福建三明吉口煤礦區(qū)地質(zhì)特征及推覆構(gòu)造找煤分析

蘇水生

(中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，武漢，430074；福建省閩西地質(zhì)大隊，廈門，361012)

三明吉口煤礦區(qū)*福建省閩西地質(zhì)大隊，福建省明溪縣三元區(qū)吉口礦區(qū)煤礦詳查(最終)報告，2011。位于閩西南坳陷帶中部，大田—龍巖坳陷盆地的東北邊緣。夏茂—胡坊復(fù)式背斜中段次級巖前復(fù)式向斜西翼，面積8.08 km2，位于廣平推覆體西北36 km處，大面積分布文賓山組—童子巖組推覆體，深部為原地文賓山組[1]。

區(qū)內(nèi)系統(tǒng)的推覆構(gòu)造研究始于20世紀(jì)80年代初期，福建省地質(zhì)研究所、福建省閩西地質(zhì)大隊對其作了專題研究*福建省閩西地質(zhì)大隊，福建省三明地區(qū)二疊紀(jì)煤炭資源遠(yuǎn)景規(guī)劃說明書，1983。。80年代中晩期，福建省閩西地質(zhì)大隊開展三明地區(qū)沙縣—永安以西聚煤區(qū)推覆構(gòu)造研究與隱伏煤田預(yù)測工作。但把童子巖組煤系當(dāng)成推覆體進(jìn)行找煤研究則是21世紀(jì)初，與該礦區(qū)同期開展工作的還有三明池坪—蘆坑煤礦詳查*福建省閩西地質(zhì)大隊，福建省三明市大吉煤礦區(qū)池坪—蘆坑井田詳查報告，2006。、永定高陂煤礦區(qū)中井田詳查(最終)*福建省121煤田地質(zhì)勘探隊，福建省永定縣高陂煤礦區(qū)中井田詳查(終)地質(zhì)報告，2004。和赤洋埔礦區(qū)煤礦預(yù)查*福建省閩西地質(zhì)大隊，福建省漳平市赤洋埔礦區(qū)煤礦預(yù)查報告，2011。工作，四個礦區(qū)分別在煤系推覆體中探明無煙煤(332+333+334?)資源量分別為913，1 785.5，2 907.5，2 017萬t。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

該區(qū)構(gòu)造單元屬閩西南坳陷帶, 位于夏茂—胡坊復(fù)式背斜中段次級巖前復(fù)式向斜西翼，區(qū)域內(nèi)褶皺、斷裂均較發(fā)育。主要褶皺為夏茂—胡坊復(fù)式背斜，寬35 km，走向延伸大于70 km，軸向北東，向南西傾伏。次級褶皺巖前復(fù)式向斜軸向北東，向南西傾伏，走向延伸大于10 km，其兩翼發(fā)育三四組次級背向斜，表現(xiàn)為背斜比較緊窄，向斜相對比較寬緩。區(qū)域上斷裂以北東向走向正斷層為主，次為北西向橫向平移斷層。出露巖漿巖有華力西期花崗巖、印支期花崗巖和燕山早、晚期黑云母花崗巖。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

礦區(qū)內(nèi)出露地層有早石炭世林地組，早二疊世棲霞組、童子巖組第三段，晚二疊世翠屏山組，早三疊世溪口組，晚三疊世文賓山組，早侏羅世梨山組(圖1)。童子巖組第三段為主要含煤地層。

2.2 構(gòu)造

2.2.1 褶皺

礦區(qū)童子巖組位于巖前向斜的西翼，走向北北西，發(fā)育3～4組次級背向斜(圖2)，次級褶皺水平和垂直幅度較小，表現(xiàn)為背斜比較緊窄，向斜相對寬緩，軸距130～300 m，延伸大于3 000 m。次級背向斜兩翼傾角大致相等，一般為25°～40°。

2.2.2 斷裂

區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，規(guī)模較大的F0、F1、F3、F4、F6、F8為拆離(滑脫)斷層，F(xiàn)7、F9為逆掩斷層，其次為北北西向的陡角度正斷層(F5)。

F0拆離斷層: 地表未出露，隱伏于深部，斷面呈波狀起伏(圖3)，總體傾向東，傾角10°～25°。斷層上盤為棲霞組或童子巖組第三段，下盤為林地組，上下盤巖層擠壓破碎，見有構(gòu)造角礫巖。局部見黃鐵礦化、鉛鋅礦化，對煤系的影響較小。

F1拆離斷層：地表未出露，隱伏于深部，斷面呈波狀起伏，總體向南東傾伏，傾角平緩。常見有構(gòu)造角礫巖，斷層上盤為童子巖組第三段，下盤為棲霞組。對煤系破壞較大。

F3拆離斷層：地表出露于礦區(qū)中部，斷面呈波狀起伏，延伸約1 100 m。常見有構(gòu)造角礫巖，斷層上盤為溪口組，下盤為翠屏山組，為層間拆離(滑脫)斷層。

F4拆離斷層：地表出露于礦區(qū)西部，走向北北西，貫穿整個礦區(qū)，延伸大于3 000 m，斷面傾向西，傾角35°～55°。常見有構(gòu)造角礫巖，斷層上盤為梨山組，下盤為文賓山組、童子巖組。

F5正斷層：地表出露于礦區(qū)中西部，斷層走向北北西，延伸大于2 500 m，斷面傾向西，傾角55°～65°，斷距大于1 100 m。見有斷層角礫巖，斷層上盤為文賓山組—翠屏山組，下盤為林地組—文賓山組。

F6拆離斷層：地表出露于礦區(qū)東部，走向近南北，斷面傾向東，傾角20°～70°，近地表陡，往深部變緩，延伸大于3 500 m。常見有構(gòu)造角礫巖，斷層上盤為溪口組，下盤為童子巖組—翠屏山組第二段。

F7推覆斷層：地表未出露，隱伏在深部斷面呈波狀起伏，陡緩不一，一般為12°～25°，局部較陡。常見有構(gòu)造角礫巖，斷層兩側(cè)常見揉皺現(xiàn)象，斷層上盤為林地組—梨山組，下盤為文賓山組。

F8拆離斷層：地表未出露，斷面總體傾向南東，傾角平緩，約為15°。見有構(gòu)造角礫巖，斷層上盤為翠屏山組—童子巖組第三段第二帶，下盤為童子巖組第三段第一帶。

F9推覆斷層：為一組逆掩推覆斷層，一般發(fā)育2～3條，見復(fù)合、分叉現(xiàn)象，走向南北，斷面傾向東，傾角20°～40°，斷距不清，走向延伸約3 000 m。地表出露于礦區(qū)中部22線以北至牛角坑18線及28線附近，斷層上盤為翠屏山組第二段，下盤為溪口組。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)東北部出露燕山早期中粗粒黑云母花崗巖體，區(qū)內(nèi)脈巖發(fā)育，巖性主要為石英斑巖，次為花崗斑巖和輝綠巖、輝綠玢巖，呈脈狀穿插于煤系之中，或順斷層帶分布。對含煤地層及煤層具吞蝕、烘烤作用。

3 含煤地層及煤層

3.1 主要含煤地層

主要含煤地層為童子巖組，地表未出露，隱伏在翠屏山組、溪口組及文賓山組之下，由于被F0、F1、F7、F8斷層破壞，童子巖組第三段下部保存不完整，厚度大于312 m。由淺海相、濱海湖泊相、沼澤相、泥炭沼澤相等30多個小旋回組成。主要巖性為泥質(zhì)巖，次為砂質(zhì)巖和粉砂巖。根據(jù)巖性、巖相及含煤性等特征，分為3個帶，其下部被斷層切失。第三段含煤地層沉積物主要是交替出現(xiàn)的細(xì)砂巖、根土巖、煤層、泥巖、粉砂巖。具有旋回性好、標(biāo)志層明顯的特征。

3.2 煤層

3.2.1 含煤性

調(diào)查區(qū)均為無煙煤，均產(chǎn)于童子巖組第三段中，因后期構(gòu)造運動，煤系受到斷裂的影響，使區(qū)內(nèi)童子巖組第三段下部及之下地層缺失，童子巖組第三段厚度大于312 m，含煤(線)超過27層次，其中2層為較穩(wěn)定的大部分可采煤層(C3、C5),煤層平均厚度分別為0.76，1.49 m。不穩(wěn)定的局部可采煤層1層(C4)，煤層平均厚度為1.04 m。其余均為局部或零星可采和不可采煤層煤線。煤層可采總厚度3.29 m，有效含煤系數(shù)為1.05%。

3.2.2 煤層對比

翠屏山組與童子巖組為假整合接觸，翠屏山組為河漫灘相、河床相、湖泊相沉積，其泥質(zhì)巖、粉砂巖中以富含星散狀菱鐵質(zhì)鮞粒為特征，是區(qū)分童子巖組與翠屏山組的主要依據(jù)。翠屏山組下部見1層灰白色、中厚層中細(xì)粒含長石石英砂巖，其中常見有泥質(zhì)巖，層位穩(wěn)定，是確定翠屏山組底界的輔助標(biāo)志。

童子巖組第三段第三帶頂部厚度8.65 m，為淺海-濱海湖泊相沉積。由2層泥巖夾1層砂巖組成。泥巖呈塊層狀，具隱蔽水平層理。含較多似層狀、橢球狀黃鐵礦、黃鐵礦菱鐵質(zhì)結(jié)核。普遍含黃鐵礦化蟲跡化石，含較多介形蟲及少量腕足類化石。建立為Ⅱ標(biāo)志層，是確定C0、C3煤層及劃分童子巖組和翠屏山組的主要標(biāo)志。

位于童子巖組第三段第二帶頂部厚度6.16 m，為過渡相含煤沉積。由2個過渡相泥質(zhì)巖旋回夾1層煤線組成，泥質(zhì)巖含較多舌形貝化石，少量黃鐵礦化蟲跡、瓣腮類、腕足類化石。建立為Ⅲ標(biāo)志層。

3.2.3 煤巖特征

礦區(qū)均為一號無煙煤為主。除C5為中厚煤層外，其余均為薄煤層。煤層結(jié)構(gòu)以簡單為主，少量呈復(fù)雜型，矸石多為炭質(zhì)泥巖或泥質(zhì)巖。煤巖多具條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造。當(dāng)煤層遭受到不同程度破壞后，常呈碎粒狀結(jié)構(gòu)，層間揉皺構(gòu)造，內(nèi)外生裂隙較發(fā)育。宏觀煤巖類型以半亮-半暗型為主，光亮型和暗淡型較少。宏觀煤巖組分以亮煤為主，次為暗煤、鏡煤和絲炭。亮煤占一半以上，呈中-寬條帶狀，局部夾線理狀的暗煤微層。亮煤性較脆，裂隙發(fā)育。

3.2.4 煤質(zhì)

主要煤層呈鋼灰-灰黑色，具半金屬光澤的無煙煤。小體重為1.57～1.97 g/cm3，平均為1.76 g/cm3。

根據(jù)煤質(zhì)分析：Mad 0.47%～8.11%，平均3.56%；Ad 8.26%～45.69%，平均17.21%；Vdaf1.85%～9.87%，平均3.92%；硫(St，d) 0.11%～1.47%，平均0.48%；磷(Pd) 0.004 1%～0.19%，平均0.06%；發(fā)熱量Qnet.d17.32～31.03 MJ/kg，平均26.90%；灰熔點(ST)為1 030～1 442℃，平均1 165℃。為低灰-高灰、特低硫-低中硫、特低磷-高磷、中等-高發(fā)熱量無煙煤。屬低熔-較高熔灰分。可作動力用煤。

4 推覆構(gòu)造形成時代及控煤作用

4.1 推覆構(gòu)造形成時代

根據(jù)調(diào)查區(qū)現(xiàn)有資料和區(qū)域地質(zhì)成果[2]，并根據(jù)卷入推覆構(gòu)造的地層時代和與推覆構(gòu)造空間上密切相關(guān)的巖體時代做出推斷，區(qū)內(nèi)推覆構(gòu)造主要形成于印支期和燕山期。

4.1.1 印支期層間推覆構(gòu)造

在印支運動之前，含煤地層處在水平狀態(tài)下[3]，印支由于運動時受到了從西向東的水平側(cè)向擠壓，造成巖層彎曲，形成復(fù)式向斜構(gòu)造，同時派生了斷面與巖層傾向基本一致的斷層F0、F1、F3等，均為層間推覆構(gòu)造。受影響有棲霞組—文賓山組，表現(xiàn)形式為地層厚度大量缺失或減薄。局部使童子巖組第三段直接與棲霞組接觸(ZK2401附近)，造成棲霞組頂部—童子巖組第三段第二帶下部缺失。

F7推覆斷層將林地組—梨山組推覆至文賓山組之上，并造成煤系重復(fù)。表明梨山組之前區(qū)域?qū)娱g推覆斷層已經(jīng)存在，從而證明F7推覆構(gòu)造形成于層間推覆構(gòu)造之后，結(jié)合層間推覆構(gòu)造有關(guān)地層的時代判斷，層間推覆構(gòu)造形成于印支期。

4.1.2 燕山期逆沖推覆構(gòu)造

到燕山期，來自西部水平側(cè)壓及其進(jìn)一步作用下，先后產(chǎn)生了F7和F9等一組向西傾的逆沖推覆斷層，分別將樂—白塔—將溪—石門溪一帶的早石炭世林地組、早二疊世棲霞組—早侏羅世梨山組從西北向東南推覆到文賓山組等之上，二者在空間上形成疊瓦狀推覆構(gòu)造，其形成時間晚于梨山組。因此推覆構(gòu)造形成于燕山期。其依據(jù)有3點：一是翠屏山組下部均有一層C0局部可采煤層；二是礦區(qū)煤系童子巖組第三段與永安加福煤礦第三段的地層相差明顯，前者僅3～4層可采，后者有7～10層可采，但與將樂一帶的地層相似，煤層編號也相近；三是推覆構(gòu)造的動力依據(jù)，即在早侏羅世未期，長春海山與華南陸殼拼接[4]，平緩的北西西—南東東構(gòu)造應(yīng)力擠壓，使閩西南盆地再度因褶皺隆起而封閉，造成礦區(qū)范圍內(nèi)的林地組—梨山組經(jīng)歷多個階段依次從F7、F9斷層呈背騎式俯沖到文賓山組之上。由于受多期次構(gòu)造運動的疊加改造，區(qū)內(nèi)構(gòu)造形成極為復(fù)雜。

4.2 推覆構(gòu)造控煤作用

由于成煤期后，推覆構(gòu)造對煤系影響改造，結(jié)果導(dǎo)致煤層發(fā)生重復(fù)或減薄，并斷失。

4.2.1 逆沖推覆構(gòu)造控煤作用

逆沖推覆斷層F7和F9所處的空間位置不同，對含煤地層的控制各不相同?？孛鹤饔每蓜澐譃?類：一是推覆構(gòu)造伴隨基底上升隆起，使推覆構(gòu)造F7上盤的童子巖組局部被剝蝕殆盡(ZK2201)；二是由于成煤期后逆沖推覆F9斷層，將隆起的煤系隱伏在逆沖推覆構(gòu)造之下，如28線的ZK2802在推覆體溪口組—翠屏山組之下控制到溪口組—棲霞組及可采煤層，造成煤系蓋層厚度變大，同時也使煤系免于被剝蝕；三是F7推覆斷層將煤系逆沖推覆于新地層之上，如ZK2201、ZK2203、ZK2402～ZK2405等揭露證實煤系逆沖推覆于文賓山組之上，造成下盤的蓋層厚度變大，增加勘探難度。推覆構(gòu)造具有多期活動的特征，早期構(gòu)造可以再復(fù)活，可以互相疊加、切割、改造。

4.2.2 層間推覆構(gòu)造控煤作用

區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育層間推覆斷裂且層次多，多條層間推覆斷裂并存，在垂向上顯示童子巖組的上覆地層大部分?jǐn)嗍?，局部完全缺失，從而使童子巖組的蓋層厚度變薄，有利于煤層的勘探和開發(fā)。

層間推覆斷裂具有破壞性作用，由于F1斷失童子巖組第三段中下部—文賓山組(ZK2401)，局部將童子巖組斷失殆盡(ZK2802)。從而降低了礦區(qū)的勘探價值。

4.2.3 逆沖推覆構(gòu)造對煤層煤質(zhì)的影響

由于受長期、緩慢、多期、多層次的推覆作用，使煤系地層產(chǎn)生不同程度、不同類型的褶皺現(xiàn)象，并使煤層發(fā)生塑性流變，其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的特征及厚度都發(fā)生變化，常形成“尖子煤”、“羊角煤”、“倒溝煤”、“三角煤”等，呈“透鏡狀”、“串珠狀”現(xiàn)象，具明顯的構(gòu)造煤特征。

5 找煤突破

5.1 西部含煤條帶

(1)連城坪上礦區(qū)煤礦，推覆構(gòu)造之下找煤。福建省地質(zhì)調(diào)查研究院在坪上礦區(qū)煤礦開展預(yù)查工作，坪上礦區(qū)ZK4在坂頭組和推覆體林地組之下揭露童子巖組第三段(圖4)，真厚度233 m，見17層煤層(線)，其中4層可采，厚度分別為0.86，0.57，0.62，0.64 m，累計可采厚度2.69 m。探求(332+334?)資源量近2 000萬t。

(2)清流白塔礦區(qū)煤礦，推覆構(gòu)造之下找煤。福建省閩西地質(zhì)大隊在白塔礦區(qū)煤礦開展預(yù)查工作，控制童子巖組第三段厚度大于125.65 m(圖5)，見煤層(線)13層，其中可采3層(8，9，10為主要煤層)。煤層平均厚度分別為0.60，1.01，0.74 m；可采煤層總厚度達(dá)2.35 m。翠屏山組厚度大于539.06 m，見煤層(線)7層，可采1層(C2)，煤層平均厚度為0.71 m。累計探求(334?)資源量近1 004萬t。

5.2 中部含煤條帶

(1)三明吉口推覆體中找煤。福建省閩西地質(zhì)大隊在吉口礦區(qū)進(jìn)行預(yù)查—詳查(最終)地質(zhì)工作，揭露主要煤層3層(C3、C4、C5)，平均厚度分別為0.76，1.04，1.49 m，其中C3、C5號為較穩(wěn)定可采煤層，估算(332+333+334?)資源量913萬t，其中332資源量245.2萬t, 333資源量509.6萬t。

(2)三明池坪—蘆坑推覆體中找煤。福建省閩西地質(zhì)大隊在池坪—蘆坑礦區(qū)進(jìn)行普查—詳查地質(zhì)工作，揭露主要煤層8層(圖6)，編號為5，10，14，15，16，18，26，28，平均厚度分別為1.09，0.94，1.24，0.58，0.75，0.61，0.92，1.13 m，其中15，16，18為較穩(wěn)定可采煤層，估算(332+333+334?)資源量1 785.5萬t，其中332資源量922.1萬t, 333資源量740.69 t。

(3)漳平赤洋埔礦區(qū)在推覆構(gòu)造找煤。福建省閩西地質(zhì)大隊在赤洋埔礦區(qū)進(jìn)行預(yù)查和預(yù)查(續(xù)作)地質(zhì)工作，揭露了主要煤層6層(圖7)，編號為25，26，28，36，37，38，平均厚度分別為0.65，0.90，1.02，0.70，1.06，1.69 m，其中25，26，28為較穩(wěn)定可采煤層，估算(333+334?)資源量2 017萬t。

(4)永定高陂煤礦在推覆體找煤。福建省121煤田地質(zhì)勘探隊在永定高陂煤礦進(jìn)行預(yù)查—詳查(最終)地質(zhì)工作，揭露了主要煤層5層(圖8)，編號為13，14，18，19，23，平均厚度分別為1.04，0.59，0.93，0.91，0.94，1.12 m，其中13，18，19，23為較穩(wěn)定可采煤層，估算(332+333+334?)資源量2 907.5萬t，其中332資源量181.9萬t, 333資源量1 111.4萬t。

5.3 東部含煤條帶

德化陽山調(diào)查區(qū)*為南方缺煤省份煤炭資源調(diào)查評價項目：福建省永安小磉-安溪劍斗煤炭資源調(diào)查評價項目(工作項目編碼：1212011220767)。推覆構(gòu)造之下找煤，童子巖組零星出露調(diào)查區(qū)的東部，地表大面積為侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)火山巖系所覆蓋(面積約200 km2)，其下為林地組、棲霞組和文筆山組推覆體。調(diào)查區(qū)驗證孔ZK1在林地組推覆體之下控制童子巖組第一段(圖9)，真厚度235.12 m，共見煤18層，其中可采2層，真厚度為0.31(0.15)0.38，0.78 m，累計真厚度1.47 m。含煤性較好，估算334資源量近2 000萬t。

5.4 利用推覆構(gòu)造指導(dǎo)下步找煤工作

5.4.1 推覆體煤系之下找煤

在吉口煤礦、高陂煤礦、赤洋埔礦區(qū)、池坪—蘆坑礦區(qū)的推覆體煤系中已探明可觀煤炭資源量，但對原地巖系的新地層之下煤系的保存卻因鉆探深度的有限，所獲資料極少，隨著科技的進(jìn)步，對原地煤系(即第二層煤系)勘探將成為現(xiàn)實，因此建議在適當(dāng)時候，選擇有利地段進(jìn)行驗證，有望成為深部找煤的一個突破口。

5.4.2 閩西南坳陷區(qū)推覆體之下找煤

福建已探明的煤炭資源集中于閩西南坳陷區(qū)，區(qū)內(nèi)的推覆構(gòu)造研究較高，從大田廣平推覆體之下已探明2億t的煤炭資源，而永安小磉一帶(加福煤礦—東坑仔煤礦—半羅山煤礦的東側(cè)，永安豐海煤礦的南部)的推覆體之下找煤初顯成果，該區(qū)攻深找盲才開始，其找煤前景樂觀。

5.4.3 閩西北地區(qū)推覆體之下找煤

閩西北地區(qū)的推覆構(gòu)造研究相對較薄弱， 從已有的資料來看，推覆構(gòu)造較發(fā)育，將溪礦區(qū)煤礦西約2 km的肖公洞，見老地層(寒武紀(jì)至早石炭世地層)推覆在棲霞組之上，區(qū)內(nèi)存在大面積的老地層，在其下找礦，將是福建煤礦攻深找盲的突破口。

6 結(jié)論

吉口礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，呈多期次的拆離和推覆相疊加，煤系呈推覆體推于原地文賓山組之上。因斷層破壞，煤系保存不完整。福建省二疊紀(jì)煤田地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，巖漿巖發(fā)育，火山活動頻繁，地層支離破碎，給攻深找盲工作帶來很大困難，然而，隨著推覆構(gòu)造理論不斷發(fā)展和完善，該區(qū)深部找煤有望取得新的突破！

文章承蒙方鳳林高級工程師的審閱，并提出寶貴的修改意見，在此表示衷心感謝。

1 陶建華.福建省推覆構(gòu)造研究與找礦突破.福建地質(zhì)，2008，27(2).

2 黃仁生.福建大田廣平推覆構(gòu)造與隱伏煤、多金屬礦.福建地質(zhì)，2007，26(3).

3 林全勝.福建三明吉口礦區(qū)推覆構(gòu)造特征與控煤作用.福建地質(zhì)，2009，28(4).

4 周珍琦.閩西南地區(qū)推覆構(gòu)造形成的動力學(xué)機(jī)制.石油實驗地質(zhì)，2007，29(2).