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准噶尔盆地位于新疆的北部,是我国大型内陆聚煤盆地之一;勘探结果表明准噶尔盆地具有丰富的煤炭资源。本研究通过对准东煤田、准南煤田和和什托洛盖煤田三个钻孔煤样的煤岩学、煤化学和煤地球化学的测试分析,总结了这三个煤田的煤质特征及其变化规律;结合准噶尔盆地的区域地质背景、层序地层学和煤地质学研究成果,详细研究并对比分析了这三个煤田的煤质的差异,探讨其差异性的地质控制因素,取得了以下认识和成果:
(1)根据这三个煤田的煤岩学分析资料,这三个煤田煤层中显微组分组成均以镜质组和惰性组为主,壳质组含量极低。和什托洛盖煤田镜质组含量相对较高,准南煤田的次之,准东煤田的最低。
(2)根据这三个煤田的煤化学分析资料,准东煤田岌岌湖ZKJ124井的煤层具有相对高的水分含量(平均12.8%),相对低的灰分和挥发份产率(平均12.2%和27.2%);准南煤田小西沟ZK301井煤层具有相对低的水分含量(3.9%)和灰分产率(9.1%),挥发分产率介于准东和和什托洛盖煤田之间(31.3%);和什托洛盖煤田ZK4004井煤层水分含量介于准东和准南煤田之间(平均6.2%),相对高的灰分和挥发份产率(平均14.5%和39.3%)。根据水分含量和挥发份产率,这些煤均低变质烟煤。
(3)与中国煤的平均常量元素含量相比,准东煤田的研究样品中Al、Ca、Fe和Ti含量明显低于中国煤中的平均含量,Na含量明显高于中国煤中的平均含量;准南煤田的研究样品中Mg含量相对较高,Al、Na、P、Ti相对较低;和什托洛盖煤田的研究样品中Na和P含量相对较高,Al、Ca、Fe、Ti含量相对较低。
(4)通过对常量元素的聚类分析和因子分析,发现影响准东和准南煤田常量元素组成的主要控制因素均有陆源碎屑组分、化学因子和后生因素等;其中均是陆源碎屑组分占主导作用。而影响和什托洛盖煤田常量元素组成的主要因素有陆源碎屑物质、有机质组分、泥炭沼泽环境等,其中陆源碎屑物质和泥炭沼泽环境占主导作用。
(5)与中国煤的平均微量元素含量相比,准东煤田煤中除Ba和Cu含量,准南煤田煤中除Mn和Ta含量,和什托洛盖煤田煤中除Sr、Ta和Ba含量明显高于中国煤的平均微量元素含量外,其它微量元素含量均接近或低于中国煤的平均微量元素含量。
(6)通过常量和微量元素的相关性分析和因子分析,发现准东煤田亲铝的硅酸盐矿物元素有Al、K、Li、Ti、Na、Sn、Th、Hf、Rb、Cs、Nb、Ga、Zr、REEs、U、V和Pb;亲碳酸盐矿物的元素有Ca、Mg、Fe和Mn;而亲硫化物矿物的元素有As、W、Be、Sb、Zn、Co和Ni;元素Ba、Sr可能与P形成磷钡铝石、磷锶铝石赋存于煤中。准南煤田亲铝的硅酸盐矿物的元素有Al、K、Ti、Li、Na、Rb、Ga、Th、Pb、Nb、Si、Cr、Sc、Y、Zr、V、REEs和As;亲硫化物矿物的元素有Mo、Ta、Cu和Zn;亲碳酸盐矿物的元素有Ca、Mg、Fe、Mn、Ba和Sr;元素P可能主要以磷锶铝石存在;元素B可能主要以有机态地形式存在。元素Co与Ni主要以硫化物和粘土矿物等形式赋存。和什托洛盖煤田亲铝的硅酸盐矿物的元素有:Al、K、Li、Ti、Cu、Ga、Ta、Pb、Sc、Zr、Y、Hf、Nb、Th、Rb、Cr、U、REEs、Cs、Zn、V、W、Be、Sb和Ge;亲碳酸盐矿物的元素有Ca、Mg、Fe和Mn;元素B可能主要以有机态的形式存在。元素Sr和S可能以天青石的矿物形式赋存于煤层中。元素Mo、Ni、Co主要以硫化物和粘土矿物等形式赋存。
(7)通过对煤的显微组成的煤相分析,准东煤田泥炭沼泽类型主要有干燥森林沼泽相、潮湿森林沼泽相和较深覆水森林沼泽相。准南煤田泥炭沼泽类型主要有湿地草本沼泽相和潮湿森林沼泽相。和什托洛盖煤田泥炭沼泽类型主要有干燥森林沼泽相、潮湿森林沼泽相和湿地草本沼泽相。