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新疆地区中低煤阶煤层气成因机制与成藏关键要素

中低煤阶煤层气; 多源多阶; 生物气; 热成因气; 游离气; 成藏关键要素

新疆地区含煤盆地多、煤层以中低煤阶为主、厚度大、煤层气资源丰富，目前多盆地实现了煤层气勘探开发突破。同时，不同盆地主力煤层埋深变化大，煤层气成因和来源复杂，呈现出多源多阶性。本文以煤层气组分构成和气体元素地球化学为主要手段，查明了准噶尔、吐哈和三塘湖盆地煤层气复合成因类型，研究指出新疆不同盆地煤层气成因复杂，但随着煤层深度变化展现出一定的规律性：浅层（＜1000 m）煤层气主要表现为生物成因气特征，且生物气主要来自于微生物的二氧化碳还原作用；中深层（1000-2000 m）体现出明显的生物成因气和热成因气的混合气，而深层（2000-3500 m）、超深层（>3500 m）为典型的热成因气，且有外源气的注入，游离气含量高，形成超饱和煤层气藏。吐哈盆地台北凹陷西山窑组、准噶尔盆地白家海凸起侏罗系（八道湾组和西山窑组）煤层埋深2500-4000 m，煤层总含气量高，约10-20 m³/t，游离气含量占比超过50 %，主要原因是源内断层（侏罗系内部断层）和源外断层（侏罗系和底部地层连通断层）的疏导致外源气输入所致。论文还系统梳理了新疆准噶尔、吐哈和三塘湖盆地煤层气成藏地质基础，揭示了水动力场和温压场协同驱动下中低阶煤层气成藏的特殊性，提出了“沉积控层、构造控储、埋深控藏、水动力控型”四元控气机理。