本文關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾盆地南緣中段侏羅紀(jì)煤層硫化氫成生模式及異常富集控制因素研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在煤礦開(kāi)采過(guò)程中,煤礦高含硫化氫(H2S)氣體引起的異常涌出和傷人事故在國(guó)內(nèi)外經(jīng)常出現(xiàn)。新疆為我國(guó)產(chǎn)煤大省,煤炭預(yù)測(cè)儲(chǔ)量約占全國(guó)的40%。受沉積環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造,煤層自燃等因素影響,區(qū)域諸多煤礦硫化氫異常富集并發(fā)生過(guò)傷人事故。因而,開(kāi)展區(qū)內(nèi)高含硫化氫煤礦的地質(zhì)調(diào)查、硫化氫成生模式和異常富集控制因素研究是一項(xiàng)緊迫且具有重要意義的課題。本文以區(qū)域特征和煤的有機(jī)地球化學(xué)為研究手段,通過(guò)資料收集、現(xiàn)場(chǎng)工作、實(shí)驗(yàn)測(cè)試及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南緣(以下簡(jiǎn)稱“準(zhǔn)南”)中段侏羅紀(jì)煤層硫化氫成生模式及異常富集控制因素進(jìn)行研究,取得了以下幾個(gè)方面的認(rèn)識(shí):準(zhǔn)南中段自石炭紀(jì)以來(lái)經(jīng)歷的3大構(gòu)造演化階段,坳陷構(gòu)造、構(gòu)造反轉(zhuǎn)等特殊作用使其沉積物也具有明顯的旋回性。陸相形成的侏羅紀(jì)西山窯組含煤構(gòu)造,以湖泊型旋回為主,受到強(qiáng)烈擠壓改造,形成了近東西向的雁列式成排成帶的線型構(gòu)造斷褶帶。西山窯組氣候具有從溫濕走向干旱,煤中有機(jī)質(zhì)中以高等植物來(lái)源占主導(dǎo)地位,有機(jī)硫主要來(lái)自成煤植物,無(wú)機(jī)硫主要來(lái)自蒸發(fā)鹽巖和鹵水。區(qū)域在泥炭沼澤演化過(guò)程凝膠化作用呈加強(qiáng)趨勢(shì),形成的弱還原程度煤,多數(shù)屬中-特低硫煤層,呈顯晶或隱晶質(zhì)的黃鐵礦主要呈脈狀充填于煤層裂隙中。區(qū)域煤層氣甲烷碳同位素組成偏輕,大多小于-50.0‰,多屬于混合成因。天然氣組成以甲烷為主,重?zé)N含量普遍低于20%,為濕氣-偏濕氣。地下水體及煤層氣中二氧化碳碳同位素均為負(fù)值,表現(xiàn)出有機(jī)成因的特征。區(qū)域所測(cè)得各種硫同位素值都偏低,大多具有△34S(SH34SO342-24ddSS-)=22.5‰22‰的特征,硫化氫硫同位素表現(xiàn)出BSR成因特征。區(qū)域西山窯組煤巖儲(chǔ)集層流體包裹體均一化溫度主峰主要分布在80℃~115℃。煤的鏡質(zhì)體反射率平均值主要介于0.5%~0.7%,由古地溫與鏡質(zhì)體反射率之間的關(guān)系可知,煤巖層經(jīng)歷的古地溫平均為101.1℃。通過(guò)對(duì)伊利石裂變徑跡測(cè)試,得到tmax值大概為105℃~115℃,經(jīng)歷了部分退火過(guò)程,但沒(méi)有完全退火。目前,研究區(qū)域侏羅紀(jì)西山窯組煤巖層藏深度大多位于400m~2800m,根據(jù)今地溫梯度關(guān)系,可推測(cè)研究區(qū)域煤巖層溫度多數(shù)小于70℃,可見(jiàn),區(qū)域煤巖層大部分經(jīng)歷小于120℃的溫度,多數(shù)處于BSR反應(yīng)的界限內(nèi)。區(qū)域在目前礦井開(kāi)采深度,煤層硫化氫氣體組分普遍小于3.0%,表現(xiàn)出BSR成生的特征;由BSR形成的副產(chǎn)物,莓球狀的黃鐵礦普遍存在,表現(xiàn)出BSR成生的特征;天然氣具有典型腐殖型熱成因煤系氣及BSR作用的特征;CO2碳同位素為負(fù)值,表現(xiàn)出由BSR成生硫化氫伴生的特點(diǎn);對(duì)各礦井檢查的硫酸鹽還原菌數(shù)量為(100~3500)個(gè)/克樣品,有利于硫化氫氣體的生成。綜合判斷區(qū)域各煤礦硫化氫氣體主要由BSR成生,不排除局部具有TSR成生。通過(guò)對(duì)煤的硫酸鹽熱演化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M,重?zé)N的產(chǎn)率隨熱演化溫度升高先增后減,符合TSR作用優(yōu)先消耗重?zé)N類的規(guī)律;隨著溫度的上升,TSR反應(yīng)程度逐漸增高;TSR作用是伴隨重?zé)N類(C2+)氣體的產(chǎn)生而發(fā)生的,TSR作用最劇烈的階段就是重?zé)N類氣體產(chǎn)率最大階段,硫化氫的成生與重?zé)N類氣體的成生具有相似的變化趨勢(shì)。在實(shí)際地質(zhì)過(guò)程中的TSR反應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜過(guò)程,煤礦由TSR作用成生硫化氫可能的反應(yīng)方程式為:研究區(qū)域硫化氫廣泛分布,且往往硫化氫與二氧化碳共存。區(qū)域烴源巖生氣強(qiáng)度最高可超100.0×108m3/km2以上,西山窯組煤中有機(jī)碳含量平均高達(dá)64.49%,豐富的烴源巖為硫化氫的成生提供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。區(qū)域煤巖儲(chǔ)集層平均孔隙度在10.0%以上,滲透率為(0.11~122.30)×10-3um2,中等-較好儲(chǔ)層廣泛分布,儲(chǔ)滲條件較好。各煤層孔隙結(jié)構(gòu)屬于裂隙-孔隙型,煤體結(jié)構(gòu)多為碎裂結(jié)構(gòu),構(gòu)造斷裂較發(fā)育,從而有利于煤層硫化氫聚集。各煤層頂?shù)装鍘r性主要以細(xì)碎屑巖為主,為低滲透性隔擋層,透氣性能差,有利于硫化氫的保存。區(qū)域凹槽式沉降平原基底形成了巨厚的含水層,在水動(dòng)力封閉控氣作用下,形成具有承壓性質(zhì)孔隙潛水及裂隙水。區(qū)域潛水、承壓水的p H、礦化度及離子含量隨徑流方向都呈重大趨勢(shì)。同時(shí)深層承壓水環(huán)境封閉相對(duì)較好,在還原環(huán)境中,在硫酸鹽還原菌及熱動(dòng)力因素的作用下,經(jīng)歷BSR或TSR作用,硫化氫氣體便形成,導(dǎo)致區(qū)域水體富含硫化氫。
【關(guān)鍵詞】：準(zhǔn)噶爾盆地南緣 沉積演化 侏羅紀(jì)煤層 同位素 硫化氫 成生模式 控制因素
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD71
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 引言13-23
• 1.1 論文研究目的及意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 煤中硫的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 煤礦硫化氫成生模式15-16
• 1.2.3 油氣田硫化氫成生模式16-19
• 1.2.4 煤礦硫化氫異常富集控制因素19
• 1.3 存在的問(wèn)題19-20
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容及路線20-23
• 1.4.1 研究的主要內(nèi)容20-21
• 1.4.2 研究思路及技術(shù)路線21-23
• 2 準(zhǔn)南中段區(qū)域特征23-51
• 2.1 區(qū)域地質(zhì)23-37
• 2.1.1 區(qū)域地層23-26
• 2.1.2 區(qū)域構(gòu)造26-37
• 2.2 沉積特征37-47
• 2.2.1 區(qū)域構(gòu)造演化37-39
• 2.2.2 區(qū)域沉積特征39-47
• 2.3 區(qū)域煤層47-49
• 2.4 本章小結(jié)49-51
• 3 煤中硫的賦存特征和演化歷史51-83
• 3.1 煤中硫的來(lái)源51-60
• 3.1.1 植物成煤51-59
• 3.1.2 硫酸鹽和介質(zhì)作用59-60
• 3.1.3 鐵離子的供給60
• 3.2 煤中硫的賦存狀態(tài)60-62
• 3.2.1 煤中有機(jī)硫賦存狀態(tài)61
• 3.2.2 煤中無(wú)機(jī)硫賦存狀態(tài)61-62
• 3.2.3 煤中元素硫賦存狀態(tài)62
• 3.3 煤中硫的演化歷史62-76
• 3.3.1 煤中有機(jī)硫演化歷史63-73
• 3.3.2 煤中無(wú)機(jī)硫（黃鐵礦）演化歷史73-76
• 3.4 煤中硫的分布76-81
• 3.5 本章小結(jié)81-83
• 4 區(qū)域煤氣地球化學(xué)特征83-97
• 4.1 同位素地球化學(xué)83-88
• 4.2 流體包裹體特征88-94
• 4.3 鏡質(zhì)體反射率94-96
• 4.4 本章小結(jié)96-97
• 5 煤礦硫化氫氣體成生分析97-123
• 5.1 煤礦H_2S氣體成生類型97
• 5.2 硫化氫TSR成生模擬97-111
• 5.2.1 煤的TSR成生硫化氫模擬97-108
• 5.2.2 TSR反應(yīng)機(jī)理108-110
• 5.2.3 TSR成生模擬討論110-111
• 5.3 煤礦H_2S氣體成生識(shí)別111-116
• 5.3.1 硫酸鹽生物還原（BSR）成生H_2S識(shí)別111-112
• 5.3.2 硫酸鹽熱化學(xué)還原（TSR）成生H_2S識(shí)別112-114
• 5.3.3 煤礦硫化氫氣體成生識(shí)別模式114-116
• 5.4 區(qū)域煤礦H_2S氣體成生識(shí)別116-122
• 5.4.1 BSR成生識(shí)別116-119
• 5.4.2 BSR成生機(jī)理119-120
• 5.4.3 TSR及其他成生識(shí)別120-122
• 5.5 本章小結(jié)122-123
• 6 煤礦硫化氫異常富集控制因素123-151
• 6.1 區(qū)域硫化氫分布特征123-126
• 6.2 地質(zhì)控制作用126-127
• 6.3 儲(chǔ)蓋層控制作用127-133
• 6.3.1 儲(chǔ)層控制作用127-132
• 6.3.2 蓋層控制作用132-133
• 6.4 地下水控制作用133-142
• 6.4.1 地層水活動(dòng)控制作用133-137
• 6.4.2 區(qū)域溫（泉）井含水特性137-139
• 6.4.3 地層水化學(xué)特性對(duì)硫化氫成生的控制作用139-140
• 6.4.4 含硫化氫水成因模式140-142
• 6.5 埋深及溫度控制作用142-149
• 6.6 本章小結(jié)149-151
• 7 主要結(jié)論及展望151-155
• 7.1 主要結(jié)論151-152
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)152-153
• 7.3 展望153-155
• 參考文獻(xiàn)155-169
• 作者簡(jiǎn)歷169-173
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集173

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