五间房煤田煤层的沉积相与煤质的关系

摘要：文章所研究的区域位于内蒙古自治区锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗松根乌拉苏木和吉林郭勒苏木境内。煤田东南距西乌珠穆沁旗旗政府所在地70km，西距锡林浩特市100km。文章论述了煤的原始成因类型，它是指在一定成煤环境条件下，沉积形成的沉积相，即为煤相。近年来国内外很多学者都从研究煤相入手，进行了总结、归纳和应用。煤中的灰分参数，煤岩学参数，古植物标志，古沉积环境，研究表明它们直接或间接的干扰和影响煤质成分，及后期的煤质分类。研究区共分五个煤组：5、4、3、2、1煤组。

关键词：五间房；凝胶化指数；结构保存指数；植物指数；地下水影响指数

中图分类号：P618 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）06-0149-02

一、煤中的灰分参数的分析

高位泥炭形成的煤，灰分主要来源于大气飞尘，其中灰成分以SiO2和A1203占多数，K值高，而低位泥炭形成的煤灰分主要从地表水和地下水补给区携带而来。低位泥炭形成的煤，其灰分高于高位泥炭形成的煤，硫的古盐度受海水影响的近海相煤比淡水煤中硫的含量高0.5～1个数量级，纯淡水煤含硫低约为0.2%。形成于淡水环境的煤，煤中硫的含量主要受控于沼泽的环境的演化，硫的聚集主要发生早期成岩阶段，且硫的含量低。据灰分指数K值判断煤层形成时的地化环境和相环境，K值是指煤灰中SiO2+A1203含量与Fe203+Ca0+Mg0含量比值。

二、煤岩学参数的分析

通过对煤岩的宏观煤岩组分及类型比对，研究指相参数主要有结构保存指数（TPI）、凝胶化指数（GI）煤岩、地下水影响指数（GWl）、植物指数（VI）、古植物等显微煤岩特征。选取研究区ZKKJ7-7、ZKP11-7、ZKKJ11-21的钻孔，各煤组煤岩煤样，显微煤岩组分进行统计计算，做GI-TPI、GWI-VI及T-D-F相图，分析如下：（深到浅5、4、3-3、2-2、2-1及上部煤层8个煤层66个煤岩煤样）。

图1 图2

1．凝胶化指数（GI）：是镜质组和惰性组显微组分与未经历凝胶化的显微组分的比值。

凝胶化指数指示了泥炭形成早期古泥炭沼泽的水位变化特征和植物遗体遭受凝胶化作用的程度，高值表明相对高的水位，低值表明相对低的水位。

2．结构保存指数（TPI）：是具有原始植物细胞结构的镜质组和惰性组显微组分与没有可见细胞结构的显微组分的比值。

结构保存指数（TPI），可以反映先存物质（木质高于草本）及降解的程度。

总之，分析表明，根据图GI―TPI相图，各煤层的结构保存指数都大于1；各煤层凝胶化指数都比较高。逐渐扩大沉积范围接受沉积，成煤环境主要为湿地森林沼泽，及上部煤层为覆水森林沼泽―较深覆水森林沼泽。

1．植被指数：VI是森林木本亲缘显微组分与草本和水生亲缘显微组分之比率。VI值大于0.5为森林沼泽。

2．地下水影响指数：GWI反映沼泽覆水程度，地下水位越高，GWI值越大。

总之，分析表明，根据图GWI―VI相图，地下水影响指数GWI大部分都小于0.5；煤层植被指数VI几乎都大于1。各煤层皆属于中营养的湿地森林沼泽，2-1及上部煤层接近覆水森林沼泽。

三、对沉积环境及其演化与煤质的分析

总结沉积环境及演化特征，发现沉积环境特征及其演化是控制煤质的最重要因素，5煤组为湖泊沉积环境。

受物源直接影响的边缘部位灰分稍高；硫分主要是同生期生成的有机硫，在成煤沼泽的边缘地带含量稍高，中间较低。盆地西部及南部部分范围，因砂砾质辫状河及其前缘碎屑活动增强，聚煤作用逐渐减弱或停止。盆地东部，因湖水变深，煤层变薄或尖灭；因为是辫状河前三角洲―浅湖成煤环境，灰分总体较低。北部方向，因湖水逐渐变深，遭受煤层变薄或尖灭；因为是辫状河前三角洲―浅湖成煤环境。成煤环境都是浅湖―湖泊地带。

4煤组为浅水湖泊沼泽化聚煤沉积环境；煤组沉积环境演化为辫状河三角洲泛滥平原沉积环境。

该期有利聚煤环境均为浅水湖泊沼泽化聚煤。西部、南部和东部辫状河三角洲，扇三角向盆地中间进积致使沼泽边缘地带灰分及硫分高的区域有所扩大。北部湖水变浅，变小沉积期湖泊淤浅基础上和湖盆继续萎缩背景下出现的沉积聚煤作用，沉积环境已演化为辫状河三角洲泛滥平原沉积环境。受西部、南部扇三角洲进积的影响发展成为扇三角洲平原环境，覆水变浅，较5煤组聚煤增强，但灰分、硫分也明显升高。

3煤组沉积期湖盆进一步萎缩，应为湖泊沉积环境；辫状河三角洲平原和扇三角洲平原环境，全区水体变浅，致使大面积的稳定聚煤。

2煤组分上下两部分，沉积期湖盆进一步萎缩，应为浅湖泊沉积环境。

这时主要是北部、东部的前三角洲。北部为湖泊沉积，边缘出现了冲积扇带，南部三角洲平原沉积环境、辫状河三角洲平原分流河道发育，聚煤区为泛滥沉积或泛滥湖泊沉积。聚煤区域小，受物源影响大、成煤沼泽覆水较深因此形成煤层不稳定且灰分较高。

1煤组湖盆已出现显著萎缩，小范围浅湖泊沉积环境。

使聚煤急剧变弱，出现零星聚煤点，环境变化使西部、南部、东部及北部边缘抬起，只东部小范围聚煤。总体形成西高东低，南北相似的地貌格局。

四、结论

通过研究得出如粗浅的下结论：

1．发现所有煤层凝胶化指数都比较高，2-1及上部煤层凝胶化指较其他煤层更高；所有煤层的结构保存指数都大于1，成煤环境主要为湿地森林沼泽，2-1及上部煤层为覆水森林沼泽―较深覆水森林沼泽。

2．发现所有煤层植被指数VI几乎都大于1，地下水影响指数GWI大部分都小于0.5，只有2-1及以上煤层的稍高，接近或者大于0.5，植物指数所有煤样全部大于1。根据GWI-VI参数，各煤层都属于中营养的湿地森林沼泽，2-1及上部煤层接近覆水森林沼泽。

3．发现煤质、煤地球化学特征变化与成煤环境的演化密切相关。由深至浅（5、4、3、2、1）各煤层煤质，随着古环境的变迁，逐渐发生规律性质的变化。地貌变化，深水湖泊沉积环境至浅水湖泊沼泽化聚煤。西、南东两侧的物源方向是造成煤灰分的高值分布区出现；后期发展到2煤组，南部西侧陆源补给充分，东侧水体有所变深，北侧形成大面积陆源补给区；原来的平原泛滥沉积区有的演变为湖泊，聚煤区域小，受物源影响大、成煤沼泽覆水较深因此形成煤层不稳定且灰分较高；因覆水程度深而镜惰比高，全硫含量增加。经后期填平补充作用，形成今天的地貌特征。

参考文献

[1] 内蒙古自治区地质工程总公司．内蒙古自治区西乌珠穆沁旗五间房煤田普查报告[R]．2006．