山東省濰坊市北部煤炭資源找礦方向及成礦預(yù)測

汪子杰，顏丙鵬，孫天柱，張進(jìn)平

(山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021)

濰坊市北部煤炭預(yù)測區(qū)位于濰坊市北部、萊洲灣南岸的沿海一帶，行政區(qū)劃隸屬濰坊市寒亭區(qū)和昌邑市，東西長約45km，南北寬約27.6km，面積1243km2。預(yù)測區(qū)第四系發(fā)育，地表工作程度較低，主要進(jìn)行了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、物化探及專項(xiàng)地質(zhì)調(diào)查工作。深部的地質(zhì)勘查工作主要由勝利油田進(jìn)行，鉆探資料顯示昌邑潛凹中古近系普遍發(fā)育，主要為沙河街組四段和孔店組一、二段，其中孔店組二段與五圖群的李家崖組相當(dāng)，普遍含油、氣及油頁巖，地層特征、古生物種屬與五圖群李家崖組可以對比[1]。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

該區(qū)第四系廣泛分布，據(jù)鉆孔資料下伏地層主要為新太古代泰山巖群，古元古代粉子山群，中生代王氏群及青山群，新生代濟(jì)陽群，黃驊群及第四系[2]。

其中濟(jì)陽群分布于預(yù)測區(qū)的大部地區(qū)，發(fā)育沙河街組和孔店組，厚300～1000余米不等，孔店組發(fā)育有3個段，下段巖性為玄武巖夾泥巖，厚度大于160m；中段分為上、中、下3部分，下部巖性為巨厚層淺灰色泥巖，厚度124m；中部巖性為厚層淺灰色泥巖夾粉砂巖，上部為厚層淺灰色泥巖夾薄層粉砂巖、薄煤層，厚度132m，該層的底部孔深1901.5～1905m見煤層，煤層厚0.5～1m。上段分為上、下兩部分，下部為棕紅、紫紅色泥巖夾灰綠色、淺灰色泥巖、粉砂巖，厚度146m；上部為棕紅、紫紅、暗紫色泥巖為主，夾粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，厚度183m。該組為預(yù)測區(qū)主要的含煤巖系，發(fā)育有粉砂巖-泥巖夾煤層的基本層序，沉積環(huán)境主要為河流-沼澤-濱、淺湖相。

1.2 構(gòu)造

該區(qū)位于華北板塊的東端，屬于華北裂陷帶、魯淮地塊、膠遼地塊3個Ⅱ級大地構(gòu)造單元(圖1)。北西屬華北裂陷帶之Ⅲ級構(gòu)造單元濟(jì)陽斷坳；沂沭斷裂帶從預(yù)測區(qū)中部南北向穿過，將預(yù)測區(qū)內(nèi)華北板塊山東部分一分為二，西側(cè)為魯淮地塊，Ⅲ級構(gòu)造單元屬魯中隆起、沂沭斷裂帶；東側(cè)為膠遼地塊之Ⅲ級構(gòu)造單元膠北隆起。

圖1 預(yù)測區(qū)大地構(gòu)造位置

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，因被第四系覆蓋，根據(jù)資料分析，區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造主要分為NNE向、NE向及NW向、近EW向斷裂[3]。

NNE向的斷裂構(gòu)造主要為沂沭斷裂帶，自西向東4條主干斷裂依次為鄌郚-葛溝斷裂、沂水-湯頭斷裂、安丘-莒縣斷裂、昌邑-大店斷裂[4]，預(yù)測區(qū)主要位于4條主干斷裂所夾持的斷塊中。

NE向斷裂較發(fā)育，常集中分布呈斷裂帶出現(xiàn)，多呈30°～40°，延伸較遠(yuǎn)。以左行壓扭性為主，主要活動于燕山期，部分?jǐn)嗔褞У谒募o(jì)仍在活動，控制第四系分布及厚度。

2 地層對比劃分

2.1 含煤地層層序分析對比

從收集到的鉆孔資料來看，預(yù)測區(qū)內(nèi)的含煤巖系主要為古近紀(jì)地層，該次成礦預(yù)測以尋找古近系的煤層為主，因此僅對區(qū)內(nèi)的古近系層序進(jìn)行分析。

1—礫巖；2—粉砂巖；3—油斑粉砂巖；4—煤層；5—炭質(zhì)頁巖；6—泥巖；7—頁巖；8—細(xì)砂巖；9—泥質(zhì)粉砂巖；10—玄武巖；11—炭質(zhì)泥巖；12—灰質(zhì)含礫砂巖；13—白云質(zhì)砂巖；14—灰質(zhì)砂巖；15—第四系+新近系圖2 預(yù)測區(qū)古近紀(jì)含煤巖系柱狀對比圖

從收集到的十幾個鉆孔資料來看，該區(qū)僅昌參一、昌參二井發(fā)育有薄層煤，其中昌參一井鉆孔揭露3265～3290m發(fā)育5層薄煤層，單層厚0.5～1m,總厚度6m。昌參二井在1902～1903m，1904.5～1905m處發(fā)育兩層薄層煤,厚僅1m，0.5m，其他鉆孔未見有含煤巖層，但見發(fā)育有數(shù)層炭質(zhì)頁巖及炭質(zhì)泥巖,與昌參二井含煤巖層或炭質(zhì)頁巖層位具有可比性。從圖2可以得出，昌邑凹陷中的含煤巖系主要賦存于孔店組地層中，含煤巖系的沉積中心在昌參一、二井一帶，向南北兩側(cè)逐漸尖滅，該組厚度總體南薄北厚，說明沉積作用自北向南超覆的，地層產(chǎn)狀應(yīng)傾向N，煤層的埋藏深度自南向北逐漸加大。

2.2 含煤巖系區(qū)域?qū)Ρ?/h3>

2.2.1 巖石地層劃分對比

預(yù)測區(qū)內(nèi)的濟(jì)陽群孔店組與五圖群許多特征可以對比，區(qū)內(nèi)以昌參2井為例與五圖地區(qū)及龍口地區(qū)的五圖群的地層進(jìn)行了劃分對比(圖3)。

1—礫巖；2—砂礫巖；3—砂巖；4—泥巖；5—鈣質(zhì)泥巖；6—砂質(zhì)泥巖；7—灰?guī)r；8—頁巖；9—泥灰?guī)r；10—煤；11—含油頁巖；12—玄武巖；13—不整合界線；14—鈣質(zhì)泥巖；15—鈣質(zhì)砂巖；16—油斑粉砂巖；17—炭質(zhì)頁巖；18—動物化石；19—第四系；20—牛山組；21—館陶組；22—小樓組；23—李家崖組；24—朱壁店組；25—沙河街組；26—孔店組一段；27—孔店組二段；28—孔店組三段；29—白堊系；30—寒武-奧陶系圖3 區(qū)內(nèi)孔店組與鄰區(qū)五圖群地層對比圖

巖性特征對比發(fā)現(xiàn)孔店組的3個段與五圖群的3個組分別對應(yīng)。兩者都含煤、炭質(zhì)頁巖、油頁巖，生物群都產(chǎn)Eucypriswutuensis。兩者分別劃不同的地層系統(tǒng)，是由于歷史原因及上覆地層發(fā)育程度關(guān)系，還有所處的大地構(gòu)造位置等因素。

2.2.2 層序地層劃分對比

預(yù)測區(qū)內(nèi)的古近系孔店組劃分出2個Ⅲ級層序，與黃縣盆地及五圖盆地的五圖群2個Ⅲ級層序可以對應(yīng)(圖3)。五圖群層序具有三元結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即由低水位體系域、水進(jìn)體系域和高水位體系域組成，層序Ⅰ中的低水位體系域由早期低水位和晚期低水位體系域組成，早期低水位主要由沖積體系構(gòu)成，為黃縣盆地早期的充填沉積。層序Ⅱ高水位體系域可以細(xì)分出早期高水位和晚期高水位組成，早期高水位為盆地覆水最深時的沉積。晚期高水位是盆地處于萎縮期，沉積充填以粗碎屑為主[5]?？椎杲M的層序亦由三元結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，但低水位體系域發(fā)育較差，反映了區(qū)內(nèi)盆緣斷裂活動相對較為溫和。區(qū)內(nèi)的沉積物粒度普遍為偏細(xì)，其沉積環(huán)境以淺湖相及濱湖相為主，水體的深度較黃縣盆地深。通過上述分析對比，認(rèn)為區(qū)內(nèi)的孔店組與五圖群為同時異相沉積產(chǎn)物。

3 成礦預(yù)測

3.1 聚煤規(guī)律分析

預(yù)測區(qū)的找礦方向確定在昌邑?cái)嘞菖璧刂?，聚煤作用主要始于盆地演化的中晚期，位于第二個Ⅲ級層序的水進(jìn)體系域的末期，是在盆地經(jīng)歷初期強(qiáng)烈裂陷后，地殼下降接受沉積，地殼沉降速率與沉積物補(bǔ)給的速率基本趨于平衡的穩(wěn)定狀態(tài)下，水域面積擴(kuò)張至最大時期發(fā)生的，此時盆緣斷裂活動緩慢。聚煤作用始于三角洲前緣—三角洲平原，聚煤作用較弱，形成的煤層厚度較小且分布局限[6]。

昌邑?cái)嘞菖璧鼐勖鹤饔檬芸赜诤杷蝮w制的變化，而盆地水域擴(kuò)張、高水位體系域和盆地萎縮又受盆緣斷裂構(gòu)造活動的控制，在高水位期，盆緣斷裂活動處于比較穩(wěn)定階段，沖積扇退縮，辮狀河、扇三角洲及湖泊沉積體系占據(jù)主導(dǎo)地位，注入盆地的碎屑物質(zhì)變少，粒度變細(xì)，在濱湖、三角洲前緣地帶覆水較淺部位相當(dāng)大的范圍內(nèi)發(fā)生泥炭沼澤化，并形成有重要價值的煤層。

3.2 煤炭資源預(yù)測評價

通過對預(yù)測區(qū)的構(gòu)造-沉積旋回分析、層序地層劃分、斷陷盆地聚煤規(guī)律分析、沉積體系分析、含煤巖系主要巖石類型及巖性組合特征對比分析，結(jié)合收集的鉆孔資料，認(rèn)為預(yù)測區(qū)的含煤巖系主要賦存于古近紀(jì)孔店組中段的上部地層中。煤層主要分布于昌邑潛凹中，受控于昌邑潛凹中的近EW向斷裂構(gòu)造組，該斷裂構(gòu)造組以南的鉆孔中未見煤層，僅發(fā)育有炭質(zhì)頁巖、炭質(zhì)泥巖。

預(yù)測區(qū)內(nèi)昌參二井見煤深度為1902～1903m，1904.5～1905m，僅發(fā)育2層劣質(zhì)煤，煤層較薄、煤質(zhì)較差。昌參一井中見煤深度為3265～3290m，發(fā)育5層煤，單層厚1m左右,煤層總厚度為6m，煤層薄、煤質(zhì)差，賦存深度均大于1800m，不利于煤層的開采利用，劃分為Ⅲ類預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū)。

3.3 資源量估算結(jié)果

預(yù)測采用地質(zhì)塊段法，利用水平投影圖估算資源量。共圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)2個，Ⅰ遠(yuǎn)景預(yù)測區(qū)求得(334)類資源量1983.6萬t，Ⅱ遠(yuǎn)景預(yù)測區(qū)求得(334)類資源量為47391.8萬t，總計(jì)資源量為49375.4萬t。

4 結(jié)論

(1)古近紀(jì)含煤巖組主要為五圖群李家崖組、濟(jì)陽群孔店組。五圖群分布于魯中隆起的昌樂凹陷中，濟(jì)陽群主要分布于沂沭斷裂帶的昌邑潛凹及濟(jì)陽坳陷的東營潛凹中。

(2)通過鉆孔資料結(jié)合構(gòu)造單元的地質(zhì)體分布特征，對含煤遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行了預(yù)測，含煤遠(yuǎn)景區(qū)分布于昌邑潛凹中，受控于近EW向斷裂及沂沭斷裂帶。

(3)昌邑凹陷中的含煤巖系主要賦存于孔店組地層中，含煤巖系的沉積中心在昌參一、二井一帶。該組厚度總體南薄北厚，說明沉積作用自北向南超覆的，地層產(chǎn)狀傾向N，煤層的埋藏深度自南向北逐漸加大。

(4)聚煤作用主要始于盆地演化的中期，位于第二個Ⅲ級層序的水進(jìn)體系域的晚期，此時盆緣斷裂活動緩慢。聚煤作用始于三角洲前緣—三角洲平原，聚煤作用較弱，形成的煤層厚度較小且分布局限。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田立強(qiáng),范士彥,劉松良,等.山東濰坊昌邑地區(qū)找煤方向[J].煤田地質(zhì)與勘探，2008，36(3)：16-18.

[2] 張?jiān)銎?劉明渭.山東省巖石地層[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1996.

[3] 宋明春,徐軍祥,王沛成,等.山東大地構(gòu)造格局和地質(zhì)構(gòu)造深化演化[M].北京：地質(zhì)出版社，2009.

[4] 李洪奎,楊永波,楊鳳杰,等.山東沂沭斷裂帶構(gòu)造演化與成礦作用[M].北京：地質(zhì)出版社,2009.

[5] 孔慶友,張?zhí)斓?于學(xué)峰,等.山東礦床[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

[6] 陳鐘惠.煤和含煤巖系的沉積環(huán)境[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1988.