沼泽分布于七泉湖至鄯善一带、小草湖及桃树园地区（图3-55）。
图3-55 吐哈盆地八道湾组煤相分布图
图3-56 吐哈盆地西山窑组煤相分布图
（2）西山窑组煤相及分布
西山窑组煤相类型与八道湾组相似。总体上东部地带沼泽的覆水深度增加，三道岭矿区出现较大面积的开阔水体沼泽相；大南湖矿区、沙尔湖矿区主要为干燥森林泥炭沼泽相；北部凹陷北部仍以覆水泥炭沼泽及开阔水体沼泽相为主（图3-56）。
5.伊犁盆地煤相分布
根据GI、TPI、MI及WI等煤相指数划分了伊犁盆地侏罗系煤层的煤相。结果表明，伊犁盆地侏罗系煤层主要发育干燥泥炭沼泽相、过渡泥炭沼泽相、森林泥炭沼泽相及活水泥炭沼泽相。八道湾组煤层煤相以森林泥炭沼泽相和活水泥炭沼泽相为主，西山窑组煤层煤相则以干燥泥炭沼泽相和过渡泥炭沼泽相为主（表3-61）。在平面上，盆地周缘地带主要发育冲积扇和河流环境，煤层形成于干燥泥炭沼泽相和过渡泥炭沼泽相，盆地东部靠近隆起附近如尼勒克则发育半深湖相环境，煤层形成于活水泥炭沼泽相。盆地中部靠近B-2孔一带，煤层形成于浅湖-半深湖环境，发育森林泥炭沼泽相和活水泥炭沼泽相。
表3-61 伊犁盆地侏罗系煤层煤相参数
6.柴北缘—祁连地区煤相分布
柴达木盆地及祁连地区侏罗系煤层主要发育干燥泥炭沼泽相、过渡泥炭沼泽相、活水泥炭沼泽相及少量森林泥炭沼泽相（表3-62）。
表3-62 柴达木盆地及祁连地区侏罗纪煤相特征表
图3-57 柴北缘及祁连地区侏罗系煤相分布图
柴北缘西部鱼卡矿区煤层煤相以活水泥炭沼泽、干燥泥炭沼泽相和过渡泥炭沼泽相为主，向东大煤沟矿区侏罗纪煤层煤相以干燥泥炭沼泽相和过渡泥炭沼泽相为主，绿草山矿区和大头羊矿区侏罗纪煤层煤相以过渡沼泽相为主，而柴北缘东端旺尕秀矿区侏罗纪煤相则以活水泥炭沼泽相为主。
祁连地区西部木里矿区侏罗纪煤相为过渡泥炭沼泽相和活水泥炭沼泽相，热水矿区以森林泥炭沼泽相为主，过渡泥炭沼泽相次之。海德尔矿区为活水泥炭沼泽相，默勒矿区为过渡泥炭沼泽相。向东大通矿区侏罗纪煤相以干燥泥炭沼泽相和过渡泥炭沼泽相为主（表3-62和图3-57）。
在平面上，柴达木盆地周缘地带主要发育冲积扇和河流环境，煤层形成于干燥泥炭沼泽相和过渡泥炭沼泽相，鱼卡矿区、大煤沟矿区、柏树山矿区和旺尕秀矿区下部层位发育浅湖—深湖环境，煤层形成于活水泥炭沼泽相（图3-57）。
祁连山盆地群周缘主要发育冲积扇和河流沉积环境，煤层形成于干燥泥炭沼泽相和过渡泥炭沼泽相。热水盆地、木里盆地和窑街盆地部分层位则发育潮湿型浅湖—深湖相环境，煤层形成于森林泥炭沼泽相。海德尔矿区发育湖泊环境，煤层形成于活水泥炭沼泽相（图3-57）。
图3-58 鄂尔多斯盆地石炭—二叠系煤相分布图
7.鄂尔多斯盆地煤相分布
（1）石炭—二叠系煤相分布
鄂尔多斯盆地石炭—二叠系煤层煤相有成带分布的特点（图3-58），干燥沼泽相主要分布于盆地的北缘河曲、府谷至桌子山北部一带及南缘铜川；活水沼泽相分布于盆地中部柳林至横山堡一线；开阔水体相主要分布于宁夏乌鲁斯太以南地区；桌子山南部至神木一带及环县至韩城一线发育森林泥炭沼泽相。在剖面上自下而上煤层形成时期的沼泽覆水深度有增加的趋势，如山西保德、庞庞塔及河津等矿煤层下部以活水沼泽相为主，向上渐变为干燥泥炭沼泽（表3-63）。
表3-63 鄂尔多斯盆地石炭—二叠系煤相特征
续表
图3-59 鄂尔多斯盆地侏罗系延安组煤相分布图
表3-64 侏罗系煤岩组分分析煤相参数统计表
续表
（2）侏罗系煤相分布
侏罗系延安组煤相分布规律较明显（图3-59）。在平面上盆地西缘以干燥泥炭沼泽为主，但在汝箕沟、碳山、华亭等矿区分布有部分森林泥炭沼泽相及活水泥炭沼泽相；盆地北缘主要分布干燥泥炭沼泽相；宁县、盐池一带为森林泥炭沼泽相；神木、榆林、横山一线分布活水泥炭沼泽；富县、延安、子长等盆地中部地带为开阔水体相。
纵向上煤相也有较明显的规律。如宁夏汝箕沟矿区及内蒙古东胜煤田主采煤层下部多以干燥泥炭沼泽相，向上渐变为过渡泥炭沼泽或活水泥炭沼泽相（表3-64）反映侏罗系煤层沉积时期覆水有增加趋势。
