摘要:中亚五国指哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦、土库曼斯坦和塔吉克斯坦,位于阿尔卑斯—喜马拉雅造山褶皱带以北,主体为哈萨克地块,局部为土兰地块,南部边缘属板块缝合带山系,又以三条缝合带划分5个板块,分别是西伯利亚板块、哈萨克斯坦—准噶尔板块、东欧板块、塔里木—卡拉库姆板块和青藏—中伊朗板块。其中,石炭系煤层分布在哈萨克斯坦-准噶尔板块和塔吉克地块(阿姆河地块)等古生界地质单元上,侏罗系煤层分布在中生代盆地中。目前,中亚五国均发现煤炭资源,预测资源量836.704亿t。
0概况
中亚五国指哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦、土库曼斯坦和塔吉克斯坦等五个国家,它们形成了一个政治文化大体相同的中亚五国地区。中亚五国地处亚欧大陆结合部,东邻新疆,西怀里海,南接伊阿,北拥俄国,地处亚洲心脏,总面积400.3万km2,人口6423万。
中亚五国地区地势为东南高,西北低。与我国新疆西部紧邻,多为平原和低地。东北部、中部和南部分别分布的阿尔泰山、天山和昆仑山均延入新疆。南部为著名的卡拉库姆沙漠,中西部是图兰平原和里海沿岸平原,北部为哈萨克丘陵。河流、湖泊主要分布在东部、西部和北部。北部为广大的农业耕地区,中南部为辽阔的天然牧场。
中亚五国地区气候与我国新疆大体相似,地处北温带,属干旱、半干旱大陆性气候。冬冷夏热,干旱少雨。铁路、公路、航空等交通运输基础设施较完备、发达,与新疆有多个口岸和多条运输线相连。
中亚五国中均发现煤炭资源,哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦为煤炭生产国和消费国,土库曼斯坦不生产和消费煤炭资源(表1)。
1区域地质
亚洲中西部地区地处亚欧板块与非洲板块和印度板块的碰撞褶皱—接合区,其间夹持着哈萨克地块、准噶尔板块、塔里木地块、阿姆河地块、土耳其地块、伊朗地块、阿富汗地块等一系列地块或微地块,并在局部整合形成新的地块——“土兰地台”。大小板块之间的缝合带形成了造山褶皱带。
中亚五国地区位于阿尔卑斯—喜马拉雅造山褶皱带以北,主体为哈萨克地块,局部为土兰地块,南部边缘属板块缝合带山系。根据成守德等[1]的研究成果,中亚五国地区以三条缝合带划分5个板块,分别是西伯利亚板块、哈萨克斯坦—准噶尔板块、东欧板块、塔里木—卡拉库姆板块和青藏—中伊朗板块。
表1中亚五国煤炭资源生产量、消费量、进口量及出口量统计(万t)Table1StatisticsoffivecentralAsiancountriescoalproduction,consumption,importandexport(unit:10thousandtons)
有研究认为,中亚五国地区的多数中、新生代沉积盆地都表现为山前(造山带或活动隆起带前缘)地带先行沉降,然后逐步向外扩展,早、中侏罗世沉降幅度最大,普遍形成未补偿的深湖、半深湖沉积,沉积范围遍及造山带,构成准平原化的泛盆地沉积期。盆地早期的构造样式均为半地堑式箕状凹陷,晚期均发生方式不同的构造反转,形成全反转的逆冲推覆和半反转的正或逆反转构造。据此,将这些盆地定义为陷落型前陆盆地[2]。
2含煤区及沉积盆地
哈萨克地块分布的盆地或含煤区发育有石炭纪和侏罗纪两个时期的含煤地层。这些盆地或含煤区多呈向斜构造,煤层厚度较大,而且厚度稳定。除卡拉干达盆地面积达2000~3000km2外,其他盆地一般面积不大,仅在百余平方千米之内。主要有卡拉干达盆地、埃基巴斯图兹盆地、图尔盖盆地、特尼兹—克洛兹乌尼克斯凯盆地、库瑟凯含煤区、普瑞那仁斯卡亚含煤区、阿克扎尔含煤区、哲门图兹含煤区、克克舍塔乌含煤区和特尼兹含煤区等10个含煤盆地或含煤区。目前采煤业集中在卡拉干达盆地、埃基巴斯图兹盆地、图尔盖盆地。
中生代盆地有30个,其中具有一定规模的主要盆地在13个以上,主要有南图尔盆地、滨里海盆地、北乌斯丘尔特盆地、楚河-萨雷苏盆地、斋桑盆地、阿拉科尔盆地、伊犁盆地、塔吉克盆地、费尔干纳盆地、卡拉库姆盆地、曼格什拉克盆地、南里海盆地和锡尔河盆地。
主要盆地分布按国家分述如下:
2.1哈萨克斯坦
2.1.1卡拉干达盆地
卡拉干达盆地发育4个主体向斜,分别是坦特克、萨鲁班鲁尔、卡拉干达和沃勒科奈索库尔斯克,其中前3个向斜均赋存有可采煤层,已经形成采煤工业区,称之为卡拉干达煤田(图1)。
卡拉干达煤田东西长100~180km,南北宽30~45km,面积3000~3600km2。卡拉干达市即位于煤田中心地区。有石炭系和侏罗系两个产煤层位。
①石炭系含煤地层及煤层和煤质。石炭系含煤地层为海陆过渡相岩系,地层厚度3800~4000m。地层层序为:下部岩段地层厚度1200m,为泥质岩、粉砂岩夹石灰岩和不可采薄煤层。中部岩段地层厚度170m,由海陆过渡相砂泥岩和石灰岩组成,含煤60层,总厚度大于70m,其中可采煤层40层,总厚度大于60m。上部岩段地层厚度1000m,由砂泥岩夹泥灰岩、凝灰岩组成,中部含可采煤层8层,总厚度17m。
煤田呈东西向复向斜构造,由两个背斜和三个向斜(坦特克、萨鲁班鲁尔、卡拉干达)组成。东部倾角平缓,中、西部倾角陡且逆断层发育。侏罗纪含煤地层波状起伏盖在石炭系之上,倾角一般为5°~10°,局部10°~20°,局部最大40°。煤炭资源详查深度700~1300m。煤炭资源量350亿t、储量110亿t(其中60%是炼焦煤),年产量5000万t。是哈萨克斯坦最大的炼焦煤产地。
图1卡拉干达煤田构造简图Figure1AsketchstructuralmapofKaragandacoalfield
阿什利亚里克斯克煤系含煤26层,其中有19层煤达到了开采厚度,为高灰煤。
卡拉干达煤系是煤田的主要煤系,含煤29层,其中有13层煤达到了开采厚度,煤系以砂岩、泥岩和烟煤煤层为主,总厚度达到900~1100m。与阿什利亚里克斯克煤系的区别是该煤系有海生动物化石群夹层,含有大量的植物化石。
多林斯克煤系含煤10层,其中有6层煤达到了开采厚度。
煤类以中变质炼焦用煤为主,其次为低变质烟煤。属脆性-半脆性煤,脆性随光亮显微组分含量的增加而增大。煤的硬度随镜质组含量增加而减小。灰分一般为10%~35%,且随地层向上有递减的趋势,硫分小于1%,发热量28~35MJ/kg。
此外,煤层气资源丰富,据全俄天然气和天然气技术科学研究院估算,煤层气资源量为5000~5500亿m3。
②侏罗系含煤地层及煤层、煤质。下侏罗统含煤地层位于石炭系含煤地层上部,为陆相含煤地层,地层厚度350~400m,与下伏石炭系呈不整合,由砾岩、砂岩、泥质岩和褐煤组成。从下往上粒度变细。煤层厚度可达20~25m。煤类为褐煤,灰分10%~35%,硫分小于1%,发热量14~15MJ/kg。构造简单,煤层埋藏浅,适于露天开采。
2.1.2埃基巴斯图兹盆地
埃基巴斯图兹盆地内埃基巴斯图兹煤田位于哈萨克斯坦东北部,煤田面积160km2,为一封闭式想写构造,地质储量约127亿t。
2.1.3图尔盖盆地
图尔盖盆地位于哈萨克斯坦西北部,盆地内图尔盖煤田面积3.3万km2,地质储量为58亿t,煤种为褐煤,含硫量为1%,灰分为15%~25%。
2.1.4南图尔盖盆地
南图尔盖盆地位于哈萨克斯坦中南部,面积8万km2,属于海西期基底之上的中生代断陷盆地。北部称日兰奇克坳陷,南部称阿雷斯库姆坳陷,其间为门布拉克凸起所隔。基底为前寒武系,在凸起处埋深700~800m,在坳陷处埋深1200~4400m。侏罗系自下而上划分5个组,分别是埃巴林组、多尚组、卡拉甘塞组、库姆科尔组、阿克萨布拉克组。其中,库姆科尔组含煤。
2.1.5滨里海盆地
滨里海盆地南北长850km,东西宽550km,面积约55万km2,大部分为哈萨克斯坦拥有,向西延展至俄罗斯境内。盆地中心沉积厚度达12000m。古生界以海相沉积为主,中生界以海陆过渡相沉积为主,新生界以陆相沉积为主。其中,下二叠统发育巨厚盐膏层,侏罗系含煤。
2.1.6北乌斯丘尔特盆地
北乌斯丘尔特盆地位于里海以东到咸海地区,面积24万km2。基底为前寒武系,充填地层厚度5000~10000m。海西期处于被动大陆边缘,以碳酸盐岩为主的海相沉积。在海期晚期受造山运动影响,从晚二叠世开始产生强裂拉张,形成裂谷,以陆相沉积为主。三叠纪末板块碰撞挤压隆起。从侏罗纪开始进入压力松弛期,侏罗纪为陆相含煤沉积,白垩系-古新世为海相碳酸盐岩。从始新世开始,阿拉伯板块与欧亚板块碰撞发生局部隆起和断层复活,主要为陆相沉积。
2.1.7楚河—萨雷苏盆地
楚河—萨雷苏盆地走向北西,长840km,最大宽度300km,面积约24万km2。基底为加里东期褶皱变质岩。早、中泥盆世为陆相火山碎屑岩沉积,中、晚泥盆沉积了100~1500m的红色磨拉石建造,此后发生海侵,早石炭世沉积了厚度达1000m的滨海相碳酸相盐岩、碎屑岩。中、晚石炭世盆地开始回返,沉积了一套红色碎屑岩,早二叠世为碎屑岩和盐岩沉积,晚二叠世为泥岩、碳酸盐岩沉积,厚度可达2000m。在三叠纪沉积中断后,从侏罗纪开始盆地重新接受沉积,形成了含煤碎屑岩建造。此后又一次发生海侵,白垩纪-古新世形成滨岸-海相砂泥岩建造,始新世-渐新世形成了泥岩,新近纪-第四系沉积了河湖相-冲积相碎屑岩。中、新生代地层多数很薄,不超过700m。
2.1.8斋桑盆地
斋桑盆地位于天山以北、阿尔泰和萨乌尔—塔尔巴加泰山之间,横跨中哈两国,呈南东转近东西走向,长400km,宽100km,面积4万km2。在哈萨克斯的东哈萨克斯坦洲的分布面积为3万km2,向东延展至中国境内,称为准噶尔盆地。盆地内充填了志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、古近系、新近系和第四系,缺失白垩系。石炭系为海陆过渡相含煤沉积,岩性以砾岩、砂岩、火山岩为主,厚度巨大,可达10000m。二叠系分布范围有限,可与准噶尔盆地实现对比。三叠系-侏罗系发育很好,为砾岩、砂岩、泥岩夹褐煤沉积。
2.1.9阿拉科尔盆地
阿拉科尔盆地面积约2.4万km2。与斋桑盆地很相似,盆地中局部有晚古生代海陆过渡相含煤沉积。中、新生代沿阿拉科尔—准噶尔深度平推逆断裂形成断陷,发育了上三叠统—侏罗系连续陆相沉积,厚度2000m。其中,侏罗系为含煤沉积,划分三段:含煤段,厚度110~120m;带状段,厚度400m;砂砾岩段,厚度1200m。白垩系-古近系为陆相沉积,厚度变化剧烈,白垩系为细砾岩,偶见砂岩和泥岩。新近系广泛分布,厚度50~200m。
2.1.10伊犁盆地
伊犁盆地面积约3.86万km2,横跨中、哈两国,主体位于哈萨克斯坦境内,东半部位于我国境内,面积约1.56万km2。
伊犁盆地是在前震旦系基底之上发展形成的双层结构盆地,即陆内裂谷盆地—山间陆相盆地。该盆地自石炭纪开始进入陆内裂谷盆地发展阶段,石炭纪火山活动活跃,早石炭世广泛沉积海相火山喷发岩、碳酸盐岩和碎屑岩;中、晚石炭世主要发育浅海—滨海相火山碎屑岩、碳酸盐岩和陆源碎屑岩;石炭纪发生海退,中、新生代沉积了以火山喷发岩、陆源碎屑岩及少量碳酸盐岩为特征的陆相沉积,并在早、中侏罗世形成含煤沉积建造。
2.1.11曼格什拉克盆地
曼格什拉克盆地位于哈萨克斯坦西南部,东西长500km,南北宽50~130km,面积约5万km2。中、新生界厚度4000~7000m。
海西运动奠定了盆地的基底,板块接合活动完成后,盆地在晚二叠世发生裂陷,至三叠纪沉积厚度达10000m。三叠纪末期盆地回回返,受到褶皱和剥蚀。早侏罗世盆地又开始沉降,形成陆相含煤碎屑岩,此后海水入侵,并在晚侏罗世沉积了大量海相碎屑岩和碳酸盐岩。早白垩世短期上升运动之后又一次沉降海侵,至晚白垩世沉积了以碎屑岩和碳酸盐岩为主的海相地层,并一直持续至始新世板块碰撞期,盆地变形上升,遭受剥蚀,形成近似现今的构造格局。
2.1.12锡尔河盆地
锡尔河盆地又称克孜尔库姆盆地,位于咸海东南方向,为哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦两国拥有。走向北西,西以乌拉尔断层带为界,东至恰特卡尔-库拉米山脉,南部、北部分别为卡拉陶褶皱带和努拉陶褶皱带,面积30万km2。盆地基底为锡尔河地块。地层自下而上为:上泥盆统海相碎屑岩;下石炭统海陆过渡相含煤碎屑岩,煤层厚度3.5m;中、下侏罗统海陆过渡相含煤碎屑岩,含煤层段厚度10~25m;下白垩统滨海泻湖泥岩,厚度70~200m,地堑区可达1200m;上覆上新统。
2.2塔吉克斯坦—塔吉克盆地
塔吉克盆地位于塔吉克斯坦南部,乌兹别克斯西南部,土库曼斯坦东部,阿富汗北部,主要在塔吉克斯坦境内。总面积约10万km2。盆地内沉积充填厚度达10000m。
2.3吉尔吉斯斯坦—费尔干纳盆地
费尔干纳盆地又称费尔干纳谷地,位于乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦和吉尔吉斯斯坦三国的交界地区。位于天山褶皱系西端,中天山与南天山之间。南、北、东三面山脉环绕,西面与乌兹别克斯坦的图兰平原相连。为一个北东走向的山间盆地,东西长300km,南北宽120km,面积约3.8万km2。
2.4土库曼斯坦—卡拉库姆盆地及南里海盆地
2.4.1卡拉库姆盆地
卡拉库姆盆地又阿姆河盆地或阿姆达林盆地,位于土库曼斯坦东部,小部分延展至乌兹别克斯坦南部。面积约36万km2,盆地内沉积充填厚度10000~15000m。
卡拉库姆盆地是图兰地台东南部的一个大型沉积盆地,是在古生界基底上发育起来的中、新生代盆地。根据基底构造与沉积盖层特征,可进一步划分为阿姆河坳陷、穆尔加勃坳陷、扎翁古兹坳陷、中央卡拉库姆隆起、巴哈尔斜坡、科佩达克山前凹陷和列佩杰克盐丘构造带等主要构造单元。基底之上广泛发育的沉积盖层依次由二叠系—三叠系陆相碎屑岩过渡层,中、下侏罗统海岸平原-滨、浅海相的含煤砂泥岩,上侏罗统海相碳酸盐岩和白垩系—古近系蒸发岩组成。
2.4.2南里海盆地(西土库曼盆地)
南里海盆地又称西土库曼盆地,位于土库曼斯坦西部,面积约3万km2,其中陆上面积约1万km2。主体部分位于里海下和阿塞拜疆境内。为中、新生代盆地,中、下侏罗统含煤。盆地充填厚度达10000~15000m,仅上新统厚度就达7500m。在土库曼斯坦境内以抬升构造为主,为科佩达克复背斜带和戈格兰达格—奥卡列姆隆起带,是土库曼斯坦唯一的煤炭产区,但产量极少。
3煤炭分布及预测
中亚五国地区煤炭资源总量为2151.41亿t。其中,预测资源量1731.70亿t,探明储量419.71亿t(表2)。
表2中亚五国地区煤炭资源总量统计Table2StatisticsoffivecentralAsiancountriestotalcoalresources亿t
探明储量的分布具有如下特点为:
(1)以国家占有量统计,依次是哈萨克斯坦340亿t,占80.95%,塔吉克斯坦46亿t,占10.95%,乌兹别克斯坦19.796亿t,占4.71%,吉尔吉斯斯坦13.50亿t,占3.21%,土库曼斯坦0.41亿t,占比几乎可以忽略不计。
(2)以地质年代统计,石炭纪145.46亿t,侏罗纪274.25亿t。
(3)以煤类统计,褐煤66.12亿t,烟煤或无烟煤353.53亿t。
4结语
中亚五国地区的煤炭资源主要集中在哈萨克斯坦,其煤炭资源储量丰富,位列全球第八,占世界总储量的4%。埃基巴斯图兹、卡拉干达、图尔盖等3个含煤盆地是哈萨克斯坦煤炭主产区,煤层赋存条件好,2/3的煤炭储量埋深600m以内,可露天开采,煤炭工业的发展潜力较大。乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦煤炭资源少,土库曼斯坦几乎不产煤,除哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦勘查开发程度较高外,其他国家的总体勘查开发程度相对较低,煤炭资源潜力有限,可根据实际需求情况开展勘查开发工作。
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CoalResourcesinFiveCentralAsianCountries
BaoYingying(ChinaNationalAdministrationofCoalGeology,Beijing100038)
Abstract:ThefivecentralAsiancountrieshaveKazakhstan,Uzbekistan,Kirghizstan,TurkmenistanandTadzhikistansituatedtothenorthofAlps-Himalayanorogenicfoldedbelt.TheprincipalpartisKazakhmassif,locallyTuranmassif,southmarginbelongstoplatesuturezonesmountainsystem.Takingthethreesuturezoneshasdividedtheareaintofiveplates:Siberianplate,Kazakhstan-Junggarplate,eastEuropeanplate,Tarim-KarakumplateandQinghai-Tibet-middleIranplate.Inwhich,CarboniferouscoalmeasuresdistributedinPaleozoicgeologicalunitssuchasKazakhstan-JunggarplateandTadzhikimassif(AmuRivermassif);JurassiccoalmeasuresinMesozoicbasins.Atpresent,allthefivecountrieshavefoundcoalresources,predictedresources83.67billiontons.
Keywords:centralAsia;sedimentarybasin;coalresource;distribution;resources
中图分类号:F416.21
文献标识码:A
doi:10.3969/j.issn.1674-1803.2016.08.09
基金项目:亚洲及非洲国家煤炭资源选区评价2013-Ⅱ-01;中国煤炭地质总局2013年科研项目
作者简介:包莹莹(1983—),女,工程师,硕士研究生,2009年毕业于辽宁工程技术大学。