煤层气地质特征及成藏条件
(一)煤层气地质特征
1.含煤地层及煤层
天山含气盆地群侏罗系主要为一套砂砾岩、砂岩、砂质泥岩、泥岩夹煤层沉积组合。沉积厚度一般变化范围在500~3000m之间。煤层主要在下统八道湾组和中统西山窑组,头屯河组不含煤层,三工河组仅局部含薄煤层及煤线。
侏罗系下统八道湾组、三工河组和中统西山窑组,为一套内陆河流—浅湖环境的含煤碎屑沉积。岩石组合主要为一套由灰白、灰绿和灰黄色砂砾岩和砂岩,灰、灰黑色砂质泥岩、泥岩夹煤层沉积。一般沉积厚度400~2500m。其含煤地层组段均可进行对比。据部分煤田及矿区煤层发育特征统计,含煤层2~48层,煤层累计厚度15~110m之间,一般厚度30~60m之间。现对八道湾组和西山窑组沉积特征分述如下。
(1)八道湾组
该组主要为一套灰白、灰绿色砂砾岩、砂岩,灰、灰黑、紫色粉细砂岩、砂质泥岩夹炭质泥岩及煤层组合。厚度在200~1000m之间,一般厚度在300~500m之间,在焉耆盆地最厚达1900m。
早侏罗世早期沉积的八道湾组,在伊犁、尤尔都斯、焉耆和库米什盆地均有分布,由于古气侯温暖潮湿,在河流及浅湖区形成大面积的泥炭沼泽,沉积环境稳定,有利于成煤植物的生长,为形成厚—巨厚煤层奠定了物质基础。据主要含气区部分矿区煤层资料数据统计,含煤层数变化在1~20层之间,煤层累计厚度1~60m之间(表6-22)。从表可以看出,伊宁含气区块、可拉克含气区块和焉耆含气区带煤层累计厚度较大,其它含气区块煤层较薄,累计厚度较小。
(2)西山窑组
该组主要为一套灰黄色、灰绿色和灰色砂岩,细砂岩,砂质泥岩,泥岩夹炭质泥岩及煤层岩石组合。各含气区带厚度变化较大,据主要含气区带部分矿区资料统计,一般厚度在200~500m之间,在焉耆含气区带最厚可达1600m。
表6-22 侏罗系下统八道湾组主要含气区煤层特征一览表
据主要含气区带部分矿区煤层资料统计,各含气区带含煤层数变化较大,一般在5~10层之间。煤层累计厚度,在伊犁含气区带察布查尔矿区,最厚达64.16m(表6-23)。依据钻井、物探和沉积相等资料分析,伊犁含气区带的伊宁含气区块,可采煤层厚度在10~40m之间,一般可采煤层厚度在25~35m之间;昭苏含气区块,可采煤层厚度一般在10m左右;尼勒克含气区块,可采煤层厚度一般在10~20m之间;巩留新源含气区块,可采煤层厚度一般在20m左右;可拉克含气区块,可采煤层厚度一般在35m 左右。尤尔都斯含气区带可采煤层厚度一般在5~10m之间。焉耆含气区带可采煤层厚度一般在10~15m之间,最厚区达40多米,主要分布在埋深大于2000m区。库米什含气区带,可采煤层厚度一般在5~10m之间。
综上所述,天山含气盆地群侏罗系下统八道湾组和中统西山窑组成煤环境发育,聚煤条件优越,形成的煤层分布较稳定,厚度大,层数多,结构相对简单,为煤层气的形成奠定了物质基础。
表6-23 侏罗系中统西山窑组主要含气区块煤层特征一览表
2.煤岩煤质特征
(1)宏观煤岩类型
通过对本区伊犁含气区带伊宁含气区块的南台子矿、察布查尔矿;尼勒克含气区块;焉耆含气区带的塔什店哈满沟矿,侏罗系下统八道湾组和中统西山窑组煤层的井下观测。宏观煤岩类型均以光亮煤和半亮煤为主,次为半暗煤。煤岩成分以亮煤为主夹镜煤及暗煤,常见透镜状、条带状结构,断续状水平层理及微波状层理,具贝壳状及参差状断口(表6-24)。据有关煤田勘探资料统计,天山含气盆地群,侏罗系中、下统八道湾组和西山窑组煤层宏观煤岩有相似特征,以光亮和半亮煤为主。
(2)显微煤岩组分
侏罗系下统八道湾组和中统西山窑组主要煤层样品分析资料及以往有关显微煤岩组分资料统计表明,显微煤岩组分中镜质组含量在19.70%~88.80%,一般含量在60%~80%之间;惰质组含量在9.60%~70.50%,一般含量在30%~40%之间;壳质组含量在0.20%~2.60%,一般含量在0.60%~1.20%之间。
从各含气区带或含气区块煤层显微煤岩组分变化特征看,焉耆含气区带镜质组含量较高,惰质组含量略低于其他盆地。在纵向上八道湾组与西山窑组差别不明显(表6-25)。
天山含气盆地侏罗系下统八道湾组和中统西山窑组主要煤层宏观煤岩类型以光亮煤、半光亮煤为主,煤岩类型较好,结构简单,显微煤岩组分中镜质组含量较高。这些特征均有利于煤层气的生成、吸附和产出。
表6-24 主要含气区块部分矿区主要煤层宏观煤岩特征
表6-25 煤层显微煤岩组分一览表
(3)煤质特征
从表6-26可看出,原煤灰分产率变化在4.62%~25%之间,一般灰分产率在10%~20%之间。其中侏罗系下统八道湾组,煤层灰分产率变化在4.62%~23.7%,一般在10%~15%之间,属低灰—中灰煤。焉耆含气区带八道湾组煤的灰分产率小于10%,属特低灰煤。伊犁含气区带—道湾组煤的灰分产率平均在10%~20%之间,属低灰—中灰煤。侏罗系中统西山窑组煤层灰分产率变化在5.11%~25%,一般在10%~20%之间,属低灰—中灰煤。其中焉耆含气区带煤的灰分产率小于10%,属特低灰煤。
综上所述,该含气盆地群侏罗系下、中统煤层灰分产率,均以低—中灰煤为主。煤质较好,有利于煤层气的生成、吸附和产出。
表6-26 侏罗系下、中统部分含气区块煤层灰分特征
(4)煤级
该含气盆地群侏罗系中、下统煤层的煤级在横向上以长焰煤和气煤为主。伊犁含气区带的伊宁、昭苏含气区块为长焰煤,其他含煤区带及含气区块均为气煤,在焉耆含气区带深部出现中煤级及高煤级。在纵向上侏罗系下统八道湾组比侏罗系中统西山窑组煤级高,但高不到一个煤级。
3.含气性特征
天山含气盆地群实测含气量资料很少,从收集到的焉耆含气区带部分煤田和矿区不同层位的煤层含气量数据来看,其变化范围为0.02~0.45m3/t;甲烷浓度变化范围在1.67%~20.50%之间,氮气浓度大于75%,含气量和甲烷浓度均很低,可能有其地质原因,也可能是样品采自煤层气风化带或煤样漏气造成的,在这些问题查明之前,暂不用于煤层气资源量计算。资源量计算用的含气量数据是根据等温吸附试验成果推测的(表6-27)。
(二)成藏条件
1.煤层厚度大、分布广泛,煤层气总生成量可观
煤层主要在侏罗系下统八道湾组和中统西山窑组,含煤层2~48层,煤层累计厚度15~110m之间,一般厚度30~60m之间。尽管煤的变质程度较低,但盆地总生气量仍是可观的。
2.煤岩类型好,利于割理的形成,煤层气产出条件较好
通过对影响煤层内生裂隙形成条件的因素分析及本区煤层的煤岩类型、显微煤岩组分、灰分产率和煤级综合分析认为,侏罗系中、下统煤层煤岩显微组分中镜质组含量相对较高,灰分产率以低—中灰煤为主,宏观煤岩类型以半亮—光亮煤为主,有利于形成割理的条件。
3.受构造运动和水文地质的影响,煤层气保存条件较为复杂
天山含气盆地群在侏罗系煤层沉积后,由于燕山运动影响,盆地普遍抬升,遭受长期风化剥蚀,使地层压力降低,煤层气发生解吸扩散作用,这可能是导致含气量和甲烷浓度低的地质原因。
表6-27 天山含气盆地群侏罗系煤层含气量一览表
研究区属于典型的大陆性气候特征。因此,大多数地区地下水水位较低,由此引发煤储层压力普遍较低。实践表明:在干旱少雨的平原区,地下水主要靠山区补给,山区水量的多寡直接影响平原区地下水的富水程度,由此影响储层压力的分布、煤层气的封闭性能。在山区水量充足,且煤系接受地表水补给的地区,其平原区煤储层压力会相对较高,煤层气的封闭条件会相对较好。
吐鲁番地区位于天山东段,在漫长的地质历史时期,经历了强烈的构造运动,频繁的岩浆活动,成矿作用普遍,从而形成了本地区丰富的矿产资源。北部为博格达铜矿成矿区;中部为吐鲁番盆地,是石油、天然气、煤和盐类矿产的重要产区。
国家对吐鲁番地区的地质工作极为重视,为了查明本地区的地质矿产特征,为矿业开发提供可靠的地质矿产依据,国家投入了大量的人力、物力、财力,进行了大量的地质工作。1/20万区域地质调查面积已经覆盖全地区,底格尔、奥拉图的部分地段开展了1/20万区域化探扫面工作。在库米什—底格尔一带的部分地段还进行了1/5万区域地质调查。对有一定成矿远景的矿床(点)进行了矿产勘查工作。
经过广大地质工作者几十年的辛勤工作,在吐鲁番地区发现并评价了大批矿产,特别是近几年,又取得了突破性的进展。截止2000年底,全地区已发现65个矿种,300多个有意义的矿产地。目前开发利用的有38个矿种,250多个矿产地。燃料矿产有石油、天然气、煤;黑色金属矿产有铁、铬、锰;有色金属矿产有铜、铅、钴—多金属、锌、钨、锡;贵金属有金及伴生银;稀有金属矿产有铍、铌、钽、锶;冶金辅助原料矿产有菱镁矿、白云岩、萤石;化工原料非金属矿产有磷、硫铁矿、自然硫、湖盐、芒硝、钾硝石、钠硝石、蛇纹岩、重晶石、皂石;建材及其它非金属矿产有石棉、石墨、滑石、石灰石、石英岩、膨润土、珍珠岩、沙砾岩、泥岩、大理岩、花岗岩、沸石、云母、水晶、冰洲石;地下水矿产有矿泉水、温泉。其中钾硝石、钠硝石、皂石储量居全国之首,煤、铁、金、铜、湖盐、蛇纹岩、石灰石、膨润土、芒硝等矿产在新疆占到前列。现择其重要矿产分叙如下:
一、能源矿产
(一)石油、天然气
吐哈盆地的石油勘探工作早在50年代就已开始,先后找到胜金口和七克台两个小油田,探明近200万吨石油地质储量,其后勘探工作中断。1983年底,原石油部西部勘探会议决定重上吐哈,陆续开展了地震和综合研究工作。1989年1月第一口科学探索井—台参1井喜获工业油流,从而发现了鄯善油田。1989年8月又发现了伊拉湖油田。1990年、1991年以来先后发现了丘陵油田、温吉桑、米登、巴喀油田和丘东凝析气田。截止2000年底,共发现了鄯善、丘陵、巴喀、温吉桑、米登、丘东、葡北、神泉、吐鲁番、鄯勒、红南、恰勒坎、胜金、伊拉湖等14个油气田和6个含油气构造。吐哈盆地石油总资源量为15.75亿吨,天然气总资源量为3650亿立方米。已累计探明石油地质储量20830.2万吨(含凝析气),探明天然气储量741.98亿立方米(含油解气),油气当量累计探明28250万吨。
吐哈发现的油气田主要储油地层为侏罗系,在三叠系、白垩系也发现有油气,还有更多更广的领域需要探索。
(二)煤炭
吐鲁番地区煤炭资源丰富,主要分布在吐鲁番市七泉湖、艾丁湖、鄯善县柯可亚、七克台、沙尔湖、托克逊县克尔碱等地。现有煤产地70余处,其中大型矿床4处、中型矿床3处、小型矿床27处,其余为煤矿点。
全地区煤炭资源远景储量1340.97亿吨,其中C级以上工业储量9.4亿吨,D级储量60亿吨。
吐鲁番地区煤矿成煤时期为早、中侏罗世,成因类型为山间盆地型。煤质绝大部分为低磷、低硫、低灰分及高发热量的优质煤,煤种主要为长焰煤、气煤。矿体埋藏浅,厚度大,交通方便。各主要煤产地可采煤层10—20层,厚度30—50米,煤层延伸数百米至数千米。
全地区大部分煤矿为土法开采,6万吨以上的煤矿规模占总规模到28%,6万吨以下的煤矿规模占总规模的72%,大部分煤矿生产规模在3万吨以下。
1、七泉湖煤矿区
分布在吐鲁番市境内兰新铁路以北七泉湖—煤窑沟一带。矿床成因属湖沼沉积型。矿体产于下侏罗统砂、砾岩中,可采煤层9—12层,厚度40.9—53.8米,属长焰煤。1959年和1986年做过初勘和详查,探明储量1.77亿吨(其中C级储量9362万吨,D级储量8339万吨),为目前吐鲁番市国有、集体煤矿的主要采煤区。
2、艾丁湖煤矿区
分布在吐鲁番市、鄯善县以南,东西走向的广大区域内,煤层产于下侏罗统,可采煤层20层,总厚度33.9米,煤炭分类为长焰煤,探明A+B+C+D级储量31.76亿吨,远景储量659.01亿吨,勘查阶段为找煤,可进一步工作。
3、克尔碱煤矿区
位于托克逊县西北55公里处。矿床成因为湖沼沉积型。煤层产于下中侏罗统,矿区可采煤层4层,总厚度12.8米,属长焰煤。克尔碱煤矿区先后于1959年和1981年做过普查,部分地段做过详查和精查,煤层分布面积240平方公里,探明煤矿A+B+C级储量8.2亿吨,A+B+C+D级储量18.27亿吨。
4、七克台煤矿区
该矿区位于鄯善县城北东33公里处,北距312国道4公里,距兰新铁路鄯善站27公里,交通方便。该矿区东西长28千米,南北宽9千米,面积约258平方千米。矿区内共发现9层煤,煤层总厚度8.75米,其中可采煤层2层,可采总厚度5.08米。煤的工业牌号为长焰煤。矿床成因属湖沼沉积型。探明A+B+C+D级储量1160.7万吨,远景储量7648.4万吨。
5、柯可亚煤矿区
该矿区位于鄯善县西北约45公里,交通方便。1953年—1969年由新疆地矿局进行了地质普查,共探明B+C+D级储量2632万吨,其中B+C级储量1932.6万吨,工业牌号为长焰煤—气煤之间。
6、沙尔湖煤矿区
矿区分布在鄯善县以南,煤层东西走向。1984年—1988年对该矿区进行了远景调查,估算远景储量647.46万吨。
7、桃树园子煤矿区
矿区位于吐鲁番火车站以北,远景储量6.13亿吨,目前有小型煤矿开采。
二、黑色金属矿产
(一)铁矿
全地区共有铁矿产地100余处,主要分布在鄯善县南部,几个规模较大的铁矿均经过了勘探或详查,地质工作程度相对较高,其中大型矿床2处,中型矿床4处,小型矿床15处,其余均为矿点。全地区铁矿探明储量3.5亿吨,富铁矿约有1.5亿吨,占全疆铁矿总储量的近30%。
铁矿成矿多受断裂破碎带的控制,矿体围岩多为中石炭统中—酸性火山喷发—沉积岩组成,围岩有轻微的蚀变现象和矽卡岩化。矿石矿物以磁铁矿、赤铁矿为主,菱铁矿、褐铁矿次之,伴生元素有锰、铝、锌,可以综合利用。
1、梧桐沟铁矿床
该矿床位于鄯善县西南直距130米,有简易公路通行,交通较为方便。矿区东西长5.3千米,南北宽2千米。地表共发现铁矿体105个,其中规模较大的有6个,深部共发现盲矿体6个。矿体呈似层状、透镜状产出,矿体产状与地层产状一致,厚度较稳定,矿层结构简单。矿床成因类型为沉积变质热液改造型。
原生矿石以富锰半自熔炼铁用菱铁矿为主,具有粗晶及粒状结构,块状构造。氧化矿石为富锰、低硫的酸性炼铁用褐铁矿、赤铁矿为主,需选矿石次之,具叶片状、隐晶质结构,块状、蜂窝状、网格状构造。
前部氧化矿TFe平均品位50.22--51.18%,原生矿盲矿体TFe平均品位40.30%,Mn一般为1.01—1.88%。该矿床探明B+C+D级储量5989.37万吨,其中B级储量102.71万吨,C级储量585.93万吨,D级储量4598.5万吨。富铁矿储量达5155.59万吨。
2、尖山第一铁矿床
该矿床位于鄯善县城南西直距120公里,交通方便。矿区东西长6千米,南北宽3.6千米,由南北两个矿带组成,其中以北矿带为主,北矿带长3950米,宽20—100米,倾角70°—85°,由40多个矿体组成,矿体厚度11.89—21.58米,形态呈不规则状、透镜状或脉状等。南矿带断续长2024米,分东西两段,各由3个矿体组成,西段长570米,宽4—5米,东段长230米,宽3—4米。产状187°∠70°。
矿石矿物以磁铁矿为主,次为赤铁矿、磁黄铁矿,条带状和块状构造。矿床成因类型为矽卡岩—高温热液交代型磁铁矿床,矿石品位TF44.79%,Mn2%,S0.26%,属富锰、低硫易选磁铁矿石。探明D+E级储量3419万吨,其中D级储量2357.9万吨。现由地方小规模开采。
3、尖山第二铁矿床
该矿床位于尖山第一铁矿床东5公里,交通方便。矿区长3.2千米,宽0.8千米,发现矿体117个,其中有工业价值的15个(含3个盲矿体)。单个矿体长56—230米,厚度2.06—16.77米,控制最大斜深215米。受大理岩层位控制,产状与围岩一致。
矿石矿物以磁铁矿为主,次为褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿、水锰矿等。呈致密块状和稠密或稀疏浸染状。矿床类型为高温热液交代型,工业类型为低硅、低硫、低磷碱性炼铁用铁矿石。矿石品位为TTe50.79%,累计探明C+D级储量603.56万吨,C级储量35.79万吨,富铁矿537.5万吨。该矿由鄯善县矿业公司开采。
4、红云滩铁矿床
该矿床位于鄯善县正南直距120公里,有简易公路通行,交通较方便。矿区长2千米,宽1.1—1.5千米,共有大小矿体115个,其中具有开采价值的有23个。矿体呈似层状、透镜状、脉状产出。主要矿体有5个占总储量的90%以上。矿体倾角20°—35°。
矿石矿物以磁铁矿为主,次为磁黄铁矿、赤铁矿、镜铁矿等。矿床成因类型为产于中酸性侵入体外接触带与中酸性火山碎屑岩有关的热液交代—充填型磁铁矿床。矿石平均品位TTe45.59%,1976—1993年由新疆地矿局第一地质大队开展了详查和勘探,探明B+C级储量3224.58万吨,其中C级储量237.48万吨,富铁矿储量1573.14万吨。该矿由地质一大队和新疆钢铁公司进行开采。
5、帕尔岗铁矿床
该矿床位于鄯善县南直距152公里。矿床分布东西长9千米,南北宽5千米,可分成4个矿段,12个矿体和40余个块段。矿体总长度8298米,单个矿体长一般70—2280米,厚度4—20米。矿石矿物以磁铁矿或赤铁矿为主,矿体中一般有夹层,占矿体厚度的14%,属结构较复杂的矿层。矿床类型为沉积变质型大型工业矿床。平均品位TFe33.07%,最高达51%,P0.35%。属高磷低硫需选赤磁铁矿石。1961—1962年由新疆地质局第一勘探队进行普查和勘探,提交C+D+E级铁矿储量1.01亿吨,其中C级储量3258.61万吨,占总储量的31.84%。由于品位偏低,目前尚未开发利用。
6、赤龙峰铁矿床
该矿床位于鄯善县城南东直距180公里,有简易公路相通,交通较方便。矿区共发现矿体6个,较大规模3个,最大矿体长2200米,厚度3.6—33.6米,控制最大斜深280米。其它矿体一般长160—340米,厚度4—14米。均呈似层状产出。
矿床成因类型为火山沉积热液改造型铁矿床,矿石品位一般30—35%,最高可达54.96%。矿石自然类型有碧玉—赤铁矿、镜铁—赤铁矿、磁铁矿—赤铁矿。1978—1979年由新疆地矿局第一地质大队进行了详查,提交D级铁矿储量1162.5万吨。
7、大河沿铁矿
该矿区位于吐鲁番城北西直距56公里,自矿区向南由简易公路与吐鲁番火车站相通,交通方便。矿床成因类型为高温热液型,矿石品位Tfe35.9—61.9%,平均50%。主要矿物为磁铁矿,含少量赤铁矿,属高磷高硅磁铁富矿,探明D级储量11万吨,目前暂未开发利用。
8、黑沟铁矿
矿区位于吐鲁番市北,直距54公里,高山峡谷,交通不便。该矿成因类型为热液充填交代型,矿石品位Tfe平均41.12%。地质普查求得地质储量169万吨。
(二)锰矿
全地区共发现锰矿点4处,探明储量的有2处,即托克逊县乌宗布拉克铁锰矿和托克逊县库米什甘草湖锰矿,吐鲁番市亦格尔锰锌矿点和鄯善县阿齐山锰矿点储量不清。
1、乌宗布拉克铁锰矿
该矿位于县城东南直距110公里,交通方便,该矿成因类型为中低温热液充填型。1957年新疆地质局区调队求得锰矿地质储量2016吨。
2、甘草湖锰矿
矿区位于库米什南甘草湖,距库米什50公里。矿床成因类型为沉积型。产于侏罗系帕尔布拉青组砂砾岩中靠近北部不整合接触带,矿石地质储量4800吨。
3、黑山锰矿点
位于县城东南直距120千米。矿体延伸长10—15米,最大厚度3米。以软锰矿为主,硬锰矿次之。品位一般为27.54—41.56%,平均29%。根据矿床成因和成矿地质特征,认为深部可能有隐伏盲矿体,可进一步开展地质普查工作。
(三)铬矿
目前仅发现小型铬矿床1处,即鄯善县卡瓦不拉克铬铁矿区,此处有3个小矿点,都在卡瓦不拉克附近。矿床成因类型为受原生裂隙控制的晚期岩浆贯入式矿床。1966年新疆地质局第五地质大队求得D级储量1.16万吨,现已基本采完,但该区是寻找铬铁矿有远景的地区。
三、有色金属矿产
(一)铜矿
本地区已发现铜矿产地25处,其中中型矿床1处,小型矿床7处,其余均为铜矿点。
1、小热泉子铜矿
矿区位于吐鲁番市南东方向直距80公里,至吐鲁番市有简易公路相通。运距120公里,交通方便。矿床成因类型为火山喷气后期热液改造型。矿石品位大部分在0.2—2%,少量富矿在3—25%。新疆地勘局第十一地质大队进行了普查,局部进行了详查。探明D级矿石储量87.5万吨,铜金属量10万吨。现由北京工企矿冶有限责任公司开采。
2、孔雀山铜矿
矿区位于大河沿火车站以北30公里,有简易公路与大河沿火车站相通。矿石品位在0.5—2%,局部大于5%,铜金属储量2.2万吨。现由吐鲁番市铜冶炼厂开采。
另外,还有梧桐沟铜矿、鲍温不拉克铜矿、琼台布开塔格铜矿等小型铜矿,含铜品位均较高。
(二)铅锌矿
目前已发现铅锌矿产地11处,其中小型矿床5处,其余均为矿点。经新疆地质局第一地质大队进行地质勘查工作,求得铅金属量95.6万吨(目前尚保有16.2万吨),锌金属量1.46万吨,其中硫磺山铅矿中伴生金储量2.5吨,银储量42吨,铅矿主要分布在托克逊县库米什和黑山一带。矿床成因与加里东晚期及华力西期岩浆活动有关。矿体受构造裂隙控制,品位在3.47—22%。
(三)钴—多金属矿
本地区已发现小型矿床1处(托克逊县库米什铜花山钴—多金属矿)。矿床成因类型为中低温热液型,矿体产于蛇纹石化橄榄岩及辉石橄榄岩中。六十年代新疆地质局第一地质大队对该区进行过综合性的普查评价工作,求得钴金属储量384.08吨,矿石平均品位为0.06%。
(四)锡矿
本地区仅发现锡矿点1处(扑尔沙布拉克锡矿点),位于托克逊县甘草湖东约30公里处。矿床成因类型为矽卡岩型。矿体产于上石炭统灰岩和花岗岩接触带中。矿石品位在0.1—0.98%,平均品位0.42%,估算锡金属储量391.7吨。
(五)钼矿
本地区仅发现小型矿床1处(卡赞布拉克钼矿),位于托克逊县与吐鲁番市南部交界处,矿体处于下石炭统灰岩与华力西期花岗岩接触带附近的矽卡岩中。矿石矿物以辉钼矿为主,平均品位0.08%,经勘查求得D级钼金属储量26吨。
四、贵金属矿产(金矿)
吐鲁番地区金矿主要分布在鄯善县南部康古尔—石英滩一带,吐鲁番市和托克逊县也有零星分布。目前已知金矿产地11处,其中中型金矿3处、小型金矿4处,其余均为矿点。探明黄金金属储量30余吨,矿石品位在2—10克/吨。矿床成因主要为受韧性剪切带控制的中低温火山—变质热液型金矿。
矿床分布在下石炭统雅满苏组火山岩系中,矿石类型多为含金蚀变岩型和含金石英脉型。另在托克逊县硫磺山铅矿和可可乃克含铜硫铁矿中伴生产出。
在本区范围内还发现金矿异常区多处,金矿找矿还有很大前景。
1、石英滩金矿床
位于鄯善县城南直距90公里,距最近居民点底坎尔60公里,有简易公路相通,交通方便。矿床成因类型为受火山机构控制的火山期后低温热液石英脉型金矿床。金平均品位8.68克/吨,探明D级金矿石量16.56万吨,金金属量1203千克。浅部正在进行边探边采。
2、康古尔金及多金属矿床
该矿床位于鄯善县城南东119公里处,至七克台镇166公里,有简易公路通行,交通方便。矿床成因类型为中低温热液剪切带型金矿床,矿石品位Au7.96克/吨,Ag11.16克/吨,Cu0.91%,Zn2.64%。该矿床于1988年检查化探异常过程中发现,估算金金属远景储量1518千克,铜金属储量3.89万吨,铅锌7.02万吨。该矿由鄯善县金矿开采。
3、马头滩金矿床
该矿床位于鄯善县城南东120公里,西距康古尔金矿仅4公里,交通方便。矿床成因类型为中低温热液糜棱岩型金矿床。矿石品位Au5—14.66克/吨,Cu0.35—1.77%。1988年新疆地勘局第一地质大队进行了普查评价,探明金金属储量1766千克,铜金属储量3440吨。目前浅部正在进行开采。
4、眼形山金矿床
该矿位于鄯善县城南直距140公里,交通较方便。矿床成因类型为中低温热液石英脉型金矿,矿石品位一般在2.18—11.20克/吨,厚度1.20—11.10米,长90—440米。1996年新疆地勘局第一地质大队开始对深部进行地质评价。
5、黑白山金矿点
位于鄯善县城南直距140公里,东距眼形山金矿10公里,交通方便。矿床成因类型为中低温热液蚀变岩型金矿。金平均品位6.38克/吨,矿脉长140米,平均厚度2.46米,1995年新疆地勘局第一地质大队发现,1996年进行了普查评价工作。
6、盐碱坡金矿点
位于鄯善县七克台镇南约240公里,矿床成因类型为中低温热液火山岩型金矿,含金蚀变带长300米,单个金矿体长仅几十米,厚度0.8—3.6米,金品位在3—9.7克/吨,最高金品位达22.8克/吨,估算金地质储量123千克.
侏罗纪含煤盆地的分布改变了印支期前的面貌,含煤盆地基本分布在塔里木—华北板块以北的大陆上,大陆南方仅有小型断陷盆地零星分布。
位于华南板块的川北盆地,川北甘南盆地群,秭归、当阳、鄂中盆地,赣北景德镇盆地,湘中南盆地群,桂东北盆地群,闽浙盆地群,以及位于喜马拉雅板片的藏南定日盆地等,分属于前陆坳陷盆地、断陷盆地及主动大陆边缘(岛弧型)盆地,其中大多属小型断陷盆地,面积狭小,分布零星,含煤岩系较差,均属寻找煤层气藏的不利地区。
分布在华北陆块的侏罗纪含煤盆地,仅有鄂尔多斯盆地规模较大,其它均为小型断陷盆地零散分布。鄂尔多斯盆地以西有腾格里西缘盆地群,其北有包头盆地群,其东有晋北盆地群,均属陆相含煤沉积,面积狭小,煤系裸露,除晋北大同盆地含煤性稍好外,其它含煤性均较差。鄂尔多斯盆地以东位于华北陆块北缘带的京西盆地群、冀北辽西盆地群,位于辽东隆起带的辽东田师付盆地群、吉南盆地群等,均为小型陆相断陷盆地。在华北陆块东部被新生界沉积层覆盖的华北盆地,发育有渤海湾盆地、淮河盆地、济源盆地及冀中盆地,均属燕山早期形成的断陷盆地,发育有含煤岩系,但含煤性一般较差。上述断陷盆地一般面积狭小,含煤性差,有火山岩夹层,均属寻找煤层气藏的不利地区。
鄂尔多斯盆地 鄂尔多斯侏罗纪含煤盆地是叠置在古生代克拉通盆地基础上的中生代前陆坳陷盆地。早、中侏罗世含煤岩系形成前,盆地古构造、古地理条件较为稳定和适宜,形成了一套含煤性较好的大型浅湖相含煤岩系,又被晚侏罗世和白垩纪沉积所覆盖,喜马拉雅期盆地整体抬升,形成环盆地周缘的新生代地堑。
鄂尔多斯盆地侏罗纪含煤岩系分布在盆地的中、西部,中生代盆地面积12.32×104 km2,煤炭资源量1.1×1012t。中侏罗统延安组煤层多、厚度大、分布广,含可采煤9层,最多达27层,单层最大厚度34 m,累厚37 m。煤层发育北部较南部好,神府地区3~12m厚的2号煤层在数千平方千米范围分布稳定。延安组煤层埋深400~2000 m,煤层从盆地边部向盆内倾斜,盆地东部煤层自东而西、由浅变深呈平缓单斜状,局部有低幅度起伏,断裂不发育,构造较简单,煤层保存较好。延安组煤岩变质程度较低,为褐煤、长焰煤和气煤,煤阶自北而南增高。煤层含气量较低为0~6.9 m3/t,北部褐煤区为1 m3/t,南部庆阳一带气煤区含气量较高。据煤田勘探资料,延安组8煤含气量测定有18个样品为0.2~0.94 m3/t,21个样品为1.63~5.71m3/t。彬长地区B1井,8煤最高含气量2.91m3/t,最低为0.93m3/t,气体组分测定甲烷含量占53.14%,8煤甲烷实际含量为0.43~1.97 m3/t。B2井8煤含气量为0。等温吸附测试,兰氏体积为10.17~13.99m3/t,临界解吸压力为0.36~0.45 MPa,含气饱和度为0~24.3%,试井渗透率较高为(2.288~3.635)×10-3μm2。8煤地应力测试闭合压力与原始地层压力差,B1井为0.901 MPa,B2井为2.475 MPa,有效地应力低,有利于保持较高的渗透率。
从以上资料可以看出,鄂尔多斯盆地侏罗纪煤系的变质程度低、含气量也低。对中侏罗统延安组煤层含气量偏低有不同的解释,关键是延安组含煤岩系之上的上侏罗统芬芳河组发育状况。鄂尔多斯盆地延安组沉积后,其上有150~200 m厚的直罗组沉积遍布全盆,再上为140~300 m厚的安定组砂泥岩、泥灰岩和局部油页岩沉积。上侏罗统芬芳河组为山麓洪积相砂砾岩沉积,厚度变化大,由百米至3000 m,分布在盆地西缘及南缘西部,盆地南缘东部变薄或缺失。下白垩统志丹群厚460~1300 m,分布广泛,超伏于前白垩系地层之上。由此可见,延安组含煤岩系沉积之后,其上有300~500 m厚的中侏罗统直罗组、安定组沉积覆盖,煤系地层埋深尚未进入成煤、生烃门限,盆地西缘和南缘西部有较厚的芬芳河组连续沉积覆盖其上,延安组煤系地层逐渐进入成煤、生烃门限,其后又有白垩系地层覆盖。因此鄂尔多斯盆地南缘西部或西缘仍是寻找侏罗纪煤层气成藏的有利地区。
分布在准噶尔-兴安活动带与天山-赤峰活动带东部的侏罗纪含煤盆地达百余个之多,均为小型断陷盆地。松辽盆地以西的含煤盆地发育较早,锡林浩特盆地含煤岩系为早中侏罗世阿拉坦合力群,含煤6~25层,厚10.7~40 m。松辽西盆地群下侏罗统红旗组含煤22层,可采煤15层,单层厚1.5 m,最厚2.55 m;中侏罗统万宝组含火山岩夹层,含煤性差。松辽北盆地群含煤岩系为上侏罗统九峰山组,含煤5~22层,夹火山岩。三江盆地群含煤岩系为上侏罗统云山组,属海陆交替相沉积,含煤7~22层,可采煤3~4层,厚6.77 m,单层厚0.2~3.55 m。吉中盆地群含煤岩系为上侏罗统久大组,含煤2~4层,可采煤1~2层,单层厚0.8~1.0m。松辽盆地盆内含煤岩系为中侏罗统白城组和上侏罗统火石岭组,盆地西部为下中侏罗统红旗组、万宝组。由上可见,位于准噶尔-兴安活动带和天山-赤峰活动带东部的侏罗纪含煤盆地,数量多,面积小,均属断陷型盆地,含煤性一般较好,有些夹火山岩层。松辽盆地外围的断陷盆地处于华力西褶皱隆起带,大多数盆地缺失上覆沉积盖层,煤系地层裸露,煤岩变质程度较低,为低变质烟煤,对煤层气成生和保存不利。松辽盆地范围内,被白垩系地层掩覆其下的侏罗纪断陷盆地,含煤岩系一直处于沉降深埋状态,煤系地层未遭剥蚀,盆地构型也保存完整,盆地西部下侏罗统红旗组含煤性较好。因此,在松辽盆地西部选择煤系地层发育,煤层埋深较浅,煤岩变质程度适中的早侏罗世断陷盆地进行探索还是可行的。
中国大陆侏罗纪大中型含煤盆地集中分布在阿尔金断裂以西,面积达87.7×104 km2,阿尔金断裂以东除鄂尔多斯盆地为大型盆地外,其它均属小型断陷盆地,面积为22.6×104 km2。阿尔金断裂以西的侏罗纪含煤盆地可分两种类型,即位于褶皱带上的张扭性断陷型盆地和位于褶皱带两侧的前陆拗陷型盆地。位于天山褶皱带的伊宁—尤尔都斯、焉耆、库米什盆地面积较小,一般为(0.5~3)×104 km2。断陷盆地是在古生代陆缘增生褶皱带基础上,沿平行山系走向发育的张扭性断裂形成的。另一类是位于天山褶皱带南北两侧规模较大的前陆坳陷盆地。塔里木陆块北部和东部的库车盆地(5.4×104 km2)、塔东盆地(23.9×104 km2)是受天山褶皱带向南推挤形成的前陆坳陷盆地。塔里木陆块西南部的塔西南盆地(6.5×104 km2),是受西昆仑褶皱带向北推挤形成的弧后前陆坳陷盆地。塔里木陆块东南部的塔东南盆地(10.3×104 km2),是受阿尔金断裂影响形成的压性走滑盆地。天山褶皱带以北的准噶尔盆地(23×104 km2)、吐鲁番—哈密盆地(9.2×104 km2)是受天山褶皱带向北推挤形成的前陆坳陷盆地。
伊宁盆地含煤面积6069 km2,煤炭资源量2816.5×108 t。盆地位于天山褶皱带的西部,由一系列北西西、近东西向并列展布的复式向斜组成,盆地北部北西西向逆断层和北西、北东向次级平移断层,将向斜错断为褶曲或挠曲,南部呈向北倾斜的单斜,东端为北西西、东西向并列的背向斜。八道湾组在伊宁北含可采煤3~11层,厚16.12~44.16 m;伊宁南上含煤组含可采煤2层,厚2.67~13.86 m,下含煤组含2个煤组,厚25.03~69.77 m。西山窑组在伊宁北含可采煤3~11层,厚5.87~38.95 m;伊宁南含煤12层,厚52.38 m。八道湾组为低灰、特低—低硫煤,属长焰煤、不粘煤。西山窑组为低—中灰、特低—低硫煤,属长焰煤。焉耆盆地含煤面积7559 km2,库米什盆地含煤面积2919 km2,合计含煤面积10478 km2,煤炭资源量752.2×108 t。焉耆盆地为被新生界掩覆的复式向斜,库米什盆地为被断裂切割的不对称性开阔向斜。八道湾组和西山窑组煤层均为低灰、特低硫煤,属长焰煤、气煤,煤岩变质程度由浅至深逐次增高。位于天山褶皱带的伊宁、焉耆、库米什盆地,是在褶皱带基底上由张扭应力形成的小型断陷盆地,原型盆地沉积条件较好,发育了含煤性好的煤系,燕山期后褶皱回返,形成构造较复杂的复式向斜,对煤层气成藏不利,是寻找煤层气藏的不利地区。
位于塔里木陆块周缘的库车、塔东、塔西南和塔东南侏罗纪含煤盆地,以前陆坳陷盆地为主,由于勘探程度较低,测算的含煤面积为5.43×104 km2,煤炭资源量仅有439.5×108 t,至今对盆地深部地质构造面貌及含煤状况了解甚少,对含煤面积和资源量统计亦很不全面。库车盆地早、中侏罗世含煤岩系仅分布于盆地北缘轮台至温宿一线,塔东盆地煤系分布在沙雅—尉犁—楼兰一线,塔西南盆地煤系分布在乌恰、阿克陶、莎车—叶城、布雅一带。中侏罗统克孜勒努尔组含煤2~19层,可采煤厚5.1~6.01 m。塔北煤岩变质程度自东向西增高,东部俄霍布拉克以气煤为主,有长焰煤及弱粘结煤,属低灰、特低硫、富油煤;中部拜城一带为焦煤,属低—中灰、特低硫煤;西部温宿一带为贫煤及少量瘦煤,属特低—低灰、中—高硫煤。塔西南为不粘煤、弱粘结煤及少量气煤。塔东可能为气煤。塔里木盆地周缘发育的侏罗纪前陆坳陷盆地,有较好的聚煤沉积环境和构造条件,含煤盆地规模较大,但盆地深部构造面貌和煤系发育状况还不很明晰,仅库车盆地含煤状况资料稍多,可进行煤层气勘探的探索。
天山褶皱带以北的三塘湖盆地,由巴里坤、三塘湖和淖毛湖组成复式向斜构造,含煤岩系多被断裂所分割,中部发育有短轴背斜,煤系发育在凹陷内。盆地含煤面积6984 km2,煤炭资源量786.1×108 t。八道湾组主要分布在三塘湖,含可采煤1~3层,厚2.0~17.4 m。西山窑组在巴里坤含可采煤3~6层,厚43.16~55.96 m;三塘湖含煤2~4层,厚5.9~7.3 m;淖毛湖含可采煤5~7层,厚14.61~35.16 m。西山窑组煤岩属中灰、低硫煤,挥发分为16.5%,属肥、气煤。三塘湖为低—中灰、低硫不粘煤、长焰煤。三塘湖盆地(2.3×104 km2)规模不大,原型盆地含煤岩系发育较好,煤层多、厚度大、煤质好、变质程度适中,但经成煤期后构造变形改造,盆地构型已遭破坏,构造较为复杂,对煤层气成藏不利,不是寻找煤层气藏的有利地区。
吐鲁番-哈密盆地为一复式向斜,含煤岩系分布于次级向斜(凹陷)内,含煤面积为20298 km2,煤炭资源量为6299.1×108 t。八道湾组在艾维尔沟含可采煤12层,厚37 m,最厚达75.63 m;托克逊含可采煤1~4层,厚2.46~8.17 m;鄯善含可采煤11层,厚39.2m;哈密含可采煤2~4层,厚2.85~43.53 m,可采煤平均厚度14.92 m;吐鲁番、野马泉含可采煤2~15层,厚13.6~28.3 m。西山窑组在艾维尔沟、托克逊含可采煤5层,厚9.6~19.7 m;鄯善含可采煤4~11层,厚16.4~33.7 m;艾丁湖含可采煤9~24层,厚15.6~45.6 m。大南湖钻孔钻遇煤层25层,厚182.24 m。盆地内煤岩变质程度呈现中部低、两端高,艾维尔沟为气、肥、焦、瘦煤,属中—低灰、低硫煤;托克逊、哈密为低—中灰、特低硫长焰煤。吐鲁番八道湾组为中低灰、低硫气煤,西山窑组为中灰、特低硫肥焦煤和焦瘦煤。吐鲁番—哈密盆地,侏罗纪煤系发育较好,变形改造后盆地构型较为完好,但内部构造较复杂,煤层埋藏较深,可选择煤层埋深较适中的部位进行煤层气勘探,对盆地煤层气赋存状况进行探索。
准噶尔盆地 准噶尔侏罗纪含煤盆地位于准噶尔—兴安活动带西部的准噶尔地块。准噶尔地块结晶基底为前震旦系,震旦纪至早寒武世为克拉通发展阶段,早古生代准噶尔地块西缘受俯冲消减形成小洋盆,地块东部仍为浅海沉积,晚古生代(泥盆纪至早二叠世)由有限洋盆变为残余洋盆,晚二叠世开始了陆内河湖相沉积,期末隆升为陆沉积间断,三叠纪沉积范围扩大,超覆于二叠系之上,沉积厚达1500~2500 m,沉积相带呈环状分布于坳陷盆地,中三叠世受天山褶皱带向北推覆形成前陆坳陷的雏形。侏罗纪仍属前陆坳陷盆地发展时期,早、中侏罗世八道湾期、西山窑期为主要聚煤期,其间的三工河期为最大湖侵期,西山窑组之上为头屯河组河湖相碎屑岩沉积,上侏罗统陆相碎屑岩沉积厚达1500~2500 m。白垩纪仍为前陆坳陷河湖相碎屑岩沉积,厚2400 m。第三至第四纪,北天山褶皱带强烈隆升并向北推挤,准噶尔盆地南缘剧烈沉陷,沉积了厚达5000m余的磨拉石建造,形成了明显的南粗厚、北细薄的箕状盆地。
准噶尔盆地早、中侏罗世八道湾组、西山窑组是主要含煤岩系,盆地南缘煤层厚度大。玛纳斯、乌鲁木齐、阜康一线,八道湾组含煤10余层,单层厚达29.0 m;头屯河以东含煤8~55层,厚9.6~52.8 m,以西含煤3~7层,厚4~6.8 m;四棵树一带含煤6~7层,厚8.6 m。西山窑组含煤数十层,厚75.0~218.6 m,下部含煤段单层厚46~64.0 m,上部含煤段单层厚1.0~3.0 m。乌鲁木齐含煤20~40层,厚36.2~182.8 m,可采煤11~25层,厚34.1~151.9m;玛纳斯含煤21~29层,厚26.1~57.2 m,可采煤11~23层,厚23.2~51.8 m;清水河含煤24~34层,厚55.1 m,可采煤17~21层,厚50.34 m。准噶尔盆地西北缘克拉玛依—乌尔禾一带,八道湾组含煤5~10层,可采煤4~7层,厚5~19.6 m,克拉玛依以东的油气钻井钻遇煤层总厚达40.0 m,可采煤5~12层。
准噶尔盆地含煤岩系煤岩显微组分以镜质组为主,惰质组次之,稳定组分较低。八道湾组煤层宏观煤岩类型以光亮、半亮煤为主,半暗煤次之,暗淡煤较少。煤岩属中灰煤,亦有低灰煤及少量高灰煤。镜质体反射率为0.4%~0.91%,属长焰煤、气煤,亦有褐煤及肥煤。西山窑组宏观煤岩以半亮、半暗煤为主,光亮煤、暗淡煤次之。煤岩属低灰、特低灰煤,亦有中灰、高灰煤。镜质体反射率为0.42%~0.96%,属长焰煤、气煤,褐煤次之,有少量肥煤。准噶尔盆地尚未进行煤层气勘探,根据风化带下限煤层甲烷浓度推测煤层含气量,盆地南缘风化带平均深度400 m,煤层埋深426 m,平均含气量为6.36 m3/t;盆地西缘、东缘风化带深度500~550 m,平均含气量4.0 m3/t。兰氏体积平均为13.24 m3/t,兰氏压力平均为1.56 MPa。含煤岩系属低煤阶,煤层渗透性较好。
准噶尔侏罗纪含煤盆地发育在前震旦系稳定地块上,晚二叠世至三叠纪发育的坳陷或前陆坳陷为侏罗纪含煤盆地的形成奠定了稳定的古构造基础,中生代相对稳定的构造期为早、中侏罗世含煤岩系的形成提供了较好的古构造、古地理环境。早、中侏罗世煤系沉积后又发育了封盖条件较好的沉积盖层,煤系地层之上有数千米厚的沉积层覆盖,使含煤岩系得以深埋成煤、成烃。喜马拉雅期构造活动强烈,新生界沉积巨厚,整个盆地构型基本完好,中部隆起将盆地分隔为几个次级坳陷。准噶尔盆地早、中侏罗世古气候、古植物、古构造、古地理等聚煤条件适宜,形成了含煤性好的巨厚含煤岩系,又形成了较好的生储盖沉积组合,后期构造变动盆地未遭严重破坏,为煤层气成藏提供了较好的条件。盆地南缘处于聚煤沉积期滨湖相带,含煤性好,有变质程度适中的聚煤带,有形成煤层气藏的有利条件,是寻找煤层气藏的有利地区。
资料统计表明,侏罗纪煤炭资源量为2.98×1012t名列各时代煤炭资源量之首,占中国煤炭资源总量的53.5%。侏罗纪含煤盆地主要分布在塔里木—华北板块以北的大陆上,阿尔金断裂以西的侏罗纪盆地含煤岩系发育最好,盆地规模较大,占整个侏罗纪含煤盆地面积的大半。阿尔金断裂以东含煤盆地大多为小型断陷盆地,仅有鄂尔多斯盆地为大型前陆坳陷盆地,规模较大,煤系发育较好,是寻找煤层气藏的有利地区,其它小型断陷盆地,面积狭小,有些盆地火山岩发育,含煤性较差,大多处于构造隆起带之上,含煤岩系沉积后,未能深埋或被覆盖即又复隆升,煤系地层裸露遭受剥蚀,盆地被改造后构型并不完好,有些盆片残留的煤系地层含煤较好,但已不具备煤层气成藏条件,一般均属寻找煤层气藏的不利地区,仅松辽盆地的西缘带,在白垩系地层掩覆之下的早侏罗世断陷盆地是可进行煤层气勘探的探索地区。面积占含煤盆地大半的阿尔金断裂以西的侏罗纪含煤盆地,可分为天山褶皱带及其南、北三个部分。位于天山褶皱带的伊宁、焉耆、库米什盆地等张扭应力形成的小型断陷盆地,原型盆地沉积环境可能较好,含煤岩系发育较好,但燕山期后褶皱回返,形成较复杂的复式向斜,盆地规模虽小构造却较为复杂,对煤层气成藏不利,是寻找煤层气藏的不利地区。天山褶皱带以南位于塔里木盆地周缘的侏罗纪含煤盆地,多为大型前陆盆地,有较好的聚煤沉积环境,但是煤炭资源普查勘探程度很低,仅盆地边缘部分地区勘查程度较高,勘探程度相对较高的库车坳陷北部可列入煤层气勘探的探索地区。位于天山褶皱带以北的三塘湖盆地规模较小,原型盆地可能发育较好,煤系地层较发育,但经后期构造改造盆地构型并不完好,不利于煤层气成藏与保存,是寻找煤层气藏的不利地区。吐鲁番—哈密盆地规模中等,侏罗纪煤系发育较好,但变形后煤系地层在盆地中部埋藏较深,可在盆地边缘煤层埋深较浅的部位进行探索。准噶尔盆地规模较大,原型盆地发育较好,聚煤沉积环境有利,含煤岩系发育好,沉积组合匹配,经改造后的盆地构型基本完好,煤岩变质以深成变质为主,随盆地形成环状变质环带,盆地南缘沉积环境优越,含煤性好,煤层埋藏深度适中,变质程度适中的斜坡带是煤层气成藏的有利区带,是寻找煤层气藏的有利地区。
如果用我国各省区煤炭资源在全国煤炭资源中所占的比重来衡量,新疆的煤炭资源是最多的。新疆煤炭资源的特点可以概括为量大、面广、质好、单层厚度大、品种牌号齐全等。
(一)新疆煤炭资源量位居各省区之首
新疆地域辽阔,煤炭资源丰富。已发现大大小小的含煤盆地有 27 个,含煤岩系分布面积约 31 万平方千米。全疆预测 2000 米以浅煤炭资源量 2.19 万亿吨,占全国预测资源总量的40%,居全国首位。目前已发现煤矿产地 187 处,其中大型煤矿 20 处,中型煤矿 57 处。已探明储量 345 亿吨,在全国居第五位。煤层多、厚度大,煤层单层最大厚度达 146.95 米。煤层相当部分出露地表或埋藏较浅,不少矿区可露天开采。煤的品种、牌号齐全,煤质优良。
根据新疆煤炭资源赋存和区域地质特征,区内划分为阿勒泰、准噶尔、天山、塔里木和昆仑 5 个含煤区,进一步划分出 27 个含煤盆地,57 个煤田(煤产地或煤矿点)。在 27 个含煤盆地中,煤炭资源主要分布在准噶尔含煤盆地、准噶尔界山山间盆地、吐哈含煤盆地、伊犁含煤盆地,其他含煤盆地资源量较少。由于塔里木、吐鲁番、准噶尔等盆地中心地带煤层埋藏深,埋藏深度超过了 3000 米,现阶段的技术条件不具备开采价值,含煤盆地的资源只预测到 2000米以浅。预测资源量主要分布在准噶尔含煤盆地和天山山间含煤盆地内,塔里木盆地北缘也有部分分布,其他地区量少。
在 57 个煤田(煤产地)和煤矿点中,煤炭资源主要集中在准东煤田、沙尔湖煤田、伊宁煤田、吐鲁番煤田、大南湖-梧桐窝子煤田、准南煤田、哈密煤田、托克逊煤田、托里-和什托洛盖煤田、库车-拜城煤田等主要煤田内。
预测资源量超过 100 亿的煤田有:准东煤田、沙尔湖煤田、伊宁煤田、吐鲁番煤田、大南湖-梧桐窝子煤田、准南煤田、哈密煤田、鄯善煤田、达坂城煤田、三塘湖煤田、罗布泊煤田、库米什煤田、昭苏-特克斯煤田、泥勒克煤田、焉耆煤田、喀姆斯特煤田、淖毛湖煤田、巴里坤煤田、野马泉煤田、后峡煤田、托克逊煤田、和布克塞尔煤田、托里-和什托洛盖煤田、库车-拜城煤田等 24 个,约占预测资源量的 98%,其中预测资源量超过 1000 亿吨的煤田有准东煤田、沙尔湖煤田、伊宁煤田、吐鲁番煤田、大南湖-梧桐窝子煤田等 5 个,约占预测资源总量的 60%。
含煤地层以侏罗系中、下统陆相含煤建造为主,特别是在北疆和东疆分布面积广、含煤性好,其煤炭资源量约占资源总量的 99.9%,其中中侏罗统的煤炭资源量占 73.2%。如果把侏罗系覆盖层掀开来看,新疆侏罗系的煤层就是一个煤的海洋。石炭系、二叠系含煤地层仅在个别点上有分布,而且面积小,厚度薄而不稳定,含煤性差,不成规模。
(二)新疆主要煤田的含煤特征
大南湖-梧桐窝子煤田:位于哈密南部,主要含煤地层为侏罗系中统西山窑组,含煤 20余层,平均煤层总厚 75 米。煤种以长焰煤、褐煤为主。煤层埋深在 1000 米以浅,构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 35°。水文地质条件简单,已具备开发条件。
沙尔湖煤田:位于哈密西南部,含煤地层为侏罗系中统西山窑组,含煤 20 余层,煤层总厚 180 余米。煤种以长焰煤、褐煤为主。戈壁沙漠地貌,煤层埋深在 1000 米以浅,构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 45°。干旱缺水,水文地质简单。
三塘湖煤田:位于巴里坤县北,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统为八道湾组,含煤3 ~ 7 层,煤层厚度 20 余米。煤种为长焰煤。戈壁沙漠地貌,煤层埋深 0 ~ 2000 米,构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 35°。干旱缺水,水文地质简单。
淖毛湖煤田:位于伊吾县东部,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统三工河组,含煤 9层,煤层厚度 17 ~ 35 米。煤种为长焰煤。戈壁沙漠地貌,煤层局部出露地表,深部超过 1000米。构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 15°~ 35°。干旱缺水,水文地质条件简单。
哈密煤田:位于哈密西部,含煤地层为侏罗系下统八道湾,含煤 2 ~ 4 层,煤层总厚 15 米。煤种为长焰煤、不黏结煤。戈壁沙漠地貌,煤层埋深在1000米以浅,地质构造为一复式向斜构造。发育次一级背向斜构造,向斜宽缓,地层倾角 5°~ 25°。断层稀少,水文地质由简单至较复杂。
准东煤田:位于吉木萨尔县、奇台县、木磊县境内,主要包括老君庙、北塔山、火烧山、滴水泉、吉木萨尔等矿区,地表全为戈壁沙丘。含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,西山窑组含煤 1 ~ 16 层,煤层总厚 60 余米。八道湾组含煤 1 ~ 4 层,煤层厚度 5 ~ 7 米。煤种为长焰煤、不黏结煤。水文地质条件简单。煤层埋深在 1000 米以浅,构造以宽缓的背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 40°。开采技术条件好,可供建设大型煤矿的后备资源。
库车-拜城煤田:位于库车、拜城县城北部,含煤地层为侏罗系中统克孜勒努尔组,下统杨霞组、塔里其克组,含煤 5 ~ 16 层,煤层总厚 8 ~ 55 米。煤种为瘦煤、焦煤、气肥煤、长焰煤、不黏结煤等。水文地质由简单至较复杂,煤层由东向西,倾角由缓倾斜变为急倾斜。各矿区煤层赋存浅、开采技术条件好。
准南煤田:东起吉木萨尔县水西沟,西至乌苏县四棵树,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组。西山窑组含煤 40 余层,煤层总厚 50 余米,局部可达 100 多米。煤种为气煤、长焰煤、不黏结煤等。下统八道湾组,含可采煤层 10 余层,煤层总厚度 8 ~ 68 米,煤种为焦煤、气肥煤、气煤等。低山丘陵地貌,煤层埋深较浅,部分出露地表,深部超过 1000 米。构造以背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 5°~ 40°。煤层倾角东西两头缓中间陡,开采技术条件较好,水文地质条件由简单至较复杂。
伊宁煤田:位于伊宁市北部和南部察布查尔,含煤地层为侏罗系中下统水西沟群的西山窑组、三工河组、八道湾组,含 12 ~ 15 层,煤层总厚 40 余米。煤种为长焰煤、不黏结煤等。地质构造为一北西西向展布的复向斜构造和开阔的不对称复向斜构造。水文地质条件由简单至较复杂,可供建设大型煤矿的后备资源。
尼勒克煤田:位于伊宁市东部的喀什河谷地带,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,含煤 22 层,煤层厚度 33 ~ 101 米,可采煤层 11 层,厚度 40 ~ 59 米。煤质为低硫、低磷、低灰的不黏结煤、气煤等。构造以背斜、向斜为主,两翼煤层倾角一般为 45°~ 75°。断层较发育,水文地质条件由简单至较复杂。开采技术条件好。
托里煤田:位于托里县及额敏县境内,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,含煤 33 层,厚度为 15 ~ 36 米,煤种为长焰煤、不黏结煤等。为一向北倾斜的单斜构造,地层倾角 12°~ 33°。断层较少。水文地质条件由简单至较复杂。
和什托洛盖煤田:位于和布克塞尔县和什托洛盖镇东,含煤地层为侏罗系中统西山窑组。含可采煤层 12 层,平均煤层厚 10 米。煤种为长焰煤、不黏结煤等。构造位置处于和什托洛盖盆地中段北侧,地层平缓,南倾单斜构造,倾角 9°~ 22°,断层较少。水文地质条件由简单至较复杂。
托克逊煤田:位于托克逊县西部,主要含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组。含煤层数最多可达 30 层,可采煤层 1 ~ 8 层,煤层总厚为 9 ~ 12 米,煤种为长焰煤、不黏结煤等。构造为一宽缓的背斜、向斜构造,地层倾角 15°~ 45°,断层较少。水文地质条件由简单至较复杂。
艾维尔沟煤田:位于乌鲁木齐东南,主要含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,含煤层数最多可达 32 层,可采煤层 1 ~ 8 层,可采总厚 9 ~ 22 米,煤种为瘦煤、焦煤、气肥煤、长焰煤、不黏结煤等。总体为南倾单斜构造,地层倾角 20°~ 70°,西陡东缓,断层较发育。水文地质条件复杂。
吐鲁番煤田:位于吐鲁番市东,含煤地层为侏罗系中统西山窑组、下统八道湾组,含煤 9 层可采 8 层,平均可采厚 51.1 米。地质构造为不对称的东西向向斜,北翼地层陡立,南翼缓倾斜,煤层倾角20°~80°,断层不发育。煤种为长焰煤、不黏结煤等。水文地质条件由简单至较复杂。
(三)新疆煤质分布特征
新疆煤质种类较齐全,多以中低变质的长焰煤、不黏结煤和弱黏结煤为主。其次为中变质的气煤、肥煤和焦煤。高变质烟煤和无烟煤以及褐煤仅在部分矿点有分布。高变质烟煤和无烟煤分布在石炭系和二叠系含煤地层中,中低变质的烟煤分布在侏罗系含煤地层中。褐煤仅在克拉玛依、和什托洛盖、大南湖煤田等侏罗系中有发现。炼焦用煤在艾维尔沟、阜康、库车、拜城、他什店、尼勒克、巴里坤、哈密野马泉等地有分布,其他地区均以长焰煤、不黏结煤、弱黏结煤居多。其中,可供炼焦的气煤、肥煤、焦煤和瘦煤占预测资源总量不到 20%,炼焦用煤相对较少。
侏罗系煤层的宏观煤岩类型以半亮煤和半暗型居多,成条带状分布。显微煤岩组分多以亮暗煤和暗亮煤为主,有机组分中以镜质组和丝质组为主,半镜质组和稳定组分较少。镜质组最大反向率一般在 0.4% ~ 0.7% 之间。煤中的无机质组分和矿物质以粘土类和黄铁矿居多,多以条带状和侵染状散布于煤层中。
石炭纪、二叠纪的煤层为富灰-中灰、特低硫-低硫煤。侏罗纪的煤层多为中灰-低灰、中硫-特低硫煤,是良好的动力用煤和炼焦配煤。
准噶尔—兴安岭活动带与天山—赤峰活动带是侏罗、白垩纪含煤盆地集中分布的构造区带。石炭、二叠纪煤系变质程度高,多为高变质烟煤和无烟煤,仅有残留盆片零星分布。侏罗、白垩纪煤系以褐煤、长焰煤、气煤为主,分布广。早、中侏罗世煤系以长焰煤、气煤为多,晚侏罗至早白垩世以褐煤和长焰煤为多。有随时代变新煤岩变质程度降低的趋势。肥煤至贫煤分布局限,多在大型盆地沉陷中心或在盆地与断裂交汇部形成贫煤和无烟煤高变质中心,周围形成较低级煤阶环带。
早石炭世煤系分布在准噶尔盆地以北,煤岩变质程度为气煤至贫煤。阿希尔为气煤,向南至库铁尔为肥煤,向北至阿勒泰逐渐变为贫煤,焦煤分布在双河口、额敏一带。
二叠纪煤系零星分布在准噶尔盆地北部和南缘,煤岩变质程度为长焰煤至瘦煤,由盆缘向盆内变质程度增高,瘦煤分布在克拉玛依至扎河坝之间。盆地西北缘Ro,max为0.5%~1.91%,属褐煤至贫煤;陆梁一带Ro,max为0.56%~1.22%,属长焰煤至焦煤;盆地南缘Ro,max为0.54%~1.33%,属长焰煤至焦煤;盆地东部Ro,max为0.79%~1.22%,多小于1.20%,属气煤至焦煤。早石炭世含煤岩系在佳木斯地块宝清一带分布零星,为陆相碎屑岩夹火山岩含煤建造,含煤差,不稳定,为无烟煤。
准噶尔盆地早、中侏罗世煤系分布广,发育好,含煤性佳。煤岩镜质体反射率在盆地西北缘Ro,max为0.4%~0.48%,陆梁一带Ro,max为0.60%~0.61%,盆地南缘Ro,max为0.45%~0.63%,盆地东缘Ro,max为0.45%~0.46%,盆地西缘Ro,max为0.54%~0.61%,煤岩以长焰煤、气煤为主,但褐煤至无烟煤均有。在玛纳斯至呼图壁一线的北侧形成一个无烟煤变质中心,向盆地四周变质程度依次降低,向南梯度变陡,向北梯度变缓,呈不对称环带状。伊宁、尤尔都斯、焉耆、库米什、吐鲁番—哈密盆地是华力西褶皱带上发育的侏罗纪断陷盆地。发育有早、中侏罗世煤系,煤岩变质程度为长焰煤,局部为长焰煤至瘦煤。伊宁、尤尔都斯、焉耆、库米什等盆地,Vdaf为20%~50%,煤阶多为长焰煤。克尔街、南山、塔什店为长焰煤、气煤,伊犁为长焰煤、气煤和肥煤,艾维尔沟为气煤至瘦煤。
海拉尔—二连盆地群位于华力西褶皱带上,由百余断陷盆地组成,呈北东、北北东向展布,含煤岩系为下白垩统,煤岩变质程度低,几乎全为褐煤,仅拉布扎林、五九和伊敏等盆地为长焰煤,呈东西向展布。在石匠山有贫煤、无烟煤。西大仓所测镜质体反射率Ro,max为0.34%~0.41%,相当于暗褐煤,Vdaf为44.06%~45.19%,属硬褐煤。区内测定Vdaf为42%~48%,变化稳定,属硬褐煤。
松辽盆地在燕山期形成断陷盆地,晚侏罗至早白垩世发育含煤岩系,煤岩变质程度自褐煤至无烟煤均有存在。在长岭至大庆之间形成一个贫煤、无烟煤高变质中心,周围形成肥煤和气煤环带,北、西、南三面宽缓,东部狭窄。盆地以北有褐煤分布,盆地西缘与南缘局部有无烟煤、贫煤和瘦煤。
三江盆地群位于佳木斯地块,晚侏罗至早白垩世发育含煤岩系。煤岩变质程度较为复杂,自褐煤至无烟煤均有存在,以长焰煤、气煤为主,次为肥、焦煤,瘦、贫煤及无烟煤较少。在一些分割的盆地形成高变质烟煤或无烟煤变质中心,向盆缘变质程度逐渐降低。如集贤盆地中部为焦煤,外围为肥、气煤;双桦、宝清盆地自内向外为焦、肥、气煤;勃利盆地中部为无烟煤,向外逐渐为长焰煤;鸡西盆地由内向外,由瘦煤变至气煤。
参见《中国煤层气盆地图集》“中国石炭系煤岩变质程度图”、“中国二叠系煤岩变质程度图”、“中国中生界煤岩变质程度图”、“中国新生界煤岩变质程度图”、“煤岩煤级(阶)分类对比表”。
该工业园在生产PVC的同时,对生产过程所产生的废气、废渣、废水的进行综合循环利用,打造了一条节能、绿色、循环、可持续发展的环保型产业链。目前一期60万吨电石项目已陆续投产,二期50万吨PVC项目即将开工。在今后的10年间我公司将进一步陆续投入,滚动开发,最终建成具有200万吨产能的大型PVC加工基地。
新疆圣雄能源股份有限公司是一家以发展煤电盐化为一体的循环经济产业和生产高附加值化工产品的现代化煤化工企业,同时也是中国化工五百强企业。通过先进的工艺技术,最终实现所有的废气、废渣、废水的综合再利用,打造节能、绿色、循环、可持续发展的环保型产业链。
公司于2008年3月在托克逊县鱼尔沟,开始建设煤电盐化循环经济项目,现已累计完成投资20亿元。
第一期年产60万吨电石、60万吨石灰、200万吨兰炭已形成生产规模并陆续投入生产。年可实现产值35亿元,现有员工3000余人,其中大专以上学历占员工总数的43%。一期年产50万吨PVC、40万吨烧碱及150万吨水泥项目已经自治区发改委审批,总投资39亿元,定于今年9月开工,计划18个月建成。
公司总体规划200万吨/年PVC项目分三期实施:一期50万吨/年PVC项目以电石乙炔法进行生产;二、三期各为75万吨/年PVC项目,以煤多联产MTO(煤制烯烃)工艺路线生产PVC及煤代石油化工产品、煤焦化产品。将煤化工、氯碱化工、煤代石油化工相结合,从而形成国际上独有的煤化工、氯碱化工、煤焦化工紧密结合、一体化的新型高科技、循环经济、大型化工生产基地。 诚信经营、科技创新、平安发展、奉献社会;
回顾过去,圣雄身怀感激,在社会各界的支持和勉励下,坚定了圣雄前进的步伐;
展望未来,圣雄激情澎湃,回馈社会、关注民生、勇担责任,成了圣雄不变的追求。 致富思源、富而思进、乐善好施、不懈努力;
十六个字的发展理念,造就了圣雄人兼收并蓄、开放融通、高效协调、渴望基业常青的执着追求。 发展煤电煤化工循环经济产业链必备的五大自然资源,包括煤炭、原盐、石灰石、水及土地资源。
煤炭资源:
同泰煤矿
地理位置:新疆托克逊县沼和泉矿区,距离圣雄工业园区大约60公里,该煤矿勘查许可证面积:29.72平方公里,经新国资储备字【2008】131号文件批准:勘查区资源储量18601.75万吨,年开采设计能力为:一号矿井90万吨、二号矿井60万吨。
黑山露天煤矿
地理位置:新疆托克逊县黑山矿,距离圣雄工业园区大约60公里,该煤矿经新国土资源储备字
【2009】153号文件批准。
石灰矿:
地理位置:新疆托克逊县艾维尔沟。该石灰矿勘查许可证面积25.21平方公里,资源储量十几亿吨。
盐矿:
地理位置:新疆托克逊县库米什乌宗布拉克矿区距离圣雄工业园区大约110公里:该矿勘查许可证面积:一区13.42平方公里、二区32.78平方公里,三区、四区勘查许可证正在国土资源局审批。
水资源:
地方政府承诺以每年4000万立方米的水资源,以支撑圣雄能源化工园区系列项目。
土地资源:
地方政府承诺可在鱼儿沟戈壁滩划出20平方公里作为圣雄工业园区发展用地。 一体化规划建设优势
圣雄公司按照“产业集成、投资集中、资源集约、效益集聚”的原则打造以煤为基础的循环经济产业园区,使产业园区化、集群化,打造了煤炭开采到煤矸石发电,电力支撑电石、烧碱生产,煤炭生产兰炭再做电石原料,电厂的炉渣和PVC厂电石渣再生产水泥的一期循环经济产业链。
整个一期PVC工程主要装置产能相匹配,产业集群化,能源梯级使用,水多次重复使用,废渣(气)综合利用,各公用工程资源、基础资源共享。
同时,随着技术进步,二、三期工程更集成先进的MTO/IGCC技术,将煤化工、氯碱化工、煤代石油化工相结合与已经形成的氯碱化工、煤焦化工相结合,从而形成世界上绝无仅有的煤化工、氯碱化工、煤焦化工紧密结合、一体化的大型化工生产基地。由于产业园区化,使产业链中各产业(装置)的单位投资大幅度降低,增强了各产品的竞争能力。 一期规划产业链中各装置采用多种新技术、新工艺和设备,使整个园区各产品成本低、质量优,投资减少,安全环保效益显著。
自行开发工艺包,采用国际先进的大型聚合釜,以降低投资,提高PVC生产效率和产品质量。
烧碱采用国际最先进、单台生产能力最大的电解槽,以保证吨碱电耗最低,产品质量达国际先进水平。
采用膜法脱硝、电石尾气制氢、乙炔硫酸清净等多种新技术,以降低投资,降低运行成本。
采用多项水复用、深度回用技术,使园区单位产值水耗大幅降低,平均约10吨/万元,其他同类企业为(30—36)吨/万元,达到国际领先水平。且园区污水实现“零排放”。
电石采用国际先进水平的密闭电石炉,电耗低至2900KWH/吨电石,国内同行业电耗平均水平3300 KWH/吨电石以上。
采用国内先进水平的焦炭立式烘干机,与传统工艺相比,能耗降低50%,焦炭成品损耗降低三十个百分点。 公司所拥有的原煤、石灰石、盐等矿产资源与相应的生产厂距离较近(原煤、石灰石距生产厂60公里、盐距园区110公里),降低了原料生产的物流成本。
公司采用园区生产的特点是产业集群化,园区为一体化规划分步实施,最大程度的降低了产品物流成本。 林圣雄先生创办的圣雄集团从小做大,汇集了一大批敢为人先,兢兢业业、业务精湛的精英人才企业团队,具有管理、运营该项目的团队基础。
新疆圣雄能源公司运行后,公司高度重视人才引进和培养,先后有大批的技术、管理、财务等业界专家和业务骨干加盟公司,他(她)们有着丰富运行上市公司的管理经验,有过成功规划建设同类化工园区的成功业绩,必将为项目的成功实施提供更充实的保证。 PVC产品从根本上来说是能源产品,能源价格高低是决定产品竞争力的主要因素。
公司自有的煤炭、石灰石、原盐可以完全满足生产的需求,综合开采成本低。与同类企业比较,具有绝对的成本优势。
沉积盆地中聚集的泥炭层,在漫长的地史时期,受到地层温度和压力的作用,经过复杂的变化过程形成煤岩层。由泥炭变成褐煤、烟煤、无烟煤乃至超级无烟煤的演化过程,称为煤岩变质或煤化。由泥炭演化成固态煤岩是一个成岩过程。成煤过程中有机物质热降解的同时,生成液态烃和水,以及气态烃和非烃气体,被吸附保存在煤岩中的烃类气体即为煤层气。煤层气的生成、储集与煤岩变质程度密切相关,煤岩变质程度亦是评价煤层气的重要标志。
煤岩变质程度量化参数较多,如碳含量、氢含量、水分、发热量、挥发分、镜质体反射率及X射线等。各种参数间均有其相关性,但又有一定的局限性,不同参数仅适用于一定的煤化阶段。水分和发热量适用于低煤化阶段,在肥煤阶段已不明显;碳含量适用于长焰煤至气煤及无烟煤阶段,有随煤岩变质程度加深而增高的表征,但在软褐煤、暗褐煤及肥煤至贫煤阶段变化并不明显;氢含量适用于无烟煤阶段,有随煤化程度增高而降低的表征,煤岩中氢含量一般小于6%,可以由4%降至1%。X射线曲线只适用于无烟煤和超级无烟煤。煤岩挥发分产率与镜质体反射率相关性较好,适用于气煤至贫煤阶段,挥发分产率降低与镜质体反射率增高呈负相关,在焦煤阶段前挥发分产率降低幅度大。由于煤化过程中镜质体反射率随煤级的增高呈有规律的单向变化,与挥发分产率又有明显的对应性,测定方法简单、快捷,因而成为确定煤级(阶)的最佳参数指标。由于煤田地质以往多用挥发分产率作为常规参数,镜质体反射率指标尚不普及,而石油地质测定有机质演化程度通用分散有机质镜质体反射率指标,因而在煤层气盆地研究过程中选用镜质体反射率作为煤岩变质程度的主要指标参数的同时,还辅以挥发分产率指标,以资参照对比。
国内外研究成果指出,煤岩在演化过程中有四次较明显的变化,称之为煤化作用的跃变。第一次为Cdaf80%,Vdaf43%,Ro,max0.6%,完成了泥炭向褐煤(软、暗、亮)的转化;第二次为Cdaf87%,Vdaf29%,Ro,max1.3%,形成了长焰煤、气煤和肥煤三个煤种;第三次为Cdaf91%,Vdaf8%,Ro,max2.5%,形成了焦煤、瘦煤和贫煤三个煤种;第四次为Cdaf93.5%,Vdaf4%,Ro,max3.7%,形成无烟煤,亦是低级无烟煤与高级无烟煤的分界线。参照前人的研究成果提出的煤岩变质程度分级(阶)划分标准,考虑到以吸附态为主的煤层气在中煤阶含量较高,而在低煤阶(褐煤)生气量低,高煤阶(无烟煤)生气量虽高,但渗透性变差的特点,将煤岩变质程度划分为四挡8级(阶),即低变质烟煤包括褐煤Ro,max<0.5%、长焰煤Ro,max0.5%~0.65%、气煤Ro,max0.65%~0.90%,中变质烟煤包括肥煤Ro,max0.90%~1.20%、焦煤Ro,max1.20%~1.70%,高变质烟煤包括瘦煤Ro,max1.70%~1.90%、贫煤Ro,max1.90%~2.50%,无烟煤Ro,max2.50%~4.50%和超无烟煤Ro,max>4.5%。
煤岩变质大体归为三类,即深成变质、岩浆热变质和构造应力变质。在沉积盆地形成过程中,由于含煤岩层深埋,在一定地层压力条件下,煤岩受地层温度影响产生热变质作用,称为深成变质。由于岩浆活动导致煤岩变质称为岩浆热变质,深层岩浆体致使大范围煤岩变质称为区域岩浆热变质,局部性岩浆热变质称为构造岩浆热变质。
煤化过程是在沉积盆地形成过程中与成岩过程同时进行的。成煤有机物质随沉积物同时堆积在适当场所,当条件适宜时富集形成泥炭坪。在随沉积层深埋的过程中,地层温度和压力也随之变化,由于地温、地压的作用成煤有机物质发生热降解,在形成固态煤岩的同时亦形成烃类气体等其它同生物。沉积盆地上覆地层越厚,煤层埋藏越深,煤岩变质程度越高。同一沉积盆地的不同构造部位或同一煤层在不同盆地,煤岩变质程度都有差别。反之,不同时代或不同盆地的煤层,却可能形成变质程度相似的煤阶,由于地壳变动使原型沉积盆地发生构造变形,随着盆地的隆升或沉降,煤层变质程度亦发生变化,甚至在变形剧烈时岩层褶断、叠覆,盆地瓦解或消亡,煤层亦随之发生强烈的变质,包括构造应力作用引起煤岩结构的变质。在强烈的构造运动中常伴有岩浆侵位和火山喷发,亦使与火成岩体相接触的煤层强烈变质,甚至形成天然焦。火山活动和岩浆侵入往往集中在一个地质时期,亦具有一定的区域性,从而形成区域性或局部性的地温异常,对煤岩变质产生区域性或局部性的影响。一般认为,在沉积构造盆地形成过程中,由于含煤岩层深埋,在一定地层压力条件下受地层温度影响产生热变质作用称为深成变质,由于岩浆活动造成煤岩变质称为区域岩浆热变质或构造岩浆热变质,由于构造变形造成煤岩变质称为构造应力变质。含煤盆地中煤岩变质作用,不论出于那种变质类型,都是在地壳表层较低温度条件下的有机物质热演化,追其地球动力学根源都与地壳深部构造活动或深层热演化机制相联系。沉积物质中成煤有机物质的热演化,都与盆地的成生与演化,板块的发展与运动密切相关。
地球热源大致分为两类,幔源热和岩浆热。幔源热(稳态热)是地球形成与演变过程中,岩石圈下部的软流层的热能,通过地壳岩石圈向地壳表层传导热量,是稳态热源,称之为幔源热。也有认为,地壳中的放射性元素蜕变产生的热能,通过岩石圈传导至地壳表层,亦属幔源热。岩浆热是非稳态热,在板块边界或板内断块之间,由俯冲、碰撞、张裂或其它深部地质构造活动产生的各种物理化学作用,包括温度、压力及成分等,使地壳岩石重熔形成熔融岩浆,形成大规模的热异常,称之为区域岩浆热;若深部物质上涌,高温热物质沿着地壳薄弱带(深断裂、拉张性裂缝)上升,使熔岩喷发到地表或在地壳浅部,以岩脉、岩墙、岩床等形式产出,形成局部热异常,称之为构造岩浆热。
稳态热分布在构造稳定区,如塔里木—华北板块和华南板块晚古生代中期至三叠纪期间,形成 塔里木、华北、华南三个大型含煤盆地(原型),石炭、二叠系含煤岩系被三叠系地层覆盖深埋,煤系在均衡的地温场发生变质,由泥炭变质为不同煤阶的煤岩。由于煤系埋深不同,演化形成的煤阶亦不相同,往往是盆地沉降中心变质程度高,向盆地周缘逐渐降低。在板块内部稳定构造区形成的沉积构造盆地由稳态热源导致煤岩变质更有规律性。鄂尔多斯石炭、二叠纪含煤盆地是华北石炭、二叠纪含煤盆地(原型)的一部分,印支期后变形改造形成沉积构造盆地,经印支、燕山期沉积盖层叠加、深埋,在新的地温场形成以沉降中心为高变质(无烟煤)中心,向盆缘变质程度逐渐降低(长焰煤)的变质环带。发育在准噶尔地块之上的准噶尔侏罗纪含煤盆地煤系变质与前陆盆地的形成同步,由于盆地南缘沉陷幅度大,经白垩、第三纪沉积盖层叠加,形成以沉降中心为高变质(无烟煤)中心,向盆缘逐渐降低(长焰煤)的不对称变质环带。
非稳态热区域岩浆热变质类型分布在陆块或地块边缘增生带、板块结合带,这些构造带往往是地壳消减、岩浆重熔、构造应力释放带。位于华南板块东部的南华活动带,自晚古生代至三叠纪,古地温梯度为3~5℃/100 m,印支至燕山期强烈的火山喷发和岩浆侵入,地温梯度可达5~8℃/100 m,各时期煤岩变质均达无烟煤或超无烟煤阶,下三叠统的焦煤、瘦煤仅残存在向斜中,这种中新生代高地温场、高煤岩变质程度在国内外均为罕见。
非稳态热构造岩浆热变质类型分布广泛,不乏实例。一般分布在板块结合带两侧的陆缘增生带或是板内断裂带。在一个地质时期或一个岩浆活动期,在一个相当的范围内岩浆侵入或喷发至地壳表层盖覆在煤系之上,或形成小型岩脉、墙、床侵入到煤系地层之中,从而形成局部地温异常,在与煤层接触带上煤岩程度不同的受到变质,形成点状或带状变质环带,有的可能形成天然焦。
非稳态热除区域岩浆热和构造岩浆热类型外,由于板块边界或板内断块之间俯(仰)冲、碰撞、张裂、扭滑或其它深部地质作用,与岩浆热伴生的应力场(压力、张力或扭力)所形成的构造应力变质亦不容忽视。稳态热或岩浆热形成的由低变质至高变质煤岩,即泥炭—低、中、高级烟煤—无烟煤、超无烟煤、天然焦,都是成煤有机物质热演化的产物。构造应力形成的构造变形是物质物理形态的变化,亦兼有化学形态变化。宏观上,如板块结合带的地壳消减,含煤盆地的残留与消亡,逆冲推覆带的地壳缩减与增厚,逆冲推覆带上含煤盆地的断褶与消亡,等等。微观上,煤岩在由低向高的变质过程中,煤体结构同时发生变化,各种不同质的煤岩在应力作用下,除成岩压实外还产生构造裂缝,裂缝的发育形态随变质程度而变化,煤岩由一般的具有层理构造的亮煤、半亮或半暗煤、暗淡煤,被揉皱成无层理构造的角砾状、鳞片状、粉末状的碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤,甚至石墨。煤岩石墨化即是煤质的物理变化,亦是化学变化。构造煤或石墨均是在构造应力较强的构造带上形成的,往往是区域岩浆热分布区或是构造岩浆侵入的同时形成的构造活动带。
在陆块或地块以及已经固结的早期褶皱带等构造稳定区,往往是稳态热分布区,但在稳定区的边缘即陆块增生带或构造隆起带是稳态热与非稳态热综合作用区,在正常地温场条件下可以形成区域性或局部性的地温异常区,区内煤岩变质程度增高。如山西隆起在太行断裂带形成两条构造岩浆热变质带,由于华北陆块南缘与山西隆起南部区域岩浆热变质的影响,使沁水盆地石炭、二叠纪煤系变质程度增高,比三叠系沉积地层盖覆时的煤岩变质程度明显增高,形成以郑州—焦作为高变质中心(Ro,max4.5%)的沁水盆地至南华北盆地高变质区带。
中国大陆晚古生代以来进入成煤时期,有石炭纪、二叠纪、晚三叠世、早中侏罗世、晚侏罗至早白垩世、第三纪六个相对集中的聚煤期。煤岩的形成需要一个演化的过程,即泥炭层深埋受热变质的过程。后期沉积物堆积叠置过程即是早期成煤有机物质成岩、成烃的过程,一个个世代循序渐进地叠加增厚,早期成煤有机物质有序的由低级向高级煤阶的演变,几个世代的演变促成煤阶的跃变。六个成煤期可划分为三个煤岩变质阶段,即华力西—印支期、燕山期、喜马拉雅期,不同成煤阶段煤岩变质各具特色,同一成煤阶段煤岩变质却又有类同。
华力西至印支期,塔里木—华北板块与华南板块处于陆缘发展阶段,在塔里木、华北、扬子陆块基础上形成了早古生代克拉通盆地,又在其上形成了石炭、二叠纪含煤盆地。在南、北板块尚未拼合前,含煤盆地发育的含煤岩系各具特色。古生代末至三叠纪,南、北板块汇聚形成统一的中国古大陆,三叠纪沉积继承性的成为含煤岩系的盖层,也是石炭、二叠纪含煤岩系由泥炭向煤岩转化的时期。古生代末至印支期虽然是两个板块拼合时期,但在板块内部却是构造相对稳定的时期,除陆缘带外盆地仍以整体沉降为特征,巨型的沉积盆地(原型)的煤岩变质是以稳态热深成变质为其特征,沉积盆地煤岩变质大部比较均衡,向盆缘变质程度逐次较低。华力西至印支期,石炭、二叠纪煤系煤岩变质的分布格局,随着燕山期、喜马拉雅期构造格局的改变,后生沉积盆地的叠置,含煤盆地的变形改造,发生了重大的变化。
燕山运动在中国大陆是具有造山性质的运动,由于相邻板块对中国大陆应力作用方式的差异,大陆东西部的构造特征亦有所不同。大陆的西部特提斯构造域受南部印度板块的推挤,藏滇板块呈近东西转南东走向,其北部的塔里木盆地受南北挤压作用,沿盆地周缘形成规模较大的侏罗纪前陆含煤盆地,其北的准噶尔亦形成侏罗纪前陆含煤盆地。塔里木盆地早期形成的晚石炭世、早二叠世、晚三叠世含煤岩系,由于原型盆地先天不足,含煤性较差,但盆地并未遭受后期构造严重破坏,煤系地层深埋,在侏罗纪前陆盆地沉降中心煤岩变质程度增高,向原型盆地中心部位变质程度逐减。侏罗纪形成的库车、塔东、塔东南、塔西南及准噶尔等前陆盆地,以及分布在活动带的伊宁、尤尔都斯、焉耆、库米什、吐鲁番—哈密断陷盆地,都形成以盆地为单元的煤岩变质环带,呈现出构造相对稳定条件下深成变质的特征。燕山运动对中国大陆东部的影响要比西部复杂,由于太平洋板块对中国大陆的俯冲,形成一个由东向西、由强至弱的区域应力场,在大陆东部打破了古亚洲构造域东西构造分带的格局,形成了北东、北北东向大型隆起带和沉降带。在西部沉降带由于基底地块稳固,形成了鄂尔多斯和四川两个大型沉积构造盆地,石炭、二叠、三叠、侏罗纪含煤岩系相叠置,盆地构型完整,除边缘受不同期岩浆热源影响,煤岩变质主要为深成变质,以盆地为单元形成以沉降中心为高变质中心,向盆缘变质程度逐减的环形变质带。由于煤系埋深不同,受热程度的差异,煤系地层由深至浅、由老至新变质程度亦逐次降低。在山西隆起带的沁水盆地则因区域岩浆热的影响,整个盆地石炭、二叠纪煤系变质程度普遍增高。但北部发育在华力西褶皱带基础上的海拉尔—二连早白垩世含煤盆地群,除个别断陷盆地外,多为深成变质作用形成的大面积低变质褐煤分布区。在松辽—华北沉降带,由于燕山运动块断差异升降形成一系列断陷盆地,华北盆地石炭、二叠纪煤系地层被分割、深埋,在深成变质作用的同时受到构造岩浆热影响,形成参差不齐、样式多种的煤岩变质特征。位于北部的松辽盆地,燕山早期发育的断陷盆地火山岩发育,晚侏罗至早白垩世发育有含煤岩系,早白垩世晚期形成统一的坳陷盆地,煤系地层虽受构造岩浆热影响,仍以深成变质作用为主,形成长岭—大庆无烟煤阶高变质中心,向外递变为高、中、低阶烟煤,直至长焰煤的变质环带。位于大陆东部近海的胶辽隆起带及华北陆块北缘隆起带,石炭、二叠纪含煤岩系残片均因长期隆升煤系未能深埋,变质程度一般较低。燕山期形成的含煤盆地煤岩变质往往受构造岩浆热作用,煤系地层埋深较浅变质程度却增高,有时甚至出现天然焦。位于北部佳木斯地块的三江盆地,晚侏罗至早白垩世煤系埋深3000~4000 m,但变质程度相对较高,跨度很大,从无烟煤至长焰煤均有,区内古地温梯度较高为3.57℃/100 m,有的达5℃/100 m,煤系地层亦有岩浆侵入,煤岩变质是深成变质与区域、构造岩浆热变质综合作用的结果。在华南板块东部的南华活动带是构造活动长期发育的地域,燕山期濒临太平洋板块,地温梯度较大,含煤岩系变质程度相对较高,是区域岩浆热变质作用的结果。
喜马拉雅期形成的第三纪含煤盆地,大部为小型断陷盆地,含煤岩系一般埋深较浅,煤岩变质程度较低,绝大部分为低变质褐煤,但有的盆地变质程度稍高,如抚顺盆地为长焰煤、气煤,在印度板块与藏滇板块结合带的藏南日喀则—昂仁盆地第三纪煤系为气煤至贫煤,位于华南板块与藏滇板块结合带上的红河盆地第三纪煤系为气煤,都是受构造应力变质作用的结果。位于台湾活动带的台西盆地,新第三纪盆地煤系地层较厚(7000m余),煤层沉陷较深,同时濒临太平洋板块,由于多种热演化作用的影响,煤岩变质一般高于其它第三纪煤层,为长焰煤和气、肥煤。
在研究沉积盆地过程中,不同构造地质学派研究盆地特征时都试图深入探讨盆地的成因机理,并对沉积盆地进行分类。板块构造学从地球动力学角度对沉积盆地分类,一般都按沉积盆地所处的离散、会聚和转换(走滑)构造背景将盆地分为三大类。含煤盆地或含油气盆地都是含有机矿藏的特定类型沉积盆地,其形成时代均是显生宙以近,含煤盆地(腐殖煤)形成时期更属晚古生代以近,含煤盆地类型也不及沉积盆地广泛,因而含煤盆地既归类于沉积盆地,又是分类盆地的一种标志,所以界定含煤盆地的类型不能仅限于短暂的成煤期,应当考虑沉积盆地形成的构造期和综合分析沉积盆地的沉积构造特征。
不同构造时期的沉积盆地有不同的特征,古生代与中生代的沉积盆地差异更为明显。晚古生代前统一的中国古大陆主体尚未形成,组成中国古大陆的塔里木—华北板块、华南板块及其北、南间的古亚洲洋、古昆秦洋均处于南北向挤压应力为主的古亚洲构造域。华力西中晚期至二叠纪末,塔里木—华北板块与其北的西伯利亚板块拼合,位于西伯利亚板块南缘的准噶尔—兴安活动带与塔里木—华北板块北缘的天山—赤峰活动带会聚一体,处于南北挤压应力构造背景的塔里木、华北陆块,震旦纪、古生代发育了广阔的陆表海,晚古生代后在不断隆升沉降、海水进退的环境中,石炭、二叠纪期间形成了陆表海型含煤盆地,即板内克拉通盆地。
位于南部的华南石炭、二叠纪含煤盆地,基底由扬子陆块与南华活动带组成。扬子陆块是元古宙以来的古老地块,震旦纪进入陆缘发展阶段为陆表海沉积,南华活动带晚古生代前为裂谷带,加里东末期褶皱回返,与扬子古陆统一成为古华南大陆,晚古生代以来华南大陆形成广阔的陆表海,早石炭世开始含煤沉积,早、晚二叠世发育有含煤沉积建造,直至中三叠世末结束海相沉积,与塔里木—华北板块拼合形成中国古大陆主体。华南石炭、二叠纪含煤盆地也是陆表海型含煤盆地,即板内克拉通盆地。
位于准噶尔—兴安活动带西缘的吉木乃、富蕴、二台、将军庙盆片,天山—赤峰活动带西缘的博乐盆地及准噶尔—兴安活动带东缘的宝清密山等盆片,分别发育在准噶尔地块、伊宁地块和佳木斯地块等微小陆块的边缘,在陆缘海沉积环境形成规模较小的石炭、二叠纪含煤盆地。在南北两大板块拼合前,这几个地块都曾是塔里木、华北陆块的组成部分,在不同地质时期游离在古亚洲洋,尔后拼贴在西伯利亚陆块的陆缘增生带上,直至南北板块拼合一体。位于昆仑秦岭活动带的商州、柞水、凤县、杨山等盆片,是在褶皱挤压应力较强的条件下形成的前陆盆地。
位于昆仑—秦岭活动带(北带)的河西、柴北盆片原型盆地是祁连海湾盆地,挟持于阿拉善地块与柴达木地块中间的祁连海湾,志留纪末加里东运动祁连海槽封闭褶皱隆升,晚古生代进入稳定的陆缘发展阶段,泥盆纪在东北部景泰一带发育了陆内山前坳陷,石炭纪海水侵入逐渐扩大为向东南开口的祁连海湾,晚石炭世鄂尔多斯西缘隆起带下沉为水下隆起,越过贺兰海槽与华北海沟通一体形成广阔的陆表海,早二叠世早期隆升,海水迅速从西南方向退出,早石炭世至早二叠世形成海陆交替相含煤碎屑沉积。
位于羌北—昌都—思茅(微)陆块的唐古拉乌丽、昌都、墨江盆片和位于羌中南—唐古拉—保山陆块的耿马盆片,都是发育在微陆块边缘的陆缘海含煤沉积,其含煤盆地规模小,活动性较强。位于羌中南—唐古拉—保山陆块的藏中热觉盆片可能是外来地体——飞来峰。
华力西中晚期中国古大陆形成之前,在以南北挤压应力为主的古亚洲构造域背景下形成的含煤盆地大体有三种型式,即在稳定的大型陆块基底上形成陆表海或陆表海湾型盆地,属内克拉通盆地;在较稳定微陆块基础上形成陆缘海盆地;在活动性较强的陆块与褶皱带间形成前陆盆地。
印支期是古生代与中生代具承前启后性质的过渡期,沉积盆地特征亦具有明显的过渡性。晚三叠世含煤盆地基本上都发育在形成晚古生代含煤盆地的华北、塔里木、扬子、昌都等陆块或地块上,早、中三叠世沉积特征及沉积范围均与二叠纪相象,含煤沉积发生在晚三叠世,沉积特征与分布格局发生了分异。华南大陆晚三叠世两分为东部南华坳陷盆地和西部四川(川黔滇)前陆坳陷盆地,华南板块西部的昌都地块上的青南藏北盆地与藏滇板块东北部唐古拉地块上的藏东北盆地,受三江转换断裂控制形成走滑盆地。华北陆块晚三叠世由于东北部掀斜缺失沉积,含煤岩系西部较发育,在鄂尔多斯形成前陆坳陷盆地。塔里木晚三叠世含煤盆地继承了早、中三叠世特征在塔中形成拗陷型盆地,塔北形成库车前陆坳陷盆地。
印支期中国大陆构造应力场分布状况出现古新构造域过渡、交织的格局,从而导致构造格局的过渡性特征。华北陆块基底比较刚硬,构造分异以块断升降为特征,板内大型断裂活动由弱增强,印支晚期大型隆起与沉降带始见雏形,由于藏滇板块向北推挤,西伯利亚陆块向南阻隔,致使祁连褶皱带与阿拉善隆起地块向东推挤,鄂尔多斯西缘断裂带活动增强,自中三叠世开始直到晚白垩世形成向东逆冲推覆带,造山负载陆块边缘沉陷形成鄂尔多斯前陆坳陷盆地。印支期后天山活动带向南推覆,在塔里木陆块北缘形成库车前陆坳陷盆地,由于塔北沙雅隆起的阻隔,塔中仍然是拗陷型盆地。华南板块东部主要是受滨太平洋构造域与古华夏构造域北西向的推挤,华南大陆中部江南、云开古隆隆升形成近南北向隆起带,在东侧形成拗陷型盆地,在西侧龙门山—箐县断裂带向盆地内逆冲推覆,在造山负载作用下形成规模较大的四川(川黔滇)前陆坳陷盆地。晚三叠世早期盆地西缘尚有残留海湾,其后逐渐过渡为海陆交替—陆相含煤沉积,覆盖了川黔滇及桂中大部地域,至燕山期又转为分割型构造盆地,四川前陆盆地发育至晚白垩世。位于羌北—昌都—思茅(微)陆块和羌中南—唐古拉—保山陆块的藏北、青南藏北及哀牢山含煤盆地,由于澜沧江等三江断裂带具有转换断裂性质,在断裂控制下形成的盆地亦具有走滑性质。北昆秦活动带柴达木陆块北缘的都兰、同仁盆地,介于南祁连褶皱带与柴达木陆块之间,受褶皱带逆冲推覆形成前陆型盆地。
印支期含煤盆地集中发育在晚三叠世,早期尚有海相沉积,晚期皆为陆相沉积。印支期中国大陆应力场出现交织过渡格局,古亚洲构造域、古华夏构造域渐趋减弱,滨太平洋构造域、特提斯构造域逐渐增强,相互交织。印支期沉积盆地分布格局承袭了晚古生代特征,主要分布在几个陆块上,以拗陷型盆地为主,但在陆块边缘与活动带交接部位,由于逆冲断裂带的形成与推覆,形成鄂尔多斯、四川(川黔滇)大型前陆坳陷盆地,以及库车、柴北前陆盆地。在藏滇板块与华南板块相接处的青南藏北盆地,受具有转换断层性质断裂带的影响形成走滑盆地。
燕山运动是具有造山性质的剧烈构造运动,中国大陆东部受滨太平洋构造域的影响,形成北东、北北东向隆坳相间的巨型构造带,大陆西部受特提斯构造域的影响,形成北西西、近东西向巨型构造带。
大陆西部昆秦活动带以北,印支期后由于西伯利亚陆块对塔里木陆块向南推挤逐步减弱,南部印度板块对中国大陆的俯冲推挤渐趋增强,藏滇板块、华南板块和塔里木—华北板块在印支期拼合,燕山期后俯冲挤压作用继续增强,位于大陆西北部特提斯干涉区的天山褶皱系及昆秦褶皱系推覆、挤压、叠置、缩合作用加剧,褶皱系向镶嵌在山系中的陆块逆冲推覆,在印支晚期初具雏形的前陆坳陷再度深陷,侏罗纪仍为前陆坳陷盆地。北天山褶皱带向北逆冲推覆形成准噶尔大型前陆坳陷盆地、吐鲁番—哈密前陆盆地、三塘湖前陆盆地。南天山褶皱带向南逆冲推覆在塔里木陆块北缘形成库车前陆盆地,在库鲁格塔克隆起之南形成塔东坳陷盆地,并于晚侏罗世晚期与库车坳陷统一为前陆坳陷盆地。由于西昆仑褶皱带向北逆冲推覆形成塔西南前陆坳陷盆地,并与其北的乌恰走滑盆地相交汇。在塔里木陆块与准噶尔陆块其间的天山褶皱系中带分布的伊宁—尤尔都斯、焉耆、库米什盆地,以平行山系走向拉张兼走滑断裂形成深断陷盆地(类潘农式),经后期反转而成为分割断陷盆地。
位于塔里木东南缘的阿尔金断裂系,是一条北东东走向的断裂带,在特提斯构造域南北向挤压应力场中具有转换断层性质,沿断裂带分布的一系列含煤盆地均为走滑盆地,断裂带北侧的塔东南盆地受其影响也具走滑挤压性质,断裂带北段西侧的甜水井、北山也属走滑挤压盆地。
位于北昆秦活动带的盆地群,阿拉善地块南缘的河西盆地,柴北陆块北缘的柴北盆地,由于祁连褶皱系向北、南两侧的逆冲推覆,也都形成前陆盆地,而位于祁连褶皱系中带的中祁连、北祁连盆地则形成了平行褶皱山系的拉张兼走滑断陷盆地(类潘农式)。
中国大陆东部,自印支运动后库拉—太平洋超级大洋板块与欧亚超级大陆板块的相互作用,形成范围广阔的滨太平洋构造域,深入板内涉及到贺兰山、龙门山及康滇南北向构造带,由此生成北东—北北东向洋分带的大型构造带,重叠于古亚洲构造域和古华夏构造域之上,自早而晚向洋迁移,自西而东逐趋强烈。燕山期是滨太平洋构造域剧烈活动期,侏罗纪后自西而东形成鄂尔多斯—四川前陆拗陷带,大陆构造—岩浆“活化”带(包括大兴安岭—太行山—武陵山隆起带、松辽—华北—江汉断陷带、长白—诸广构造隆起带、东南沿海花岗岩及火山岩弧),陆缘活动带(陆表海域沉降带、完达山—台湾碰撞造山带)。在形成大型构造带的同时,还形成为数众多的断陷盆地,在近洋带上岩浆岩、火山岩发育。
华北陆块基底刚硬,差异升降断块活动明显,隆起与坳陷相伴而生,西部阿拉善地块一直处于隆起状态,鄂尔多斯盆地继承了印支中晚期以来(T2-K2)的前陆坳陷盆地特征,离石断裂带与太行山断裂带活动明显,山西隆起带隆升,使鄂尔多斯翘斜形成向斜东翼。山西隆起带南部隆升剥蚀,前三叠系地层褶曲呈复式向斜,沁水盆地形成,向斜核部仅残存侏罗纪地层残片。隆起北部仅有宁武—静乐、大同等中小型断陷盆地。太行山断裂带以东的华北沉降带内,在郯庐断裂带西侧形成早、中侏罗世渤海断陷盆地,晚侏罗世在太行山断裂带东侧形成冀中断陷盆地,以及其南的济源、淮南断陷盆地,这些盆地多为非煤沉积盆地。
在准噶尔—兴安活动带的东缘,大兴安岭隆起带早、中侏罗世发育有东乌珠穆沁、霍林郭勒、锡林浩特、索伦、乌兰浩特、扎鲁特、林西等中小型断陷盆地。在松辽沉降带发育了众多断陷盆地,松辽盆地北部和南部于中、晚侏罗世也同时发育有多个断陷盆地。在长白—诸广构造带北部的佳木斯地块之上也发育有中、晚侏罗世断陷盆地,至早白垩世形成统一的三江盆地。从上述侏罗纪含煤盆地发育状况可见,西部隆起带发育较早(J1-2),中东部较之稍晚(J2-3),以中小型断陷盆地为主,夹有火山岩,总体呈北东、北北东走向,受区域构造应力场左行扭动的影响,断陷盆地具有左旋走滑性质。
在扬子陆块和南华活动带,晚三叠世在西部形成的四川(川黔滇)大型前陆坳陷盆地解体,侏罗纪仅有四川盆地继承发展为前陆坳陷盆地,武陵山隆起带继续隆起,仅江汉沉降带发育有当阳、黄石、蒲圻等中小型断陷盆地,在江汉沉降带以南及其以东的诸广构造隆起带上主要发育了众多的含火山岩断陷盆地,其中有赣北、湘中南、桂东北、闽浙等断陷盆地群。
中国大陆燕山晚期(白垩纪)含煤盆地集中发育在早白垩世,分布在华北陆块以北,准噶尔—兴安活动带的东部。贺兰山以西属特提斯构造域,位于天山—赤峰活动带的北山、巴丹吉林盆地,受阿尔金断裂系的影响,晚侏罗世晚期至早白垩世盆地均属走滑拉分性质。位于北昆秦活动带走廊过渡带的河西盆地,属前陆—伸展盆地,分别为半地堑型、垒堑型及走滑兼拉张型盆地。贺兰山以东属滨太平洋构造域,松辽沉降带及其以南早白垩世仍为分割的中小型断陷盆地(J3-K1)。位于松辽沉降带的中小型断陷盆地,晚侏罗至早白垩世,在左旋构造背景下,早期具张扭性质,晚期具压扭性质,早期水进层序,晚期水退层序,具地堑、半地堑或复式断陷型式,早白垩世晚期后形成统一的大型坳陷盆地。三江盆地早白垩世早期海水侵入形成了统一的沉积坳陷盆地。松辽西部大兴安岭隆起带集中发育了由众多的中小型断陷盆地组成的海拉尔、二连盆地群,其它隆起带上也发育了诸多中小型断陷盆地。位于中国大陆西南缘冈底斯—腾冲活动带的藏西改则、拉萨、藏东八宿含煤盆地,可能属于主动大陆边缘盆地(岛弧型)(K-E)。
中国大陆第三纪含煤盆地主要分布在大陆东部,集中在大陆东北部和西南云南一带,东北部以老第三纪为主,西南部云南以新第三纪为主。大陆第三纪含煤盆地以小型断陷型为主,海域盆地规模较大,以弧后盆地为主。
大陆东北部第三纪含煤盆地,除围场林西、冀北蒙南有新第三纪中新统含煤岩系外,多为老第三纪,分布在郯庐断裂带,呈北北东向展布。燕山晚期后,滨太平洋陆缘活动带受太平洋板块对亚洲大陆右旋扭动,老第三纪张扭应力形成一系列北北东向断陷盆地,如依兰—舒兰、敦化—密山断陷盆地,被断裂挟持,盆地规模小,沿断裂带断续分布。第三纪拗陷型含煤盆地在陆域不甚发育,仅有依安、围场、冀北—蒙南等盆地(群)。分布在海域,如东海陆架盆地、南海北部盆地均为弧后盆地,台西盆地为弧后前陆盆地。
集中分布在大陆西南部的含煤盆地,以新第三纪为主,仅有粤西南茂名和桂南盆地发育有老第三纪始、渐新统含煤岩系。大陆西南含煤盆地分布在扬子陆块、南华活动带、松潘—甘孜活动带、羌北—昌都—思茅(微)陆块和羌中南—唐古拉—保山陆块之上,属特提斯构造域,以小型断陷盆地为主要构造型式。粤西南茂名、桂南盆地群位于南丹—紫云、右江断裂带,呈北西走向,具左旋走滑性质。滇北、滇东南盆地群位于康滇南北向构造带,受绿汁江、安宁河断裂带控制。川西藏东、思茅、保山盆地群和藏北伦坡拉盆地,位于三江断裂带,受金沙江、澜沧江、怒江断裂控制,盆地具有右旋走滑性质。位于冈底斯—腾冲活动带的腾冲盆地群受怒江断裂带控制也具有右旋走滑性质。
散布在冈底斯—腾冲活动带的拉萨西尼木、藏南日喀则、藏西南门土等含煤盆地均位于雅鲁藏布江断裂带,藏南札达含煤盆地位于喜马拉雅(逆冲)板片断裂带上,同属特提斯构造域,是喜马拉雅期形成的主动大陆边缘(岛弧型)盆地。
通过上述对含煤盆地原型的初步分析可以看出,随着地质历史的发展,含煤盆地的构造型式亦在不断变化,这种变化是随着板块构造的发展变化而变化的。在中国古大陆尚未形成前,含煤盆地形成以海相沉积盆地为主的诸多构型,当古大陆形成后则形成以陆相沉积盆地为主的多种构型,与海相沉积相关的含煤盆地仅发育在大陆边缘近海区。
华力西中晚期(石炭、二叠纪),主要形成三种类型含煤盆地,即板内克拉通盆地(陆表海(湾)拗陷型)、陆缘海坳陷盆地和前陆坳陷盆地,这些盆地均形成于板块会聚前的挤压应力构造背景,由于陆块与褶皱带基底刚性差异,沉积盖层受力强度不同,含煤盆地变形程度也不同。在稳定陆块基础上发育的含煤盆地,范围广阔,含煤性好。在活动性强的褶皱带发育的含煤盆地,规模较小,含煤性差。华北石炭、二叠纪含煤盆地是在华北陆块为基底形成的早古生代克拉通盆地基础上发育的,塔里木石炭、二叠纪含煤盆地虽有与华北盆地相近的构造条件,但因古地理、古植被条件的欠缺含煤性较差。在华北陆块西部阿拉善地块南缘石炭、二叠纪形成祁连海湾,是在阿拉善与柴达木两个地块间加里东期褶皱回返的基础上形成的,晚石炭世与华北海连通形成范围广阔的陆表海环境,原型盆地发育较好,后期改造分割为零星分布的小型盆地,含煤岩系仅在鄂尔多斯西缘保存较好。发育在华南板块的华南石炭、二叠纪含煤盆地,其基底由扬子陆块和加里东期后褶皱回返的南华褶皱带组成,扬子海盆较华北海盆活动性相对较强,含煤性不如华北盆地。由此可见,同属板内克拉通坳陷盆地,由于构造位置、基底性质等差异,其活动性、含煤性均有不同。
羌北—昌都—思茅(微)陆块、天山—赤峰活动带与准噶尔—兴安活动带都属陆缘增生带,发育在这些构造带上的含煤盆地,都是在位于海槽中微陆块边缘形成的陆缘海坳陷盆地。发育在昆秦活动带的凤县、商州等盆片,是在泥盆纪沉积基础上形成的前陆坳陷盆地,沉积了一套石炭、二叠纪海陆交替相含煤沉积建造。上述的陆缘海坳陷盆地或前陆坳陷盆地,都是在沉积构造环境不很稳定条件下形成的,含煤盆地规模小,活动性强,含煤性差,再经后期构造改造变形仅有盆地残片零星分布。
印支期是中新生代与古生代交替时期,中国古大陆在印支期基本形成,板块会聚过程中构造应力场亦在逐步交替,拼接于欧亚大陆东南部的中国大陆,受到来自南部的印度洋板块和东南部的太平洋超级大洋板块的俯冲推挤,在改变了古亚洲、古华夏构造域应力状况的同时,形成特提斯、滨太平洋构造域,新老构造应力相互交替、交织,区域构造应力场变化复杂,从而出现构造型式多样复杂的新格局。晚三叠世含煤盆地构型除沿袭了晚古生代坳陷型式外,在陆块边缘出现了由逆冲推覆带单边断陷形成的前陆坳陷盆地,在陆块边缘和褶皱带内形成了断陷盆地、走滑断陷盆地等多种盆地类型。
在大陆西部特提斯构造域与古亚洲构造域同属南北挤压应力场,南北板块拼合后,褶皱带内的碰撞消减地壳缩合表现为褶皱带向陆块的逆冲推覆,在褶皱带与陆块边缘形成前陆坳陷盆地。塔里木陆块北缘的库车盆地,柴达木陆块北缘的柴北盆地,均属前陆坳陷盆地。由于塔北(沙雅)隆起的阻隔,塔里木陆块中部的塔中盆地依旧形成开阔的拗陷型盆地。在祁连褶皱带发育的中小型盆地,则由褶皱系上的断裂带形成断陷型盆地,有些受走滑断裂影响,断陷盆地具有走滑挤压或拉张性质。昆仑—秦岭活动带的木里盆地和位于三江(金沙江、澜沧江、怒江)断裂带的晚三叠世含煤盆地均具走滑性质。
印支期,中国大陆西部受印度板块向北推挤,形成南北向挤压应力使深部地幔物质向东蠕动,贺兰山南北断裂系活动增强,阿拉善地块与祁连褶皱系向东推挤,鄂尔多斯盆地西缘形成逆冲推覆带,华南板块松潘—甘孜活动带向东挤压,形成龙门山—箐河—红河逆冲推覆带,在陆块边缘造山与深陷形成了鄂尔多斯、四川(川黔滇)前陆坳陷盆地。
燕山期是中国大陆构造活动剧动期,亦是区域构造应力活动根本转变期,滨太平洋构造域与特提斯构造域控制着整个大陆的东部和西部,同时阿尔金断裂系、郯庐断裂系活动增强,燕山期形成的含煤盆地的构型均与两大构造域形成的应力场及两个断裂系的活动有关。
位于大陆西部天山褶皱系的伊宁—尤尔都斯、焉耆、库米什盆地,是沿着山系走向走滑拉张断裂形成的断陷盆地,经构造反转形成分割盆地。位于天山褶皱系北部的准噶尔、吐—哈、三塘湖盆地,南部的库车、塔东、塔西南盆地,继承了三叠纪盆地特征,由褶皱带向陆块逆冲推覆形成前陆坳陷盆地。位于阿尔金断裂两侧的塔东南、阿尔金山、北山、甜水井盆地受阿尔金走滑断裂带的控制,形成走滑挤压、拉张盆地。分布在北昆仑秦岭活动带的含煤盆地,沿中祁连地块和北祁连褶皱带形成拉张兼走滑断陷,位于阿拉善地块南缘和柴达木陆块北缘盆地,均受褶皱带逆冲推覆形成前陆坳陷盆地。
中国大陆东部燕山期含煤盆地,主要沿着滨太平洋活动带形成的北北东向大型隆起带和沉降带展布。除鄂尔多斯、四川为大型前陆坳陷盆地外,多以中小型断陷盆地为主,由西而东有逐次变新的趋势,东部火山岩亦较西部发育,断陷盆地呈地堑、半地堑和复式断陷型,由于郯庐等大型断裂带复活,并具左旋平移(转换断层)性质,燕山期形成的中小断陷型含煤盆地多具压扭性质。
在藏滇板块冈底斯—腾冲活动带,发育在断裂带的藏西改则、拉萨、八宿等早白垩世含煤盆地,是印度板块向藏滇板块俯冲形成的主动大陆边缘盆地(岛弧型)(K-E),是中国古大陆形成后在大陆边缘出现的聚敛背景下的非陆内含煤盆地。
喜马拉雅期,第三纪含煤盆地主要集中于大陆东部的陆域与海域,老第三纪集中于大陆东北部,新第三纪集中于大陆西南部云南,均以小型断陷盆地为主,东部海域含煤盆地以老第三纪为主,东海陆架和台西盆地也发育有新第三纪含煤岩系,盆地规模较大,以弧后盆地为主。大陆东部老第三纪含煤盆地多分布在北北东向断裂带,形成地堑型断陷盆地,由于晚白垩世后郯庐断裂带转为右旋走滑,地堑型断陷盆地往往具有拉张平移性质。大陆西南部新第三纪含煤盆地,虽然跨越相邻的华南、藏滇板块,由于同受具右旋走滑性质的三江(金沙江、澜沧江、怒江)断裂系的控制,断陷盆地均具张扭性质。粤西南茂名、桂南等老第三纪含煤盆地(群),受北西走向南丹、右江断裂的控制,亦具张扭性质。发育在海域的渤海、南黄海老第三纪含煤盆地属断陷型盆地。东海陆架及台西盆地、南海盆地均属太平洋岛弧弧后盆地,其中新第三纪台西含煤盆地为弧后前陆盆地,南海北部老第三纪珠江口等盆地属被动大陆边缘裂陷盆地。东部海域第三纪弧后盆地的形成,是太平洋板块与欧亚大陆在新生代相互作用的结果,是中国大陆东南缘海域发展的基本构型。
位于藏滇板块冈底斯—腾冲活动带的拉萨西尼木、藏南日喀则—昂仁、藏西南门土等老第三纪含煤盆地,以及位于印度板块喜马拉雅(逆冲)板片的藏南札达新第三纪含煤盆地均发育在断裂带,盆地性质继承了白垩纪特征,同属主动大陆边缘盆地(岛弧型)。
综上所述,中国大陆及海域含煤盆地类型大体可分为:
(1)古亚洲构造域及古华夏构造域:陆表海(湾)坳陷盆地(板内克拉通型);陆缘海坳陷盆地;前陆坳陷盆地。
(2)滨太平洋构造域与特提斯构造域:陆内坳陷盆地;陆内断陷盆地;陆内前陆坳陷盆地;陆内拉张走滑盆地(类潘农式)。
(3)与陆内具转换断层性质断裂带相关:陆内走滑挤压(压扭)、拉分(张扭)断陷盆地;陆内地堑型兼走滑(平移)盆地。
(4)滨太平洋构造域:弧后盆地;弧后前陆盆地;被动大陆边缘裂陷盆地。
(5)特提斯构造域:主动大陆边缘盆地(岛弧型)。
表4-1 中国含煤盆地(原型)分类表
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西伯利亚板块南缘准噶尔-兴安活动带与塔里木-华北板块北缘天山-赤峰活动带的构造演化史,是一部古亚洲洋发生与发展和古亚洲大陆形成与发展的历史。大陆基底的形成经历了陆核—原始古陆—大陆克拉通化三个阶段。新太古代晚期大陆基底形成演化阶段,佳木斯地块麻山群变质岩系,经五台运动强烈变动,古陆核进一步固化。古元古代围绕佳木斯等陆核固结、扩大形成原始古陆,为塔里木、华北古陆最终形成奠定了基础。中新元古代时期,佳木斯地块出现牡丹江、依兰、太平岭三个裂陷槽,在大兴安岭、锡林浩特、北山、伊犁、中天山形成碎屑岩—碳酸盐岩夹火山岩建造。晋宁运动使原始古陆扩大和固化,形成比现今大得多的华北、塔里木古陆块。古亚洲洋在陆缘增生演化阶段,震旦纪至早中奥陶世大陆开始离散。显生宙以来固结的塔里木、华北古大陆出现边缘裂谷系,由于海底扩张,原属塔里木、华北古陆的阿尔泰、准噶尔、伊犁、中天山、锡林浩特、嫩松、佳木斯等微陆块先后与塔里木、华北大陆分离,向北漂移形成西伯利亚古陆与塔里木古陆之间广阔的古亚洲洋中大小不一的块体。自奥陶纪始,通过洋壳消减,大陆增生,逐步以地体方式分别拼合于南北两大陆边缘。经历了大陆离散、板块活动、大洋衰没几个发展阶段,在华力西晚期于中石炭至早二叠世,南北两大陆由西而东逐步碰撞于伊林哈别尔尕—西拉木伦北一线,完成了西伯利亚大陆和塔里木—华北大陆的对接,形成了统一的亚洲北大陆。
古亚洲大陆经历了基底形成和陆缘增生演化复杂过程,挤压、拉张环境交替出现,致使准噶尔-兴安活动带与天山-赤峰活动带线形构造发育,岩浆活动强烈,变质作用复杂,成为两大陆之间的主要褶皱造山带。在南北两大陆挟持下,微陆块和不同时期的线形褶皱造山带交织镶嵌,形成亚洲北部一系列山系和大型盆地。中国大陆呈现出围绕西伯利亚陆块,西部呈北西向,东部呈北东向,中部呈向南突出的弧形构造格局。位于北部属于西伯利亚板块的准噶尔-兴安活动带,自北而南为阿尔泰-额尔古纳加里东褶皱带和额尔齐斯-喜桂图旗华力西褶皱带,准噶尔微陆块(包括西准噶尔古生代陆缘增生褶皱带、准噶尔地块、博格多—哈尔里克中晚华力西陆缘增生褶皱带),锡林浩特微陆块(包括西乌珠穆沁旗晚华力西陆缘增生褶皱带、锡林浩特地块、哲斯敖包-乌兰浩特晚华力西陆缘增生褶皱带),嫩松-佳木斯微陆块(包括嫩松地块、伊春-延寿加里东褶皱带、佳木斯地块)。位于南部属于塔里木-华北板块的天山-赤峰活动带,自北而南为伊林哈别尔尕-觉罗塔格古生代陆缘增生褶皱带,伊犁-伊塞克湖微陆块(包括伊犁地块、哈尔克古生代陆缘增生褶皱带),中天山地块,北山裂谷带,温都尔庙-西拉木伦古生代陆缘增生褶皱带。这些构造单元之间一般是以超岩石圈断裂或岩石圈断裂作为分界线,有些断裂长期发育,控制了构造格局的演化。区内主要断裂带有额尔齐斯-德尔布干超岩石圈断裂、克拉麦里-二连超岩石圈断裂、敦化-密山岩石圈断裂、依兰-舒兰岩石圈断裂,其中伊林哈别尔尕-西拉木伦超岩石圈断裂是西伯利亚板块和塔里木-华北板块的缝合线。
滨太平洋特提斯活动阶段,以大陆边缘活动和陆内块断升降为特征。华力西期后,受太平洋板块向西俯冲,印度板块和西伯利亚板块南北向挤压,西部构造活动主要表现为块断升降,而东部卷入太平洋大陆边缘活动带,构造岩浆活动强烈,形成北东—北北东向向洋分带的前陆坳陷带,大陆构造-岩浆“活化”带和陆缘活动带,叠置于古亚洲大陆增生带上。
早二叠世末亚洲北大陆统一后,晚二叠世—三叠纪是填平补齐时期,山区遭受强烈剥蚀,盆地迅速接受类磨拉石和湖相碎屑堆积。东部印支运动十分强烈,将东邻滨太平洋锡霍特褶皱带的晚三叠—早侏罗世洋壳片段推覆至完达山。敦化—密山断裂大幅度左旋平移,中酸性火山岩喷发,花岗岩侵位。早中三叠世有零星陆内山间断陷河湖相沙泥岩沉积,晚三叠世陆内山间断陷型河湖相砂泥岩沉积分布依然零星,吉中九台大酱缸组为陆内含煤碎屑岩沉积,在浑江有边缘海含煤碎屑岩、海陆交替相含煤碎屑岩夹凝灰质碎屑岩沉积。侏罗纪至早白垩世中晚期,中基—中酸性火山岩喷发和花岗岩侵位相伴,大型断裂和深断裂发育,形成一系列断陷盆地,有些进一步演化为大型坳陷盆地,侏罗、白垩纪断陷盆地遍布东北亚大陆,规模较大的盆地在中国大陆东部有松辽盆地、三江盆地群、海拉尔盆地群、二连盆地群。大陆西部受印度板块向北推挤,西伯利亚板块向南挤压,以块断升降为特征,形成北西西向陆内断拗型盆地,早中三叠世为河湖相砂泥岩沉积,晚三叠世为河湖相含煤、油页岩砂泥岩沉积,早中侏罗世为陆内坳陷河湖相含煤砂泥岩沉积,晚侏罗世为不含煤的河湖相砂泥岩沉积,白垩纪为陆内河湖相杂色碎屑岩沉积。中生代盆地继承性较好,聚煤期在晚三叠—早白垩世,规模较大的有准噶尔盆地、伊犁盆地、吐鲁番-哈密盆地、巴丹吉林盆地等。
华力西期末,西伯利亚古陆与塔里木-华北古陆对接后,处于两大古陆前缘的准噶尔-兴安活动带与天山-赤峰活动带褶皱回返,在印支期处于隆起剥蚀状态,三叠纪仅有西部的准噶尔、吐哈、伊犁和东部的吉东形成断陷—坳陷盆地,沉积了陆内河湖砂泥岩,其中吉东有含煤岩系。在天山-赤峰活动带东端的吉东盆片群包括双阳、蛟河、延吉、珲春、东宁盆片,覆盖在二叠系地层之上,原型含煤盆地可能范围较大,甚至连为一体,后期改造的残留盆地(片)零落各处。在辽东隆起的浑江盆片盖盖在元古宇变质岩基底上,为海相、海陆交替相含煤沉积。
侏罗纪含煤盆地分布在准噶尔-兴安活动带的有准噶尔盆地、和什托洛盖盆地、吐鲁番-哈密盆地、三塘湖盆地、甜水井盆地。分布于天山-赤峰活动带的有伊宁盆地、尤尔都斯盆地、焉耆盆地、库米什盆地、北山盆地群。其中位于天山褶皱带北部的准噶尔、吐-哈、三塘湖盆地受褶皱带推覆形成前陆坳陷盆地,尤尔都斯、焉耆、库米什盆地形成平行山系走向的拉张兼走滑断陷盆地,位于阿尔金断裂带两侧的甜水井、北山盆地具走滑挤压或拉分断陷性质。含煤岩系为水西沟群,包括下侏罗统下部八道湾组和中侏罗统下部西山窑组,以及两套含煤岩系之间的三工河组非煤地层。八道湾组为河流、湖泊相含煤沉积,由砾岩、砂岩、砂砾岩、粉砂岩、泥岩夹煤层组成。
准噶尔盆地范围较大,沉积岩相发育完好,煤层较发育,含煤岩系为八道湾组和西山窑组,盆地周缘出露岩层不尽一致。位于其东南部的吐哈盆地,南缘缺失八道湾组含煤岩系,北缘较发育,为砾岩、砂岩、泥岩、炭质泥岩夹煤层。盆缘岩性较粗,向盆内变细,厚270~400 m,向西540 m,向东414 m,西部艾维尔沟一带含煤最好,达18层,厚32.2 m,一般为5~9层,厚9.8~15.4 m。西山窑组为砾岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩夹煤层,深部以细碎屑岩为主,由北向南变细,东部最厚1561 m,一般厚384~1000 m,盆地南部含煤变好,含煤26~63层,煤层厚度34.03~194.88 m,可采煤20~34层,厚31.70~173.26 m,含煤系数最高达30%。
和什托洛盖与三塘湖盆地含煤岩系水西沟群与准噶尔盆地基本一致。和什托洛盖盆地边缘厚度小,为粗碎屑岩,含煤较差,盆地腹部厚度大,以细碎屑岩为主,含煤性好。八道湾组厚372~747 m,含煤6~26层,厚4.0~48.3 m,可采煤3~20层,厚13.70~35.70 m。西山窑组厚484~1083 m,含煤10~46层,厚11.3~47.7 m,可采煤6~21层,厚7.7~34.2 m。三塘湖盆地东北部厚度小,为粗碎屑岩,含煤差,西南部厚度大,以碎屑岩为主,含煤好。八道湾组厚300~1000 m,含煤1~21层,厚2.0~50.0 m,可采煤2~14层,厚3.7~46.7 m。西山窑组厚60~1250 m,含煤1~10层,可采2~8层。伊宁盆地水西沟群,下部为砾岩、砂岩、泥岩互层,夹炭质泥岩和煤层,厚105~890 m;上部为砂岩、砾岩、泥岩互层夹炭质页岩和煤层,厚100~300 m。盆地北缘含煤最好,14~36层,厚54.9~116.3 m,一般2~3层,厚2.4~84 m。尤尔都斯盆地水西沟组为砾岩、砂岩互层夹粉砂岩、泥岩和煤层,厚457~563 m,含煤2~3层,厚2.6~8.4 m。
分布在天山-赤峰活动带的焉耆盆地、库米什盆地,侏罗系含煤岩系与塔里木盆地相一致,为中、下侏罗统克拉苏群,下统哈满沟组为粗砂岩、砂砾岩夹粉砂岩、泥岩和煤层,厚120~350 m,含煤3~11层,厚0.8~20.1 m,与下伏中上三叠统小泉沟群假整合接触。其上中侏罗统下部塔什店组为含煤地层,砂岩、粉砂岩、泥岩夹砂砾岩、炭质页岩、煤层,厚520 m,含煤9~66层,厚64.8 m。
在吐-哈盆地和三塘湖盆地以东的甜水井东盆地和天山-赤峰活动带的北山盆地群(公婆泉盆地、梧桐沟盆地)发育的中下侏罗统含煤岩系均为大山口群。大山口群原称龙凤山群,亦称沙婆尔群。其下统下部缺失,上部为芨芨沟组,中统下部沙婆泉组,上部青土井组。其岩性下部含煤,中部为暗色泥岩,上部为杂色砂、泥岩沉积,厚度大于1500 m,与下伏二叠系不整合接触。其上为沙枣河组,与上覆下白垩统赤金堡组、新民堡群不整合接触。
分布在准噶尔-兴安活动带东部锡林浩特地块以北的东乌珠穆沁盆地、霍林郭勒盆地、锡林浩特盆地,含煤岩系缺失下侏罗统下部,下侏罗统上部和中侏罗统称阿拉坦合力群,下部为砂砾岩、砂岩、泥岩,厚250~420 m,不含煤;上部为泥岩、粘土岩、细砂岩夹煤层,厚260~350 m,含可采煤6~25层,厚10.7~40 m。西乌旗一带下部含4个煤组,煤层厚20.7 m,上部岩性粗,不含煤。松辽盆地以西的松辽西盆地群包括:索伦、乌兰浩特、扎鲁特、林西盆地,含煤岩系为下侏罗统红旗组,与下伏二叠系和上覆万宝组不整合接触,其上万宝组含煤层为中侏罗统下部。红旗组为陆相含煤碎屑岩沉积,下部砾岩、砂岩、中酸性凝灰质砂岩,中部细砂岩、粉砂岩、煤层互层,上部粉砂岩、泥岩夹砂岩、薄煤层。分布在万宝、林西、扎鲁特一带,北部塔他营子厚100 m,南部太平川厚780 m,最厚1300 m,含煤22层,可采煤15层,单层厚1~1.5 m,最厚2.55 m。万宝组为含煤碎屑岩夹中酸性火山岩、火山碎屑岩,含煤性差。松辽北盆地群包括:塔河、呼玛、黑河、大杨树盆地,含煤岩系上侏罗统中部九峰山组为含煤火山碎屑岩和碎屑岩夹玄武岩,厚43~400 m。分布于呼玛—黑河—嫩江一带。霍拉盆含煤22层,可采煤4层,单层厚0.14~22.99 m;黑宝山、木耳气含煤15层,可采煤8层,单层厚0.18~13.12 m;大杨树含煤5层,可采煤2层,单层厚0.9~2.4 m。
松辽盆地位于准噶尔-兴安活动带与天山-赤峰活动带东部,跨越两个构造单元,主体位于嫩松地块之上,其上为第四纪沉积物盖覆,上覆盖层主要为晚白垩世至第三纪坳陷披覆式沉积层,其下为晚侏罗至早白垩世含煤岩系,盖覆在前震旦纪变质岩基底及零星分布的古生界、三叠系之上。经钻探、物探证实有四条北北东走向隐伏带组成的断陷盆地群,包括嫩江—依安—齐齐哈尔—泰来—洮南—开鲁北隐伏带,拜泉—老虎岗—大庆—大同—大安—通辽—奈曼隐伏带,青冈—肇州—松原—乾安—长岭隐伏带,伊春—绥化—王府—农安—杨大城子隐伏带。侏罗、白垩纪断陷盆地含煤岩系为中侏罗统白城组,上侏罗统火石岭组,下白垩统沙河子组和营城组。白城组为砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩夹凝灰岩,夹有薄层煤。火石岭组为火山岩、火山碎屑岩及碎屑岩夹煤线。西部断陷带侏罗纪断陷盆地缺失下白垩统上覆地层。
三江盆地群位于准噶尔-兴安活动带佳木斯地块上,是在前寒武纪变质基底上发育的燕山期含煤盆地,晚侏罗世形成断陷盆地,早白垩世早期海水侵入,盆地扩展,早白垩世中期盆地开始萎缩,经期后构造变动改造,盆地分割为多个小型沉积构造盆地。侏罗纪残留盆地主要有虎林、密山、鸡西盆地。出露地层有中侏罗统裴德组,为陆相砾岩、砂岩、煤层及火山碎屑岩。上侏罗统滴道组为中粗砂岩、细砂岩、砾岩、凝灰质砂岩、炭质页岩夹薄煤层,厚0~630 m。在虎林一带侏罗系中上统称龙爪沟群,包括中统裴德组和上统上部云山组,为海陆交替相砂岩、粉砂岩、泥岩互层夹煤层,局部夹流纹质角砾岩。云山等地含煤7~22层,可采煤3~4层,厚6.77 m,单层厚0.2~3.55 m,以薄煤层为主。
吉中盆地群包括双阳、辽源、桦甸盆地,位于天山-赤峰活动带东部,松辽盆地东侧。双阳盆地基底为石炭、二叠系沉积岩层及华力西期花岗岩,其上有晚三叠世大酱缸组含煤岩系。上侏罗统含煤岩系久大组为湖沼相含煤碎屑岩沉积,砂岩、泥岩夹火山岩、煤层,厚50~350 m,含煤2~4层,可采煤1~2层,为厚0.8~1.0 m薄煤层。
中国大陆白垩纪含煤盆地分布特征不仅与古生代克拉通含煤盆地有天壤之别,与三叠、侏罗纪含煤盆地亦有很大不同。白垩纪含煤盆地主要分布在大陆东北部的准噶尔-兴安活动带和天山-赤峰活动带东部及华北陆块北缘,在藏滇板块冈底斯—腾冲活动带仅有零星分布。白垩纪含煤盆地集中分布在早白垩世,并以北东—北北东向断陷型式为主,有些与晚侏罗世断陷盆地相叠置,或与晚白垩世非含煤沉积盖层相叠合。除近邻完达山板片的三江盆地群和藏滇板块白垩纪盆地有海陆交替相沉积外,其它均为陆相沉积,有些盆地在含煤岩系中夹有火山岩或火山碎屑岩。
海拉尔盆地群位于阿尔泰-额尔齐斯古生代陆缘增生褶皱带的东部,额尔齐斯—德尔布干断裂带以北是古生代褶皱带基底上发育的燕山期沉积盆地,含煤盆地群呈北东向展布,包括满洲里、呼伦湖、克鲁伦湖盆地,额尔古纳(左)盆地,海拉尔北盆地,新宝力格东-贝尔湖隐伏带,海拉尔、牙克石盆地,伊敏-希林贝尔、红花尔吉隐伏带。盆地下部为上侏罗统兴安岭群,与下伏二叠系不整合,与上覆含煤地层为假整合。含煤岩系为下白垩统扎赉诺尔群,分上下两个组,其上缺失上白垩统地层,被新生界沉积层覆盖。含煤岩层下部大磨拐河组,为陆相含煤碎屑岩沉积,厚220~1050 m,含煤5~20层,厚10~90 m,单层厚2~10 m,主煤层位于含煤段中部,厚4~30 m,最厚44.85 m。自下而上分三段,砂砾岩段主要分布在盆地边缘,为砾岩、砂砾岩夹粉砂岩、泥岩、薄煤层,厚20~150 m;粉砂—泥岩段为泥岩、粉砂岩夹细砂岩、煤层,厚100~500 m;泥岩段为泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩夹薄层中细砂岩、粉砂岩、局部夹煤线,厚100~400 m。扎赉诺尔、伊敏、大雁、西胡里吐、宝日稀勒含煤较好。含煤岩系上部伊敏组为泥岩、粉砂岩、煤层夹砂岩、砂砾岩,厚300~500 m,含煤普遍,有3~4个煤组,各煤组1~5层,厚10~18 m,下部主煤层厚10~50 m。扎赉诺尔、伊敏、大雁、呼和诺尔、红花尔基含煤较好。
二连浩特盆地群包括红格尔盆地,东乌珠穆沁-二连浩特、霍林格勒-锡林浩特隐伏带,霍林格勒、巴彦花、锡林浩特盆地,达莱诺尔-苏尼特、苏尼特-乌力吉图隐伏带,武川北、武川盆地,新宝力格盆地。二连盆地群位于中蒙边界内蒙古东部,呈北东向展布,范围广阔,主要分布在准噶尔-兴安活动带东部,额尔齐斯—德尔布干断裂带以南,跨越天山-赤峰活动带和华北陆块北缘带。在二连盆地群之下有零星的侏罗系地层出露,为中下侏罗统阿拉坦合力群含煤层,其上为上侏罗统兴安岭群,与上覆含煤层不整合接触。下白垩统巴彦花群和霍林河群为主要含煤层,其上缺失上白垩统地层,被新生界沉积层所覆盖。巴彦花群分布广泛,为砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层,厚500~2000 m。分5个岩性段,含煤段位于中部,厚82~316 m,含煤多达48层,厚98.80 m。盆地群东部胜利、白青华、巴彦宝力格、吉林郭勒含煤好,有2~7个煤组,6~11层煤,多达40多层。西部含煤1~3层,可采煤1~2层,厚1.1~25.3 m。位于盆地群东端的霍林河盆地含煤岩系称霍林河群,属陆相含煤碎屑岩沉积,厚1700 m,分6个岩性段,含煤层位于下含煤段和上含煤段。砾岩段位于底部,为砾岩、砂砾岩、砂岩,厚225 m;下泥岩段为泥岩、粉砂岩夹薄层砂岩,厚100~500 m;下含煤段为砂岩、煤层、泥岩、粉砂岩,含煤5组数十层,厚10~100 m,含煤段厚300~600 m;上泥岩段为粉砂岩、泥岩夹薄层油页岩,厚150~350 m;上含煤段为砂岩、粉砂岩、煤层,厚400 m,含薄层煤20多层,厚10 m,不稳定;砂泥岩段位于顶部,为砂岩、粉砂岩、泥岩,厚250 m。武川盆地含煤岩系为下白垩统固阳组,底部为砾岩、砂砾岩夹薄层泥岩、细砂岩,中部和上部为泥岩、页岩、油页岩夹砂岩、石膏层、钙质泥岩,中部含两层褐煤层,可采煤4~7层,最大厚5~18 m。
燕山期后,海拉尔盆地群与二连浩特盆地群处于滨太平洋构造域大陆构造-岩浆“活化”带,属于大兴安岭—太行山—武陵山隆起带,早白垩世含煤岩系沉积后,隆起带区域性抬升,缺失晚白垩世沉积盖层,下白垩统地层直接为新生界沉积所覆盖,含煤岩系未被深埋,煤岩变质程度低,主要为褐煤,含煤层埋藏浅且缺少区域性盖层,对含煤岩系保存十分不利。
松辽盆地位于准噶尔-兴安活动带和天山-赤峰活动带的东部,盆地主体位于嫩松地块之上。印支期,地块抬升遭受剥蚀,晚三叠世局部形成山间坳陷,燕山早期仍为小型山间坳陷,形成含煤火山岩、碎屑岩堆积,中侏罗世后有一次较强烈的构造变动,晚侏罗世后是盆地发育阶段,经历了两个阶段、两个旋回。第一阶段燕山期旋回,包括晚侏罗世火石岭早期的裂陷期,早白垩世早中期沙河子—营城期的深部断陷期,早白垩世晚期登娄库期的断陷转化期,晚白垩世泉头—嫩江期的主要坳陷期和晚白垩世四方台—明水期的盆地萎缩期。第二阶段喜马拉雅期旋回,包括老第三纪古始新世早期的断陷期,渐新世—第四纪晚期的拗陷期。中生代含煤盆地主要发育在深部断陷期和早期裂陷期。白垩纪含煤盆地是继承侏罗纪断陷盆地基础上的叠合型断陷盆地,含煤岩系为下白垩统下部沙河子组、中部营城组,盆地南部称沙海组和阜新组,在盆地周缘见有较好的含煤层,在盆地中腹埋藏深浅不一,已有油气深井钻遇该两套含煤岩系。中生代以来,松辽盆地处于滨太平洋构造域大陆构造—岩浆“活化”带,燕山晚期以后一直处于稳定沉降状态,是松辽—华北—江汉沉降带的组成部分,早白垩世晚期登娄库组及其后期拗陷形成的披盖式的沉积盖层,是含煤盆地保存的有利条件,对煤层气形成、演化、保存有利。
位于华北陆块北缘隆起带的松辽南盆地群,包括阜新盆地、北票-朝阳盆地、赤峰盆地,均是呈北东—北北东向展布的白垩纪断陷盆地,其形成时代和机理与松辽深部断陷盆地相同,仅因华北陆块北缘隆起带在晚侏罗世以后抬升与褶皱,早白垩世沉积岩层剥露,对含煤岩系的保存不很有利。早白垩世含煤岩系为沙海组、阜新组,松辽盆地南缘含煤地层亦冠以同名。沙海组为陆相含煤碎屑岩沉积,分三个岩性段,厚578~1370 m。下部砾岩段为厚层砾岩、粗砂岩夹细砂岩、粉砂岩薄层,厚72 m;中部含煤段为粗、细、粉砂岩夹多层薄煤层及煤线,厚145 m;上部泥岩段为泥岩、泥质粉砂岩夹砂岩、砾岩薄层,厚371 m。阜新盆地含6个煤组14层,煤层薄,除一层为2~3 m外,其它均为0.8~1.2 m。赤峰盆地(平庄、元宝山)为砾岩段、泥岩段、含煤段,厚达千米,含煤段120 m,煤层薄不稳定。康平为砂岩、砂砾岩夹泥岩、粉砂岩、煤层,厚300~670 m。阜新组为含煤粗碎屑岩沉积,与沙海组整合接触,厚655~1200 m。自下而上为高德段、太平段、中间段、孙家湾段、水泉段。高德段为粉砂岩、泥岩夹含砾砂岩,上部夹2~3层薄煤层,厚20~250 m。其余四段均由含砾粗砂岩—砂岩粉砂岩互层—煤层—粉砂岩构成沉积旋回,顶部水泉段含10多层不稳定薄煤,其它三段上部均含巨厚煤层为主要含煤段。阜新盆地各段均含煤,含煤最厚10~80 m,多为大于10 m煤层。赤峰盆地平庄、元宝山含煤较好,主采煤3层,厚30~50 m,最厚100 m。
位于天山-赤峰活动带和华北陆块北缘带的冀北蒙中盆地群,包括张北、多伦西、沽源盆地及围场盆地,盆地分布虽然零星,亦属整个北东—北北东向盆地群的一部分。含煤岩系除多伦西盆地与二连盆地群巴彦花群相同外,其它盆地为青石砬组,其下为上侏罗统九佛堂组,其上为上白垩统上井子组,属陆内河湖相含煤碎屑岩沉积,厚242~1000 m,含煤较差。沽源盆地含煤较好,含煤34层,厚67.23 m,主煤层厚0.84~57.73 m,均厚22.83 m。
三江侏罗、白垩纪含煤盆地位于准噶尔-兴安活动带东部佳木斯地块之上,是以古陆块为基底燕山期形成的侏罗、白垩纪含煤盆地,其原型盆地被期后构造变动改造后,形成分割的鹤岗盆地、同江隐伏带、双鸭山、宝清南、七台河-密山、鸡西盆地。自侏罗纪早期至早白垩世含煤盆地经历了早期裂陷—中期扩展—晚期萎缩发展阶段。早侏罗世形成小型断陷盆地;中侏罗世裂陷扩大,形成裴德组含煤碎屑岩、火山岩沉积;晚侏罗世中期滴道期海水侵入,形成海相、海陆交替相含煤沉积。晚侏罗世晚期至早白垩世早期为盆地扩展期,海域扩大沉积了海相、海陆交替相含煤碎屑沉积。早白垩世城子河期海水开始退出,形成盆地主要含煤层系。早白垩世中期穆棱期,盆地萎缩海水退出,形成陆湖相含煤沉积。三江盆地群白垩纪含煤岩系为下白垩统城子河组陆相含煤碎屑岩沉积,厚500~1000 m。底部砾岩、粗砂岩,中部中粗砂岩、泥岩、煤层、粉砂岩,上部粉砂岩、细砂岩、泥岩夹煤层,有凝灰岩夹层。含煤20~60层,单层厚0.6~1.5 m,最厚9.14 m,可采煤20~40层,厚11.07~23.13 m。由西向东含煤层数增多,煤层厚度增大。下白垩统中部为穆棱组,整合于城子河组之上,与上部桦山组不整合接触。穆棱组为陆内湖沼相含煤沉积,细砂岩、泥岩夹凝灰岩、煤层。勃利、鸡西盆地含煤较好,含煤1~17层,可采煤1~9层,厚3.78~7.77 m。下白垩统珠山组砂岩夹泥岩、炭质泥岩、薄煤层,厚930~1230 m。含薄煤20多层及煤线,可采煤2~3层,局部可采煤6~8层,厚0.3~0.8 m,单层最大厚15.1 m。早白垩世晚期桦山期,盆地沉积了火山碎屑岩及粗碎屑岩,厚500~2000 m。晚白垩世伊林期,构造活动强烈,火山喷发剧烈,为一套杂色火山岩、碎屑岩,厚200~600 m,与下伏地层不整合。三江盆地群处于长白-诸广隆起带,燕山晚期处于区域隆起状态,盆地萎缩,沉降幅度小,沉积层厚度较薄,对含煤岩系热演化及保存都不很有利,燕山期及期后构造活动强烈,对含煤岩系保存也很不利。
吉东盆地群位于天山-赤峰活动带的东端,包括东宁、延吉、汪清、蛟河、双阳、辽源盆地,分布零星,面积狭小,亦为断陷盆地。有些盆地在白垩纪含煤岩系之下有侏罗纪或晚三叠世含煤岩系存在,断陷盆地保存不很完整,上下盆地叠合的不很完好。各盆地岩性不一,多与靠近的盆地相似。双阳盆地靠近松辽盆地,含煤岩系为下白垩统营城组,其下为长安组,含煤2层,单层厚1~2 m,最厚14.49 m。东宁盆地含煤岩系为下白垩统奶子山组。蛟河盆地含煤岩系为奶子山组,陆相含煤碎屑岩沉积,岩性下粗上细,厚200~300 m,含薄层煤20多层,8~12层局部可采,厚9.47~43 m。上覆乌林组为陆相含煤碎屑岩沉积,厚150~450 m,含不稳定局部可采煤。辽源盆地及延吉、汪清盆地含煤岩系长安组为粗碎屑岩夹细碎屑岩,厚200~900 m,下部含巨厚煤层,厚4~10 m,最厚33 m。
位于华北陆块辽东隆起带上的辽东盆地群包括抚松西盆地、新宾盆地,抚松西盆地含煤岩系为长安组,新宾盆地含煤岩系为沙海组。辽东盆地群虽然位于辽东隆起带上,但都是燕山晚期形成的断陷含煤盆地,与中国大陆东北部分布的白垩纪盆地群有着共同的成因机理和相似的地质构造特征。