江西豐城市姜坪礦區(qū)煤層特征及其成因分析

肖玉如，祝 強(qiáng)，王先廣，肖臬瑩

(1.江西省煤田地質(zhì)局一九五地質(zhì)隊,南昌 330200； 2.江西省煤田地質(zhì)局,南昌 330001;3.江西省地質(zhì)勘查基金管理中心,南昌 330025; 4.江西省煤田地質(zhì)局測繪大隊,南昌 330038)

1 區(qū)域地質(zhì)

在大地構(gòu)造位置上位于宜豐-景德鎮(zhèn)深大斷裂帶與樟樹-進(jìn)賢-樂平斷裂之間，即位于萍樂凹陷(Ⅱ1-1)中段, 又位于揚(yáng)子板塊鄱陽盆地(Ⅰ2-2)南緣復(fù)合帶上[3-4]。

區(qū)域褶皺發(fā)育，形成的構(gòu)造背景分基底和蓋層褶皺?；遵薨櫽尚略沤缣额^群、震旦系沅里組淺變質(zhì)巖構(gòu)成，表現(xiàn)為加里東、印支期基底強(qiáng)烈褶皺，形成了一系列北東方向的復(fù)式向斜[5-9]。受燕山期運動影響，蓋層褶皺發(fā)育，走向NNE，為開闊近等厚直立褶皺，兩翼產(chǎn)狀大致正常。還發(fā)育SN向褶皺。

斷裂構(gòu)造以北東向走向逆斷層、逆沖斷層為主，規(guī)模較大，正斷層、平移斷層規(guī)模較小。有些逆斷層受后期剝蝕作用，出現(xiàn)“飛來峰”或“構(gòu)造窗”。這些斷裂既有加里東期又有燕山期多次活動疊加的特點。

燕山期巖漿巖礦區(qū)均有較大面積出露。區(qū)域內(nèi)以酸性花崗巖類為主，呈巖基式產(chǎn)出；中性以安山巖類為主，出露于煤系外圍或煤系地層中；基性多為輝綠巖、玄武巖，常成脈狀侵入煤系地層。

2 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

青白口系潭頭群神山組(Pt31bs)四周有出露，為工作區(qū)煤系地層的基底。巖性為灰綠色、灰色、紫紅

1.第四系；2.白堊系南雄組；3.三疊系安源組；4.青白口系潭頭群神山組；5.燕山期第一期巖漿巖；6.燕山期第二期巖漿巖；7.石炭系華山嶺組；8.地層不整合線；9 地層倒轉(zhuǎn)；10 正斷層；11.逆斷層；12.向斜；13.地層整合界線；14.勘查剖面線；15.槽探；16.未見煤鉆孔；17.見煤鉆孔；18.礦區(qū)范圍；19.產(chǎn)狀；20.縣行政界線圖1 區(qū)域地質(zhì)圖Figure 1 Regional geological map

圖2 5線勘查剖面圖Figure 2 Exploration line No.5 section

色千枚巖、變質(zhì)砂巖，含絹云母，具有絲絹光澤,夾少量板巖，見石英脈侵入。

三疊系上統(tǒng)安源組(T3a) 礦區(qū)內(nèi)大面積出露，為賦煤地層，可分為三家沖、紫家沖段。與下伏地層呈角度不整接觸。

第四系(Q) 灰褐色、灰黃色、棕黃色黏土質(zhì)砂質(zhì)層，含礫石，礫石成分主要為石英、變質(zhì)巖碎塊，巖漿巖碎塊等少量，磨圓度及分選性均差，其厚度0～10.73m，一般厚度5.99m。

2.2 構(gòu)造

姜坪-饒家向斜內(nèi)發(fā)育兩組斷層(圖3)，一組為NE向(走向)斷層，如F3、F7、F9、F13、F14、F15，主要發(fā)育復(fù)式向斜兩翼，延伸4～20km。向斜NW翼一般為正斷層，向斜SE翼則為逆斷層。另一組為平移式或斜切斷層如F10、F11、F12，規(guī)模較小，延伸0.5～2km。

F3、F7、F9、F13、F14、F15斷層性質(zhì)、產(chǎn)狀展布、斷距及控制情況(表1)。巖心上見構(gòu)造破碎及毫米級小斷層(照片1、2)。

表1 姜坪礦區(qū)斷層控制一覽表

(照片1 破碎帶) (照片2 毫米級斷層)

1.第四系；2.白堊系南雄組；3.三疊系安源組；4.青白口系潭頭群神山組；5.地層不整合線；6.正斷層；7.逆斷層；8.向斜；9.地層整合界線；10.礦區(qū)范圍圖3 礦區(qū)構(gòu)造綱要圖Figure 3 Structural outline map of mining area

周坊至下東源巖漿巖出露較多，多為順層或沿斷裂帶侵入，少數(shù)巖漿巖與圍巖發(fā)生接觸變質(zhì)作用，泥巖變質(zhì)跡象較明顯，巖石呈絲絹光澤。

3 煤層

表2 姜坪礦區(qū)主要可采煤層統(tǒng)計表

4 煤質(zhì)

采取煤心煤樣206件、煤巖樣14件、瓦斯樣共6件、煤層頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)樣17組共58塊(圖4)，炭質(zhì)泥巖及夾矸樣11件。

1.瓦斯樣；2.煤層頂?shù)装辶W(xué)樣；3.煤巖樣；4.煤心樣；5.礦區(qū)范圍；6.剖面線及編號圖4 礦區(qū)取樣分布圖Figure 4 Sampling points distribution in mining area

煤的宏觀特征為灰黑-黑色，條帶狀結(jié)構(gòu)為主，條痕黑褐色，多呈金屬光澤，光亮-半光亮型，偶夾泥巖、泥質(zhì)粉砂巖線理，含黃鐵礦結(jié)核。

煤巖特征以有機(jī)組分為主，含量95.86%～96.90%，組分類型以鏡質(zhì)組為主，惰質(zhì)組少量。鏡質(zhì)組多數(shù)為無結(jié)構(gòu)基質(zhì)鏡質(zhì)體為主，極少數(shù)的團(tuán)塊鏡質(zhì)體、均質(zhì)鏡質(zhì)體、碎屑鏡質(zhì)體。惰質(zhì)組以絲質(zhì)體、半絲質(zhì)體為主，其次為碎屑惰質(zhì)體，少見粗粒體、菌類體。無機(jī)組分含量3.10%～4.14%，組分包括黏土礦物及硫化物，以黏土礦物居多。黏土礦物呈團(tuán)塊狀、細(xì)粒狀、條帶狀充填裂隙或胞腔。硫化物為黃鐵礦，金屬光澤，亮黃色，莓粒狀充填于有機(jī)質(zhì)空隙。方解石呈脈狀充填裂隙。反射率：4.25%～5.09%。

原煤以高灰分煤為主，中灰分煤最少。煤層酸性礦物總量占79.83%，堿性礦物總量占37.47%，堿酸比為0.47。原煤干燥無灰基揮發(fā)分(Vdaf)以特低揮發(fā)分煤為主，其次為低揮發(fā)分煤，中等揮發(fā)分煤極少。原煤干燥基低位發(fā)熱量(Qnet.d)以中熱值煤為主。原煤焦渣特征1～4，精煤煤焦渣特征1～2，焦塊特征大多數(shù)為粉狀，少數(shù)為弱黏結(jié)。原煤干燥基CO2.d含量1.30%～12.18%，平均3.02%，二氧化碳反應(yīng)性弱。

原煤干燥基硫含量測試74個，最大值2.08%，最小值0.13%，平均值0.47%。特低硫占70.83%，低硫占12.5%，低磷分煤占62.5%，中磷分煤占25.00%。原煤干燥無灰基氫Hdaf≤2.0%煤樣59個，占90.77%。Hdaf在>3.0%范圍煤樣5個，占7.69%，以無煙煤一號為主，少量貧煤。

精煤煤樣的洗選密度液采用1.62～1.80g/cm3,回收率2.21%～25%。礦區(qū)可采煤層以高灰分煤為主，中高灰分煤次之，中灰分煤少量。煤層多數(shù)屬低等可選性。原煤干燥基磷以低磷分煤為主，中磷分煤次之，高磷分煤少量。瓦斯含量測試CH4為0.03～0.18 mL/g，為低瓦斯。

5 成因分析

5.1 古地理環(huán)境

中三疊世末的印支造山運動，江西由海上升為陸地，晚三疊世安源成煤期，本礦區(qū)為陸相山間盆地沉積[2]。在安源晚期紫家沖時，豐城姜坪礦區(qū)接收河流相、湖泊相、沼澤相和泥炭沼澤相沉積，產(chǎn)豐富蘇鐵杉、蕨類等植物葉莖化石及其碎片，局部見動物潛穴等痕跡化石，巖性以砂礫巖、砂巖、粉砂巖為主，夾少量泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤，具多沉積旋回，發(fā)育多層煤且多數(shù)賦存中下部至上部旋回的特征。三家沖段粉砂巖、細(xì)砂巖發(fā)育斜層理、透鏡狀層理、波狀層理和平行層理，為湖泊相-沼澤相交互沉積，具多沉積旋回發(fā)育多層煤的特點。豐城洛市、秀市、河湖艾湖礦區(qū)也是發(fā)育多沉積旋回的特征，發(fā)育多層煤。

5.2 構(gòu)造

礦區(qū)兩組斷層，一組為走向斷層，向斜NW翼一般為正斷層，向斜SE翼則為逆斷層，一組為平移式或斜切斷層。平移式或斜切斷層破壞了煤層的連續(xù)性。走向同沉積斷層下降盤對礦區(qū)煤層來說，既起同沉積作用，又起保存作用，可是上升盤對煤層來說，抬起不利于煤層沉積甚至抬起被剝蝕，利多弊少。走向非同沉積斷層主要破壞了煤層的連續(xù)性，弊多利少。

礦區(qū)煤層煤類以其現(xiàn)狀埋藏深度關(guān)系不明顯，與其所處的區(qū)域構(gòu)造、礦區(qū)構(gòu)造有直接關(guān)系，更與區(qū)域、礦區(qū)巖漿巖發(fā)育有直接聯(lián)系。礦區(qū)巖漿巖與圍巖發(fā)生接觸變質(zhì)作用，泥巖變質(zhì)跡象較明顯，巖石呈絲絹光澤，脈巖侵入含煤地層或煤層，吞噬了部分煤層，同時造成煤層變質(zhì)程度加深，具體體現(xiàn)在灰分增加，熱值降低，向高變質(zhì)階段煤類無煙煤一號轉(zhuǎn)變。

江西三疊紀(jì)成煤期后，經(jīng)燕山期陸內(nèi)造山運動與喜馬拉雅期伸展成盆，形成隆、坳和盆構(gòu)造格局。九嶺與贛南隆起區(qū)，煤系地層剝蝕殆盡，萍樂凹陷、饒南凹陷保存了較厚的煤系地層。另外，燕山期、喜馬拉雅期運動，青白口系潭頭群神山組等老地層覆蓋在萍樂凹陷、饒南凹陷新地層之上經(jīng)?？梢?，在其下可能保存了煤系地層。礦區(qū)青白口系潭頭群神山組分布四周，是構(gòu)造窗內(nèi)成功發(fā)現(xiàn)煤炭資源的實例。

6 結(jié)論

1)加里東期旋回對江西區(qū)域內(nèi)含煤沉積起重要控制作用。加里東期的姜坪-饒家向斜保存了較完整的安源煤系地層。

2)加里東期、燕山期以來形成的斷裂，對區(qū)內(nèi)含煤地層起保存或破壞作用。

3)安源組紫家沖段煤系地層、主要3層可采煤層受河流相、湖泊相、沼澤相和泥炭沼澤相交互沉積控制，三家沖段煤系地層、主要2層可采煤層也受湖泊相-沼澤相交互沉積控制。

4)燕山期巖漿巖侵入活動，是引起姜坪礦區(qū)煤質(zhì)灰分增加、熱值降低，向一號無煙煤類轉(zhuǎn)變主要原因，也是造成煤層瓦斯含量低的原因之一。

5)燕山期以來形成的蓋層褶皺對區(qū)內(nèi)含煤地層起一定的保存作用。

6)燕山期以來江西推、滑覆構(gòu)造發(fā)育，賦煤盆地因其復(fù)雜化，形成“二層樓”或“三層樓”式結(jié)構(gòu)，為推、滑覆構(gòu)造下找煤提供了條件。姜坪礦區(qū)處于推、滑覆構(gòu)造區(qū)，青白口系潭頭群神山組分布四周，是構(gòu)造窗內(nèi)成功發(fā)現(xiàn)煤炭資源實例之一，可指導(dǎo)“老地層”下尋找安源含煤地層煤炭資源。