清鎮(zhèn)市流長勘查區(qū)龍?zhí)督M煤層特征及對比研究

沈云飛 蔡杰

[摘要]清鎮(zhèn)市流長勘查區(qū)主要含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，主煤層編號分別為6、8、9、13號，其中6、8、9號為大部可采煤層，位于龍?zhí)督M中段； 13號煤層為局部可采煤層，位于龍?zhí)督M下段。依據(jù)各標(biāo)志層、煤層層間距和測井曲線以及沉積旋回特征對研究區(qū)各煤層進(jìn)行對比研究，主要煤層和部分次要煤層對比清楚、可靠。綜合巖性、古生物以及測井曲線的對比，劃分出4個主沉積旋回，推測出該區(qū)成煤環(huán)境，揭示該區(qū)龍?zhí)督M巖石組成、含煤性及其變化規(guī)律，明顯受控于沉積古地理環(huán)境。

[關(guān)鍵詞]煤層特征 煤層對比 龍?zhí)督M 成煤環(huán)境

[中圖分類號] F407.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-9-276-3

清鎮(zhèn)市流長勘查區(qū)位于貴州省清鎮(zhèn)市北西，勘查區(qū)中心直距清鎮(zhèn)市38公里。地理極值坐標(biāo)：東經(jīng)106°10′00″～106°17′00″， 北緯26°40′15″～26°45′45″?？辈閰^(qū)范圍由16個拐點圈定，呈不規(guī)則多邊形，面積86.20km2。

1區(qū)域地質(zhì)概況

勘查區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置屬揚子準(zhǔn)地臺，上揚子臺褶帶，黔中古拱隆斷褶，織金、納雍凹褶段，大威嶺背斜北東段北西翼，總體構(gòu)造形態(tài)呈單斜構(gòu)造，僅在北東方向有波狀起伏，略呈寬緩向斜，軸部不明顯。北部產(chǎn)狀，僅在北東方向F11、F15附近傾向呈南西向（210°～260°，一般240°），傾角3°～20°，一般10°。勘查區(qū)地層總體傾向北西（NW）270°～350°，一般320°。主斷層4條（F1、F2、F8、F9），在勘查區(qū)內(nèi)呈“X”狀，大致將勘查區(qū)分割成東、南、西、北四個三角形斷塊，見圖1。從平面分布看，全區(qū)均有斷層發(fā)育，尤以勘查區(qū)北部和東部一帶比較發(fā)育，其中西北部和東北部斷層因傾向?qū)辈閰^(qū)煤層影響較大，而東南部大部分?jǐn)鄬觾A向勘查區(qū)外部，對勘查區(qū)煤層影響較小。斷層以北北東向、北東向為主，少量北西向，在北東向斷層中，除F10斷層外，均為正斷層，且多為后期形成的構(gòu)造。北西向斷層中，正斷層、逆斷層均有發(fā)育，但以逆斷層的影響破壞程度較大為特點。

2煤層特征

2.1含煤地層特征

勘查區(qū)區(qū)域地層，位于揚子地層區(qū)，黔南分區(qū)，貴陽小區(qū)（據(jù)《西南地區(qū)區(qū)域地層表》貴州省分冊），出露的地層有中二疊統(tǒng)茅口組（P3m）、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）、長興組（P3c），下三疊統(tǒng)大冶組（T1d）、安順組（T1a），上三疊統(tǒng)關(guān)嶺組（T2g），第四系（Q）。

流長勘查區(qū)主要含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M，組厚191.83～283.64m，平均厚為243.37m。巖性主要為粉砂巖、細(xì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層（線），夾灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r、鋁土質(zhì)泥巖、菱鐵礦薄層。具水平紋理、平行層理、波狀層理、脈狀層理、交錯層理和透鏡狀層理。本組富含珊瑚、腕足、蜓類等動物化石，也產(chǎn)大羽羊齒、蕉羊齒、櫛羊齒等植物化石。龍?zhí)督M根據(jù)含煤性分上中下3段，其中段含煤性較好，上段、下段含煤性較差。龍?zhí)督M頂部深灰色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖與長興組深灰色中厚層狀燧石灰?guī)r分界，底部淺灰色薄層狀鋁土質(zhì)泥巖與中二疊統(tǒng)茅口組頂部灰色中厚層狀灰?guī)r作為龍?zhí)督M和茅口組的分界標(biāo)志。頂界為整合接觸，底界為假整合接觸，組內(nèi)為連續(xù)沉積?，F(xiàn)由上至下分述如下。

（1）上段（P3l3）：厚度30.58～90.38m，平均厚為65.20m。巖性主要為深灰、灰黑色薄至中厚層細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖夾灰?guī)r、粘土巖及煤層，夾菱鐵礦薄層。富產(chǎn)腕足類、蜓、珊瑚等動物化石，局部產(chǎn)大羽羊齒、蕉羊齒等植物化石。以B2為底界。夾1～4層煤，其中零星可采煤層1層，為3號煤層。見瘤狀、透鏡狀及星散狀黃鐵礦。

（2）中段（P3l2）：厚度40.65～95.52m，平均厚為60.30m。巖性主要為深灰、灰黑色薄至中厚層粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖夾灰?guī)r、粘土巖及煤層，夾菱鐵礦薄層。產(chǎn)豐富植物化石，為大羽羊齒、蕉羊齒、櫛羊齒等，上部及下部產(chǎn)腕足、腹足類動物化石，有菱鐵質(zhì)結(jié)核、黃鐵礦結(jié)核、少量的硅質(zhì)結(jié)核，呈圓球狀、橢球狀、瘤狀、透鏡狀、星散狀及不規(guī)則狀，結(jié)核大小不一，分布在泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層中。該段為煤層主要分布地段，B2為頂界，B4為底界，間夾2～5層煤，大部可采煤層3層，即為6、8、9號煤層。

（3）下段（P3l1）：厚度較大，為90.65～170.68m，平均厚為117.87m。巖性主要為灰、深灰色薄層粉砂巖、灰?guī)r、鈣質(zhì)粉砂巖夾條帶狀粉砂質(zhì)粘土巖、炭質(zhì)粘土巖及煤層，夾菱鐵礦薄層。底部粘土巖，含大量團塊狀、浸染狀黃鐵礦。富產(chǎn)腕足類、珊瑚等動物化石，中上部產(chǎn)大羽羊齒、蕉羊齒、扇葉等植物化石。頂以B4底為界，底與茅口組為界。夾5～7層煤，其中局部可采煤1層，為13號煤層。與下伏地層呈假整合接觸。

2.2含煤性特征

區(qū)內(nèi)主要含煤地層為龍?zhí)督M，平均厚為243.37m，含煤11～16層，一般為12層。煤層總厚度平均為8.94m，含煤系數(shù)為3.67%。勘查區(qū)主要可采煤層4層，編號為6、8、9、13號煤層，可采煤層總厚平均為5.89m，可采含煤系數(shù)為2.4%?？刹擅簩影l(fā)育特征詳見表1。

在橫向上，煤層層數(shù)有一定變化，可采煤層總厚度的變化與煤層總厚度的變化基本一致。在垂相上，含煤情況有較大變化。下段煤層層數(shù)、間距以及厚度變化較大，見13號可采煤層，點可采系數(shù)為68%，面積可采系數(shù)為47%，厚度變異系數(shù)為64%，屬局部可采結(jié)構(gòu)簡單較穩(wěn)定煤層；中段含6、8、9號共3層可采煤層，面積可采系數(shù)均大于65%，均屬于大部可采，厚度變異系數(shù)依次為52%、62%、49%，均是結(jié)構(gòu)簡單較穩(wěn)定煤層；上段煤層層數(shù)、間距以及厚度變化很大，有零星可采煤層1層，為3號煤層。

3煤層對比

煤層對比研究需要多種對比方法協(xié)調(diào)使用，相互印證，利用區(qū)域地質(zhì)規(guī)律與局域特征綜合分析，用來提高煤層對比的可靠程度[1-3]，該研究區(qū)龍?zhí)督M煤層對比主要根據(jù)巖性、古生物、測井曲線以及煤層間距進(jìn)行綜合對比。在巖性方面，我們選擇厚度穩(wěn)定、分布廣泛的灰?guī)r、鋁土質(zhì)泥巖作為標(biāo)志層；在古生物方面，我們根據(jù)部分煤層頂板僅產(chǎn)植物化石，不產(chǎn)動物化石的特點，與上、下頂板產(chǎn)動物化石或者動、植物化石混生的煤層區(qū)別開來；在測井曲線方面，我們主要依據(jù)測井曲線的幅度異常、特殊曲線形態(tài)組合關(guān)系等確定煤巖層[4-5]。

3.1標(biāo)志層對比法

勘查區(qū)龍?zhí)督M含煤地層中標(biāo)志層穩(wěn)定、特征清晰，巖層生物明顯，含煤巖系之下茅口組特征清楚。建立了6個煤層對比標(biāo)志層（B1、B2、B3、B4、B5、B6），對龍?zhí)督M自上而下進(jìn)行控制，確定了煤層對比的格架，先自上而下分別描述如下。標(biāo)志層①為灰色中厚層狀石灰?guī)r，局部為泥質(zhì)灰?guī)r，在3號煤底部2m左右，厚度1.09～7.45m，平均厚度5.31m，全區(qū)穩(wěn)定，是3號煤層的對比標(biāo)志；標(biāo)志層②為灰色中厚層狀石灰?guī)r，B1以下25.17m左右，厚度0.99～11.76m，平均厚度4.72m，全區(qū)穩(wěn)定；標(biāo)志層③為灰色中厚層狀石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，位于6號煤頂部，有時為6號煤頂板，B2以下24.22m左右，厚度1.87～8.81 m，平均厚度4.68m，全區(qū)穩(wěn)定，是對比6號煤層的可靠標(biāo)志；標(biāo)志層④為淺灰、灰色中厚層狀石灰?guī)r，底部夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r，在9號煤層以下約7.58m，厚度0.40～11.22米，平均厚度1.98米，全區(qū)穩(wěn)定，是控制9號煤層的可靠標(biāo)志；標(biāo)志層⑤為淺灰、灰色中厚層狀石灰?guī)r，位于13號煤層底部6.09m左右，厚度0.59～5.14米，平均厚度2.42米，全區(qū)穩(wěn)定，是控制13號煤層的可靠標(biāo)志；標(biāo)志層⑥為淺灰色薄層狀鋁土質(zhì)泥巖，厚度0.52～13.09米，平均厚度2.60米，塊狀，是龍?zhí)督M和茅口組的分界標(biāo)志。

3.2煤層間距對比法

層間距是指上一層煤底板與下一層煤底板之間的垂直距離[6]?？辈閰^(qū)所有見煤鉆孔中，地層層序正常，煤層在全區(qū)或區(qū)段相對穩(wěn)定，各可采煤層間距雖然由于構(gòu)造等原因的差異，有一定變化，大部分有一定規(guī)律可循，如6號煤層距離上二疊統(tǒng)長興組的底部約為91m；6號煤層到8號煤層的間距為11m左右；8號煤層到9號煤層的間距一般為9m；9號煤層到13號煤層的間距一般為63m；13號煤層距離中二疊統(tǒng)茅口組頂部為65m左右。

3.3測井曲線對比法

龍?zhí)督M各煤層，尤其是主要可采煤層（6、8、9、13號煤層）的各種測井參數(shù)曲線都有突出的形態(tài)特征，各具特色，與圍巖物性有明顯的差異（見圖2、圖3），利用這些物性特征進(jìn)行煤層對比，準(zhǔn)確可靠。6號、8號、9號這三層煤間距較小，6號煤層各方法曲線由單峰狀到雙峰狀，伽馬伽馬曲線幅值較大，上覆頂板或間接頂板為高阻灰?guī)r； 9號煤層夾在兩高自然伽馬曲線的泥質(zhì)巖之間，伽馬伽馬曲線呈上大下小的雙峰狀，下伏間接底板為高電阻、低自然伽馬曲線呈馬鞍狀的B4灰?guī)r；13號煤層各方法曲線表現(xiàn)為明顯的雙峰狀，煤層間接底板發(fā)育有兩層灰?guī)r，電阻率和自然伽馬曲線都以高于煤層幅值的箱狀反映，厚度上小下大，13號煤層本身有0～2層夾矸，即為兩層薄煤層，其頂?shù)装甯浇淖匀毁ゑR曲線均出現(xiàn)高幅值異常。

3.4沉積旋回對比法

研究區(qū)龍?zhí)督M含煤巖系為一套以淺海相為主的海陸交互相碎屑巖夾碳酸鹽巖含煤沉積[7]。沉積物既有河流攜帶的陸源碎屑物，也有海侵期沉積的灰?guī)r以及泥巖，原生沉積構(gòu)造，既有河流作用形成的各種交錯層理，又有潮汐波浪作用形成的潮汐層理，植物化石與海相動物化石混生。海陸交互頻繁，微相差異大，隨著沉積序列的變化而產(chǎn)出多層煤，其含煤巖系中砂巖→泥巖→煤層→灰?guī)r存在有規(guī)律的遞變。龍?zhí)妒涝缙趯倜}動式海進(jìn)期，深水盆地進(jìn)一步發(fā)展，初始階段，強烈下降，發(fā)育了陸源碎屑沉積，隨后平穩(wěn)發(fā)展，早期煤層厚度變化較大，煤層尖滅現(xiàn)象明顯[7-10]。龍?zhí)妒乐型砥趯倜}動式海退期，平均海岸線向東退卻，其碳酸巖鹽與碎屑巖呈漸變過渡接觸[7-10]，含煤地層分布廣，是較為穩(wěn)定的聚煤環(huán)境，煤層厚度穩(wěn)定，例如主采煤層6、8、9號煤。含煤巖系中的粉砂巖、細(xì)砂巖厚度占整個地層厚度的40%～70%，泥質(zhì)巖占22%～35%，灰?guī)r占14%～20%。

依據(jù)巖石成因標(biāo)志和宏觀沉積旋回特征，以沉積間斷面或穩(wěn)定煤層的頂界面作為分界面[11]，將龍?zhí)督M劃分為4個沉積旋回，各級旋回的層厚度、結(jié)構(gòu)及煤層在旋回中的位置等均較穩(wěn)定，各旋回都有其各自的煤層及煤層組合。茅口組灰?guī)r之上至含煤巖系第5個標(biāo)志層即為第一個主沉積旋回（圖3）；第5個標(biāo)志層之上至第4個標(biāo)志層即為第二個主沉積旋回（圖2），13號煤層位于該主旋回的下部，含有較厚的砂巖層，煤層低灰分，高硫分；第4個標(biāo)志層之上至第1個標(biāo)志層即為第三個主沉積旋回（圖2），6、8號煤層位于該主旋回的中下部，9號煤層位于該主旋回的下部，下部以中厚層狀細(xì)砂巖、粉砂巖為主，上部為薄層狀灰黑色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層，煤層煤質(zhì)受海水進(jìn)退規(guī)模影響較大，海退-海侵間隔時間長，形成的煤層厚度較大，煤層特低灰分，中-高硫分，在垂直剖面上總體上呈現(xiàn)下粗上細(xì)的沉積層序；第1個標(biāo)志層之上至龍?zhí)督M頂界即為第四個主沉積旋回，3號煤層位于該旋回的下部。

4結(jié)語

研究區(qū)龍?zhí)督M含煤巖系可采煤層4層，分別為6、8、9、13號煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡單，厚度穩(wěn)定，低灰分，高硫分，其中6、8、9號煤層為大部可采煤層，13號煤層為局部可采煤層。依據(jù)各標(biāo)志層、煤層層間距和測井曲線以及沉積旋回特征對研究區(qū)各煤層進(jìn)行對比研究，主要煤層和部分次要煤層對比清楚、可靠。

通過對煤層對比以及沉積旋回的分析，推測該區(qū)龍?zhí)督M在沉積時期，受到陸源河流和海洋潮汐作用雙重因素的影響，河流入海后形成三角洲沉積，經(jīng)過海洋潮汐作用改造，發(fā)育為典型的三角洲-潮坪沉積體系。揭示該區(qū)龍?zhí)督M巖石組成、含煤性及其變化規(guī)律，明顯受控于沉積古地理環(huán)境。