吉宏泰 梁 璐 刘显正 冯文丽 李洪亮

(1.内蒙古煤炭地质调查院；2.上海海洋大学海洋科学学院)

蒙古国主要成煤时期地质背景及岩相学特征

吉宏泰1梁 璐2刘显正1冯文丽1李洪亮1

(1.内蒙古煤炭地质调查院；2.上海海洋大学海洋科学学院)

通过搜集蒙古国内已发现的200多座煤矿以及其中70座已开采煤矿的部分地质资料，按照成煤时期由早到晚的顺序，分析了该国各个地质时期含煤盆地的分布、地质和构造背景，并总结分析了该国石炭、二叠、侏罗、白垩系含煤盆地形成的地质、构造因素以及煤炭的岩相学特征，为相关研究提供参考。

成煤时期 岩相学特征 含煤盆地

蒙古国煤炭资源丰富，自1912年至今，已发现煤矿(点)200多处，该国煤矿总体由西向东分为2个煤炭省，12个聚煤盆地和3个成煤区，含煤地层序列是控制煤化程度的主要因素[1]。蒙古西部煤炭省多数为晚石炭系煤层，煤化程度较高的烟煤；东部煤炭省主要为白垩系褐煤；南部盆地和中蒙古西部盆地为二叠系地层煤化程度低的烟煤；北部和中部盆地主要为侏罗系次级烟煤。

1 含煤盆地地质背景和构造特征

1.1 石炭系含煤盆地

石炭系含煤盆地即宾夕法尼亚亚系(石炭系中—早统)分布于蒙古西部地区，蒙古境内阿尔泰山脉一带[2]。该地区石炭系盆地属岛弧型沉积型，发育于寒武系和早奥陶系时期。岩性主要由志留系、泥盆系和石炭系密西西比亚系(石炭系下统)沉积岩和一些火山岩以及奥陶纪和泥盆纪深层岩组成。石炭纪时期岛弧系统闭合，蒙古阿尔泰山盆地抬升，因此形成了陆地前沿构造，具有磨拉石建造特点。在陆地前沿构造沉积中的厚煤层有复杂的层间裂隙，推测为走滑构造环境影响了煤层富集的连续性。一些煤层中构造现象几乎是统一的类似地堑形式。煤层倾角在该类构造中相对较小。很多含煤序列暴露在外被侵蚀，被晚新生界构造活动破坏[2]。煤炭含硫量低，反应出煤层的形成时期与海水接触不充分，为非海相沉积环境。该区域南部石炭系中统地层由碎屑岩和火山岩组成，石炭系上统地层主要为浅海相碎屑岩和碳酸盐岩沉积，碎屑岩粒度较细，均不具有磨拉石建造特点[3]。

1.2 二叠系含煤盆地

二叠系含煤盆地主要分布于蒙古南戈壁省和前杭爱省南部地区，盆地多以碰撞构造为主。泥盆、石炭纪是蒙古南部所有活火山岛弧系统的一个增长时期，在该时期发生了以碰撞为主的构造运动，形成了以大陆前缘为背景的沉积环境。二叠纪时期，古亚洲洋蒙古南部与中国北部陆壳闭合[4]，为泥炭富集在大陆前缘沟谷带提供了良好的条件。在碰撞运动和煤炭堆积的共同作用下形成了蒙古南部地区含煤盆地。蒙古南部含煤盆地的沉积形式有岛弧沉积和弧前、弧后盆地沉积。南戈壁含煤地层为二叠系上统塔温陶勒盖组沉积地层，包含了几个子盆地、褶皱、北向断层和逆冲断层。

1.3 侏罗系含煤盆地

蒙古侏罗纪时期的含煤建造形成于2个阶段，发育于不同的盆地内，如蒙古西部的格瑞特河盆地、蒙古中部的图拉河盆地、蒙古北部的埃格—色楞格河盆地，以及在蒙古东部煤化程度较低的沉积地层。蒙古西部的含煤地层为侏罗系中统下部热尔嘎兰特组，在格瑞特湖盆地区，不整合于前寒武纪文德期地层[5]，该地层组上部含煤，代表岩性有砾岩、砂岩夹层，粉砂岩和泥岩。蒙古中部、S—SE的河谷区，早—中侏罗纪煤层在裂谷地堑处沉积，被上白垩纪和新生界陆相沉积物覆盖。

三叠和侏罗纪时期在中国西北、华北板块和南蒙古板块出现了SN向的大陆收缩变形。蒙古北部地区基底由前寒武纪复杂变质杂岩组成，上覆地层为古生界含海相古生物沉积地层和主动大陆边缘深成火山岩。在该类区域内，很多小型地堑被中—上侏罗纪的含煤沉积层覆盖。

1.4 白垩纪含煤盆地

在蒙古—鄂霍茨克洋(通古斯洋)闭合后，蒙古主要以陆相沉积为主。在侏罗纪晚期，蒙古东部和中部构造活动性质发生改变，由挤压型变为拉伸型。蒙古东部断裂构造发生时间从1.26亿a到1.55亿a[6]。该类拉伸运动表现为古太平洋板块俯冲作用形成的弧后拉伸和陆壳增厚部位的塌陷。朱温巴音群在裂谷中相对大的湖相沉积富集了厚泥炭和油页岩[6]。随着沉降速度的减慢，水位的下降，古环境条件变得更加有利于泥炭的沉积。浅湖地区主要被呼和廷格含煤地层和斑若巴彦砂砾岩组覆盖。石炭纪(蒙古的阿尔泰盆地)、二叠纪(南戈壁和前杭爱南部区盆地)、侏罗系含煤盆地(蒙古西部的河谷盆地)在挤压构造条件下在大陆前缘盆地富集成煤。白垩纪含煤盆地(蒙古东部地区)和中—上侏罗纪含煤盆地(蒙古北部地区)在拉伸构造作用下的裂谷中富集成煤。

2 岩相学特征

2.1 侏罗、白垩纪

蒙古中部、北部均分布有侏罗纪煤层、翁吉河盆地、鄂尔浑—色楞格区域，侏罗纪煤层与其他时期煤层的显微组分含量不一致。查干敖包煤矿区化验结果显示，侏罗纪煤层镜质组分和壳质组分含量高，镜质组分含量一般为87.3～96.6 vol%，壳质组分含量一般为11.7 vol%。白垩纪时期不同于侏罗纪，蒙古由西向东变为干燥气候，白垩纪煤层又是在裂谷发育的后期阶段，沉积变缓慢。下部泥炭富集循环的速率超过了沉积速度，因此泥炭部分裸露，被氧化和改造，影响了煤炭的显微组分、惰质组分含量的增加。

蒙古东部省的一些煤矿，如(阿拉腾格尔)Alagtogoo煤矿，煤的镜质组分含量为90 vol%，主要受古气候条件环境影响。蒙古南东部为季风性气候，整个蒙古在侏罗纪时期的古气候条件变化较小。Keller 和 Hendrix认为中亚地球广泛分布的三叠纪河湖相沉积岩，在侏罗纪时期反映出高径流条件的季风型气候，该类气候的变化，在泥炭富集时，基本水位上升，泥炭未曾裸漏，从而形成了高镜质组分含量的煤质特征。

2.2 二叠、石炭纪

二叠纪塔温陶勒盖组煤炭的惰质组分含量为43.6～21 vol%。下部含煤地层组惰质组分含量最高，上部煤炭惰质组分含量逐渐降低[7]。煤炭的镜质组分含量从煤层底部(55.4 vol%)增加到煤层顶部(72 vol%)，二叠纪坦桑尼亚煤矿的煤岩特征具有相似特征[8]，推测该地层组煤炭中惰质组分含量高的原因可能是由于成煤环境变化引起，从开阔沼泽环境变成干燥的森林沼泽环境，影响了煤炭中显微组分含量的变化。煤炭中惰质组分含量从底部向上开始增加，惰质组分含量的增加，镜质组和壳质组分含量减少，可能是泥炭沼泽随着时间沉积变慢，与当时基本水平面降低的情形相对应。总体上说，塔温陶勒盖下部的煤层形成受基本水位下降条件的影响。随着沉积增加，水平面的升高，上部煤层是富含镜质组，发育为更为厌氧的沉积条件[9]。该地层组煤炭的灰分含量由底部到顶部增加，说明一些在盆地内的分支河流的流水量随时间而增大。与蒙古其他地区的煤炭进行对比，石炭纪煤炭尤其是在Kharkhiraa盆地的煤炭惰质组分含量最高(48.3～53.3 vol%)，镜质组为含量为44.9～47.7 vol%，说明在石炭纪时期，该盆地水平面降低，为有氧沉积环境。

3 结 论

(1)蒙古煤炭由西向东成煤时期变晚，煤化程度降低。蒙古西部地区主要为石炭纪煤层，蒙古南部和中部地区主要为二叠纪煤层。侏罗纪和白垩纪煤炭主要分布于蒙古的东部和北部、中部地区。由于含煤沉积时期影响成煤等级，石炭纪煤炭多为高级烟煤(部分达到半无烟煤)，二叠煤是低级烟煤，侏罗和白垩纪煤层是次级烟煤和褐煤。

(2)蒙古位于中亚造山带，由几个构造板块的多次碰撞产生了该造山带，该类碰撞对蒙古的含煤沉积盆地有着深远的影响，使蒙古盆地具有以下构造特点：①石炭—侏罗纪盆地是陆地前沿盆地在挤压构造条件下形成的；②白垩纪煤层主要在拉伸作用下的裂谷中富集。

(3)蒙古的煤炭是腐殖型，非海相影响沉积形成。从岩相学角度分析，侏罗纪煤炭有别于其他时期的煤，特点是镜质组分含量(87.3～96.6 vol%)和壳质组分含量(11.7 vol%)最高，这是由于古代季风气候高径流条件下，水位变化影响了成煤环境所致。

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2015-01-26)

吉宏泰(1984—)，男，工程师，硕士，010040 内蒙古自治区呼和浩特市新城区展览馆东路25号。