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野外地质实习报告专业地质工程姓名兰波班级地质13-1学号201322902021指导教师密文天、陈立超一．实习地点：内蒙古清水河县老牛湾二．实习时间：2015.7.14三．实习目的观察煤层原位赋存状态，观察内生裂隙，及判断煤岩组分并命名，实地了解煤层气及煤层的各项地质知识。四．清水河老牛湾地质公园介绍内蒙古清水河老牛湾地质公园位于内蒙古呼和浩特市清水河县境内，内蒙古自治区中部，呼和浩特市最南端，总面积28.54平方千米。公园地质遗迹类型丰富，自然景观独特，人文历史悠久，生态环境优美。滔滔黄河、幽幽峡谷、铮铮长城在这里汇聚，形成了特色明显、极具观赏性和科普性的地质公园。清水河县境内山地面积733平方千米，占全县面积的26%。全县总地形东南高，西北低。平均海拔1373.6米，东南部的猴儿头山主峰为境内最高点，海拔1806米。最低点则是位于黄河畔的老牛湾村，海拔921米，相对高差911米。境内以丘陵最多，滩川甚少，整个地形山、川、沟相间，多为波状山脉，大部分导脉与阴山，群峰林立，蜿蜒起伏，比较知名的有盘山、玉屏山、八儿山、银滚山、火石山等10余座大山。山与山之间常有深沟穿插其间，主要沟谷有杨家川沟、北堡川沟、木瓜沟、大西沟、台梁子沟等；在山区的一些出入口，山沟相间，常形成隘口要道，为商旅必经，也历来为兵家所争之地。五．清水河煤田基本情况清水河煤田是我国华北石炭二叠纪的成煤，距今200多百万年。煤是由古代植物遗体堆积起来，经泥炭化和煤化作用转变的固体可燃有机矿产。煤层是由有机物质和无机物质组成的层状沉积岩体，在正常地层层序下，直接位于煤层之下的岩层，称为煤层底板；而煤层的直接上覆岩层称为煤层顶板。我们观察的煤层为原位赋存状态，我们处于煤层上部和顶板部位，煤层与围岩界线分明，围岩主要由含碳或高碳的泥岩构成，煤层厚度目测2.5-3米，煤层深度尚不明确。煤层向阳，受风化程度严重。煤中灰份含量高，证明成煤时期较动荡，成煤时期泥炭沼泽有可能受泥沙、洪水侵蚀。煤里的无机矿物都是由这些泥沙构成。煤阶为长焰煤，也称高挥发分的烟煤，变质程度低。煤层结构指煤层里含夹矸的多少，夹在煤层之中的其他岩层。夹矸多为泥质岩、粘土岩、高岭石粘土岩、炭质泥岩或砂岩。夹矸常成层状、似层状或凸镜状。夹矸的存在使煤层结构复杂化，给开采带来一定困难，并使煤的灰分增高，降低煤的质量。不含夹矸叫简单的煤层结构，而老牛湾的煤层夹矸有七、八层。（图为现场煤层与夹矸）煤岩组分分为肉眼可以鉴别的基本组成单位，可划分四种基本岩石类型，即镜煤、亮煤、暗煤和丝炭，其中镜煤和丝炭是简单组分，亮煤和暗煤是复合组分。镜煤光泽最强，低变质煤，接近玻璃光泽，镜煤为简单组分，多呈釉黑色，玻璃光泽，内生裂隙特别发育；性脆，结构均一；断口呈贝壳状。亮煤为复合组分，内生裂隙发育；光泽较强，仅次于镜煤；层理隐约可见。在显微镜下观察，与暗煤相比，亮煤中的镜质组组分较多，壳质组组分较少，并常与暗煤逐渐过渡。暗煤，颜色黯黑，光泽暗淡。丝炭呈丝绢光泽，组分简单，具纤维状结构，外表像木炭，丝炭色黑易染手，硬度小，矿化后硬度加大。丝炭的轮廓清楚，易于辨认，比其他三种煤岩组分的挥发分和氢含量低，碳含量高，不粘结。煤层中丝炭多呈扁平体或凸镜状断续出现，一般厚1至数毫米。我们按肉眼识别镜煤与暗煤的体积比划分，如体积比大于75﹪光亮煤，50﹪-75﹪称半亮煤，25﹪-50﹪称半暗煤，小于25﹪称暗淡煤。四种煤岩组分生成煤层气能力不一样，镜煤生气能力最强，但丝炭储存能力较强，孔隙较大。孔裂隙系统宏观来看，煤解理较复杂，煤储层孔裂隙的形成主要受控于煤层的应力分布及其变化状况，裂缝分四级，尺寸小的为微裂隙，微米级；内生裂隙，又称割理；又称割理。煤在成煤阶段中，受自然界各种应力作用所造成的裂开现象。按成因分为内生裂隙和外生裂隙两种。在煤化过程中垂直压力作用下，成煤物质的体积均匀收缩产生内张力，引起煤层的张裂而形成的裂隙叫做内生裂隙。它主要出现在镜煤条带中，特点是：①垂直或大致垂直层理；②裂隙面平坦光滑，常伴生眼球状的张力痕迹；③裂隙方向有大致互相垂直的两组，其中一组较发育，裂隙较密，为主要裂隙组，亦称面割理，另一组为次要内生裂隙，或称端割理；④在中变质烟煤中最发育，褐煤和无烟煤中发育差。由于内生裂隙的发育与变质程度有关，因此镜煤条带单位长度中的内生裂隙数目可作为确定煤变质程度的一项指标。如焦煤的内生裂隙最多，在5厘米内，主要组内生裂隙有30～45条；长焰煤只有几条；无烟煤一般少于10条。外生裂隙是在煤层形成后，受构造运动影响而产生的。特点是：①出现在煤层的任何部分，并往往穿过几个煤岩分层；②以各种角度与煤层层理相交；③裂隙面上常有波状、羽毛状擦痕等；④外生裂隙有时沿袭既成的内生裂隙重叠发生，掩盖了内生裂隙并改造或使之加深加长。描述内生裂隙分长度、宽度、高度、密度、充填性。清水河煤层内生裂隙受白色方解石充填，但不是很严重。原因是地下水进入煤层裂缝，矿物离子形成化合物。现场高位级别裂缝高度大约20公分，垂向裂缝可以把小解理沟通起来，把层和层连起来，形成一个网。在煤层有机化学反应阶段生成的气体中除部分逸散、运移到围岩外，还有相当一部分保存在煤层中，在此意义上来说煤储层既是储气层又是生气层。再从煤层气在储层中赋存状态来讲，它们的储集是分三种不同状态的，受到地下各种压力的影响，煤储层孔裂隙系统中的流体均处在一定压力场的作用下，必然有部分游离态的甲烷存在于孔裂隙系统中，再细分可分为水溶态以及气态甲烷，三种相态的甲烷构成了煤层中全部的烃类气体，我们通过裂隙孔将煤层气抽采到地面。但产生的裂缝的同时，会伴随着细小颗粒煤粉的产生，会在堵塞天然裂缝或充填裂缝，影响煤层气的开采，煤粉成粘稠胶状物也会堵塞泵，造成卡泵现象。六.实习心得与体会见到了煤的原位赋存状态，今天学会了煤层组分及如何命名。也区分了镜煤、暗煤。知道了夹矸形成的原因，收获十分大。但对于内生裂隙系统的具体内容不是很了解，还需要对课本进行认真的学习和巩固。