潮水盆地蘆草臺子地區(qū)煤層對比研究

田步令

（甘肅煤炭地質(zhì)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

甘肅河西地區(qū)是重要的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，有全國最大的鎳生產(chǎn)基地和甘肅省重要的鋼鐵、石油、貴金屬、建材及制糖基地，長期以來，區(qū)內(nèi)煤炭供需矛盾突出，所需煤炭大多依靠外調(diào)。隨著區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，煤炭缺口日益增大。因此，實(shí)施區(qū)內(nèi)煤炭地質(zhì)勘查工作，具有重要意義。

本區(qū)大地構(gòu)造位置屬于華北板塊西南緣-潮水盆地，含煤地層為中侏羅統(tǒng)地層，共含煤15 組，40多層。賦存范圍內(nèi)煤層埋深淺，煤層厚度大，資源量可觀。但煤層層數(shù)多，分布廣，局部存在煤層分叉、厚度突變的現(xiàn)象，煤層對比難度大，前人已對該區(qū)做了一定程度研究[1-11]，但未對該區(qū)巖煤層對比作出研究，因此，研究勘查區(qū)煤層賦存規(guī)律及巖煤層對比尤為重要。

1 地質(zhì)概況

1.1 自然地理

本區(qū)屬戈壁及沙丘地貌，地形較平坦，地勢東南高、西北低，海拔一般1600～1860m。屬大陸性干旱氣候，多風(fēng)少雨，晝夜溫差大。平均最大氣壓823.1hPa，月平均最高氣溫20.3℃，月平均最低氣溫-11.7℃，歷年平均氣溫5.9℃，空氣干燥，年蒸發(fā)量大于降水量，歷年降水量平均195mm，歷年蒸發(fā)量平均2251.7mm；歷年平均風(fēng)速2.6m/s，最高可達(dá)3.2m/s，風(fēng)向多為NW—SE 向，常年多西北風(fēng)及東南風(fēng)，風(fēng)季多集中于4～6 月份，年最大凍土深度1.23m。本區(qū)位于龍首山更新世正斷層和7 號地震破碎帶北大山前緣，地處祁連山北緣地震帶，根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）地震基本烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度值為0.10g。

1.2 構(gòu)造

勘查區(qū)的構(gòu)造形態(tài)，總體表現(xiàn)為向東傾伏的較寬緩的褶皺，發(fā)育一組較為寬緩的近東西向背向斜；發(fā)育有4 條斷裂，分別為F4、F3、DXF1、DF12。含煤地層沿走向、傾向的產(chǎn)狀有一定的變化，沒有受到巖漿巖的影響?？辈閰^(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等構(gòu)造。

1.3 地層

勘查區(qū)東北大部被第四系覆蓋，西南部出露中新統(tǒng)白楊河組和下白堊統(tǒng)廟溝組。依據(jù)地表露頭及鉆探揭露，勘查區(qū)以新元古界震旦系（Z）地層為基底，其上沉積了侏羅系下統(tǒng)芨芨溝群（J1J）、中統(tǒng)青土井群（J2Q），下白堊統(tǒng)廟溝組（K1m），中新統(tǒng)白楊河組（N1b），全新統(tǒng)。中侏羅青土井群為含煤地層，是本勘查區(qū)的主要勘查對象，中侏羅青土井群為一套內(nèi)陸山間斷陷性盆地沉積相環(huán)境下的扇三角洲平原亞相沉積物。巖性主要由灰綠、深灰色的粗-中細(xì)粒砂巖，粉砂巖、泥巖夾煤層組成，依據(jù)巖性巖相旋回和含煤巖，可劃分為下、中、上三個巖組，共含8 個煤層組，編號自上而下煤1 組～煤8 組。區(qū)內(nèi)所見地層厚度0（L106）～414.2m（208），平均266.13m。總體趨勢由東北向西南從厚變薄直至尖滅。

1.4 煤層賦存特征

區(qū)內(nèi)主要含煤地層為中侏羅統(tǒng)青土井群。次要含煤地層為下侏羅統(tǒng)芨芨溝群地層。經(jīng)過對含煤地層、見煤情況及所含煤層的巖性、巖相、沉積環(huán)境及其組合規(guī)律的綜合分析研究，基本查明勘查區(qū)中侏羅統(tǒng)青土井群含煤層8 組，編號煤1 組～煤8 組?？刹擅簩佑忻?—2 層、煤3—3 層、煤6—2 層、煤7—2 層和煤8—2 層，均為局部可采煤層，其余煤層為不可采煤層。煤層總厚度2.53m～17.25m，平均11.55m，含煤系數(shù)平均為4.34%。區(qū)內(nèi)主要可采煤層為中部煤層厚度大，煤層厚度變化呈北厚南薄，南部抬升剝蝕的規(guī)律。區(qū)內(nèi)煤層賦存較好的部位位于勘查區(qū)東北部，該富煤帶呈近東西方向條帶狀展布，富煤帶內(nèi)煤層厚度較大且分布連續(xù)，總厚度大于15m。富煤帶向南北兩側(cè)逐漸變薄，勘查區(qū)西南部含煤地層及煤層剝蝕。

2 巖煤層對比

煤層對比本次煤層對比工作借鑒了鄰區(qū)已有的對比經(jīng)驗(yàn)采用標(biāo)志層、煤層自身特征、測井曲線組合形態(tài)等方法，對煤層進(jìn)行精細(xì)對比。

2.1 標(biāo)志層對比

1)K1 標(biāo)志層：中侏羅統(tǒng)下巖組頂界的灰黑色粉砂巖或泥巖，鉆孔基本全部鉆遇，厚度穩(wěn)定，厚度一般10～30m，代表了準(zhǔn)平原化的淺湖-深湖相沉積，全區(qū)普遍存在。其上部為煤3 組，下部為煤6 組，該標(biāo)志層將區(qū)內(nèi)的主要可采煤層煤3—3 層與煤6—2層分開，可作為劃分對比中侏羅統(tǒng)中、下巖組煤層以及區(qū)分煤3—3 層與煤6—2 層的明顯標(biāo)志。

2)K2 標(biāo)志層：煤3 組底部普遍發(fā)育的粗粒砂巖，厚度一般5～20m，比較穩(wěn)定，可作為判定煤3 組的標(biāo)志層。

2.2 測井曲線對比

經(jīng)對各鉆孔測井曲線對比分析，各煤層（組）物性組合特征較為明顯，在各測井方法曲線上均表現(xiàn)為低密度、高電阻、低自然伽瑪和聲速高異常。即在曲線上呈現(xiàn)為DNL 低、LL3 高、GR 低和SAT 高異常，物性特征明顯，在測井曲線上極易辨認(rèn)，界面反應(yīng)清晰[12]。

煤3—2 層：煤3—2 層位于青土井群中巖組，區(qū)內(nèi)局部分布，是區(qū)內(nèi)可采煤層之一。LL3：5Ω·m～24Ω·m，曲線上多呈“山字形” 高異常反映；DNL：1.47g/cm3～1.83g/cm3，曲線上呈"箱狀或筆架峰"狀低異常反映；GR：0.31pA/kg～0.76pA/kg，曲線上為低異常的“箱式”狀顯示；SAT：454us/m～488us/m，曲線反映為高幅值“鋸齒狀”異常。各物性曲線形態(tài)特征明顯。

煤3—3 層：煤3—3 層位于青土井群中巖組，區(qū)內(nèi)局部分布，是區(qū)內(nèi)可采煤層之一。LL3：8Ω·m～18Ω·m，曲線上多呈“箱式多峰狀” 高異常；DNL：1.52g/cm3～2.17g/cm3，曲線上呈“多峰狀” 低異常；GR：0.18pA/kg～0.54pA/kg，曲線上多表現(xiàn)為低異常的“尖刀狀”；SAT：449us/m～513us/m，曲線呈“筍狀”高異常。各物性曲線形態(tài)特征較為明顯。

煤6—2 層：煤6—2 層位于青土井群下巖組，區(qū)內(nèi)局部分布，是區(qū)內(nèi)可采煤層之一。LL3：6Ω·m～28Ω·m，曲線上呈變化劇烈的 “音頻狀” 高異常；DNL：1.33g/cm3～1.90g/cm3，曲線上表現(xiàn)為“多峰狀”低異常；GR：0.31pA/kg～0.76pA/kg，曲線上表現(xiàn)為“多峰狀”低異常；SAT：409us/m～491us/m，曲線呈"箱式波紋狀"高異常。煤層物性特征十分明顯，反映界面清晰。

煤7—2 層：煤7—2 層位于青土井群下巖組，區(qū)內(nèi)局部分布，是區(qū)內(nèi)可采煤層之一。LL3：5Ω·m～20Ω·m，曲線上呈鋸齒形變化的“箱狀”高異常；DNL：1.28g/cm3～1.78g/cm3，曲線上表現(xiàn)為“箱式波紋狀”低異常；GR：0.25pA/kg～0.94pA/kg，曲線上表現(xiàn)為“箱式波紋狀”低異常；SAT：479us/m～511us/m，曲線呈"箱式波紋狀"高異常。煤層物性特征十分明顯，反映界面清晰。

煤8—2 層：煤8—2 層的物性測井曲線特征:煤8—2 層位于青土井群下巖組，區(qū)內(nèi)局部分布，是區(qū)內(nèi)可采煤層之一。LL3：5Ω·m～15Ω·m，曲線上呈變化劇烈的 “多峰狀” 高異常；DNL：1.40g/cm3～2.11g/cm3，曲線上表現(xiàn)為“單峰狀”低異常；GR：0.15pA/kg～0.76pA/kg，曲線上表現(xiàn)為“單峰狀” 低異常；SAT：417us/m～530us/m，曲線呈“波紋狀”高異常。煤層物性特征十分明顯，反映界面清晰。

2.3 巖性巖相旋回特征對比

區(qū)內(nèi)青土井群地層沉積旋回經(jīng)分析對比自下而上可劃分為下、中、上三個巖組，11—13 個沉積亞旋回，其中下巖組為4 個沉積亞旋回，中巖組有5個沉積亞旋回，上巖組在區(qū)內(nèi)局部被剝蝕，保留上巖組的部分為2—4 個沉積旋回。下巖組：縱向上表現(xiàn)為以煤8 組底部普遍發(fā)育的粗粒砂巖或中粒砂巖開始，自下而上沉積中細(xì)粒砂巖、泥巖，其間夾煤8～煤5 層（組），向上最后以灰黑色的粉砂巖或泥巖（K1 標(biāo)志層）結(jié)束。

中巖組：沉積特征繼承了下巖組的特點(diǎn)?？v向上表現(xiàn)為底部以煤3—3 層普遍發(fā)育的粗粒砂巖開始，向上逐漸沉積中細(xì)粒砂巖、泥巖，其間夾煤3組—煤1 組，煤3 組連通性好，煤層發(fā)育好。

上巖組：沉積特征基本繼承了中巖組的特點(diǎn)，但有所變化。以灰綠色為主。底部由細(xì)礫巖、粗中粒砂巖開始，向上逐漸過渡為細(xì)粒砂巖和粉砂巖。向上沉積了較厚的泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，表明該期地層隨著覆水加深，河漫灘萎縮，不利于泥炭沼澤發(fā)育，只在局部零星形成了薄煤組。

3 結(jié)論

（1）根據(jù)各鉆孔揭露的地層情況，先將青土井群地層劃分為三個段。解決了煤層發(fā)育部位和對比框架。

（2）通過兩個標(biāo)志層，區(qū)分主要可采煤層煤3組和煤7 組。依據(jù)以上多種對比方法，勘查區(qū)內(nèi)的煤層層數(shù)及相互關(guān)系基本確定。垂向上煤8—2 層、煤7—2 層、煤6—2 層、煤3—3 層、煤3—2 層對比關(guān)系可靠，依據(jù)充分，特征明顯，與平面上煤層分布規(guī)律基本一致。