新疆庫車俄霍布拉克煤礦下1煤中藻類體的研究

姜 華， 徐曉琴， 張永義， 劉晶晶， 賈榮坤， 吳 凡

(1.江蘇地質礦產設計研究院, 江蘇徐州 221006； 2.徐州礦務集團徐州長城基礎工程有限公司, 江蘇徐州 221006； 3.中國礦業(yè)大學國際煤地質學研究中心, 江蘇徐州 221008； 4.新疆維吾爾自治區(qū)煤炭科學研究所, 烏魯木齊 830000)

0 引言

我國新疆維吾爾自治區(qū)煤炭資源豐富，據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)煤炭資源潛力評價成果報告,已查明的煤炭資源量為22 953 193.92萬t，預測的煤炭資源量為166 818 530.90萬t[1-3]。俄霍布拉克煤礦是“十五”期間江蘇徐州礦務集團在新疆阿克蘇地區(qū)投資建設的大型能源項目，年產煤炭約180萬t[4-6]。

俄霍布拉克煤礦位于庫拜煤田的東部(庫車縣境內)，含煤地層為下侏羅統(tǒng)塔里奇克組(J1t)，由灰色粉砂巖、泥巖、炭質泥巖及灰白色中粗粒砂巖和煤層組成[7-8]。含煤地層平均總厚度357.63m，煤層平均總厚37.58m。含煤16層，其中可采煤層有12層，從上往下分別為下1、下2、下3-1、下3-2、下4、下5、下6、下7-1、下7-2、下7-3、下8和下10煤層。在俄霍布拉克礦區(qū)，下1煤層的厚度為0.89～4.16m，平均3.15m，穩(wěn)定煤層，全區(qū)可采，其頂板為灰白色中粗粒砂巖或礫巖，底板為粉砂巖或粉砂質泥巖[9-11]。

1 下1煤層的煤質特征

勘探資料顯示，下1煤層為長焰煤，屬低灰、低硫、高發(fā)熱量的優(yōu)質動力煤。下1煤層物理性質一致，顏色為黑色，條痕色為棕褐色，瀝青光澤，具參差狀斷口，垂直節(jié)理發(fā)育，沿節(jié)理面和層面充填有黃鐵礦及碳酸鹽薄膜，硬度Ⅰ～Ⅲ級[12]。

在研究俄霍布拉克煤礦S1、S3、S4和S54個鉆孔揭露的下1煤層的顯微組分時，發(fā)現(xiàn)下1煤層中含有分散結構藻類體和藻煤夾層，表明下1煤層是腐殖腐泥煤。4個鉆孔中的下1煤層樣品(S1-1、S3-1、S4-1、S5-1)的煤質檢測和鏡質組反射率數(shù)據(jù)列于表1。

由表1可見，4個鉆孔中的下1煤層具有水分含量低(平均2.23%)，灰分產率低(平均6.45%)，揮發(fā)份產率高(平均39.41%)，氫含量高(平均5.25%)，全硫含量低(平均0.54%)，發(fā)熱量高(平均32.15MJ/kg)等煤質特征，是低煤級煙煤(鏡質組反射率平均0.68%)[13-15]。

2 下1煤層的顯微組分含量

運用光學顯微鏡等研究方法，對俄霍布拉克煤礦下1煤層的4個樣品(S1-1、S3-1、S4-1和S5-1)的煤磚光片進行了顯微組分鑒定和定量統(tǒng)計(表2)。

表1 俄霍布拉克煤礦下1煤層的工業(yè)分析、全硫、鏡質組反射率和發(fā)熱量測試數(shù)據(jù)Table 1 Coal L1 proximate analysis tested total sulfur, vitrinite reflectance and calorific value data in Oho Bulag coalmine

表2 俄霍布拉克煤礦下1煤層樣品的顯微組分和礦物體積分數(shù)Table 2 Coal L1 sample maceral contents and mineral contents in Oho Bulag coalmine %

Sp—孢粉體(Sporinite)；Cu—角質體(Cutinite)；Sub—木栓質體(Suberinite)；Re—樹脂體(Resinite)；Flu—熒光體(Fluorinite)；Alg—藻類體(Alginite)；Total L—穩(wěn)定組合計；Total Org—有機組分總和；Cm—黏土礦物(Clay minerals)；Q—石英(Quartz)；Py—黃鐵礦(Pyrite)；Ca—方解石(Calcite)；Total M—礦物合計。

由表2可見，4個下1煤層樣品(S1-1、S3-1、S4-1、S5-1)的鏡質組平均含量為53.1%，惰質組平均含量為40.2%，類脂組平均含量為6.8%，顯示富含惰質組的顯微煤巖特征。在鏡質組中，基質鏡質體是優(yōu)勢顯微組分(38.6%)；在惰質組中，半絲質體(22.2%)和碎屑惰質體(12.2%)含量較高；在類脂組中，孢子體(4.4%)和藻類體(1.6%)含量相對較高。藻類體含量，在S1-1樣品中高達5%，在S3-1和S5-1兩個樣品中為1.2%，在S4-1樣品中含量較低(0.3%)，反映下1煤層中的藻類體或藻煤夾層具有局部富集特征。

3 下1煤層中藻類體的顯微特征

俄霍布拉克煤礦下1煤層中的藻類體，在油浸反射光下，常呈灰黑色至暗黑色(圖1.1、圖1.3，圖2.1)，有時呈褐色或棕紅色(圖1.5、圖1.7、圖2.3、圖2.5、圖2.7)；在藍光激發(fā)下，發(fā)綠黃色、黃色熒光(圖1.2、圖1.4、圖1.6、圖1.8，圖2.2、圖2.4、圖2.6、圖2.8)。在大多數(shù)煤顆粒的拋光面上， 藻類體的切面形態(tài)呈透鏡狀、紡錘形、次圓形、不規(guī)則狀等，反射光下不顯示結構，或呈似聚粒狀(圖2.3、圖2.5)，受藍光激發(fā)后顯示較清晰的蜂窩狀或海綿狀結構，顆粒邊緣不平滑。

1、2—藻類體、基質鏡質體、粗粒體(Alg，Cd，Ma，S1-1)，同視域；3、4—藻類體、基質鏡質體、孢子體(Alg，Cd，Sp，S1-1)，同視域；5、6—藻類體、基 質鏡質體、半絲質體(Alg，Cd，Sf，S1-1)，同視域；7、8—藻類體(Alg，S1-1)，同視域。照片1、3、5、7，油浸反射光；照片2、4、6、8，熒光，藍光激發(fā)圖1 俄霍布拉克煤礦S1鉆孔下1煤層中的藻類體(藻煤夾層)Figure 1 Alginite (boghead coal parting) in Oho Bulag coalmine borehole S1 coal L1

在4個下1煤層樣品(S1-1、S3-1、S4-1、S5-1)中都含有藻類體，但藻類體的含量和賦存狀態(tài)不同。在S1-1樣品的煤磚光片中，藻類體含量為5%，一些煤粒顯示藻類體呈群體分布，堆積緊密，水平紋理明顯，形成藻煤夾層，根據(jù)這些藻煤顆粒的粒徑推斷藻煤夾層的厚度大于2cm；而在S3-1、S4-1和S5-1 3個樣品的煤磚光片中，藻類體含量為0.3%～1.2%，藻類體基本上都呈單粒狀散布在煤中，少數(shù)煤粒上藻類體成群出現(xiàn)(圖2.1、圖2.2)。

在S1-1樣品中，群聚的藻類體個體較小，多數(shù)顆粒長5～15μm，少數(shù)長20μm左右，受藍光激發(fā)后發(fā)黃綠色熒光，顯示蜂窩狀結構；在S3-1、S4-1和S5-1 3個樣品中， 藻類體個體較大， 多數(shù)顆粒長50～100μm，少數(shù)長100～150μm，常散布在基質鏡質體中或與其他組分共生，受藍光激發(fā)后發(fā)黃綠色、黃色熒光，顯示蜂窩狀結構。俄霍布拉克煤礦開采的下1煤層中的藻類體個體也較大(圖3.1、圖3.2)。

1、2—藻類體、基質鏡質體、碎屑惰質體(Alg，Cd，Id，S5-1)，同視域；3、4—藻類體、基質鏡質體、團塊鏡質體、碎屑惰質體、 孢子體(Alg，Cd，Cg，Id，Sp，S5-1)，同視域；5、6—藻類體、基質鏡質體、碎屑惰質體、孢子體(Alg，Cd，Id，Sp，S4-1)，同視域； 7、8—藻類體、碎屑惰質體、孢子體(Alg，Id，Sp，S3-1)，同視域。照片1、3、5、7，油浸反射光；照片2、4、6、8，熒光，藍光激發(fā)圖2 俄霍布拉克煤礦S3、S4、S5鉆孔下1煤層中的藻類體Figure 2 Alginite in Oho Bulag coalmine coal L1 in boreholes S3, S4 and S5

1、2—藻類體、基質鏡質體、碎屑惰質體、孢子體(Alg，Cd，Id，Sp，俄礦開采的下1煤層)，同視域；3、4—黏土礦物、碎屑惰質體、 孢子體(Cm，Id，Sp，S1-1)，同視域；5、6—黏土礦物、碎屑惰質體、孢子體(Cm，Id，Sp，S1-1)，同視域； 7、8—黏土礦物、碎屑鏡質體、孢子體(Cm，Vd，Sp，S1-1)，同視域。照片1、3、5、7，油浸反射光；照片2、4、6、8，熒光，藍光激發(fā)圖3 俄霍布拉克煤礦下1煤層中的藻類體和S1鉆孔下1煤層中的腐泥Figure 3 Alginite in Oho Bulag coalmine coal L1 and sapropel in borehole S1 coal L1

4 結論

俄霍布拉克煤礦的下1煤層中出現(xiàn)分散的和群聚的結構藻類體，指示該煤層形成于潮濕的成煤泥炭沼澤環(huán)境。S1鉆孔中的下1煤層含藻煤夾層，反映成煤時該區(qū)域沼澤覆水較深，存在開闊的深水池塘；池塘底部分布有腐泥，主要由黏土礦物、孢子體及少量碎屑惰質體等組成(圖3.3至圖3.8)；池塘的開闊水體中生活的藻類等低等生物在生長季節(jié)形成藻席覆蓋在池塘水表面，死亡沉積后形成藻煤夾層，由于這些藻類數(shù)量多，漂浮在貧營養(yǎng)的水面上，所以個體較小。S3、S4和S5鉆孔揭露的下1煤層中散布有少量藻類體，表明沼澤中存在富水的泥炭洼地，其中有少量藻類與成煤植物共生，由于營養(yǎng)豐富這些藻類個體較大。