王家山礦區(qū)深部構(gòu)造特征及找煤潛力分析

張軍旺

（甘肅煤田地質(zhì)研究所，甘肅蘭州 730000）

1 概況

煤炭作為基礎(chǔ)能源之一，在我國(guó)國(guó)家能源保障體系中具有不可替代的重要地位，靖遠(yuǎn)煤田王家山礦區(qū)是甘肅省的主要煤炭生產(chǎn)基地之一，王家山礦區(qū)于20世紀(jì)80年代中期建成投產(chǎn)，后隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)煤炭的需求量增大，煤炭的開采量也隨之加大。為擴(kuò)大老礦區(qū)后備資源儲(chǔ)量，解決礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，尋找礦區(qū)深部的煤炭資源迫在眉睫。通過對(duì)礦區(qū)王家山煤礦深部擴(kuò)大區(qū)已有資料分析研究，解剖了礦區(qū)構(gòu)造形態(tài)及含煤地層在沉積演化過程的沉積環(huán)境，評(píng)價(jià)含煤地層煤炭賦存方式，希望能夠?qū)ΦV區(qū)深部的煤炭勘探起到一定的指導(dǎo)作用。

2 含煤地層及煤層

根據(jù)王家山礦區(qū)已有的勘察資料成果，區(qū)內(nèi)主要含煤地層為中侏羅統(tǒng)窯街組，次要含煤地層為新河組下段。

窯街組：巖性主要由灰白色中、粗粒砂巖、細(xì)礫砂巖，灰至灰黑色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖及煤層組成。植物化石含量豐富。該段巖性總體是由下往上巖性變細(xì)，沉積環(huán)境屬溫暖濕潤(rùn)氣候條件下的河湖沼澤相沉積。主采煤層一層，編號(hào)為2層煤，全區(qū)分布；及局部可采煤層兩層，編號(hào)為3層煤和4層煤。區(qū)內(nèi)煤系地層平均約124m。

新河組（下段）：巖性自下而上主要由灰白色中、粗粒砂巖，灰至灰黑色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及薄煤層組成。該段巖性總體是由下往上巖性變細(xì)，植物化石含量較豐富。沉積環(huán)境屬溫暖濕潤(rùn)氣候條件下的河湖沼澤相沉積。含不可采煤層一層，編號(hào)為1層煤。

根據(jù)已有勘探資料，礦區(qū)含煤四層，其中，1層煤呈透鏡狀零星產(chǎn)出，很不穩(wěn)定，為不可采煤層；2層煤煤層穩(wěn)定，為主要可采煤層；3層煤和4層煤煤層較穩(wěn)定，厚度變化較大，局部缺失，為大部分可采煤層。各煤層局部出現(xiàn)分叉現(xiàn)象。

3 區(qū)域構(gòu)造分析

礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造分區(qū)屬柴達(dá)木-祁連板塊之北祁連早古生代褶皺帶北緣東段，北接華北板塊之阿拉善南緣褶皺帶冷龍嶺地體構(gòu)造總體以較強(qiáng)烈的擠壓作用形成的較深大斷裂和長(zhǎng)軸褶皺為主要特征，主要構(gòu)造形跡多呈N50°～60°W方向，同時(shí)又受華北板塊之鄂爾多斯地塊隴東地塊南凸影響，又具有一定的旋卷構(gòu)造特征（隴西旋卷構(gòu)造體系）。王家山礦區(qū)深部區(qū)位于王家山向斜的東部延伸部分，其整體呈一向東傾伏的不對(duì)稱向斜形態(tài)，向斜邊界斷層控制，構(gòu)造特點(diǎn)是以褶皺為主，斷裂為輔。也可將深部擴(kuò)大區(qū)以向斜軸分為南、北兩個(gè)單斜構(gòu)造，南、北兩翼的構(gòu)造特點(diǎn)主要以斷裂為主，褶皺為輔，見圖1、圖2。

4 含煤巖系沉積特征分析

通過分析研究以有地質(zhì)資料可知，王家山礦區(qū)主要煤系地層即窯街組地層由南向北，由東向西均呈現(xiàn)厚薄相間的變化，但厚帶或薄帶的連線總體略呈近東西向展布。這可能反映了古東西向構(gòu)造與隴西旋卷構(gòu)造體系的復(fù)合影響。隴西旋卷構(gòu)造體系的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)則使這種近東西向的隆起和拗陷復(fù)雜化，疊加上北北東向或北西西向的隆起拗陷，使東西向構(gòu)造表現(xiàn)不很明顯，煤系地層的沉積也因之呈現(xiàn)出厚薄相間的復(fù)雜圖。

圖1 礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造

圖2 A-A地質(zhì)剖面

礦區(qū)窯街組地層的旋回結(jié)構(gòu)清楚，由三個(gè)大的旋回組成，反映了中侏羅世初期曾有過三次較大的地殼升降變遷。三個(gè)旋回上而下為：

第Ⅲ大旋回：由2層煤底板河床相粗粒-含礫砂巖開始，由河漫相開始、沼澤相過度，到泥炭沼澤相結(jié)束，以2層煤頂板湖相泥巖、粉砂巖結(jié)束。下部局部多發(fā)育有以河床相或河漫相開始，以經(jīng)沼澤相、泥炭沼澤相告終的次一級(jí)的小型旋回。這些小的次級(jí)旋回中往往形成不穩(wěn)定的2下層煤。由于后期沖刷剝蝕作用，致使第Ⅲ大旋回頂部湖相沉積地層大部分不全或缺失，區(qū)部范圍或相變?yōu)楹勇┫唷?/p>

第Ⅱ大旋回：由3層煤底板河床相粗粒砂巖開始，由河漫相開始、沼澤相過度、到泥炭沼澤相結(jié)束，至3層煤頂板湖相泥巖、粉砂巖結(jié)束。下部局部發(fā)育有以河床相或河漫相開始，經(jīng)沼澤相、泥炭沼澤相，又以河床相或河漫相告終的小型旋回，形成不穩(wěn)定的層煤。旋回厚度變化西薄東厚。

第Ⅰ大旋回：由4層煤底板，即侏羅系底部河床相灰白-灰色粗砂巖、砂礫巖或細(xì)礫巖開始，巖性顆粒自下而上變細(xì)，說明該段經(jīng)河漫相、沼澤相、泥炭沼澤相，至4層煤頂板湖相灰至灰黑色粉、細(xì)砂巖及砂質(zhì)泥巖告終。本回旋由多個(gè)小的次級(jí)河流相沉積小旋回組成，可能系古河道多次遷移形成，局部有由牛軛湖演變而成的小型泥炭沼澤帶，多形成很透鏡體狀煤層。該旋回在王家山向斜北翼地層沉積穩(wěn)定，南翼地層沉積變化較大，沼澤相、泥炭沼澤相沉積幾乎全部被河床相沉積代替，致使4層煤的賦存在南翼自西向東逐漸分叉、變薄以至尖滅?；匦穸茸兓骱駯|薄。

綜上所述，王家山礦區(qū)在侏羅紀(jì)早期沉積地層遭風(fēng)化和剝蝕，致使區(qū)內(nèi)大部分地方缺失侏羅系早期地層，在侏羅紀(jì)中期區(qū)內(nèi)開始沉積。侏羅系地層依巖性巖相組合，自下而上可劃分為五個(gè)大旋回，均以河床相開始，以湖泊相告終。其中，第Ⅰ、Ⅱ與Ⅲ旋回含主要可采煤層2層煤和局部可釆煤層3層煤與4層煤，相當(dāng)于窯街組。第Ⅳ旋回相當(dāng)中侏羅統(tǒng)新河組第一段沉積，底部只含有不穩(wěn)定的偶達(dá)可采厚度的1層煤的層段：第Ⅴ旋回包括了新河組第一段的大部及新河組第二段和苦水峽組的全部地層，不含煤。這五個(gè)旋回的特征都是：自下向上旋回沉積地層厚度由薄變厚，充填物粒度由粗變細(xì)，含煤性由好變差。這反映了侏羅紀(jì)時(shí)期在王家山礦區(qū)一帶曾有過五次以沉降為主的地殼運(yùn)動(dòng)，每次地殼沉降運(yùn)動(dòng)過程都是由早期到晚期，地殼的沉降幅度由小變大，速度由慢變快。在地層相-旋回示意圖中旋回結(jié)構(gòu)清楚穩(wěn)定，見圖3。

5 結(jié)論

（1）王家山礦區(qū)作為一個(gè)較為獨(dú)立的、邊緣由斷裂構(gòu)面造控制的寬緩向斜，區(qū)內(nèi)含煤地層為中侏羅統(tǒng)窯街組，煤層層數(shù)較多，厚度較大，煤質(zhì)較好；區(qū)內(nèi)主要控煤構(gòu)造樣式為向斜。

（2）礦區(qū)深部擴(kuò)大區(qū)內(nèi)地帶含煤地層埋藏深度沿向斜軸逐漸增加，東部向斜軸帶超過1500～2000m，故在當(dāng)前條件下不具有勘探開發(fā)條件。

（3）向斜內(nèi)深部擴(kuò)大區(qū)帶含煤地層埋藏沿王家山煤礦帶較淺。故邊緣帶為尋找煤炭資源的有利地段，通過一定的地質(zhì)勘查工作，有望找到具有經(jīng)濟(jì)意義的煤炭資源。

圖3 礦區(qū)煤系地層相-旋回