煤田地質(zhì)特征研究范文

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1地質(zhì)特征

1.1煤系地層由于區(qū)內(nèi)構(gòu)造極其復(fù)雜、沉積類型多樣，深部煤炭資源分布不均勻龍巖煤田隱伏區(qū)或深部找煤，實(shí)質(zhì)上就是剝離各類蓋層后，尋找童子巖組煤系地層。童子巖組根據(jù)巖性、巖相和古生物化石特征，自下而上可分為三個(gè)段。①童子巖組第一段：主要巖性為灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、細(xì)砂巖及煤組成，含煤14層。產(chǎn)動(dòng)物化石舌形貝、壽昌菊石、鉤蓋貝、黃氏新輪皺貝等，主要植物化石為單網(wǎng)羊齒和櫛羊齒。厚度255m。②童子巖組第二段：為一套淺海相碎屑沉積，巖性由灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)砂巖和薄層細(xì)砂巖組成，不含煤。產(chǎn)豐富的雙圓海百合莖、阿爾圖菊石等動(dòng)物化石。厚度113m。③童子巖組第三段：主要巖性由灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、細(xì)砂巖和煤組成，含煤30層。含豐富的單網(wǎng)羊齒、櫛羊齒、楔葉、鱗木等植物化石和舌形貝、海百合莖、長身貝等動(dòng)物化石。厚度474m。

1.2“紅層”蓋層白堊系沙縣組為陸相紅色碎屑巖建造，由于巖性呈紅色，也稱“紅層”，紅層常覆蓋于含煤地層之上。沙縣組在龍巖煤田出露于龍巖市白沙至紅林坪一帶，最大厚度可達(dá)1692.6m，屬于內(nèi)陸斷陷湖泊盆地沉積。巖性下段為紫紅、磚紅色粉砂巖夾少量礫巖及玻屑凝灰?guī)r；上段為紫紅色粉砂巖和砂礫巖，產(chǎn)植物：Manicasp.袖套杉。紅色盆地沿北東向伸展入漳平市的基泰一帶，產(chǎn)魚類：Yungkangichthyssp（.永康魚）。

1.3“火山巖”蓋層區(qū)內(nèi)侏羅系火山活動(dòng)強(qiáng)烈，主要為陸相中酸性熔巖，夾火山碎屑巖和沉積巖；主要有晚侏羅世長林組、南園組。長林組：以酸性熔巖、凝灰熔巖和火山碎屑巖為主。主要為火山角礫巖、集塊巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)礫巖、砂巖、粉砂巖、凝灰熔巖。南園組：以中酸性—酸性火山巖為主夾沉積巖夾層，主要以灰綠色流紋巖、凝灰熔巖、安山巖、英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂泥巖。該區(qū)“火山巖”蓋層與下伏煤系地層常呈不整合或假整合接觸。

1.4“滑覆體”蓋層龍巖晚古生代為克拉通聚煤盆地，為陸表海碎屑巖沉積。溪口組、大隆組、翠屏山組常構(gòu)成連續(xù)沉積蓋層，蓋層巨厚，與下伏含煤地層常呈整合接觸。由于后期構(gòu)造—滑動(dòng)構(gòu)造，溪口組、大隆組、翠屏山組部分地層斷失，構(gòu)成“滑覆體”。溪口組：巖性下段為鈣質(zhì)泥巖、厚層鮞狀灰?guī)r及角巖化硅質(zhì)巖；上段為雜色薄層粉砂巖、泥巖，夾少量細(xì)砂巖。最大厚1483.0m。大隆組：巖性主要以黃-灰黑色薄層粉砂巖、泥巖為主，底部夾數(shù)層透鏡狀灰?guī)r，產(chǎn)豐富的海相動(dòng)物化石。厚157.0m。翠屏山組：翠屏山組的分布范圍大致與童子巖組相同。底部以砂礫巖、粗砂巖為主，巖性主要為石英細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖為主，夾有煤線。最大厚度947m。

2影響童子巖組煤系的因素分析

2.1沉積環(huán)境對童子巖組煤系的控制龍巖煤田童子巖組屬茅口期，古氣侯、古植物和古構(gòu)造條件基本相似，控制聚煤作用的主要因素是沉積環(huán)境。茅口階晚期，龍巖煤田童子巖組含煤地層的沉積環(huán)境，屬于碎屑濱岸沉積體系，并進(jìn)一步劃分為3種沉積體系，即：障壁島—潟湖沉積體系，潮坪—潮道沉積體系，濱岸湖泊沉積體系。童子巖組煤系厚度大，具有煤層層數(shù)多、厚度薄、煤層密集、硫分低等特點(diǎn)，反映成煤期濱岸帶沉積區(qū)廣闊而平緩，碎屑物質(zhì)供應(yīng)比較充分，巖性巖相較穩(wěn)定。童子巖組煤系地層中的韻律層序結(jié)構(gòu)，主要是受周期性海水海侵、海退影響大，脈動(dòng)性海平面變化控制。隨著海水的不斷侵入，形成淺海、泥質(zhì)陸棚沉積；海水退卻，形成泥炭沼澤。周期性海退到上升的轉(zhuǎn)變時(shí)期是聚煤作用的最有利時(shí)期。較大的層序厚度，除反映海平面變化幅度較大外，也反映泥炭的堆積時(shí)期也相應(yīng)較長。從龍巖煤田多年地質(zhì)研究資料可以看出，凡層序厚度較大、相序較全時(shí)，煤層的穩(wěn)定性即較好。例如在遠(yuǎn)濱—臨濱—前濱小層序之上沉積的煤層，其上又被遠(yuǎn)濱相沉積物覆蓋，此類煤層即比較穩(wěn)定，龍巖煤田北部的39、28煤層及煤田南部的38、29煤層均屬此類。相反，當(dāng)小層序厚度小于10m或相序不全時(shí)，煤層多不穩(wěn)定且不可采。

2.2同沉積構(gòu)造對童子巖組煤系的控制泥炭聚積期的同沉積構(gòu)造包括同沉積斷裂和同沉積褶皺。在不同的礦區(qū)，其影響程度有較大的差別。龍巖煤田內(nèi)煤礦眾多,開采不同層段的煤層。根據(jù)地質(zhì)資料，常發(fā)現(xiàn)在較短距離內(nèi)煤系地層、含煤性差異較大。如有些礦區(qū)發(fā)育童子巖組三段，在相鄰的礦區(qū)內(nèi)則發(fā)育童子巖組一段。區(qū)內(nèi)不同程度發(fā)現(xiàn)有同沉積斷裂的存在，大的同沉積斷裂影響到含煤地層的巖相分帶，并控制煤層的厚煤帶展布，影響到煤層的分叉和尖滅。如龍巖煤田西部的坑柄、江山等勘探區(qū)，童子巖組一段中淺海相成份增加，各小層序中淺海相、遠(yuǎn)濱相含海相化石泥巖增多。各礦區(qū)基底、含煤地層、含煤性在不同程度上受同沉積構(gòu)造控制。

2.3后期構(gòu)造對童子巖組煤系和煤層的改造童子巖組煤系形成后，在地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育過程中，受多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造的形式極為復(fù)雜，不同時(shí)代地層發(fā)生異位、倒置以及重復(fù)或缺失，煤系地層分布錯(cuò)綜復(fù)雜。

2.3.1滑動(dòng)構(gòu)造對煤系和煤層的控制勘查過程中，發(fā)現(xiàn)許多滑動(dòng)構(gòu)造，遍及整個(gè)龍巖煤田?；瑒?dòng)構(gòu)造多發(fā)生在地層中柔性巖層與剛性巖層的界面上，主要有3個(gè)系統(tǒng)，一為發(fā)生在童子巖組與棲霞組或更老的地層之間，這類滑覆斷裂稱F0，對煤系的破壞性很大；二是發(fā)生在煤系之內(nèi)，或煤系與文筆山組間，一般稱F1，對煤系有一定的破壞性；三是發(fā)生在翠屏山組與煤系之間，對煤系具有破壞與保護(hù)兩重性，其特征基本如下。①地層沿張性斷裂面發(fā)生重力滑動(dòng)時(shí)，從整個(gè)滑動(dòng)系統(tǒng)看，其后緣部位往往拉薄缺失，煤系受到較大破壞,中帶煤系保存較好，前緣常出現(xiàn)疊瓦式復(fù)雜褶皺。②斷裂面傾角總體較緩，但在不同部位有一定變化。一般在后緣部位,斷裂面傾角較大，可達(dá)50°左右；中帶變緩至30°～10°；前緣部位斷裂而又仰起，傾角可達(dá)30°～40°。③斷裂走向一般與地層走向一致，斷裂面往往隨地層一致褶皺（圖2）。

2.3.2逆沖推覆構(gòu)造對煤系和煤層的控制逆沖推覆構(gòu)造對煤系的改造，有二種形式：一是前寒武系、寒武系、奧陶系變質(zhì)巖地層或泥盆系、石炭系淺變質(zhì)巖或碎屑巖層常構(gòu)成“推覆體”異地系統(tǒng)，逆沖于煤系地層之上；二是煤系作為推覆體（異地系統(tǒng)），推覆于新地層之上，使原地的煤系埋深更大。逆沖推覆斷裂的特點(diǎn)：①斷裂面傾角平緩，有時(shí)呈緩波狀；②破碎帶寬度小，通過地層對比確定斷點(diǎn)；③上盤系異地地質(zhì)體，與下盤地層無對應(yīng)關(guān)系，不能計(jì)算斷距。

2.3.3褶皺作用對煤層的影響煤層在褶皺作用下一般會(huì)發(fā)生流變，其強(qiáng)烈程度視褶皺的強(qiáng)弱及緊密程度而定。在煤層處于同斜倒轉(zhuǎn)褶曲或更為復(fù)雜的褶皺構(gòu)造中，流變的結(jié)果往往使褶皺軸部煤層增厚，兩翼相對變薄；向斜軸部煤層的流變厚度比背斜軸部厚，倒轉(zhuǎn)褶皺的正常翼煤層常因被擠壓而厚度變化較大，而倒轉(zhuǎn)翼的煤層流變厚度常厚于正常翼。

3“四下”深部找煤典型實(shí)例

3.1“推覆體”下找煤龍巖煤田王莊煤礦區(qū)詳查和鋼廠發(fā)現(xiàn)有一組疊瓦式推覆斷裂構(gòu)造，如圖3所示，F(xiàn)2斷裂之下隱伏著童子巖組第一段煤系地層，38、39、43均為可采煤層，王莊即勘探F2下盤南部的煤層，探明儲(chǔ)量1187萬t。煤系一直向北延至麒麟巖以西，F(xiàn)2與F0間距由南向北逐漸變小，故北部煤系亦顯著變薄。

3.2“滑覆體”下找煤龍巖煤田局部地區(qū)為連續(xù)沉積的三疊系溪口組、二疊系大隆組、翠屏山組所覆蓋，煤系埋深大，若正常層序厚度將達(dá)2000m以上，被福建地質(zhì)工作者視為找煤禁區(qū)。近幾年，由于發(fā)現(xiàn)溪口組溪口組、大隆組、翠屏山組蓋層與下伏煤系之間普遍存在滑動(dòng)構(gòu)造，蓋層厚度被滑動(dòng)缺失、或變薄，地質(zhì)勘探在廣布的溪口組下發(fā)現(xiàn)豐富的煤炭資源。如永定東門地礦區(qū)，礦區(qū)面積約8.63km2。礦區(qū)總體構(gòu)造為一向東傾伏的向斜構(gòu)造，軸向近東西向，本礦區(qū)處于向斜的北翼。區(qū)內(nèi)發(fā)育著F1、F2、F3、F5、F6、F7、F8、F10等斷層（圖4）。礦區(qū)內(nèi)主要可采煤層為下二疊統(tǒng)童子巖組第三段的3、7、9、24、28煤層，估算煤炭資源量6850萬t。

3.3“紅層”下找煤仁盤礦區(qū)地處龍巖市新羅區(qū)雁石鎮(zhèn)仁盤自然村境內(nèi)。區(qū)內(nèi)大部分被上白堊統(tǒng)沙縣組（K2S）(俗稱“紅層”)所覆蓋，綜合分析周邊礦區(qū)構(gòu)造控煤規(guī)律，運(yùn)用序地層學(xué)及滑脫構(gòu)造理論，采用綜合物探新法CSAMT法結(jié)合深部鉆探、數(shù)字測井手段，該礦區(qū)在紅層下發(fā)現(xiàn)隱伏的主要含煤地層童子巖組第三段,含主要可采煤層六層，單層厚度0.72～2.0m。估算煤炭資源量2746萬t，是龍巖煤田資源豐度最大的礦區(qū)（圖5）。

3.4“火山巖”下找煤呂鳳礦區(qū)位于龍巖市新羅區(qū)自沙鎮(zhèn)呂鳳村，通過分析周邊礦區(qū)綜合成果，應(yīng)用滑脫構(gòu)造理論，采用CSAMT法物探新技術(shù)及繩索取心金剛石鉆探工藝揭示，呂鳳礦區(qū)煤礦區(qū)大面積的上侏羅統(tǒng)南園組（J3n）直接以角度整合覆蓋在上二疊統(tǒng)翠屏山組（P3cp）和下二疊統(tǒng)童子巖組（P2t）之上。因火山巖的影響，使下二疊統(tǒng)童子巖組第三段上亞段（P2t3-3）大部分缺失。同時(shí)下二疊統(tǒng)童子巖組（P2t）含煤地層沿傾向方向的沿伸被剝蝕，煤層遭受破壞；該礦區(qū)資源量3500萬t（圖6）。

4龍巖煤田“四下”找煤前景

龍巖煤田童子巖組含煤巖系分布廣，賦煤最多。以往勘探實(shí)踐表明：一般只要找到煤系地層，就可能找到可采煤層。筆者在以往地質(zhì)工作成果基礎(chǔ)上，結(jié)合“四下”找煤理論，認(rèn)為深部找煤前景十分廣闊。

4.1推覆體下找煤前景

4.1.1老礦區(qū)推覆體下找煤龍巖老煤礦區(qū)以往勘查施工時(shí)，鉆孔一般揭示煤系地層基底棲霞組灰?guī)r，就終孔了。通過地質(zhì)資料二次開發(fā)分析，修正了控煤構(gòu)造認(rèn)識(shí)，認(rèn)為區(qū)內(nèi)發(fā)育疊瓦式推覆斷裂構(gòu)造，經(jīng)鉆探證實(shí)煤系可向推覆斷裂下伸延，礦區(qū)含煤面積將大幅擴(kuò)展。如瓦窯坪、富嶺、培豐中、培豐西煤礦上山煤已基本采完，礦產(chǎn)服務(wù)年限將近，據(jù)地質(zhì)資料分析，這一帶含煤性比較好，且存在推覆構(gòu)造，礦區(qū)含煤向東擴(kuò)展，將進(jìn)一步擴(kuò)大深部煤炭資源遠(yuǎn)景（圖7）。

4.1.2老地層推覆體下找煤在龍巖煤田中部、西部，童子巖組煤系與其下伏泥盆系、石炭系甚至前泥盆系之間，常發(fā)育有逆沖—推覆構(gòu)造。如永定隔溪—龍巖白沙推覆構(gòu)造帶，沿北北東向，斷續(xù)延伸達(dá)70km。據(jù)最近地質(zhì)勘查資料，認(rèn)為可能是一條大型逆沖斷裂或逆掩斷裂，在虎坑山礦區(qū)有鉆孔揭示開孔層位為下石炭統(tǒng)林地組（C1l）的變質(zhì)石英巖老地層，經(jīng)逆沖斷層進(jìn)入上二疊統(tǒng)翠屏山組、童子巖組含煤地層之上，結(jié)合地表地質(zhì)調(diào)查，該區(qū)地表覆蓋著石炭統(tǒng)林地組和上泥盆統(tǒng)桃子坑組老地層，推覆體下深處存在童子巖組含煤地層，深部有一定煤炭資源前景。

4.2“滑覆體”下煤炭資源前景龍巖煤田內(nèi)煤礦集中開采區(qū)，淺部眾多已開采且接近閉坑的煤礦之下深部，存在新地層（上二疊統(tǒng)翠屏山組、上二疊統(tǒng)大隆組、下三疊統(tǒng)溪口組）等，原認(rèn)為煤系埋藏較深，以目前的勘查能力無法揭穿其下童子巖組煤系地層，但是，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到由于滑動(dòng)構(gòu)造帶的存在，一部分蓋層可能缺失或變薄，使深部找煤變不可能為可能。如在適中至新祠一帶溪口組廣泛出露，過去認(rèn)為在溪口組廣泛發(fā)育地區(qū)，煤系埋深大，找煤希望不大。現(xiàn)在，重新研究了區(qū)內(nèi)局部出露的零星的含煤塊段，傳統(tǒng)認(rèn)為是正斷層造成的，通過運(yùn)用新的理論認(rèn)為是滑動(dòng)構(gòu)造造成剝蝕而在地表出露童子巖組，這樣，該區(qū)深部找煤有了遠(yuǎn)景。

4.3“紅層”下深部找煤前景在正常地層層序下，由于沙縣組的厚度大，據(jù)目前的設(shè)備條件根本無法勘探。但在龍巖煤田北部，根據(jù)電法和重力勘測資料，發(fā)現(xiàn)“紅層”厚度不太大，且與其下含煤地層呈不整合接觸。如在雁石-紅林坪一帶，其地表大面積為上白堊統(tǒng)的沙縣組紅層，在紅林坪西部的津頭和鳳山岐勘探時(shí)，曾有11個(gè)鉆孔穿過上白堊統(tǒng)的沙縣組見到童子巖組的中下部地層，因而，該區(qū)內(nèi)的四集區(qū)、雁石東區(qū)、白沙東南一帶、老嶺區(qū)等到塊段可能保存有因受蓋層保護(hù)免遭破壞的煤炭資源賦存較好的前景區(qū)。

4.4火山巖下深部找煤前景龍巖煤田火山巖分布區(qū)屬二疊紀(jì)聚煤盆地重要成煤區(qū)域。在龍巖煤田東北部、南部均有上侏羅統(tǒng)南園組火山巖超覆在晚古生代地層之上，或直接與其下童子巖組煤系呈不整合接觸。通過分析上侏羅統(tǒng)兜嶺群火山巖的巖性特征和物性特征，火山巖覆蓋層與其下伏煤系地層之間存在地層缺失，而使煤系的蓋層變薄。特別是在呂鳳—松洋—賴源一線南園組火山巖覆蓋層下，其深部可能保存較豐富的煤炭資源。

5結(jié)語

通過對龍巖煤田地質(zhì)特征、深部煤炭賦存規(guī)律研究，分析了一些典型礦區(qū)的構(gòu)造分析和找煤成功案例，指出該區(qū)隱伏帶和深部煤炭資源潛力，提出了龍巖煤田隱伏區(qū)找煤方向，即“四下”（推覆體下、滑覆體下、火山巖下、紅層下）找煤，為龍巖煤田深部找煤提供了地質(zhì)依據(jù)和工作思路。

作者：王仁山單位：福建省煤田地質(zhì)局