鄂尔多斯盆地侏罗纪延安组煤岩学与煤相特征

孙晓禹 李鹏举 刘宇豪

【摘 要】鄂尔多斯盆地是一个巨型内陆克拉通盆地，也是我国第二大聚煤盆地。所产煤煤质良好，以烟煤、褐煤为主。为研究对比盆地侏罗纪延安组的煤岩学特征与煤相特征，在盆地三地区煤田采集侏罗纪延安组煤岩样品四种，分别为盆地西北部的宁东煤样，北部东胜煤田的东区与西区煤样，以及盆地中部的榆横煤样。对这些煤样制作粉煤光片进行显微组分鉴定，通过宏观观察、显微组分统计研究等实验手段，对三地区煤岩的煤岩学、煤相特征进行对比研究。

【关键词】鄂尔多斯盆地；煤岩；煤相

一、引言

鄂尔多斯盆地是我国的一个大型聚煤盆地，也是一个大型内陆盆地，含煤岩系主要發育于河流湖泊地带，以走向沉积为主，盆地的聚煤时期以石炭-二叠为主，侏罗系也较为分布。本次选取鄂尔多斯盆地西北部宁东煤田、北部东胜煤田与中部榆横煤田三地展开研究，并对比了盆地三地区侏罗纪延安组的煤岩学情况与煤相特征。

二、煤相分析

煤相是指煤的原始成因类型，在研究中煤相特征通常由4个参数来决定，分别是：凝胶化指数（GI）、植物组织保存指数（TPI）、地下水流动指数（GWI）、植被指数（VI）。GI和TPI是应用很广泛的指标， 它们是Diessel（1986）提出， 用于煤相、沉积环境分析的指标。GI表示成煤沼泽的作用环境。较高的GI值通常指示沼泽中潮湿的还原环境；较低的GI表示环境相对干燥，沼泽覆水较浅。植物结构TPI反映了植物遭受破坏的程度。TPI指数低，说明植物细胞组织被破坏，反映了极端氧化或极端潮湿环境。TPI也在一定程度上表明了PH值，在低PH值中，植物较少被微生物破坏，结构保存完整。

GWI用来表示地下水对泥炭沼泽的控制程度，地下水位的变化和矿物含量。一般情况下，较高水位的沉积环境伴随显微组分较高程度的分解和较高的矿物含量。GWI越高，通常表示植物组织收到较强的凝胶化作用，植物组织被破坏严重。VI主要表示成煤植被的类型及植被细胞的保存程度。较大的VI值说明植物细胞保存程度较好，被破坏程度较小。而较小的VI值则与草本植物密切相关。

根据GI-TPI关系，可将煤相类型分为五种，干燥森林沼泽相、上三角洲平原相、潮湿森林沼泽相、湖泊沼泽相、下三角洲平原相。通过对宁东煤样、东胜东部煤样、榆横煤样、东胜西部煤样的一共4种12个煤样的显微组分的统计计算，得出的GI，TPI，GWI，VI的各参数平均值如表1所示，GI-TPI 关系见图1。

根据GI-TPI煤相关系，可知宁东煤样GI平均值为3.11大于1；TPI平均值为0.91小于1，点位落在下三角洲平原相。其显微组分以镜质体为主，且基质镜质体较多，惰质组较少。说明沼泽体主要为复合沼泽，凝胶化指数较高，造成植物细胞组织保存指数较低。而VI平均值为0.99，约等于1。GWI平均值为1.96，小于2。则可以说明宁东煤样主要在陆相湖泊中形成，森林较少。发育环境为水下较深的弱氧至还原环境，成煤环境相对较潮湿而造成植物细胞结构被破坏。

东胜煤样平均GI值0.33，小于1；平均TPI值为1.36，大于1，点位落在干燥森林沼泽中。GWI平均值为7.89；VI平均值为1.53，点位多数落在草地沼泽相中。表明当时宏测煤的生煤环境极为干燥，且从显微组分上看可以发现惰质组的显微组分占将近八成，而活惰比也小于1/4，惰质组中主要为丝质-半丝质，丝质体以火焚丝质体为主，故推测成煤时与森林火山有关，气候较为干旱。而碎屑惰质体也占相当一部分，推测在森林火灾后木炭细碎屑被风吹或水流搬运并在沼泽水下沉积，后期受到较强的水动力条件而形成碎屑惰质体。

榆横煤样的GI平均值为11.99，TPI平均值为22.75；均大于1。点位落在覆水较深的森林泥炭沼泽相中。而GWI的平均值为0.12，VI平均值为22.75。点位落在高位泥炭沼泽中。从煤相特征中可知，均质镜质体占显微组分的七成，黄铁矿较多，这也说明植物残迹处于还原环境下受到厌氧微生物的作用，发生剧烈的凝胶化作用，形成了大量均质镜质体，这与森林沼泽相的煤岩特征基本符合。而通过GWI-VI煤相图可知榆横煤成煤后期由于覆水较深，氧气供应不充分，因此基质镜质体较少，植物细胞结构较少被破坏，成煤环境为还原环境。

三、结论

通过四种煤样的显微组分特征与煤相参数煤相图可知，宁东煤煤相为下三角洲平原相，凝胶化指数较高，植物细胞组织保存指数较低，成煤环境为水下较深的弱氧至还原环境，相对较潮湿；东胜煤煤相为草地沼泽相，气候较为干燥，火焚丝质体较多，成煤时可能与森林火山有关；榆横煤煤相覆水较深的森林泥炭沼泽相，成煤环境可能为高位沼泽，由于覆水较深，氧气供应不充分，环境为还原环境。

参考文献：

[1]韩德馨.中国煤岩学.徐州：中国矿业大学出版社，1996，355-357.

[2]斯塔赫，杨起.斯塔赫煤岩学教程[M].煤炭工业出版社，1990.

[3]艾树勋，汤代义等.含煤岩系沉积岩标准鉴定手册，煤炭工业出版社，1987.7