地震勘探技術(shù)在內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗德日存呼都格礦區(qū)的應用

趙限維，高登輝，胡安順

(1.山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊，山東 泰安 271000；2.山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 泰安 271000)

德日存呼都格井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗烏蘭花鎮(zhèn)方位325°，直距約100km處，行政區(qū)劃隸屬四子王旗白音花蘇木管轄。該次二維地震勘探為整個勘查區(qū)，三維勘探以先期開采地段為主，控制面積為2.55km2。井田地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，是內(nèi)蒙古高原的一部分。大地構(gòu)造位置Ⅰ級構(gòu)造單元為內(nèi)蒙古中部地槽褶皺系，Ⅱ級構(gòu)造單元屬蘇尼特右旗晚華力西地槽褶皺帶，Ⅲ級構(gòu)造單元為二連坳陷，井田位于二連盆地群西南部烏蘭察布坳陷的沙爾花凹陷的西北部[1]。

1 概況

1.1 地層

區(qū)域上出露最老地層為下奧陶系、志留系，從老到新依次有石炭系、二疊系、侏羅系與白堊系、新近系和第四系松散堆積物。

(1)早古生代奧陶紀包爾汗圖群。下部為斑點板巖、變質(zhì)硬砂巖、粉砂質(zhì)變質(zhì)泥巖夾薄層褐鐵礦，上部為紅色英安巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r夾玄武巖、變質(zhì)砂巖夾灰?guī)r透鏡體。

(2)下古生界志留系。志留系上統(tǒng)西別河組：下部為淺黃色薄層狀生物碎屑灰?guī)r夾粉砂質(zhì)板巖、礫巖；中部黃灰色中厚層灰?guī)r、粉紅色后層狀灰?guī)r與粉砂質(zhì)板巖互層；下部灰綠色粉砂質(zhì)鈣質(zhì)板巖、長石砂巖、粗砂巖、含礫砂巖夾砂質(zhì)板巖及灰?guī)r透鏡體。與下伏志留系中下統(tǒng)地層平行不整合接觸。

(3)上古生界石炭系。中石炭世本巴圖組：下部為灰綠色玄武巖、次閃輝綠巖夾凝灰?guī)r、安山巖夾次閃巖；中上部為灰綠色灰色片理化砂巖、凝灰質(zhì)砂巖夾灰?guī)r透鏡體。與下伏志留紀上統(tǒng)西別河組地層不整合接觸。

(4)上古生界二疊系。早二疊世包特格組：由下至上可分為4個巖性段。二疊系下統(tǒng)哲斯組：由下至上可分為2個巖性段。

(5)中生界侏羅系。下部為雜色厚層狀礫巖、中細粒硬砂巖、砂礫巖夾安山玢巖、泥灰?guī)r；上部為礫巖、紫色、灰綠色安山質(zhì)英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r夾安山玢巖、火山角礫巖。與下伏二疊系呈不整合接觸。

(6)中生界白堊系。早白堊世白彥花組：下部為灰綠色砂礫巖、砂巖，黃綠色、灰黑色泥巖夾頁巖，夾有7層煤層。上部為灰白色含礫砂巖夾泥灰?guī)r、泥巖夾含礫砂巖、細砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。與下伏侏羅系呈不整合接觸。

(7)新生界古近系。古近紀始新世有阿山頭組和阿力烏蘇組。古近紀漸新世有額爾登敖包組、下腦崗代組和上腦崗代組。

(8)新生界第四系。第四系中下更新統(tǒng)：灰色、土黃色含礫泥質(zhì)中細砂層夾粘土。

第四系全新統(tǒng)：沖積砂礫層、砂土層；湖積砂礫粘土層、砂層、砂質(zhì)淤泥，含芒硝礦；沖洪積砂礫石層、殘坡積物、風成砂、腐植土。

1.2 成煤條件分析

板塊構(gòu)造觀點認為，在晚二疊世以前，該區(qū)處于華北古板塊的北緣，其北為西伯利亞板塊，兩者之間以古蒙古洋相隔。晚二疊世初，南北兩大板塊碰撞對接，構(gòu)成了更為廣闊的大陸巖石圈板塊。中生代中晚期，上地幔隆起，地殼的軟弱帶被拉伸變薄，伸展斷裂廣泛發(fā)育，形成了一系列的斷陷及凹陷盆地[2]。二連盆地群是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的一個晚中生代盆地群，是我國早白堊世成煤期所形成的一個重要的聚煤區(qū)。該盆地群東起大興安嶺隆起，西至寶音圖隆起，北始于巴音寶力格隆起，南到溫都爾廟隆起，面積約20萬km2。盆地群由五坳四隆、100多個斷陷盆地組成，在一些斷陷盆地內(nèi)蘊藏著豐富的煤炭資源和石油資源。德日存呼都格井田所在的沙爾花盆地是眾多含煤盆地中的一個。

1.3 巖漿巖

區(qū)域上，巖漿巖侵入體見有太古宙變質(zhì)深成侵入體、古生代侵入體、中生代侵入體。太古宙變質(zhì)深成侵入體巖性有片麻狀花崗巖、片麻狀花崗閃長巖。古生代侵入體巖性有閃長巖、石英閃長巖、花崗閃長巖、斜長花崗巖、花崗巖。中生代侵入體巖性有閃長巖、石英閃長巖、二長花崗巖、花崗巖[3]。

綜上所述，地層中侏羅系及其以下的老地層和巖漿巖地質(zhì)體構(gòu)成煤系地層的基底，煤系地層及新生代地層沉積于基底之上。

2 地震地質(zhì)條件

2.1 淺層表層地震地質(zhì)條件

井田地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，是內(nèi)蒙古高原的一部分。區(qū)內(nèi)地形平緩開闊，西部海拔標高為1166～1196m，相對比高30m；東部海拔標高為1150～1226m，相對比高76m。該區(qū)為典型的草原地貌，第四系松散層廣泛分布，地形起伏較小，地表植被較多，均為天然草地。地表水系不發(fā)育。第四系松散巖類孔隙含水層，主要分布于他圖仁河及低洼地帶，含水層巖性為沖洪積砂礫石，風積砂和殘坡積覆蓋區(qū)，一般為透水不含水層。綜上所述，淺、表層地震地質(zhì)條件一般。

2.2 中層深層地震地質(zhì)條件

全區(qū)古近系為半松散巖類裂隙孔隙含水層，白堊系為碎屑巖類裂隙孔隙含水層，被第四系松散層沖積層覆蓋，在松散層的含隔水層之間，能形成多個反射波。從測區(qū)煤層情況分析，區(qū)內(nèi)主要煤層與圍巖密度和速度差異較大，波阻抗差明顯，區(qū)內(nèi)地層總體為向斜構(gòu)造，主要煤層厚且較穩(wěn)定，是產(chǎn)生地震反射波的良好條件[4]。但煤層為陸相沉積，橫向上變化較大，且測區(qū)目的層煤層較多，給煤層的對比解釋帶來一定的困難,因此，中、深層地震地質(zhì)條件一般。

3 試驗工作

3.1 井深試驗

根據(jù)設計要求該區(qū)共設計6個點試驗，分別采用4m，6m，8m，9m，10m，11m，12m，14m，16m，18m井深，藥量為1kg，單井激發(fā)，進行井深試驗。以確定該區(qū)的最佳激發(fā)井深(圖1)。

圖1 井深試驗監(jiān)視記錄

3.2 藥量試驗

該次采用最佳激發(fā)井深10m,選用0.5～2.5kg等不同藥量在區(qū)內(nèi)進行藥量試驗，以觀測不同藥量的激發(fā)效果，確定最佳激發(fā)藥量(圖2)。

圖2 藥量試驗監(jiān)視記錄

3.3 試驗結(jié)論

井深：從試驗點記錄分析10m井深激發(fā)，反射波頻率較高，能量較強，從試驗單炮的頻譜分析可以看出，其有效波的主頻在65Hz，有利于高分辨地震勘探。

藥量：在多個試驗點的不同藥量記錄上看0.5～2.5kg不同藥量激發(fā)的監(jiān)視記錄面貌，1.0kg，1.5kg，2.0kg藥量激發(fā)能量強、分辨率高，因此區(qū)內(nèi)煤層埋藏較淺處采用1.0kg藥量激發(fā)，煤層埋藏較深處采用1.5～2.0kg藥量激發(fā)能獲得高分辨率地震資料[5]。

最佳觀測范圍的調(diào)查：通過試驗監(jiān)視記錄分析，排列長度在1200m以內(nèi)有效波不被直達波干涉，炮井干擾較弱，因此最佳觀測范圍在1200m以內(nèi)。

4 儲量估算

通過該次三維地震勘探，三維區(qū)范圍改動后三維區(qū)內(nèi)共組合斷層15條：斷距≥50m的斷層2條，斷距15～50m的斷層10條，斷距15m以下斷層的3條。按斷距≥50m的斷層兩盤各留50m斷層煤柱，斷距15～50m的斷層兩盤各留30m斷層煤柱，斷距15m以下斷層未統(tǒng)計；作為斷層煤柱的面積共計0.589548km2，占整個三維區(qū)面積的23.12%，相應的可利用資源儲量也要減少。二維區(qū)的地震剖面上見有48個斷點，大于100m斷點就有10個。

根據(jù)三維地震成果顯示，結(jié)合鉆探資料成果，該區(qū)煤層均為以煤層組形式賦存，煤層層數(shù)多、結(jié)構(gòu)變

化復雜、煤層層間距小，三維地震成果顯示的7煤層宏觀結(jié)構(gòu)有變薄、尖滅現(xiàn)象存在，全井田鉆探資料成果顯示也有此類現(xiàn)象存在。因此綜合分析井田構(gòu)造復雜程度、煤層穩(wěn)定程度應屬于Ⅱ類Ⅱ型偏復雜[6]。所以全井田相應的可利用資源儲量計算面積減少應大于23.12%。

5 結(jié)論

三維區(qū)內(nèi)，煤系地層總體上為一單斜構(gòu)造形態(tài)，并在此基礎(chǔ)上發(fā)育有次一級的小褶曲。煤層的賦存形態(tài)，三維區(qū)內(nèi)被5m×5m CDP網(wǎng)格的地震資料嚴密控制。三維區(qū)內(nèi)共組合斷層22條，均達到可靠、較可靠控制程度。所解釋斷層的總條數(shù)計算約合5.98條/km2。三維區(qū)在解釋各反射波波形特征變化的基礎(chǔ)上，勾繪了7煤層底板板等高線圖。根據(jù)三維區(qū)組合的斷層、二維區(qū)所解釋的斷點綜合分析，全礦井斷裂構(gòu)造類型應為Ⅱ類偏復雜。

參考文獻：

[1] 馬文璞.區(qū)域構(gòu)造分析[M].北京：地質(zhì)出版社，1992.

[2] 劉書鋒，高繼雷，喬增寶，等.山東萊蕪煤田潘西煤礦深部煤層特征及賦煤規(guī)律淺析[J].山東國土資源，2013，29(7)：38-41.

[3] 劉軍，李娜，劉松良，等.寧陽-汶上煤田魯西井田巖漿巖特征及其對煤層煤質(zhì)的影響[J].山東國土資源，2012，28(8)：10-13.

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[5] 王真，張宏.三維連片處理技術(shù)在煤田勘查中的應用[J].中國煤田地質(zhì)，2009，21(3)：55-58.

[6] 沈萍，劉喜奇，王立君，等.煤炭資源儲量估算有關(guān)問題的探討[J].中國煤炭地質(zhì)，2009，21(6)；6-10.