寧鄉(xiāng)縣煤炭壩礦區(qū)地質(zhì)特征及龍花逆斷層下、紅層下找煤探討

張貽舟 資柏忠 陳宇鵬

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院 湖南長(zhǎng)沙 410000）

寧鄉(xiāng)縣煤炭壩礦區(qū)地質(zhì)特征及龍花逆斷層下、紅層下找煤探討

張貽舟 資柏忠 陳宇鵬

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院 湖南長(zhǎng)沙 410000）

湖南寧鄉(xiāng)縣煤炭壩煤礦發(fā)育于煤炭壩復(fù)式向斜中，含礦地層為二疊系龍?zhí)督M，龍花逆斷層是礦區(qū)最重要的控煤構(gòu)造。結(jié)合煤層特征、控礦構(gòu)造及礦區(qū)地球物理資料，提出了“龍花逆斷層下”、“紅層下”存在隱伏煤礦的可能，具有較好的找礦前景。

接替資源找礦；隱伏煤礦；龍花逆斷層；紅層；煤炭壩礦區(qū)

“三下”（火山巖下、新地層下、推覆體下）找煤是目前湖南省煤炭地質(zhì)找礦的重要方向，特別近些年“三下”找煤取得了重大突破，如湘南宜章縣楊梅山煤田在早石炭世地層逆掩斷層面下找到晚三疊世的煤層，擴(kuò)大了煤田范圍；永興高亭司在白堊紀(jì)紅層之下發(fā)現(xiàn)晚二疊世的煤層；湘南宜章梅田礦區(qū)石子嶺區(qū)段紅層及構(gòu)造下新發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量超億噸級(jí)大型煤炭礦產(chǎn)地。本文在對(duì)寧鄉(xiāng)縣煤炭壩礦區(qū)地質(zhì)特征、煤層特征基礎(chǔ)分析，認(rèn)為礦區(qū)龍花逆斷層下、紅層下存在隱伏煤礦的可能，具有較好的找礦前景。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

煤炭壩礦區(qū)位于長(zhǎng)沙市寧鄉(xiāng)縣以西15km，屬煤炭壩鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)大地構(gòu)造位于華南準(zhǔn)地臺(tái)（一級(jí)），贛湘桂古臺(tái)坳（二級(jí)）湘東拱褶束（三級(jí)）潭寧折斷束（四級(jí)）的寧鄉(xiāng)大向斜。寧鄉(xiāng)大向斜位于寧鄉(xiāng)、桃江、益陽三縣交界處。北以江南地軸、南以溈水大斷裂為界（圖1），軸向近東西向，核部在煤炭壩復(fù)式向斜附近，主要由二疊系組成，外緣分布有次級(jí)褶曲。區(qū)域內(nèi)出露的地層主要有上元古界的板溪群、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二疊系、白堊系及第四系，以泥盆、石炭系分布最為廣泛。上元古界板溪群、寒武系、奧陶系、志留系主要為一套淺變質(zhì)的碎屑巖。泥盆系、石炭系、二疊系以海相碳酸鹽巖為主。

圖1 煤炭壩區(qū)域地質(zhì)略圖

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)地層

煤炭壩礦區(qū)第四系分布很廣，露頭較差，除礦區(qū)中西部少量壺天群（C2+）3、棲霞組（P1q）、長(zhǎng)興組（P2ch）露頭，南部大部分被白堊紀(jì)（K）“紅層”、第四系（Q）掩蓋。根據(jù)鉆孔及礦井揭露的情況，礦區(qū)出露的地層由老至新有石炭系中上統(tǒng)壺天群（C2+3）、二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）、二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）、二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）、二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組（P2ch）以及白堊系（K）及第四系（Q）。其中龍?zhí)督M（P2l）由砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾薄層細(xì)砂巖、炭質(zhì)泥巖及煤層組成，含煤兩層，其中1煤不可采，可采2煤層層位穩(wěn)定，厚度在0～11.75m，平均2.77m。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)比較大的褶皺構(gòu)造有白石庵背斜、煤炭壩背斜、五賀背斜、竹山塘背斜等。此外，次級(jí)褶皺構(gòu)造也相當(dāng)發(fā)育。礦區(qū)處于煤炭壩復(fù)式向斜之內(nèi)。

礦區(qū)斷裂構(gòu)造：煤炭壩礦區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，主要有龍花逆斷層、顏家沖正斷層、顏家灣正斷層、沙子坡正斷層、竹山塘正斷層及鐵家沖正斷層等（圖2），傾角在10～30°之間。其中龍花逆斷層對(duì)區(qū)內(nèi)的煤層分布影響最大，其下隱伏有含煤巖系二疊紀(jì)龍?zhí)督M，是本區(qū)主要的控煤構(gòu)造，該斷層位于礦區(qū)西北部，為礦區(qū)一級(jí)構(gòu)造。斷層自北向南出露于龍窩山、四洲廟、麻老坡黃金塘、劉氏塘經(jīng)花英庵而出礦區(qū)，長(zhǎng)約6km，對(duì)向斜西北翼煤系及煤層破壞較大。斷層的接觸關(guān)系十分明顯，為大片茅口組、棲霞組、壺天群推覆于龍?zhí)督M、長(zhǎng)興組之上。斷層沿走向呈波狀扭曲，但其總體走向?yàn)檎媳甭云珫|，傾向西，傾角0～50°不等，但總體從地表至深部有逐漸變緩的趨勢(shì)，斷距200～900m以上。

圖2 煤炭壩礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造略圖

2.3 煤層特征

2.3.1 含煤性

本區(qū)屬上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M含煤地層。全組含煤共兩層，自上而下命名為1煤層、2煤層。2煤層全區(qū)發(fā)育，為唯一的可采煤層，1煤層不發(fā)育，常被碳質(zhì)泥巖、泥巖所代替，零星分布于西峰侖井田18勘探線以東，為不可采煤層，兩層煤平均總厚為2.77m，煤系厚度為19.4m，含煤系數(shù)為14.3%，其中可采煤層平均厚度為2.75m，可采含煤系數(shù)為14.1%，含煤性較好。

2.3.2 煤層及其頂?shù)装逄卣?/p>

全區(qū)含煤兩層，只有2煤層可采，是礦區(qū)勘探和開采的主要對(duì)象。（1）2煤層

位于龍?zhí)督M底部，茅口組之上1.0～1.5m，全區(qū)厚0～12.7m，平均厚2.75m，鉆孔煤層可采指數(shù)為70.3%，煤厚變異系數(shù)為89.5%；分屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的較穩(wěn)定—不穩(wěn)定煤層。上距間接頂板細(xì)（粉）砂巖約3.50m。

頂板為灰黑色泥巖，團(tuán)塊狀一薄層狀，以夾薄層狀及結(jié)核狀菱鐵礦及黃鐵礦為特點(diǎn)。

間接頂板細(xì)砂巖距煤層約3.5m，為灰色，含長(zhǎng)石，具斜波狀及斷續(xù)波狀層理，常變相為粉砂巖。

底板為灰色，灰白色粘土巖。其下為風(fēng)化殼產(chǎn)物，間接底板為茅口組灰?guī)r。

（2）1煤層

位于龍?zhí)督M上部，上距長(zhǎng)興組灰?guī)r5.6m，下距細(xì)（粉）砂巖3.2m。1煤層不發(fā)育，常被碳質(zhì)泥巖、泥巖所代替，厚度小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。頂?shù)桶寰鶠楸訝睿}質(zhì)、炭質(zhì)，富含薄層狀、結(jié)核狀菱鐵礦及黃鐵礦的泥巖，特別是頂板泥巖特別明顯，除富含菱鐵礦和黃鐵礦外，還夾有容易辨認(rèn)的生物灰?guī)r。

2.3.3 煤質(zhì)

2煤層一般為灰黑色～黑色，線理狀～細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)，似層狀構(gòu)造，階梯狀斷口，玻璃光澤，以半亮型煤為主，部分為半暗或暗淡型，條痕為黑褐色；煤巖組分以亮煤、鏡煤為主，此為暗煤及絲炭。

2煤層原煤平均灰分為9.94%、硫分3.84%、磷分0.024%、發(fā)熱量33.2MJ/kg，灰熔融性大于1250℃、焦油產(chǎn)率8.31%：精煤揮發(fā)分為25.84～36.33%（平均30.74%），Y值為11.0～40.0mm（平均24.2mm），粘結(jié)指數(shù)為70～97，屬特低灰、富硫、低磷、高發(fā)熱量、高熔灰分、富油的1/3焦煤（35）～肥煤（36）類（工業(yè)牌號(hào)分屬肥焦煤一號(hào)、肥焦煤二號(hào)、肥煤一號(hào)、肥煤二號(hào)及氣煤二號(hào)）。由于煤中硫分難于洗選，不能滿足煉焦用煤要求，煤的利用方向只宜作動(dòng)力用煤使用。

3 礦區(qū)找煤前景探討

礦區(qū)西北部龍花逆斷層為主要的控煤構(gòu)造，據(jù)以往的二維地震解譯及采區(qū)情況，龍花逆斷層往深部有變緩的趨勢(shì)，“龍花逆斷層下”很有可能的煤層存在；礦區(qū)南部為大片的紅層覆蓋區(qū)，據(jù)以往的工作，礦區(qū)“紅層下”也有很大的找礦潛力。

3.1 礦區(qū)西部“龍花逆斷層下”找煤

根據(jù)以往二維地震工作顯示，煤炭壩礦區(qū)在地震時(shí)間剖面上發(fā)育有TQ波和T2波，TQ波對(duì)應(yīng)第四系底界面反射波，T2波對(duì)應(yīng)2煤層的反射波（見圖3），其中控煤構(gòu)造龍花逆斷層在地震時(shí)間剖面上的反映可以看出（見圖4），二維地震在龍花逆斷層西部地震DL5測(cè)線發(fā)現(xiàn)反射波，其波形特征與龍?zhí)睹合得簩拥腡2波特征一致，可見龍花逆斷層下有煤層的可能。

圖3 2煤對(duì)應(yīng)的反射波T2波

圖4 龍花逆斷層在DL5剖面上的反映

另外原勘探工作中即發(fā)現(xiàn)其斷面之下有隱伏煤層分布，如礦區(qū)西部的DL5線、DL8線施工的鉆孔及巷道里也發(fā)現(xiàn)龍花逆斷層下煤層的出現(xiàn)（見圖5、圖6），近年隨著開采的深入，發(fā)現(xiàn)斷層面在深部?jī)A角變緩，原推定的煤層位置有向西擴(kuò)展的趨勢(shì)。據(jù)二維地震資料及采區(qū)情況顯示，煤炭壩礦區(qū)西部DL5線250～450樁號(hào)、DL6線100～550樁號(hào)附近“龍花逆斷層”下有發(fā)現(xiàn)隱伏煤層的可能。

煤炭壩礦區(qū)“龍花逆斷層下”找礦前景較好，在“龍花逆斷層”下找煤應(yīng)遵循由東往西、遞進(jìn)的找煤路線以及由已知往未知的找煤原則。

3.2 礦區(qū)南部“紅層下”找煤

煤炭壩礦區(qū)南部大部分地區(qū)被白堊紀(jì)“紅層”所覆蓋，礦區(qū)以往做了不少的地質(zhì)勘查工作，但“紅層下”找煤工作卻被忽略了，而“紅層下”找煤多有成功的案例，如攸縣桃花水礦區(qū)就在“紅層下”成功找煤，探獲煤炭資源量5500萬t。煤炭壩礦區(qū)南部紅層原定煤層露頭位置在近年的開采及后來礦山所作的補(bǔ)勘工作所施工的鉆孔中，都在白堊系覆蓋層之下發(fā)現(xiàn)了煤層，如4203、4501、5001、5002鉆孔等（圖7），使煤層的分布在原有的基礎(chǔ)上向南擴(kuò)展了400m以上，通過礦區(qū)勘查工作以及采區(qū)勘探情況，礦區(qū)南部48線、44線老女坡、張家老屋附近顯示出“紅層下”找煤的可能，而礦區(qū)南部發(fā)育一賀家灣向斜（圖2），若通過勘查工作在礦區(qū)南部發(fā)現(xiàn)“紅層下”煤層，礦區(qū)賀家灣向斜南部則很有可能有一隱伏背斜發(fā)育，龍?zhí)督M煤層則會(huì)出現(xiàn)在隱伏背斜兩翼部位，那無疑將有較大范圍隱伏煤礦的存在。因此在礦區(qū)南部“紅層”覆蓋區(qū)有發(fā)現(xiàn)大中型煤礦床的潛力，在“紅層”下找煤應(yīng)遵循逐步推進(jìn)的找煤路線。

圖5 DL6勘探線剖面圖

圖6 DL8勘探線設(shè)計(jì)剖面圖

圖7 五畝沖煤礦50線地質(zhì)剖面圖

4 結(jié)論

對(duì)寧鄉(xiāng)縣煤炭壩煤礦區(qū)的地質(zhì)特征及煤層特征分析，筆者認(rèn)為在礦區(qū)西部“龍花逆斷層”下、“紅層”存在隱伏煤礦存在的可能，目前我院正在承擔(dān)的“煤炭壩煤礦邊深部煤炭普查”項(xiàng)目為煤炭壩礦區(qū)老礦山尋找煤炭接替資源，項(xiàng)目將通過勘查工作證實(shí)礦區(qū)“龍花逆斷層下”、“紅層下”有無隱伏煤礦的可能，若成功證實(shí)，無疑將新發(fā)現(xiàn)一中至大型煤礦床，將解決老礦山現(xiàn)有資源量不足的困境，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

[1]湖南省地質(zhì)局區(qū)調(diào)隊(duì).1：20萬長(zhǎng)沙幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告（礦產(chǎn)部分）[R]. 1975：16～20.

[2]劉房淵.攸縣桃水礦區(qū)外圍“紅層下”找煤探討[J].湖南地學(xué)新進(jìn)展，2013（10）：296～298.

[3]陳健明，易海霞，周榮洲，等.株木山斷層特征及其控煤作用探討[J].湖南地學(xué)新進(jìn)展，2013（10）：191～194.

[4]湖南省地質(zhì)調(diào)查院.湖南省寧鄉(xiāng)縣煤炭壩煤礦邊深部煤炭普查立項(xiàng)申請(qǐng)書[R].2012：7～24.

[5]湖南省地質(zhì)調(diào)查院.湖南省寧鄉(xiāng)縣煤炭壩煤礦邊深部煤炭普查設(shè)計(jì)書[R].2012：23～27.

P618.11

A

1004-7344（2016）24-0186-02

2016-8-11

張貽舟（1982-），男，工程師，碩士研究生，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。