國家煤炭實物標(biāo)本庫體系建設(shè)與評估

崔立偉，鄧慧娟，夏浩東，張?zhí)K江，易錦俊，孔令湖

（國土資源實物地質(zhì)資料中心，河北 三河 065201）

國家煤炭實物標(biāo)本庫體系建設(shè)與評估

崔立偉，鄧慧娟，夏浩東，張?zhí)K江，易錦俊，孔令湖

（國土資源實物地質(zhì)資料中心，河北 三河 065201）

依據(jù)我國煤炭資源特征、聚煤時期、煤炭成因類型、成煤環(huán)境等因素，在全國范圍內(nèi)收錄一些具有典型性、代表性和系統(tǒng)性的煤炭實物標(biāo)本到國家實物地質(zhì)資料館藏機(jī)構(gòu)中，以進(jìn)行中國煤炭實物標(biāo)本庫體系建設(shè)。該體系建設(shè)主要包括確定采集目標(biāo)，制定采集原則和工作方案，資料入庫、歸檔管理等幾個方面內(nèi)容。目前，共完成了100個煤炭礦山、26個煤巖特征系列樣和11個共（伴）生礦產(chǎn)資源的實物標(biāo)本及相關(guān)資料的整理工作，初步建成了中國煤炭實物標(biāo)本庫體系，它的建成集中展示了我國煤炭資源地質(zhì)成果，地質(zhì)科研價值意義重大。

煤炭資源；煤炭實物標(biāo)本；實物標(biāo)本庫；體系建設(shè)

煤炭是一種固體可燃有機(jī)巖，它作為一種重要的化石燃料，早以被廣泛應(yīng)用。我國幅員遼闊，煤炭資源豐富，儲量居世界第三位，煤炭早已成為國家能源的主體部分，貫穿于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的始終。我國煤炭資源具有分布廣、成煤時代多、盆地類型復(fù)雜、煤質(zhì)煤種齊全、開發(fā)強(qiáng)度不一等特點，且煤中含有大量關(guān)聯(lián)全球變化、成礦事件等地球科學(xué)信息，科學(xué)研究價值極大［1－3］。然而，當(dāng)前我國煤炭資源正以年產(chǎn)約30億t的速率快速消耗，導(dǎo)致許多危礦及閉礦現(xiàn)象的發(fā)生，正嚴(yán)重威脅著煤炭資源的合理利用及與此關(guān)聯(lián)的地質(zhì)科學(xué)信息。因此，盡快建立國家煤炭實物庫，集中保存、展示和利用煤田（礦區(qū)）地質(zhì)信息，搭建煤炭研究地質(zhì)共享資源平臺，推進(jìn)煤炭地質(zhì)科學(xué)研究任務(wù)緊迫、意義重大。

1 煤炭實物標(biāo)本庫體系概述

將經(jīng)過精心選擇和長期收集能夠反映我國主要成煤時代、煤質(zhì)煤種、盆地類型、成煤條件等特征的煤炭標(biāo)本及其相關(guān)附屬資料收錄到國家實物地質(zhì)資料館（國家實物地質(zhì)資料館是我國目前唯一的一個國家級實物地質(zhì)資料館藏機(jī)構(gòu)［4－5］）中，將其按照特定內(nèi)在聯(lián)系有機(jī)整合在一起，從而形成煤炭實物標(biāo)本庫體系。煤炭實物標(biāo)本庫體系是國家實物地質(zhì)資料館藏機(jī)構(gòu)的一個分支，這個分支中，煤炭標(biāo)本是該體系的主體，與煤炭標(biāo)本相對應(yīng)的地質(zhì)資料、光薄片、宏觀樣品照片、微觀顯微照片、煤巖實驗測試數(shù)據(jù)等也是其中重要的組成部分。

通過建設(shè)國家煤炭實物標(biāo)本庫體系，可以彌補(bǔ)我國煤炭實物資料的空缺。它可作為煤炭地質(zhì)工作歷史實物見證，保存煤炭地質(zhì)工作取得的重要成果；也可為地質(zhì)科學(xué)研究搭建平臺，對深入的地質(zhì)資源開發(fā)研究提供公益性服務(wù)；達(dá)到全面體現(xiàn)我國煤炭實物資料的文獻(xiàn)資料性、科學(xué)性及科普性。

2 煤炭實物標(biāo)本庫體系建設(shè)程序

煤炭實物標(biāo)本庫體系建設(shè)中，煤炭標(biāo)本是整個體系建設(shè)的基礎(chǔ)、是決定體系運行是否良好的關(guān)鍵，因此，煤炭標(biāo)本前期目標(biāo)的確定以及篩選要遵循的原則尤為重要。從煤炭實物標(biāo)本庫體系建設(shè)的過程來說，包括幾方面內(nèi)容：①在充分了解我國煤炭資源地質(zhì)背景基礎(chǔ)上，全方位的進(jìn)行調(diào)研、論證，確定采集煤炭標(biāo)本目標(biāo)；②依據(jù)體系建設(shè)的要求，確定煤炭實物標(biāo)本的篩選原則，制定煤炭標(biāo)本采集工作流程，制定采集方案，作為采集的依據(jù)；③按照煤炭標(biāo)本采集目標(biāo)、工作計劃，分期分批實施標(biāo)本采集；同時，對完成采集的煤炭標(biāo)本進(jìn)行室內(nèi)煤巖測試、資料整理工作；④按照實物地質(zhì)資料管理要求，完成煤炭標(biāo)本的資料歸類、包裝、入庫工作，同時提交與實物相關(guān)的地質(zhì)資料、測試數(shù)據(jù)及綜合報告，并完成煤炭標(biāo)本資料的數(shù)據(jù)信息化整理工作；⑤建立與煤炭實物標(biāo)本體系相應(yīng)的管理制度，并完成煤炭標(biāo)本資料專題，提供展覽展示、服務(wù)利用和科研教學(xué)究平臺。

2.1 煤炭篩選采集目標(biāo)制定

在煤炭實物標(biāo)本篩選遵循典型性、代表性、特殊性和系統(tǒng)性的前提下，依據(jù)煤炭自身的屬性和特點，在優(yōu)先安排煤炭能源基地及危機(jī)礦山進(jìn)行煤炭標(biāo)本采樣基礎(chǔ)上，以聚煤時期為線索，成煤時代應(yīng)包括早古生代、石炭－二疊紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、古近紀(jì)和新近紀(jì)等多個聚煤時期，且以侏羅紀(jì)和石炭－二疊紀(jì)2個主要聚煤時期為重點煤炭采集對象；采集煤樣應(yīng)涉及常見的含煤沉積環(huán)境，包括沖積扇、河流、湖泊、三角洲和濱岸等，并以河流、三角洲和濱岸沉積環(huán)境類型為主；由于成煤年代、成煤原始物質(zhì)、還原程度及成因類型上的差異，加上各種變質(zhì)作用并存，致使煤炭品種多樣化，因此所采集煤樣按煤化程度、宏觀煤巖類型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、構(gòu)造煤等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行特殊系列樣采集；為更加全面反映煤地質(zhì)特征，對煤系地層中與煤炭共（伴）生礦產(chǎn)（如鍺煤、硅藻土油頁巖、鋁土礦、高嶺土、耐火黏土等），進(jìn)行特殊礦種的輔進(jìn)行性采集，但共（伴）生礦產(chǎn)的規(guī)模以大、中型為主。

綜合考慮上述各種因素，結(jié)合我國煤炭資源的特點，目前在全國范圍內(nèi)共確定篩選采集了100個煤炭礦山實物標(biāo)本、26個煤巖系列樣和11個共（伴）生礦產(chǎn)資源，作為國家實物地質(zhì)資料館收藏的對象（圖1，表1）。

表1 全國范圍內(nèi)煤炭系列樣類型采樣分布表

圖1 全國范圍內(nèi)煤炭、共伴生礦標(biāo)本采樣分布圖

2.2 煤炭標(biāo)本采集原則及要求

在進(jìn)行煤炭實物地質(zhì)資料篩選、采集過程中，整體遵循典型性、代表性和系統(tǒng)性的原則，所采集的煤炭實物資料應(yīng)盡可能的反映煤系地層的總體地質(zhì)特征，并具有較高的地質(zhì)科學(xué)研究價值和經(jīng)濟(jì)意義。具體遵循的基本原則及要求如下所示。

1）主要選擇開采的主力煤層而進(jìn)行有針對性的標(biāo)本采集，一般需到采煤工作面或井口隨機(jī)取樣，煤巖、煤質(zhì)特征具有區(qū)域代表性，以最大限度客觀反映煤層基本地質(zhì)特征。所采集的標(biāo)本要達(dá)到用于煤炭地質(zhì)科學(xué)研究測試的標(biāo)準(zhǔn)。

2）對于煤巖煤質(zhì)類型、煤巖組份變化較大，分帶明顯的煤層，可在多個開采層位上進(jìn)行系統(tǒng)的采集標(biāo)本。

3）共（伴）生礦石標(biāo)本采集，應(yīng)選擇位于主要含礦層位上，為礦床品位較高的富礦。

4）采集的煤炭、共（伴）生礦石標(biāo)本要堅固完整，標(biāo)本不可存在明顯的破碎。

5）每個采樣點的標(biāo)本，同時同地采集一式兩份，標(biāo)準(zhǔn)樣和副樣。標(biāo)準(zhǔn)樣樣品尺寸不小于30cm×20cm×20cm，副樣不作尺寸約定，但重量不少于1kg，兩塊標(biāo)本編號相同。

6）每件標(biāo)本應(yīng)附有相應(yīng)編錄說明，包括編號、名稱、采集位置、巖性描述、煤巖鑒定和工業(yè)分析結(jié)果等內(nèi)容，同時采集地點應(yīng)標(biāo)注在地質(zhì)圖件上。

2.3 煤炭實物標(biāo)本的采集和管理

在前期煤炭標(biāo)本目標(biāo)確定及調(diào)研論證后，按據(jù)篩選采集原則、要求，在全國范圍內(nèi)，相關(guān)地質(zhì)工作人員或?qū)＜遗c各館藏機(jī)構(gòu)、礦山公司之間進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，分期分批的進(jìn)行煤炭標(biāo)本資料采集工作。同時，室內(nèi)對采集的煤炭樣品進(jìn)行地質(zhì)背景整理、光薄片打磨、宏觀樣品拍照、微觀顯微拍照、煤巖實驗測試等工作。當(dāng)完成煤炭標(biāo)本采集、室內(nèi)工作后，按照實物地質(zhì)資料管理要求，提交煤炭實物標(biāo)本及與標(biāo)本相配套的地質(zhì)資料。

館藏機(jī)構(gòu)中的工作人員需對提交煤炭標(biāo)本及與標(biāo)本相配套的地質(zhì)資料進(jìn)行統(tǒng)一登記、圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)計錄入、電子版本保存等工作，將煤炭標(biāo)本上架入庫保存，并建立與煤炭實物地質(zhì)資料體系相應(yīng)的管理、利用制度，進(jìn)而實現(xiàn)圖文圖像、數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一管理，為煤炭實物地質(zhì)資料的公共性服務(wù)提供了重要保障。

3 煤炭標(biāo)本庫體系建設(shè)實例

本文結(jié)合煤炭資源特點和實際情況，以彬長礦區(qū)為例概述煤炭標(biāo)本庫體系建設(shè)過程。

3.1 礦區(qū)地質(zhì)背景

彬長礦區(qū)是黃隴基地的主力礦區(qū)之一，位于陜西省關(guān)中西北部長武和彬縣境內(nèi)。礦區(qū)東部及南部以無煤區(qū)邊界線為界，西部及北部以陜甘省界為界，規(guī)劃面積978km2，煤炭資源地質(zhì)儲量89.78億t，可采儲量53.62億t。

彬長地區(qū)含煤地層為中侏羅統(tǒng)延安組，上延一段發(fā)育4號煤層，延二段發(fā)育4上、4上－1、4上－2煤層，延三段發(fā)育1＃、2＃、3＃煤層。礦區(qū)以4＃煤層為主采煤層，平均厚9.91m，單層厚度大，平面分布較穩(wěn)定，中部煤層厚度大，向邊緣厚度減薄。4＃煤層以暗淡煤為主，其次為半暗、半亮煤；顯微組分以鏡質(zhì)組含量普遍較低，惰質(zhì)組含量較高為特點。彬長礦區(qū)煤變質(zhì)程度較低，主要為長焰煤，目前可采煤層大多屬中灰－低灰煤，原煤揮發(fā)分較高，屬高揮發(fā)分煙煤［6－8］。

3.2 標(biāo)本采集與整理

本煤礦屬于井下開采，提前做好安全措施，在礦山安全人員的陪同下，到井下4＃煤層開采處選取品質(zhì)好的煤炭進(jìn)行取樣。獲得的煤炭標(biāo)本包括：標(biāo)準(zhǔn)樣和副樣兩類。煤炭實物標(biāo)本從礦山采集完畢后，室內(nèi)對標(biāo)本顏色、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等基本特征進(jìn)行描述（圖2）。圖2所示為長焰煤（中侏羅統(tǒng)延安組4＃煤層），低變質(zhì)煙煤，煤樣整體呈褐黑色；宏觀煤巖類型為半亮煤，呈參差狀斷口，條帶、條帶－線理狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；脆度小，粉末呈棕黑色，瀝青光澤。從采集的煤炭標(biāo)準(zhǔn)樣中取部分樣品打磨成光片后，顯微鏡下對其進(jìn)行煤巖顯微組分分析（圖3），同時對煤樣標(biāo)本進(jìn)行煤巖鏡質(zhì)體反射率測定和工業(yè)分析測試（表2）。

圖2 彬長礦區(qū)煤樣宏觀照片

3.3 資料入庫歸檔

煤炭標(biāo)本野外采集及室內(nèi)工作完成后，對所有的煤炭標(biāo)本樣品進(jìn)行統(tǒng)一編號、歸類整理、編錄描述及整理裝箱。在裝箱過程中，標(biāo)準(zhǔn)樣、系列樣、共（伴）生礦樣品采用樣品箱包裝，副樣使用玻璃瓶包裝；同時準(zhǔn)備好煤炭標(biāo)本及相關(guān)的地質(zhì)資料，驗收合格后，移交給庫房進(jìn)行文本資料、圖像資料、實物資料的統(tǒng)一登記、錄入、保存等，并建立相應(yīng)的管理制度，實現(xiàn)煤炭實物標(biāo)本信息化、數(shù)字化、集成化，為煤炭實物標(biāo)本資料的社會服務(wù)提供資源平臺。

4 結(jié)論與評估

圖3 彬長礦區(qū)煤樣顯微組分照片

表2 彬長礦區(qū)煤樣煤巖煤質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)表

依據(jù)煤炭自身的屬性和特征，綜合考慮我國煤炭資源分布特征、成煤年代、成因類型、成煤環(huán)境等因素，在全國范圍內(nèi)確定了基本上能夠反映我國煤炭資源特點的100個煤炭礦山、26個煤巖特征系列樣和11共（伴）生礦產(chǎn)資源的實物標(biāo)本作為中國煤炭實物標(biāo)本庫收藏對象。截至目前，上述實物標(biāo)本、光薄片、宏觀樣品照片、微觀顯微照片、煤巖實驗測試數(shù)據(jù)、地質(zhì)文獻(xiàn)報告等資料均已完成了入庫保存。由于我國幅員遼闊，成煤條件等多方面因素差異顯著，對部分特殊煤產(chǎn)地（如青藏、海南）、特殊成因意義（如泥炭、腐泥煤）等的煤炭資源仍需予以補(bǔ)充。為了更加全面反映我國煤炭地質(zhì)特征，對重點的煤巖煤系需進(jìn)行全孔鉆井巖芯取樣來追加控制，至此中國煤炭實物標(biāo)本庫體系初步建成。

通過中國煤炭實物標(biāo)本庫體系的建設(shè)，集中展示了我國煤炭資源地質(zhì)成果，是我國目前唯一集資料文獻(xiàn)、科研、科普性質(zhì)的煤炭標(biāo)本體系建設(shè)；屆時將建立煤炭實物資料專題，制定一套完備的中國煤炭實物標(biāo)本庫體系制度，并及時向社會發(fā)布，為展覽展示、服務(wù)利用和科學(xué)研究搭建煤炭資源平臺。此外，煤炭作為我國重要的基礎(chǔ)能源之一，該體系的建設(shè)，對于擴(kuò)展到其他地質(zhì)能源（常規(guī)油氣、頁巖氣、油頁巖、天然氣水合物等）體系的建設(shè)有很好的指導(dǎo)作用，對建立健全我國地質(zhì)能源實物資料體系有著重大的意義。

［1］田山崗，尚冠雄，唐辛.中國煤炭資源的“井”字型分布格局［J］.中國煤炭地質(zhì)，2006，18（3）：1－5.

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System construction and assessment of national coal specimen

CUI Li－wei，DENG Hui－juan，XIA Hao－dong，ZHANG Su－jiang，YI Jin－jun，KONG Ling－h(huán)u
（Territorial Resources Object Geological Information Center，Sanhe 065201，China）

On the basis of the coal resources，the coal era，the coal genetic types，the coal depositional environment，National Physical Geological Data Archives will collect the typical，representative and systemic coal specimen for the database system construction of National coal specimen in china.The system includes several aspects that determine coal specimens，formulate rules and work program，manage archives，etc.So far，there are completed 100 coal specimens，26 coal Characteristic series specimens，11 intergrowth mineral specimens and relevant data arrangement work in Data Archives.Initially building the system of National coal specimen is very significant to sum up show geological results of coal resources and engage in coal geology scientific research.

coal resources；coal physical specimen；physical specimen database；system construction

2014－09－07

P618.11

A

1004－4051（2014）S2－0349－05