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基于精细解吸过程的无烟煤重烃浓度异常及其成因探讨

陈义林  
【摘要】:黔西织纳煤田无烟煤重烃浓度高度异常,现有理论和假说无法对其成因予以阐释。围绕这一科学问题,依托4套系列样品,通过精细解吸实验,采用气体同位素地球化学方法以及相关配套测试分析,对织纳煤田无烟煤层重烃异常的地质-地球化学成因进行了深入探讨。发现自然解吸过程中原生结构煤与糜棱煤的解吸规律显著不同,前者呈现两段式变化,后者则体现出三段式特征,认为糜棱煤细颈瓶孔分子筛效应限制煤层气流动是导致这一差异的根本原因。发现残留气在原生结构煤中主要赋存于封闭孔,在糜棱煤中则以开放孔为主,残留气地球化学特征在不同脱气阶段差异显著;煤样粉碎越充分,重烃浓度越高,封闭孔中存在重烃浓度异常现象。分析不同粒度煤样的孔隙结构,证明和阐释了本课题组前期提出的―无烟煤重烃封闭孔保护效应‖推论,即封闭孔微环境中生烃压力的增大抑制了重烃裂解,封闭环境阻隔了重烃与外界的物质交换而使其依然保持较高的原始浓度,封闭孔中重烃生成于―生油窗‖结束之前。发现重烃浓度与煤粒径显著线性负相关,揭示糜棱煤中重烃浓度偏高的现象主要与其粉碎状煤体结构有关。首次发现无烟煤封闭孔甲烷碳同位素最重可达-4.6‰,综合分析认为封闭孔气体含有幔源的无机甲烷和稀有气体。认为织纳煤田上二叠统无烟煤层封闭孔中无机气的存在与峨眉地幔柱活动密切相关,煤田内部和边界的4条区域深大断裂为深部气体向上运移提供了通道,深部无机气注入煤层中可能主要发生在早期成岩阶段和燕山期区域岩浆热变质阶段。


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