胡家莊第三系褐煤含煤特征分析

霍獻武 趙福生

（1.河北邯鄲峰峰礦區(qū)國土資源局 河北 邯鄲 056200；2.河北省煤田地質(zhì)水文地質(zhì)隊 河北 邯鄲 056201）

1 地質(zhì)概況

胡家莊第三系褐煤煤田，位于河北省保定地區(qū)淶源縣境內(nèi)，勘查區(qū)范圍北起南屯～西龍虎一線，南至上武家溝～金家莊一線，西起寨子村一線，東至小爐溝一線，面積約22.78km2，該 區(qū)早在1958年至1960年，進行過精查地質(zhì)勘探，其施工鉆孔22個，預期獲得資源儲量6229萬噸，并提交了精查地質(zhì)報告。

圖1

胡家莊煤田處于太行山北段之侵蝕盆地中，呈一北東東走向的西部開闊，東部收斂的槽型盆地。據(jù)鉆探資料，本區(qū)揭露的地層有太古界震旦系、古生界寒武系、新生界第三系和第四系。其中主要含煤組為第三系斗軍組為本區(qū)主要含煤地層。

2 斗軍灣組巖性特征

斗軍灣組地層，巖性主要由細粒砂巖、灰白色粉砂巖、紫紅色粘土、鋁土頁巖、炭質(zhì)頁巖等組成，其中含有較豐富的淡水腹足類、瓣腮類動物化石碎片，另外還有松的球果化石和楊柳科的植物化石碎片。含煤層3～4層，下部為礫石層，不整合在各不同時期之古老巖層上。據(jù)鉆探資料證實，其礫石層在區(qū)內(nèi)普遍存在，巖性成分主要為震旦系石英巖和矽質(zhì)灰?guī)r，成分比較單純，一般較松散，局部成半膠結狀態(tài)。礫石層厚度變化往往是受古地形的形態(tài)所控制，一般在山麓附近厚度較大，20～50m，如16號、6號鉆孔揭露，由于底部礫石厚度加大，使得煤系變薄，以至尖滅，底部礫石層往上逐漸過渡為灰色細粒砂巖、粉砂巖以至泥巖。這種沉積規(guī)律正符合山麓堆積的特點。詳見本區(qū)綜合柱狀圖（圖1）。

3 斗軍灣組含煤性

本區(qū)斗軍灣組煤系地層厚度變化較大，一般變化在43.06～95.67m之間，平均厚度72.70m，共含煤層4層，本組所含煤層總厚度一般為3.07～15.29m，平均厚度為8.80m。由上往下的順序編號為3、2、1、0，其中可采者三層，局部可采者一層，可采煤層在厚度、間距、頂?shù)装鍘r性的變化上不大，但是煤層結構比較復雜，煤層變薄、加厚、分叉、尖滅、沖刷等現(xiàn)象也時而出現(xiàn)。煤層頂?shù)装鍘r性均為鋁土質(zhì)頁巖，泥質(zhì)巖及粘土，偶爾因相變關系出現(xiàn)細粒砂巖，煤層在井田內(nèi)的空間位置一般呈北東～南西方向。延展方向愛古地形坡度的控制。在傾斜方向上，是由北向南延伸，煤層賦存形態(tài)成一平緩的單斜構造。

4 煤層特征

根據(jù)以往施工的鉆探資料，各煤層從上到下依次進行描述。

3號煤層：位于斗軍灣組含煤組頂部，距上部礫石層3～4m，煤層在區(qū)內(nèi)普遍存在，厚度一般為0.65～2.10m，平均厚度為1.57m，煤層結構簡單，其變化規(guī)律在區(qū)內(nèi)中心部分厚度大，如3、9、10、12號鉆孔揭露厚度在1.10～2.08m之間，而井田邊緣部分煤層變薄至尖滅。煤層頂板為灰白色鋁土頁巖或粉砂巖，內(nèi)含較多的植物化石碎片。

2號煤層：位于斗軍灣組的中部，分布較廣，為本區(qū)的主要可采煤層，上距3號煤層為4.77～17.74m，平均8m，煤層厚度1.10～5.52m，平均3.41m，煤層結構較復雜，含夾矸一層，厚約0.60～1.30m，煤層頂板為鋁土頁巖，含有豐富的楊柳科、松柏科植物化石碎片及腹足類、瓣腮類動物化石碎片。

1號煤層：位于2號煤層下部，與2號煤層間距為2～4m，煤層厚度為0.65～6.37m，平均3.06m，煤層頂板比較穩(wěn)定，主要為鋁土頁巖和泥質(zhì)巖，內(nèi)含豐富的動物化石，底板穩(wěn)定性較差，由于受古地形的控制，煤層往往與很薄的泥巖接觸，或直接與底部的礫石接觸。

0號煤層：本區(qū)除上述三層主要可采煤層外，在斗軍灣組含煤系的底部含有0號煤層，但分布極不穩(wěn)定，煤層可采厚度變化較大，僅有12號、9號鉆孔達到了可采標準，厚度為1.75～1.55m，呈透鏡體，頂?shù)装寰鶠樽仙搸r及粘土組成。

5 煤質(zhì)

胡家莊含煤區(qū)屬于第三系煤田，煤層由于沉積時代較新，表現(xiàn)其變質(zhì)程度較低，根據(jù)鉆孔取樣化驗分析（詳見表1）。

表1

從表中可以看出，各層煤的灰份較高，其原因無穎是由煤的原始物、泥質(zhì)沼的轉(zhuǎn)化環(huán)境及其后生因素影響而決定，此外，煤的焦油含量較高是，發(fā)熱量也較大。各煤層煤質(zhì)特點的差異性不大，其分帶性較差，這種情況均反映了低碳化程度煤質(zhì)的特點。

6 沉積環(huán)境及含煤建造

胡家莊煤田位于中朝陸臺，山西地臺與燕山準地槽之間，太行山陸背斜西翼之構造盆地中，寒武紀未期，由于地殼上升運動，使該區(qū)露出水面，長期處于侵蝕狀態(tài)，在此運動過程中所表現(xiàn)的地史特征，除長期的風化剝蝕作用外，還伴隨了巖漿巖的活動，到中生代未期，由于燕山運動的影響，經(jīng)過歷次造山運動所硬化的地臺區(qū)又開始重新活動，因而形成了很多山間盆地和構造盆地，為煤田的形成創(chuàng)造了自然地理條件。后來由于阿爾卑斯期之喜馬拉雅運動的影響，使得盆地四周不斷上升，加強了侵蝕作用，因而在盆地中沉積了厚達300～500m的第三系沉積，在沉積的同時，地殼曾一度出現(xiàn)安定時期，形成大型的閉式湖沼盆地，當時由于氣候條件比較溫暖而潮濕，適合植物的生長，其中以松柏和楊柳科的植物最為繁盛。由于地殼下沉速度加快，湖沼中堆積泥炭層被泥砂等沉積物所復蓋，以后的復蓋層不斷加厚，生物化學作用逐漸減弱至消失，以物理化學作用為主，泥炭在上復巖層所產(chǎn)生的靜壓力為主影響下，逐漸被壓緊，固結、失水，逐漸趨于致密，與此同時泥炭中的腐植酸側(cè)鏈發(fā)生分裂和閉合作用，其結果使側(cè)鏈上的炭原子轉(zhuǎn)入到芳香核中，同時放出CO2、CH4、H2O等氣體、液體物質(zhì)，使官能團數(shù)目減少，腐植酸含量降低。經(jīng)過一系列的變化，形成今昔的第三系褐煤沉積。之后，由于古地理條件的變化，氣候由潮濕轉(zhuǎn)為干燥，形成了河流沉積相的礫石沉積，到喜馬拉雅運動未期，由于龍山運動的影響，使得煤田整體上升，因而第三系地層又重新遭到侵蝕，由于侵蝕基準面的下降，以及向源侵蝕的結果，使煤田割成此起彼伏的現(xiàn)代地貌特征，從目前來看，區(qū)內(nèi)的沖溝、階地、礫巖的發(fā)育，都說明了該區(qū)仍處于上升狀態(tài)。

綜合上述，胡家莊斗軍灣組含煤組屬于淡水湖沼相沉積，內(nèi)陸型含煤建造。這就決定了該區(qū)構造簡單，形成的地層分布面積小，穩(wěn)定性差，結構較復雜，煤層夾矸主要以粘土巖、炭質(zhì)泥巖。煤層頂部含泥質(zhì)巖或沖積相，煤層之下往往有薄層底粘土，含煤性差別很大，以中厚煤層為主，有時出現(xiàn)巨厚煤層，一般厚度變化大、分叉現(xiàn)象極為普遍，并常見有河流沖蝕煤層。

7 結論

胡家莊第三系褐煤為內(nèi)陸淡水湖沼相沉積，煤層埋藏較淺，構造簡單，儲量較大，且該區(qū)褐煤可用來低溫干餾、氣化、化工等原料，也可以用作制取褐煤蠟工業(yè)的基本原料。合理開發(fā)該區(qū)煤炭資源，必將緩解河北煤炭基地緊缺矛盾，給地方帶來可觀的經(jīng)濟效益。

［1］河北省煤炭地質(zhì)勘探公司編.河北省煤炭資源圖集[M].1986,12.

［2］毛志強,鄒常璽.煤田地質(zhì)學[M].1981,11.

［3］孫云鍺.古生物地史學[M].1960.

［4］煤炭工業(yè)部138隊編.河北省淶源煤田胡家莊井田精查地質(zhì)報告[R].1960.