地下煤層自燃區(qū)巖石磁性增強特征及機理研究——以內蒙古烏達和寧夏汝萁溝煤礦為例

熊盛青，于長春

中國國土資源航空物探遙感中心，國土資源部航空地球物理與遙感地質重點實驗室，北京 100083

1 引 言

地下煤層自燃是指地下未開采煤層自我燃燒產(chǎn)生的火災，在我國新疆、甘肅、寧夏等?。▍^(qū)）發(fā)生尤為普遍［1］，浪費了資源又破壞了環(huán)境.自燃區(qū)分布范圍、著火點位置等信息是實施滅火工程的前提，急需尋找有效的探測方法.野外測量實踐表明，磁法以其輕便，施工難度低等優(yōu)勢，在自燃區(qū)探測工作中應用比較普遍［2－12］.由于煤層及以沉積巖為主的頂?shù)装鍘r石磁性通常很弱，難以引起明顯磁異常，但是圍巖經(jīng)煤自燃烘烤冷卻后形成的燒變巖，通常具有較強的磁性［2，13］，成為磁法探測目標.燒變巖磁性增強是高溫熱剩磁導致的.一般認為，巖石樣品加溫過程中出現(xiàn)了磁性礦物轉換，生成了磁性較強的鐵磁性礦物［14－16］.例如，菱鐵礦［17－19］熱處理后等溫剩磁特征表明高溫熱剩磁是燒變巖磁性增強的主要原因，黃鐵礦［20］受熱分解最終生成磁黃鐵礦，鐵硫化物［21］磁黃鐵礦在逐步加熱過程中經(jīng)磁鐵礦最后氧化成赤鐵礦.煤自燃的熱分析研究表明煤自燃溫度一般可達562℃［22］，這也為燒變巖磁性的形成提供了條件等等.

以往的研究主要關注的是巖石本身的磁學特征和單礦物（如菱鐵礦）與溫度的關系，有關煤層燃燒過程中持續(xù)對巖石加溫和煤火燃燒結束后巖石逐漸降溫過程中巖石磁性變化過程以及礦物成份的變化情況等研究不夠深入.煤火引起巖石磁性變化和磁異常形成的機理仍有許多問題有待研究，例如：

（1）燒變過程中不同溫度的巖石磁性是否有明顯差異？

（2）巖石中礦物成份如何變化且與磁性關系如何？

（3）巖石加溫或退溫過程中其磁性是如何變化的？

（4）依據(jù)磁異常能否區(qū)分無火區(qū)、燃燒區(qū)和死火區(qū)？

本文系統(tǒng)采集了寧夏汝箕溝煤田和內蒙古烏達煤田不同層位的巖石樣品，對樣品在實驗室進行了不同方式的加溫、降溫磁性測量試驗，以及樣品加溫前后礦物成分的巖礦鑒定.根據(jù)實驗測試結果，研究溫度對巖石磁性的影響規(guī)律并進行理論分析，探索不同燃燒階段巖石磁性變化特征和形成機理.

2 研究區(qū)地質概況

烏達煤礦位于內蒙古自治區(qū)烏達市西北10km處，位于鄂爾多斯盆地西緣，屬華北石炭二疊紀煤田，地層由上而下劃分為第四系（Q）、第三系（R）、上二疊系石盒子組（P2sh）、下二疊系山西組（P1s）、上石炭系太原組（C3t）、中石炭系本溪組（C2b）等.下二疊系山西組（P1s）含煤十層，其中1＃、2＃、4＃、6＃、7＃穩(wěn)定，是煤礦主要可采煤層；上石炭系太原組（C3t）含煤層17 層，其中8＃、9＃、10＃、11＃、12＃上、12＃、12＃下.烏達煤礦1958年開始建井，1961年蘇海圖煤礦井下9＃、10＃高硫煤自燃，從1978年開始蘇海圖煤礦井下采空區(qū)先后形成Ⅳ－1、Ⅳ－2等6個地面火區(qū).這些火區(qū)燃燒時間長，面積廣，損失大，污染嚴重［23］.

汝箕溝煤礦位于寧夏賀蘭山北段中央山脈，在銀川市西北相距100km處，屬侏羅紀煤田.地層由上而下劃分為第四系松散堆積，中侏羅統(tǒng)直羅組、下侏羅統(tǒng)延安組、上三疊統(tǒng)延長群.直羅組以粗砂巖為主，出露厚度為130～190m.區(qū)內巖層含煤八至九層，自上而下順序編號為一，二及二1、二2，三，四，五，七11、七21及七2.延安組為礦區(qū)主要含煤地層，上部為厚層石英砂巖夾主要煤層，下部為石英粗砂巖、粉砂巖互層夾薄煤層，底部有含鮞狀菱鐵礦粉砂巖與延長群呈平行不整合接觸，厚度在230至270m之間.延長群主要為一套巨厚層粗、中粒砂巖、粉砂巖及泥巖互層.汝箕溝礦區(qū)煤層火災的發(fā)生可追溯到清朝同治年間，距今已有百余年歷史［24］.成災原因被認為主要與小煤窯開采中失火有關，有些火區(qū)可能源于煤層自燃或地質災害引起.

3 高分辨率航磁測量及煤火異常特征

2005年中國國土資源航空物探遙感中心使用吊艙式直升機頻率域電磁、磁測量系統(tǒng)，在內蒙古自治區(qū)烏達煤礦區(qū)進行了高分辨率電磁和磁法測量［8］.測線間距50m，測線方向為東西向，磁探頭平均離地高度為49m，獲得了高精度航磁ΔT磁場圖（圖1）.

由圖1可見，該區(qū)的磁場總體上表現(xiàn)為較為平靜的區(qū)域背景磁場，且具有北東高，西南低的變化趨勢，在此背景之上疊加有2條近南北向的弧形升高磁異常帶以及其它一些零星分布的局部異常.平靜的區(qū)域磁場系由該區(qū)廣泛分布的無磁、弱磁性砂巖等沉積地層及煤層引起，由于煤田地區(qū)地質構造、地層分布較為單一，故磁場面貌反映較為平靜.近南北向的弧形升高磁異常帶與地下煤火區(qū)分布大體相吻合.這類磁異常大都為形態(tài)規(guī)整的正異?；蛘摪樯漠惓?，且負值一般位于異常的北側.

2005年從圖1中34個異常中隨機選取了21個航磁異常進行了地面踏勘檢查.21處磁異常中，正在燃燒的煤層有9處（編號為C1、C9、C10、C14、C16、C17、C18、C20、C24），煤層燃燒已經(jīng)熄滅的有6處（編號為 C11、C12、C15、C21、C25、C26）；煤矸石堆引起3處（編號為C7、C13、C32），人文活動有關為3處（編號為 C19、C22、C27）［8］.這一結果表明，航空磁測方法能夠發(fā)現(xiàn)具有一定規(guī)模的燃燒煤層及燃燒已熄滅煤層所引起航磁異常.為了研究煤火燃燒產(chǎn)生磁異常的機理，探討依據(jù)航磁異常能否區(qū)分無火區(qū)、燃燒區(qū)和死火區(qū)問題，本文進行了大量的實驗.

圖1 烏達煤礦區(qū)航空ΔT磁場圖1.地面勘查圈定的煤火區(qū)；2.C1—C34為磁異常編號；3煤礦位置.Fig 1 AeromagneticΔTmap in WUDA Coal Ore Region 1.Coal fire combustion areas by ground truth delineated in blue lines；2.C1—C34refer to different magnetic anomalies；3.Place of Coal Ore.

4 實驗研究

4.1 實驗巖石樣品采集

采用以下三種方式在寧夏汝箕溝和內蒙古烏達煤田采集了巖石樣品：

（1）在煤與未著火煤層頂板接觸帶上采集巖石樣品.地點在汝箕溝煤礦區(qū)，采樣間距25～30cm，典型樣品編號為 R6－1、R7－1、R8－1、R9－1.

（2）沿實測地質剖面采集巖石樣品.地點在汝箕溝煤田陰坡火區(qū)，典型樣品編號為RP－6.

（3）采集不同的未著火煤層頂板巖石樣品.地點在烏達煤田.典型樣品編號為 W2－1、W9－1、W12－1.編號規(guī)則以 W2－1為例，W為烏達礦區(qū)，2－1為2＃煤層頂板巖石1號樣品，其它編號依此類推.

這些樣品，既有地表巖石、又有地下巖石；有分散采集，又有集中采集，具有良好的代表性.

4.2 巖石加溫前后鐵質礦物含量分析

采用Opton反光顯微鏡及Olympus附件，根據(jù)光片特征對典型樣品進行了常溫和加溫到700℃并冷卻后的含鐵氧化物測定，結果見表1和表2.

其特點是：

（1）絕大多數(shù)巖石樣品中含有黃鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等磁性載體礦物以及可燃有機質，但均無磁鐵礦.

（2）不同礦區(qū)樣品的含鐵氧化物含量有差異.汝箕溝礦區(qū)陰坡火區(qū)標本（RP－6）中不含有赤鐵礦，黃鐵礦、褐鐵礦，含鐵氧化物含量總和均低于0.4%.汝箕溝R系列樣品中含有一定的黃鐵礦、赤鐵礦及菱鐵礦，但含量一般低于0.2%；褐鐵礦含量較高，達1.7%～5.5%.烏達煤田鐵礦物含量相對較少且變化大，以赤鐵礦及黃鐵礦為主，不含褐鐵礦.

（3）巖石樣品在自然狀態(tài)下，其所含的含鐵氧化物的顆粒小且分散，最小5μm，最大65μm，多數(shù)為屬于10～100μm的微粒狀，屬于膺單疇（PSD，1～20μm）顆粒和多疇（MD，大于20μm）結構的含鐵氧化物.

（4）巖石樣品加熱至700℃再冷卻到常溫以后（見表1），其磁鐵礦含量明顯加強，達到0.1～0.5%；鐵質總量增加，達到1.0～6.0%；礦物結構有變化，加溫前一般為不規(guī)則微粒狀、短脈狀和碎屑狀，加溫后多為規(guī)則微粒狀，且顆粒大小比加溫前略有減小，一般為10～150μm，大多屬于多疇（MD，大于20μm）結構，部分膺單疇（PSD，1～20μm）結構.巖石樣品的黃鐵礦、赤鐵礦和褐鐵礦含量有變化，其中多數(shù)樣品黃鐵礦含量略有增加，多數(shù)樣品赤鐵礦含量增加、褐鐵礦含量減少.

4.3 加溫前后巖石磁性變化特征

4.3.1 模擬實驗方法

地下煤層在燃燒過程中放出大量的熱量，其中大部分的熱量被圍巖吸收，促使圍巖溫度升高，形成圍繞火源的熱異常體.這個熱異常體在煤火發(fā)生、發(fā)展和熄滅的各個階段，依次出現(xiàn)升溫、高溫、降溫過程.在前兩個階段中，基本是有氧環(huán)境，而在煤火熄滅階段，有時是由于缺氧造成的.因此，考慮到現(xiàn)有實驗室條件，設計了如下兩個實驗方案，全面了解加溫前后巖石磁性特征的變化.

方案1：測定了無氧（惰性氣體環(huán)境）條件下，巖石磁化率與溫度關系曲線（κ－T 曲線）.將這些樣品研磨成100～200μm細顆粒，之后放入到KLY－3s系統(tǒng)［25］中測量.測量過程是自動且連續(xù)，溫度變化首先從室溫26℃左右開始升高，隔大約3℃左右記錄一次磁化率值，溫度最高值是700℃，而后逐漸降溫到室溫，也是隔大約3℃左右記錄一次磁化率值，采樣密度可以有效地了解曲線細節(jié).測定工作是在中科院地質與地球物理研究所古地磁與地核動力實驗室完成的.

表1 典型樣品加溫前與加溫700℃再冷卻后含鐵氧化物含量對比Table 1 The comparison on the content of iron－containing oxides before being heated and after being cooled from 700℃

表2 典型樣品加溫前含鐵氧化物含量Table 2 The content of iron－containing oxides before being heated

方案2：有氧條件下巖石獲取磁性過程的模擬.將巖石樣品加工成2cm×2cm的立方體，在室溫下測得樣品的磁化率和磁化強度，之后把這些樣品放入到加熱儀器中加熱到所需要的溫度，再把這些樣品放在地磁場里降溫至室溫，分別測定其磁化率和剩余磁化強度.磁化率測量儀器是南京地質礦產(chǎn)研究所生產(chǎn)的HKB－1型磁化率儀（卡帕橋），剩余磁化強度測量儀器是JR6A型旋轉磁力儀.模擬試驗是在中國地質大學（北京）環(huán)境磁學與古地磁學實驗室完成.

4.3.2 無氧條件下巖石磁化率隨溫度的變化

巖石樣品的磁性測量實驗分兩次進行，主要測定了無氧（惰性氣體環(huán)境）條件下，巖石磁化率與溫度關系曲線（κ－T曲線）.由圖2可見：

（1）所有的巖石樣品在自然狀態(tài)下，磁化率都很低，小于10×10－5SI；其中小于3×10－5SI巖石樣品占83%.

（2）在無氧加熱處理過程中，多數(shù)巖石樣品在低于400℃時，其磁化率沒有明顯的變化；多數(shù)巖石樣品（77%）當溫度持續(xù)升高到500℃左右時，其磁化率κ出現(xiàn)了峰值，少數(shù)出現(xiàn)了雙峰，但溫度位置相差較大，峰值磁化率一般是常溫的4～5倍，少數(shù)（33%）達到10～100倍；各種巖石樣品的磁化率在500℃之后開始急劇的下降并趨于0；繼續(xù)加溫到600℃以后，巖石樣品的磁性消失.

（3）在冷卻過程中，居里點溫度以上的無磁性樣品隨著溫度的降低，磁化率κ陡然增大，樣品中的鐵磁性礦物隨著溫度的降低又獲得了磁性；當溫度降到500℃左右，磁化率曲線上出現(xiàn)了峰值；隨著溫度的繼續(xù)下降，樣品R6－1、R8－1在200℃時出現(xiàn)了第二個峰值，而第二個峰值比第一個峰值要?。焕^續(xù)冷卻到24℃（室溫），磁化率κ也逐漸的減小，但是遠大于原巖磁化率值.

圖2 典型樣品κ－T曲線圖Fig.2 Temperature dependence susceptibility measurements for type sample

縱觀所有巖石樣品降溫的κ－T曲線，均沒有沿升溫曲線返回到原點，而且是比原值有較大程度升高.特別是在常溫下，高溫處理過的巖石樣品的磁化率比原巖石樣品磁化增大很多倍（50%比原來增大100～800倍，33%增大10倍以上）；在降溫過程中k－T曲線出現(xiàn)峰值，最大峰值多數(shù)位于450～500℃之間.

（4）對比圖2中a、b、c和e、f圖，烏達地區(qū)巖樣降溫磁化率曲線峰值小于汝箕溝，說明烏達燒變巖磁性弱于汝箕溝地區(qū).

4.3.3 有氧條件下巖石獲取磁性過程的模擬研究

地下煤層在燃燒過程中放出大量的熱量，其中大部分的熱量被圍巖吸收，促使圍巖溫度升高.由于熱量的擴散主要以巖石傳導為主，因此距離火源較近的巖石溫度高，距離火源遠的巖石溫度低，形成圍繞火源的熱異常體.這個熱異常體在煤火發(fā)生、發(fā)展和熄滅的各個階段，依次出現(xiàn)升溫、高溫、降溫過程.但溫度條帶所達到的最高溫度是不同的，獲得的磁性大小也應該有差別的.

實驗以50℃間隔，依次加溫升至700℃，少數(shù)樣品加熱到1100℃.典型樣品測量結果如圖3所示.

由于同一樣品相對應的磁化率曲線和磁化強度曲線的形態(tài)相似，圖3中a、b、c、d、e、f圖給出了不同截止溫度（指巖石樣品降溫前的溫度）降溫獲得的剩余磁化強度的曲線.這組曲線的特點是，各個樣品的剩余磁化強度曲線隨溫度升高其曲線上升的趨勢是一致的；隨著截止溫度的繼續(xù)升高到500～600℃之間，R系列巖樣的磁化率和磁化強度曲線都明顯出現(xiàn)了一個階段式的升高，幅度達到幾百倍以上.加熱到700℃以上后樣品的磁性出現(xiàn)明顯的下降，趨于消失.

對比圖2和圖3可知，在有氧條件下加熱巖石獲取磁性比無氧條件下加熱巖石獲取磁性強許多，磁化率要高將近一個級次，其原因是有氧加溫條件下形成了新的鐵磁性礦物.

以上分析結果表明，煤層圍巖的溫度一般要達到500℃以上，才能獲得較強磁性.也就是說，在烏達、汝箕溝地區(qū)與燒變巖有關的磁異常主要是由溫度高于500℃圍巖形成的.

圖3 典型樣品磁性與溫度關系圖Fig.3 Temperature dependence magnetic features for type sample

5 煤火區(qū)巖石磁性特征與變化機理分析

綜合分析煤火區(qū)巖石磁性測試分析結果及實測航磁數(shù)據(jù)，可將煤火區(qū)煤層自燃不同階段的巖石磁性特征歸納如下：

巖石磁學研究結果表明［14，26－28］，巖石磁性的大小是由磁化率、感應磁化強度和剩余磁化強度來表示，其中磁化率是衡量巖石磁性的重要參數(shù)之一，主要取決于磁鐵礦等磁性礦物的含量.巖石中磁性礦物的含量與巖石的磁性之間的關系是很復雜的.一般來說，鐵磁性礦物含量越多，磁性也就越強.對許多礦區(qū)巖礦石標本的磁化率及磁鐵礦體積百分含量所進行的相關分析結果表明，標本的磁化率隨磁鐵礦的體積百分含量的增多而增大.盡管如此，他們之間并沒有嚴格的正比關系.對于相同的鐵磁性礦物來說，外磁場的強度變化，還有溫度等各種因素都會影響巖石磁化率的大小.特別是溫度對巖石磁性的影響，就其數(shù)值大小而言，它比地磁場變化影響還要大.

表3 煤火區(qū)不同燃燒階段巖石的磁性特征Table 3 The magnetic features of the rocks being different burning periods in coal combustion area

上述巖石樣品巖性及其在常溫及加熱處理過程中磁性、鐵質礦物含量及其結構變化有如下特點：

（1）在常溫下，由于煤田分布區(qū)巖石樣品中的鐵磁性礦物含量較少，黃鐵礦和赤鐵礦的一般在0.1～0.3%，褐鐵礦含量相對要多一些，則常溫下均顯示了弱磁性.

（2）在加熱過程中，多數(shù)巖石樣品在低于400℃時，其磁性（磁化率和剩余磁化強度）沒有明顯的變化，這是因為低溫條件尚不足以產(chǎn)生新的礦物；多數(shù)巖石樣品當溫度持續(xù)升高到500℃左右時，其磁化率κ出現(xiàn)了峰值，其原因是繼續(xù)加熱的過程中，樣品中的鐵質性礦物受溫度的作用產(chǎn)生的新的磁性礦物，具有了較強的磁性，即磁化率隨著溫度的升高逐漸的增加；繼續(xù)加溫到約600℃以后，巖石樣品的磁性都消失了，這是因為巖石樣品中鐵質礦物達到居里溫度后發(fā)生退磁所致，如磁黃鐵礦在高溫下可轉變?yōu)闊o磁性的赤鐵礦（表4）.

總體上講，巖石樣品在加熱后降溫過程中獲得的磁性較加溫過程中獲得的磁性強，且只有在溫度超過居里溫度后才有可能獲得較強的磁性.對比巖石樣品升溫和降溫時磁化率曲線，發(fā)現(xiàn)冷卻過程中樣品磁化率κ不再沿升溫過程的曲線返回，巖石磁化率在降溫過程中的數(shù)值要比升溫過程的數(shù)值大得多，說明經(jīng)過熱磁作用后，巖石標本的磁性顯著增強了，這是因為樣品保存了升溫過程中產(chǎn)生的新的強磁性礦物（磁鐵礦等）造成的.內蒙古平莊西露天煤礦頂板砂巖的磁性研究發(fā)現(xiàn)［16］，自然狀況下樣品中的菱鐵礦和黃鐵礦，經(jīng)高溫熱處理后基本上都轉化為強磁性的磁鐵礦，但在加熱過程中，含菱鐵礦的巖石磁性比含黃鐵礦巖石大一個級次.所以，煤田的蓋層內所含的菱鐵礦砂巖是引起燃燒區(qū)煤田上方磁異常的主要原因，黃鐵礦是燃燒區(qū)磁異常的次要原因.變泥質巖包體樣品的熱磁實驗鑒別結果表明［15］，在500℃以后磁化率的升高則是由磁鐵礦從鈦磁赤鐵礦中出溶所致，即由加熱過程中次生的磁鐵礦引起，而并非代表原始（即加熱前）樣品中的磁鐵礦成分.

在降溫過程中有的巖樣出現(xiàn)了兩個峰值，提示巖石樣品中的鐵磁性礦物處于不穩(wěn)定狀態(tài)中.通過降溫和升溫的磁化率曲線上500℃時的峰值大小不相等，降溫的巖石磁化率比升溫的巖石磁化率峰值高了幾十倍甚至上千倍，說明巖石標本中含有不同居里點溫度的兩種以上的鐵磁性礦物.不同巖石樣品的磁性升高時的溫度不同是由于礦物成份的居里溫度有差異所致，見表4.

巖石樣品在加溫和降溫過程中的磁性變化可能還與其巖性及其新形成的磁性礦物的結構有關.根據(jù)巖石磁學的有關理論［26，28］，巖石的磁性反映磁性礦物的微結構，特別是決定顆粒的磁疇狀態(tài)的顆粒大小和形狀等因素.磁鐵礦顆粒大小為0.5～1μm時，具有單（磁）疇（SD，single domain）結構，磁化是均勻的朝著一個方向，因此磁性超強；顆粒大小大于20μm時，具有多疇（MD，multidomain）結構，顆粒包含許多磁疇，磁疇的磁化方向各不相同；大于1μm、小于20μm的顆粒具有介于SD和 MD顆粒之間的性質，稱為膺單疇（PSD，pseudosingle domain）顆粒.單疇磁鐵礦的磁化強度比多疇結構磁鐵礦的磁化強度大2～3個數(shù)量級.當巖石從高溫經(jīng)過居里點達到常溫時，SD和幾微米大小的PSD顆粒能夠獲得穩(wěn)定的很強的剩余磁化（TRM），比MD顆粒所能獲得的要大幾個數(shù)量級.本次巖礦測試結果表明，巖石樣品在自然狀態(tài)下，其所含的鐵質礦物一般為不規(guī)則微粒狀、短脈狀和或碎屑狀，顆粒小且分散，最小5μm，最大650μm，多數(shù)為屬于10～100μm的微粒狀，因不含或很少含磁鐵礦，故在常溫條件下樣品的磁性較弱.使用ZH－1磁化率儀測量汝箕溝地區(qū)的巖樣磁化率一般在20～30×10－5SI左右，而烏達地區(qū)的巖樣磁化率一般在5～20×10－5SI之間，說明煤火試驗區(qū)正常圍巖的磁性較弱.巖石樣品加熱至700℃再冷卻到常溫以后，鐵質礦物結構有變化，多為較規(guī)則的微粒狀，顆粒大小比加溫前略有減小，一般為10～150μm，大多屬于多疇（MD，大于20μm）結構，部分膺單疇（PSD，1～20μm）結構，因而磁性增強.，其磁化率一般為n×100×10－5SI，因此在煤層自然區(qū)一般可形成磁異常，但不會形成強磁異常.

表4 不同礦物磁性特征及居里溫度Table 4 The magnetic features of different iron deposits and Curie temperature

而各個巖石樣品磁化率增大的幅度不同，主要是因為巖石巖性及其內含的磁性物質的成分、含量不同所致，或者是磁性礦物的顆粒大小、結構、機械外力作用、地質作用（包括氧化還原作用、變質作用、蝕變作用）等因素也可能產(chǎn)生影響.一般泥質粉砂巖、沙質粉砂巖等的磁性較粗粒砂巖的磁性強，自然狀態(tài)下鐵質物質含量高的巖石磁性較強；有氧條件下巖石獲得的磁性比無氧條件下獲得的磁性強；地磁場的作用影響相對較?。?6］.

6 結論與討論

6.1 地下煤層自燃時溫度可達800～1000℃以上，巖層受高溫烘烤變質成淺紅色、赭色、淺黃色燒變巖，頂?shù)装鍑鷰r原有的結構性質要發(fā)生變化，其礦物成分也要發(fā)生物理化學性質（如磁性）的變化，主要原因是含有少量鐵磁性礦物的巖石在溫度升高時產(chǎn)生了新的鐵磁性礦物（如磁鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等）.

6.2 煤層的磁性隨溫度變化很小，圍巖磁性變化較大.圍巖磁性的變化在煤層不同燃燒階段有不同的特征.在自燃的初始階段（小于400℃）時，圍巖表現(xiàn)為無或弱磁性；隨著在煤層進一步燃燒，達到燃燒中心形成期（400～600℃）時，圍巖溫度逐漸上升，磁性出現(xiàn)升高，但變化較大；在燃燒系統(tǒng)形成期（600～900℃），圍巖磁性迅速下降；在更高溫度條件下（900℃以上），圍巖磁性消失；在煤層燃燒后期至燃燒結束后，溫度高于500℃的圍巖溫度降低，巖石磁性較原巖有顯著升高.不同地區(qū)由于巖石巖性及其礦物成份的差異，引起的磁性變化的大小不同，但變化規(guī)律是基本一致的.

6.3 野外測量表明，在自燃的初始階段，磁測難以獲得有效的磁異常；達到燃燒中心形成期，磁測可獲得有效的磁異常，但磁異常成點或線狀，異常強弱不均；在煤層燃燒后期至燃燒結束后，形成了燒變巖，磁測可獲得明顯的磁異常，相對其它初始和燃燒階段，此時磁異常成片或帶狀，基本覆蓋煤火燃燒區(qū)域，具有面積大、強度高或伴有較大負異常等特征.

6.4 由于煤火自燃引起的磁異常軸向及展布范圍與煤火燃燒區(qū)密切相關，與區(qū)域內其它磁性地質體產(chǎn)生的磁異常特征存在一定差異，因此，通過測量和解釋地下煤層自燃區(qū)的磁場，可以有效地發(fā)現(xiàn)燒變巖體并區(qū)分不同的燃燒階段，指導滅火工作.

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