煤田地質(zhì)構(gòu)造中探測巖漿巖侵入的物探方法研究

劉濤

摘要：在煤田地質(zhì)構(gòu)造中，巖漿巖侵入是影響煤層完整性的重要原因，會(huì)使原本完整的煤層被分割。由于巖漿巖往往質(zhì)地堅(jiān)硬，對(duì)采面布置、巷道掘進(jìn)以及頂板管理等都會(huì)帶來影響，因此在確定開采煤層以及采面布置、巷道掘進(jìn)施工前，必須要對(duì)煤田地質(zhì)中巖漿巖侵入情況進(jìn)行探測，查明其侵入特點(diǎn)及空間分布。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)構(gòu)造;物探;巖漿巖

在煤田地質(zhì)構(gòu)造中，巖漿巖侵入是影響煤層完整性的重要原因，會(huì)使原本完整的煤層被分割。由于巖漿巖往往質(zhì)地堅(jiān)硬，對(duì)采面布置、巷道掘進(jìn)以及頂板管理等都會(huì)帶來影響，因此在確定開采煤層以及采面布置、巷道掘進(jìn)施工前，必須要對(duì)煤田地質(zhì)中巖漿巖侵入情況進(jìn)行探測，查明其侵入特點(diǎn)及空間分布。目前比較常用的探測巖漿巖侵入的物探方法主要有重力勘探、磁法勘探等。本文結(jié)合郭二莊礦煤田地質(zhì)勘探實(shí)際，針對(duì)礦區(qū)巖漿巖侵入體，分析了巖漿巖的密度、磁化率等物理特征，以及重力、磁力異常條件下引起的物探異常。對(duì)重力勘探、磁法勘探的操作及其在巖漿巖侵入物探探測中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

一、物探方法探測煤層巖漿巖侵入的前提條件

1、探測巖漿巖侵入的必要性

巖漿巖又成為火成巖，是地質(zhì)活動(dòng)中由巖漿冷卻后形成的堅(jiān)固巖體。比如花崗巖、玄武巖、流紋巖等都是比較常見的火成巖類型。巖漿巖的侵入會(huì)使原本完整連續(xù)的煤層被分割成段，而且由于其質(zhì)地堅(jiān)硬所以給采面布置和掘進(jìn)開采帶來很大的限制和影響。郭二莊煤田受火成巖侵入影響較大，區(qū)內(nèi)巖漿巖呈層狀大面積侵入9#煤上部。其中一層構(gòu)成9#煤直接頂板，局部地段存在巖株、巖脈狀侵入煤層，破壞了9#煤層的完整性，由于閃長巖侵入體凹凸不平，不易垮落，給采面頂板管理造成不利影響。部分煤層也因巖漿巖侵入而無法開采。為了合理布置采面和安排巷道掘進(jìn)，需探明煤田區(qū)域內(nèi)火成巖的侵入情況。

2、探測巖漿巖侵入的物探條件

物探方法探測巖漿巖侵入主要有兩項(xiàng)基礎(chǔ)因素：一是巖漿巖與周圍巖體的物性差異，比如重力、磁力等差異，這種差異越明顯則探測結(jié)果越準(zhǔn)確;二是巖漿巖的產(chǎn)態(tài)，比如巖漿巖的產(chǎn)狀、分布規(guī)律等，這既有利于判斷巖性，也有利于掌握其侵入體分布。常見的侵入煤層的巖漿巖，多屬于脈巖或淺成巖類，但巖性復(fù)雜。密度方面，巖漿巖較煤層要更加堅(jiān)硬、致密，密度更大;磁性方面，侵入巖磁性比較復(fù)雜，剩余磁化強(qiáng)度的方向、大小均變化很大，而沉積巖則是無磁或弱磁狀態(tài)，磁性變化也不大。根據(jù)磁性的不同可將侵入性的巖漿巖與煤體和其它沉積性巖體加以區(qū)分;電性方面，煤體等沉積巖具有顯著的低電阻率，通過對(duì)巖體電阻率的探測，既可判斷不同巖體的分布，也可了解煤體的煤化程度，區(qū)分煤種。

3、巖漿巖侵入體的產(chǎn)態(tài)

煤層中巖漿巖侵入主要分為層狀巖床和脈狀巖墻兩種。層狀巖床主要是巖漿沿煤層方向侵入所形成，可分為層狀、似層狀、樹枝狀等形態(tài)分布。巖漿巖侵入?yún)^(qū)域煤層采區(qū)的頂?shù)装寮词怯纱朔N層狀巖床構(gòu)成;巖墻則主要是巖漿沿早期裂隙侵入含煤地層而形成，往往成組、成排出現(xiàn)，并與主要斷裂走向一致，寬度不一，傾角較大。

二、物探方法探測巖漿巖侵入的可行性分析

巖漿巖作為一種侵入性堅(jiān)固巖體，其物性、巖性等與煤體和其它沉積行巖體都有很大的區(qū)別，這也為我們采用物探方法探測巖漿巖侵入提供了條件。巖漿巖物性、巖性的異常特征主要體現(xiàn)在以下方面：一是重力差異。由于密度不同，因而同等體積的煤體與巖體存在顯著的重力差異，在地質(zhì)物探中可表現(xiàn)為重力異常。巖漿巖巖床在延深和寬度不變的情況下，重力異常會(huì)隨頂面埋深h的增大而減小。二是磁異常。巖漿巖可表現(xiàn)為顯著的磁異常，可通過磁法勘探了解巖漿巖構(gòu)造，并判斷巖墻、巖床分布。雖然磁法勘探精度在一定程度上受巖體埋深、酸堿性影響，用觀測精度為±1nT的磁力儀是可以發(fā)現(xiàn)具有一定規(guī)模巖墻和巖床的。三是電性差異。巖漿巖具有較高的電阻率，在埋深不大，地表地質(zhì)條件良好的條件下，可觀測到顯著的電性異常。但對(duì)于埋深較大且規(guī)模較小的侵入體，則難以從干擾背景中進(jìn)行識(shí)別，加之測量裝備比較笨重，因而限制了其使用。

三、物探方法的觀測要求及應(yīng)用

1、重力勘探

重力勘探是利用各種巖礦體的密度差異所引起的重力變化而進(jìn)行地質(zhì)勘探方法。只要勘探地質(zhì)體有一定的剩余質(zhì)量，且埋深、地形等符合探測條件，即可使用重力儀測出重力異常。然后根據(jù)探測數(shù)據(jù)和相關(guān)地質(zhì)資料，對(duì)重力異常進(jìn)行定性或定量解釋，繼而推斷出地層中不同巖體和礦體的埋深、位置、構(gòu)造形態(tài)等地質(zhì)信息?？碧角笆紫炔贾煤锰綔y網(wǎng)，被研究區(qū)域應(yīng)在測區(qū)中央，測點(diǎn)間距應(yīng)小于異常寬度的1/3，側(cè)線間距應(yīng)不大于侵入體在地面投影長度的1/3，如需進(jìn)行定量分析，則應(yīng)將精測剖面點(diǎn)距加密至5m;然后根據(jù)布格重力異常分配表進(jìn)行總精度和誤差分配，通過實(shí)測各測點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程對(duì)重力觀測結(jié)果進(jìn)行修正。使用精度較高的微伽重力儀進(jìn)行探測，對(duì)探測資料進(jìn)行整理、計(jì)算和校正后，制作相應(yīng)的重力異常圖，繼而完成對(duì)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)礦巖體的定位和定量分析。

2、磁法勘探

磁法勘探是利用地下礦巖體磁性的不同，對(duì)其進(jìn)行的定位和定量探測。測網(wǎng)布置與重力勘探基本相同，有時(shí)為了提高勘測精度，還可在同一測網(wǎng)中同時(shí)采用重力和磁力兩種方法進(jìn)行探測?？偩雀鶕?jù)目標(biāo)地質(zhì)體的異常特征、干擾水平等來確定。目前使用的高精度磁力儀主要為銫光泵磁力儀和質(zhì)子磁力儀。按照規(guī)范要求對(duì)觀測資料進(jìn)行整理后，制作相應(yīng)的磁力異常圖，從而分析出地下礦巖體的分布情況。

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