本文關(guān)鍵詞：鄂爾多斯盆地西緣煤系礦產(chǎn)資源共生組合特征研究　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)(北京)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本文充分運(yùn)用沉積學(xué)、礦物學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)等多學(xué)科理論知識(shí),研究了鄂爾多斯盆地西緣煤系礦產(chǎn)資源的類型、分布特征、富集地質(zhì)條件和共生組合特征。通過4個(gè)鉆孔巖心采樣測試,詳細(xì)分析了研究區(qū)煤層氣、煤系頁巖氣和煤系致密氣的烴源巖地化特征、儲(chǔ)層特征及含氣特征。通過煤中微量元素及煤灰成分分析,并結(jié)合前人資料,分析了研究區(qū)鋁、鎵、鋰等金屬礦產(chǎn),以及鈾礦和油頁巖的富集特征。綜合分析結(jié)果,研究了煤層氣、煤系頁巖氣和煤系致密氣可能的有利層段及組合特征,建立了5種煤系礦產(chǎn)資源共生組合模式,劃分了3個(gè)煤系礦產(chǎn)資源有利區(qū)塊,初步討論了煤系礦產(chǎn)資源的共生耦合機(jī)制。鄂爾多斯盆地西緣煤系礦產(chǎn)資源的類型主要有兩類:煤系能源礦產(chǎn)包括煤炭、煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣、油頁巖及鈾礦;煤系金屬礦產(chǎn)包括鋁土礦、鎵礦、鋰礦等。盆地西緣由北向南主要發(fā)育桌子山、賀蘭山、寧東、寧南和隴東5個(gè)煤田,石炭-二疊系和中侏羅系2個(gè)煤系。盆地西緣煤炭累計(jì)探獲資源儲(chǔ)量6574831萬噸,預(yù)測資源量21441398萬噸。煤的變質(zhì)程度由北向南遞減,在北部桌子山、賀蘭山煤田以肥煤、焦煤、無煙煤為主,向南寧東煤田以氣煤、不粘煤為主,至寧南、隴東煤田以長焰煤為主。據(jù)煤層展布規(guī)律、孔滲特征、等溫吸附實(shí)驗(yàn)、瓦斯含量和含氣量等測試數(shù)據(jù)及資料收集,可看出盆地西緣石炭-二疊煤系煤層氣在桌子山、石嘴山、韋州等地含氣量較高,分別為5.6 m3/t、3.5~8.4 m3/t和2.87~10.68m3/t。侏羅煤系煤層氣在汝箕溝地區(qū)較為發(fā)育,Ro為2.54~3.46%,孔隙度1.2~7.8%,滲透率0.001~0.257mD;含氣量250m以淺約0.25~15.47 m3/t,250m以深約7.49~21.06m3/t。受風(fēng)氧化帶影響,紅墩子、橫城地區(qū)瓦斯相對涌出量為1.38~4.37 m3/t,華亭地區(qū)瓦斯相對涌出量為1.82 m3/t,隨著開采深度不斷增,可推測上述地區(qū)深部煤層氣資源量有很大潛力。據(jù)暗色泥巖展布規(guī)律,TOC、巖石熱解、Ro等地化特征測試,XRD、孔滲特征等儲(chǔ)層測試分析,可看出盆地西緣桌子山地區(qū)是石炭-二疊煤系頁巖氣的較有利區(qū)段,Z孔暗色泥巖TOC含量均值在太原組下段、上段及山西組下段分別為3.00%、10.39%和2.74%,有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ型,Ro為0.86~0.94%;泥巖中脆性礦物含量為45.5%,孔隙度1.07~1.22%,滲透率0.001~0.01mD,具良好的生儲(chǔ)條件。侏羅煤系頁巖氣在積家井、安家莊地區(qū)較為發(fā)育,J孔暗色泥巖TOC含量在延安組5段均值分別為3.97%、3.57%、7.69%、8.74%和1.67%,有機(jī)質(zhì)含量較高,有機(jī)質(zhì)類型Ⅰ~Ⅲ型,Ro為0.64~0.92%,處于高成熟,大量生氣階段;泥巖中脆性礦物含量為31.8~39.1%,孔隙度2.51~4.77%,滲透率0.003~0.004mD,具良好的頁巖氣生儲(chǔ)條件。安家莊a孔暗色泥巖toc含量在延安組一段均值為0.11~0.85%,僅個(gè)別樣品達(dá)59.43%,延安組二、三段均值分別為4.35%和19.62%,有機(jī)質(zhì)類型Ⅰ~Ⅲ型,ro為0.67~1.02%,處于高成熟階段;泥巖中脆性礦物含量為29.6~34.1%,具良好的頁巖氣生儲(chǔ)條件。據(jù)致密砂巖展布規(guī)律、孔隙度、滲透率等儲(chǔ)層測試分析,可看出盆地西緣石炭-二疊煤系致密氣在桌子山地區(qū)較為發(fā)育,桌子山煤層和暗色泥巖ro分別為0.62~1.04%和0.86~0.94%,zx08孔致密砂巖滲透率為0.059md,孔隙度為0.79%具良好的生儲(chǔ)條件。賀蘭山煤田石炭井、石嘴山地區(qū)山西組煤層ro為0.83~1.19%,處于高成熟大量生氣階段,致密砂巖層均厚約61.62m,在石炭井礦區(qū)清水溝厚度高達(dá)107.96m,也是致密氣可能的有利區(qū)。侏羅煤系致密氣在積家井地區(qū)較為發(fā)育,寧東延安組煤層和暗色泥巖ro分別為0.46~0.83%和0.64~0.92%,jm107孔致密砂巖滲透率為0.019md,孔隙度為6.65%,具良好的生儲(chǔ)條件。據(jù)煤灰成分分析測試,盆地西緣石炭-二疊煤系煤灰中al2o3含量遠(yuǎn)高于侏羅煤系,延安組煤灰中al2o3的含量一般不超過20%。賀蘭山煤田均值在40.78%左右,其中石嘴山3號(hào)煤al2o3的含量最高,達(dá)49.14%,上海廟礦區(qū)長城三礦9號(hào)煤al2o3的含量為44.06%,橫城礦區(qū)二1煤al2o3的含量為40.56%。據(jù)煤中微量元素測試,盆地西緣石炭-二疊煤系與中國、世界煤中微量元素含量均值相比,li為富集狀態(tài),ga屬輕度富集。其中l(wèi)i在石炭井含量最高,達(dá)294ug/g,ga在沙巴臺(tái)含量最高,為40ug/g。盆地西緣鈾礦化主要發(fā)育于鴛鴦湖、王洼一帶,侏羅煤系延安組及其上覆地層直羅組中。鴛鴦湖一帶,延安組頂部發(fā)生卷狀鈾礦化,卷狀鈾礦體長約6km,斷續(xù)展布,埋深在250~420m之間;延安組1-4段發(fā)生層狀鈾礦化,沿鴛鴦湖-馮記溝背斜東翼南北向展布。寧南煤田王洼一帶卷狀鈾礦化主要發(fā)育于延安組上部和直羅組下部。鈾礦化品位一般在0.012%~0.06%,厚度約0.1~3.80m,最高工業(yè)品位出現(xiàn)在鴛鴦湖404鉆孔,高達(dá)990ppm。盆地西緣侏羅煤系延安組中含有多個(gè)油頁巖層,主要分布在寧夏固原炭山、甘肅華亭、安口等地區(qū),油頁巖層常位于煤層上部,或與煤層、泥巖互層。炭山地區(qū)油頁巖主要有8層,分布于延安組一、二、三含煤段,總厚度約15m,含油率在2.0%~11.6%。安口油頁巖位于延安組第三含煤段4煤上部的暗色泥巖層間,厚度約4.8m。華亭油頁巖位于第三含煤段4煤底部,厚度約3.66m;第四含煤段2煤頂部見少量油頁巖,約0.4m厚。隴東地區(qū)油頁巖厚度一般為4~36m,含油率約1.5%~13.7%。對本次實(shí)際巖心采樣的4個(gè)鉆孔,據(jù)toc、ro、巖石熱解、孔、滲、xrd等測試數(shù)據(jù),結(jié)合沉積環(huán)境,層序地層學(xué)等,分析煤層氣、煤系頁巖氣、煤系致密氣在各個(gè)柱狀中可能的有利層段及組合特征。zx08孔太原組頂部356~362m處,暗色泥巖toc含量為1.86~27.96%,ro為0.86%,tmax為455~461℃;儲(chǔ)層脆性礦物含量較高,為45.2%,孔隙度1.17%,滲透率0.01md,生烴能力和儲(chǔ)層條件良好,該段為有利的頁巖氣層段。山西組底部約340m處的9煤、10煤,頂?shù)装寰鶠楹谏鄮r,9煤上部黑色泥巖厚約20m,10煤底板黑色泥巖樣z64的toc含量達(dá)7.38%,ro為0.94%,該段為良好的頁巖氣和煤層氣互層層段。g702孔山西組下部740m處,為主采煤層4煤、5煤,煤層ro值為0.9~1.1%,處于高成熟產(chǎn)氣階段,其上覆地層和下伏地層均為黑色粉砂巖和細(xì)粒砂巖,厚約15m,為可能的煤層氣與致密氣互層層段。jm107孔954m左右樣品j72的toc含量達(dá)9.4%,ro為0.7%,tmax為432℃,s1+s2達(dá)25.15mg/g,屬Ⅰ型干酪根,生烴能力良好,泥巖脆性礦物含量達(dá)39.1%,儲(chǔ)層條件良好,其下伏地層為煤層和11.9m的黑色粉砂巖,上覆地層為8煤和12m的灰黑色粉砂巖,因此該層段為可能的致密氣層段。876~897m處,為4煤和4上煤,其頂?shù)装寰鶠榛液谏凵皫r,樣品j48的toc含量達(dá)23.58%,ro為0.64%,tmax為427℃,s1+s2達(dá)44.69mg/g,屬Ⅰ型干酪根,生烴能力良好,泥巖脆性礦物含量達(dá)35.5%,孔隙度為4.77%,滲透率為0.004md,儲(chǔ)層條件良好,因此該層段為良好的煤系氣層段。a孔延安組三段,煤5-1厚約1.9m,其底板為2.65m的深灰色泥質(zhì)粉砂巖,煤5-2厚約0.82m,其底板為0.5m厚的灰黑色泥巖,該處暗色泥巖樣品toc含量為4.89~34.34%,ro為0.86%,tmax為427℃,s1+s2為17.65mg/g,屬Ⅱ1型干酪根,生烴能力良好,泥巖中脆性礦物含量為34.1%,該層段為良好的煤系氣層段。對比盆地西緣石炭-二疊煤系和侏羅煤系煤炭、煤系氣、鈾礦、油頁巖、鋁、鎵、鋰等煤系礦產(chǎn)的特征參數(shù)、巖性組合、沉積層序等,認(rèn)為石炭-二疊煤系主要發(fā)育煤炭、煤系氣、鋁、鎵、鋰等金屬礦產(chǎn),煤類主要為氣煤、焦煤、肥煤,煤層氣、頁巖氣和致密氣主要發(fā)育于太原組上段和山西組下段,鋁、鎵、鋰等富集與物源和海相沉積有關(guān);侏羅煤系主要發(fā)育煤炭、煤系氣、鈾礦和油頁巖,煤類主要為長焰煤和不粘煤,汝箕溝為無煙煤,煤系氣主要發(fā)育于延安組一段上部、二段和三段,鈾礦主要發(fā)育于延安組頂段和直羅組底段,油頁巖主要發(fā)育于延安組一、二、三段。建立了5種煤系礦產(chǎn)資源共生組合模式,分別為煤系頁巖氣-煤層氣-煤系金屬礦產(chǎn)-煤系致密氣共生組合、煤系頁巖氣-煤層氣-煤系金屬礦產(chǎn)共生組合、煤系致密氣-煤系頁巖氣-煤層氣共生組合、油頁巖-煤-煤系頁巖氣共生組合、砂巖型鈾礦-煤系致密氣-煤層氣共生組合。將盆地西緣煤系礦產(chǎn)資源劃分為3個(gè)有利區(qū)帶:北部桌賀煤—煤系氣—煤系金屬礦產(chǎn)有利區(qū),中部寧東煤—煤系氣—鈾礦有利區(qū),南部華亭煤—煤系氣—油頁巖有利區(qū)。對盆地西緣煤系礦產(chǎn)資源共生耦合機(jī)制進(jìn)行淺析,認(rèn)為沉積環(huán)境控制著煤系礦產(chǎn)資源形成的物質(zhì)基礎(chǔ)和富集中心,構(gòu)造-熱演化控制著煤系礦產(chǎn)資源的耦合成礦和品質(zhì)特征,后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制著煤系礦產(chǎn)資源的最終定位和開采條件。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P618.11;P618

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本文編號(hào)：1390919