Greater Sakoa煤田含煤區(qū)域分布特征及成因分析

李 娜，張麗維，李小娟

(1.海南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，海南 ?？?570206；2.陜西煤田地質(zhì)勘查研究院有限公司，陜西 西安 710054)

0 引言

Greater Sakoa煤田位于馬達(dá)加斯加西南部的Morondava盆地中，是該國(guó)目前工作程度較高、規(guī)模最大的煤田[1-3]。其中Sakoa煤礦位于Tulara省Toliara市南190 km，距國(guó)家7號(hào)公路120 km。勘查權(quán)由泰國(guó)PAMM公司擁有。2012年由PAMM公司委托香港卓通礦業(yè)有限公司和西安地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院進(jìn)行勘查。

1 區(qū)域地質(zhì)及含煤區(qū)域分布

1.1 區(qū)域地質(zhì)

馬達(dá)加斯加是白堊紀(jì)時(shí)期由Gondwanaland古陸裂解而成，屬非洲克拉通的一部分[4]。島內(nèi)東部2/3面積主要出露前寒武紀(jì)結(jié)晶基底，由前寒武紀(jì)構(gòu)造—巖漿—變質(zhì)雜巖組成，西部1/3面積則被顯生宙巖漿巖和沉積巖所覆蓋，主要由晚古生代—中生代泥砂質(zhì)碎屑巖—碳酸鹽巖和中新生代火山—沉積巖系組成。

Morondava盆地位于馬達(dá)加斯加西南部印度洋沿岸，為二疊紀(jì)時(shí)期，在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底的地壘和地塹上沉積，且由南部的Befandriana-Andrianopasy和北部的Ranotsana基底斷裂分隔，形成的南北延伸約400 km的區(qū)域。盆地中沉積了馬達(dá)加斯加Karoo超群，有短期海侵，沉積厚度9 000～11 000 m。

該盆地以海陸交互—陸相泥砂質(zhì)碎屑巖—碳酸鹽巖沉積建造為主，主要出露晚石炭世—早白堊世Karoo超群，由下至上包括晚石炭—晚二疊世Sakoa組、晚二疊—中三疊世Sakamena組和晚三疊—早白堊世Isalo組，如圖1所示。

圖1 馬達(dá)加斯加區(qū)域地質(zhì)圖

上石炭統(tǒng)—中二疊統(tǒng)Sakoa組：冰川沉積之上的一套陸相硅質(zhì)碎屑巖含煤沉積。上部由混積巖、礫巖、砂巖、砂泥巖互層、泥巖及煤層的含煤巖系組成，底部為石灰?guī)r，是馬達(dá)加斯加重要的煤系地層。

上二疊統(tǒng)—中三疊統(tǒng)Sakamena組：陸相—海陸交互相碎屑巖沉積。Sakamena組覆蓋在Sakoa組之上，二者呈不整合接觸。Sakamena組代表著稍晚的裂谷階段，其下部主要為陸相砂巖、泥巖，其上由于海侵作用，覆蓋了一套礫巖單元。

上三疊統(tǒng)—中侏羅統(tǒng)Isalo組：陸相—海陸交互相碎屑巖沉積。下部及中部主要為陸相白色或灰色長(zhǎng)石砂巖、紅層礫巖和砂巖，下部常有交錯(cuò)紋理及雜色頁(yè)巖透鏡體，中部含硅化木化石，上部為海陸交互相砂巖、頁(yè)巖及灰?guī)r。

盆地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)火成巖出露。

1.2 含煤區(qū)域分布特征

含煤區(qū)塊：Greater Sakoa煤田位于Morondava盆地的西南部，區(qū)內(nèi)地質(zhì)情況較為復(fù)雜，斷層分布廣泛，地層傾角較大，煤層變化明顯。全區(qū)分為5個(gè)區(qū)塊，由北向南依次為：Vohibory區(qū)塊(VOHIBORY WEST-BLOCK A)、Adembly區(qū)塊(ANDEMBY-BLOCK B)、Sakoa區(qū)塊(BLOCK C-NORTH SAKOA-BLOCK D-SAKOA-SOUTH SAKOA)、Sakamena區(qū)塊(BLOCK E-SAKAMENA NORTH-BLOCK F-SAKAMENA CENTRAL-SAKAMENA SOUTH)、Beroy區(qū)塊(BLOCK I)。其中Vohibory、Adembly、Sakoa連片，具有類似的煤層特征。但Vohibory區(qū)塊與Adembly區(qū)塊之間由一條斷層隔開(kāi)，Adembly區(qū)塊與Sakoa區(qū)塊之間亦由一條斷層隔開(kāi)。西南部的Sakamena與南部的Beroy都獨(dú)立成塊，具有各自的煤層特征。全區(qū)煤層呈條帶狀分布，延伸約90 km，走向?yàn)楸北睎|到南南西，傾向?yàn)楸蔽魑?，傾角為20°～30°。而另外一區(qū)域BEOMBY(BLOCK G)-VOHIPOTSY NORTH EAST-BLOCK H-VOHIPOTSY NORTH WEST則由于含煤性較差，不具備商業(yè)價(jià)值如圖2所示。

圖2 煤田地質(zhì)與位置圖

煤層對(duì)比與編號(hào)：本區(qū)含煤地層為二疊紀(jì)Sakoa組，共賦存煤層13層，平均10層，具有對(duì)比意義的為8層，按照《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》DZ/T0215—2002，對(duì)馬達(dá)加斯加Greater Sakoa煤田各階段的勘查地質(zhì)資料進(jìn)行整理、分析后重新對(duì)比編號(hào)。對(duì)本區(qū)所有鉆孔與煤質(zhì)資料逐一比對(duì)，按照測(cè)試成果，把灰分>50%的層位剔除，視為夾矸。3煤組(只有3#煤層)見(jiàn)煤鉆孔較少，全區(qū)僅2個(gè)可采點(diǎn)，為不可采煤層，故煤層編號(hào)不變。4煤組與5煤組具有相同情況，故合并對(duì)比編號(hào)原則一致。以5煤組為例，合并原則為：在同一煤組內(nèi)，若夾矸厚度≤0.8 m，則將上下煤層合并成一層煤。合并后進(jìn)行煤層對(duì)比與編號(hào)：按照煤層自身特征法，利用煤層賦存的層位、厚度及結(jié)構(gòu)等自身特征逐孔追索進(jìn)行煤層對(duì)比。5煤組含有一層全區(qū)可采煤層，煤層分布穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，一般厚度2 m以上，故視為對(duì)比的基礎(chǔ)煤層，即原始資料中的區(qū)塊Vohibory、Adembly、Sakoa、Sakamena中的5B或者5#煤層或者5B與5C合并后的煤層，Beroy區(qū)塊中的S5UA或者S5UB與S5UA合并后的煤層，本次統(tǒng)一編號(hào)為5#煤層；5#煤層上部有一層局部可采煤層，厚度一般2m左右，即原始資料中的區(qū)塊Vohibory、Adembly、Sakoa、Sakamena中的5C煤層，Beroy區(qū)塊中的S5UB，本次沿用編號(hào)5C，為5C煤層；5#煤層下部伴隨一層薄煤層，即原始資料中的區(qū)塊Vohibory、Adembly、Sakoa、Sakamena中的5A煤層，Beroy區(qū)塊中缺失此層，故本次命名保持不變，為5A煤層；5煤組頂部含有一層薄煤層，即原始資料中的區(qū)塊Vohibory、Adembly、Sakoa、Sakamena中的5D煤層，Beroy區(qū)塊中缺失此層，故本次命名保持不變，為5D煤層。6煤組由于復(fù)雜程度較大，為了保持全區(qū)對(duì)比的可靠性，煤層不合并(個(gè)別鉆孔出現(xiàn)6E煤層，合并到6D煤層)，煤層編號(hào)沿用原始資料編號(hào)，即6A、6B、6C、6D。煤層對(duì)比結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 煤層對(duì)比表

煤層平面展布特征：以主采煤層4、煤層5為例，論述其平面展布特征。4#煤層：位于二疊紀(jì)Sakoa組底部，基本全區(qū)可采，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般不含夾矸，少數(shù)鉆孔含夾矸1～2層，煤層厚度0.10～7.46 m，一般厚度為2 m左右。Vohibory區(qū)塊：整體趨勢(shì)為北部薄，且在斷層附近出現(xiàn)大面積剝蝕，南部略厚，南部中間最厚，個(gè)別地方有小面積剝蝕。Adembly區(qū)塊：整體為中部厚，往南逐漸變薄至大面積不可采，且出現(xiàn)大面積剝蝕。Sakoa區(qū)塊：整體為北部薄，從中部至南部逐漸變厚。但在本區(qū)塊中部，少數(shù)鉆孔由于灰分大于50%而呈現(xiàn)無(wú)煤狀態(tài)，故認(rèn)為此區(qū)域非剝蝕區(qū)，而是煤層尖滅區(qū)。

Sakamena區(qū)塊：可采范圍主要集中在中部，被一條不可采區(qū)分割，從中間向南北邊部變薄，煤層厚度變化明顯。

Beroy區(qū)塊：煤層較厚，但連片性較差，被無(wú)煤帶和剝蝕帶分割，區(qū)內(nèi)斷層分布廣泛，使煤層厚度變化明顯。

5#煤層：位于二疊紀(jì)Sakoa組中部，基本全區(qū)可采，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，一般含夾矸2～4層，煤層厚度0.10～11.87 m，一般厚度為5 m左右。

Vohibory區(qū)塊：整體趨勢(shì)由北向南逐漸變厚，在北邊緣，出現(xiàn)大面積的剝蝕區(qū)，南部個(gè)別鉆孔出現(xiàn)剝蝕，煤層連續(xù)性好。Adembly區(qū)塊與Sakoa區(qū)塊連成一片。Adembly區(qū)塊北邊緣，由于剝蝕導(dǎo)致出現(xiàn)無(wú)煤孔，而在Adembly區(qū)塊內(nèi)部和Sakoa區(qū)塊內(nèi)部，則出現(xiàn)因灰分大于50%的無(wú)煤孔，故認(rèn)為此區(qū)域非剝蝕區(qū)，而是煤層尖滅區(qū)。Sakamena區(qū)塊：可采范圍主要集中在中部，從中間向南北邊部變薄。

Beroy區(qū)塊：煤層分布面積較大，但可采范圍較小，且連片性較差，區(qū)內(nèi)斷層分布廣泛，使煤層厚度變化明顯。而最下面的3煤屬于薄煤層，零星可見(jiàn)；最上面的6煤大都分岔，且在某些區(qū)域被侵蝕，其上含有一層炭質(zhì)泥巖，故6煤不好辨識(shí)。

2 成因分析

2.1 沉積環(huán)境

Greater Sakoa煤田的煤層與非洲南部的煤層相似，同屬于二疊紀(jì)的Karoo超群，是在早二疊紀(jì)冰川侵蝕火成巖和變質(zhì)巖基底上沉積發(fā)育的，故基底的構(gòu)造形態(tài)決定了煤系地層的沉積環(huán)境。

因Gondwanaland古陸的分裂造成了晚中生代裂谷構(gòu)造，產(chǎn)生了大量與裂谷方向平行的斷層，走向?yàn)楸北睎|到南南西，在基底起伏的沉積環(huán)境下，Greater Sakoa煤田主要區(qū)域發(fā)育了多個(gè)獨(dú)立的成煤沼澤，它們各自沉積，形成了不同條帶區(qū)域的煤層，各煤層存在一定規(guī)模的透鏡體[5-6]。如Sakamena區(qū)域，Sakoa及其以東區(qū)域，兩片含煤區(qū)域的煤層結(jié)構(gòu)差異較大，分屬2個(gè)不同的成煤沼澤，其間的無(wú)煤帶廣泛發(fā)育。

2.2 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

Morondava盆地東部邊界有一斷層帶，活躍于Sakoa組沉積期間及沉積之后，在二疊紀(jì)時(shí)期因受擠壓形成的斷層在白堊紀(jì)時(shí)代發(fā)生了抬升。

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)煤層的影響主要為：①基底抬高導(dǎo)致無(wú)煤層沉積—Sakamena區(qū)塊南部、Beroy區(qū)塊及Vohibory區(qū)塊東部和大部分地區(qū)，由于基底抬高，紅土層直接覆蓋在基底上，主要含煤段在此未能沉積[7-9]；②斷層處，基底抬高，煤層被剝蝕變薄—沿著Sakamena地區(qū)長(zhǎng)斷裂的走向，基底抬高，導(dǎo)致含煤地層沉積序列上較低的地層被剝蝕。煤層一般為若干薄煤層，幾乎未達(dá)到可采厚度，不可采。而在Sakamena的南部，也是由于含煤地層上部被剝蝕，使該地層與上覆地層呈不整合接觸；③走滑斷層使含煤區(qū)被割裂—在Greater Sakoa煤田東南部，含煤地層地下露頭南北延伸大約100 km，橫切的走滑斷層造成煤田區(qū)塊水平位移，其中最大的Beroy-Vohipotsy-Beomby就是從Sakamena和Sakoa塊段中分割出來(lái)的。

2.3 古侵蝕作用

Sakamena組覆蓋在Sakoa組之上，沉積時(shí)受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，兩組之間呈不整合接觸。在Sakamena南部和Beroy區(qū)域，由于受post-Sakoa組的古侵蝕作用，Sakoa組上部煤層被侵蝕，甚至出現(xiàn)在Sakamena組的沉積過(guò)程中，使原來(lái)的煤層變薄變差。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以往各階段的地質(zhì)資料的研究，按照《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》DZ/T0215—2002，重新對(duì)比煤層。再以主采煤層4、煤層5為例，分別闡述了5個(gè)區(qū)塊煤層展布特征，而這一特征主要受沉積環(huán)境、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及古侵蝕作用的影響，即由于基底斷裂帶的影響，該煤田形成了多個(gè)獨(dú)立的成煤沼澤，使含煤區(qū)不連續(xù)分布；構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使基底抬高，造成煤層未能沉積及后期的剝蝕，同時(shí)在煤層沉積時(shí)期和沉積以后，受走滑斷層影響，含煤區(qū)域被割裂，亦形成了煤層不連續(xù)分布；古侵蝕作用使有些煤層被沖刷而變薄變差。綜上，Greater Sakoa煤田的煤層展布特征及成因分析，可為本區(qū)進(jìn)一步勘探和生產(chǎn)提供一定的參考。