晏家鋪礦區(qū)含煤地層沉積環(huán)境與聚煤特征

朱巧輝

湖南省煤田地質(zhì)局第二勘探隊(duì) 湖南 株洲 412000

晏家鋪礦區(qū)位于漣源市城北約12km,行政隸屬漣源市、新化縣管轄。西起新化縣湘新煤礦,東至漣源市古塘鄉(xiāng)肖家村,北起古塘鄉(xiāng)風(fēng)形山,南至新化縣興隆煤礦。走向長約6.5km,傾向?qū)?～6km,礦區(qū)面積30km2。沉積環(huán)境決定著聚煤作用的發(fā)生,煤層的空間分布及規(guī)律均受成煤環(huán)境的明顯控制,且聚煤作用明顯受控于其沉積背景和煤層發(fā)育過程中碎屑物的供給。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

湖南省分屬兩個(gè)不同性質(zhì)的一級大地構(gòu)造單元,湘西北屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái);湘中、湘東南屬南華后加里東準(zhǔn)地臺(tái),簡稱南華準(zhǔn)地臺(tái)。

南華準(zhǔn)地臺(tái)是一個(gè)經(jīng)加里東褶皺而硬化的年青地臺(tái)。元古界板溪群僅有零星出露,震旦紀(jì)可能代表一個(gè)地臺(tái)階段,自寒武紀(jì)以后又轉(zhuǎn)為地槽,志留紀(jì)之后經(jīng)加里東運(yùn)動(dòng)而褶皺回返。在中生代又發(fā)生了印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng),具有普遍而強(qiáng)烈的褶皺、斷裂和巖漿活動(dòng)。在沉積建造方面,前震旦系以復(fù)理石及類磨拉石建造為特征;下古生界為一套地槽型的碎屑巖建造,常具復(fù)理石韻律;上古生界為海相碳酸巖類及海陸交互相碎屑巖類,發(fā)育了兩組很重要的含煤建造;中生代發(fā)育另一組含煤建造。到早侏羅世晚期后,本區(qū)全部結(jié)束海相沉積,在燕山運(yùn)動(dòng)所造成的斷陷盆地中發(fā)育了白堊系及下第三系紅色巖系。

南華準(zhǔn)地臺(tái)位于江南地軸以南,其基底為巨厚的前泥盆系地層組成,是一個(gè)經(jīng)加里東褶皺而硬化的年青地臺(tái),為典型的多旋回造山和多旋回巖漿活動(dòng)的地區(qū)。南華準(zhǔn)地臺(tái)可劃分四個(gè)二級構(gòu)造單元和十四個(gè)三級構(gòu)造單元。漣邵煤田位于二級構(gòu)造單元湘中湘南加里東印支穿插褶皺帶。全區(qū)一衡陽盆地為中心,衡陽盆地的東南部分為郴耒坳陷,以西部分為五個(gè)隆起區(qū)和五個(gè)坳陷區(qū)相間出現(xiàn)。晚古生代是一個(gè)強(qiáng)烈的坳陷區(qū),沉積了厚達(dá)五千米以上的海相碳酸鹽建造和砂泥巖建造;中、新生代盆地在本區(qū)的東北部極為發(fā)育。印支運(yùn)動(dòng)使本區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺和斷裂,燕山運(yùn)動(dòng)亦有強(qiáng)烈的斷裂和巖漿活動(dòng)。

漣邵煤田為我省最重要的產(chǎn)煤區(qū)之一。泥盆系至三疊系沉積蓋層北部最大厚度達(dá)五千米,南部厚二千至三千米,早侏羅世以后的陸相沉積,不很發(fā)育。本區(qū)構(gòu)造線方向?yàn)橐换⌒?南部呈南北向或北西向,北部呈北東向。區(qū)內(nèi)以短軸和穹狀褶皺為主,南部斷裂比北部強(qiáng)烈,巖漿活動(dòng)亦較活躍,邵陽坳陷內(nèi)尚有部分隱伏巖體賦存。

礦區(qū)屬漣邵煤田北段,大地構(gòu)造單元屬長邵斷坳中的漣源坳陷區(qū)。漣源坳陷區(qū)蓋層構(gòu)造分帶明顯:西部為走向北東南西、傾向南東的弧形疊瓦逆沖斷裂帶;中部為由緊閉背斜和開闊向斜組成的隔檔式褶皺帶;東部為寬緩褶皺帶。晏家鋪礦區(qū)位于中部隔擋式褶皺帶中的晏家鋪向斜南部。區(qū)內(nèi)出露的主要地層為中泥盆統(tǒng)至下三疊統(tǒng),在褶皺構(gòu)造中向斜開闊、完整,有利于煤系的保存,兩翼多對稱(如晏家鋪向斜);背斜部位常被走向斷裂所破壞,這些斷裂一般屬壓扭性斷裂。

2 礦區(qū)含煤地層及煤層

礦區(qū)內(nèi)出露地層由新至老依次為:第四系、三疊系下統(tǒng)大冶組、二疊系上統(tǒng)長興組、龍?zhí)督M、二疊系下統(tǒng)茅口組。

表2-1 二疊系地層層序表

2.1 含煤地層 礦區(qū)內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M。本組一般厚約23m,與上覆長興組整合接觸,與下伏茅口組呈假整合接觸。

含煤段由淺紫灰色粉砂巖—紫灰色粉砂質(zhì)頁巖、粉砂巖及黑色頁巖夾煤線和菱鐵礦薄層組成最底部的一個(gè)沉積旋回。其上接著是淺紫色富含云母片之石英細(xì)砂巖—灰黑色頁巖,中夾數(shù)層菱鐵礦薄層和結(jié)核;淺灰、灰色細(xì)砂巖夾少量砂質(zhì)頁巖—紫灰、深灰色含粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、菱鐵礦薄層及結(jié)核兩個(gè)沉積旋回。各旋回均產(chǎn)植物化石。

海相巖段位于頂部,厚14.3m,為富產(chǎn)腕足類、雙殼類、菊石等化石的灰、深灰色頁巖夾泥質(zhì)灰?guī)r透鏡體。

2.2 可采煤層

龍?zhí)督M含煤1～3層,由上而下命名為1、2、3煤層。其中2煤層為主要可采煤層,其它煤層為不可采煤層或偶爾可采煤層。

2煤層層位穩(wěn)定,煤厚雖有一定變化,但未發(fā)現(xiàn)有突然增厚及變薄的現(xiàn)象,規(guī)律性明顯。2煤層結(jié)構(gòu)尚屬簡單,煤質(zhì)無明顯變化;煤厚0.40～0.57m,平均煤厚0.44m,點(diǎn)可采率93%,面積可采率97%。2煤層為大部分可采之較穩(wěn)定煤層。

2.3 煤質(zhì)

圖2-1 巖相古地理圖

表2-2 晏家鋪礦區(qū)南段2煤層原煤檢測分析成果表

表2-3 晏家鋪礦區(qū)南段2煤層原煤檢測分析成果表

2煤層為中灰、中高硫、高熱值的瘦煤,具有較好的粘結(jié)性,是良好的動(dòng)力用煤,可作為煉焦配煤。

3 區(qū)域構(gòu)造控制

3.1 褶曲

礦區(qū)位于漣邵煤田中部隔擋式褶皺帶的寬緩含煤向斜—晏家鋪向斜南段。晏家鋪向斜軸向NNE-SSW,地層傾角變化在向斜不同部位及次級褶皺中表現(xiàn)不同。一般來說,向斜兩翼地層傾角30°-45°,向斜軸附近0°-15°,次級層間褶皺發(fā)育地段地層傾角變化幅度更大。

晏家鋪向斜兩翼呈舒緩波狀起伏,而在軟弱地層中如大冶組底部、長興組頂部及底部廣泛發(fā)育有層間滑動(dòng)引起的緊閉小褶曲,相對較硬地層如長興組中部則呈舒緩的波狀起伏,這種形變廣泛發(fā)育,是引起局部地層產(chǎn)狀的變化原因。

3.2 斷層

區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育,在北西部有一條小斷層(F1),垂直斷距約25m,造成長興組、龍?zhí)督M地層重復(fù);南東部ZK101孔直接控制有一條小斷層(F101),傾角70°左右,斷失2煤層。因此斷裂構(gòu)造在本區(qū)對煤系地層及煤層的影響甚微。

4 沉積環(huán)境與聚煤特征

本區(qū)龍?zhí)督M沉積環(huán)境為瀉湖海灣相,主采煤層為2煤層,為潮坪環(huán)境的潮上沼澤。往上主要巖性為灰黑色砂巖、泥巖互層,發(fā)育潮坪相的潮間坪沉積,往上發(fā)育一套向上變細(xì)的序列,從下到上的巖性為粗、細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖組成正粒序,見槽狀交錯(cuò)層理、小型板狀交錯(cuò)層理、楔狀層理,見植物碎片化石及植物莖桿化石,發(fā)育潮道沉積。龍?zhí)督M在本區(qū)為一個(gè)水深逐漸加深的過程,主要為瀉湖、潮坪相沉積。煤層即形成于海侵的過程。

漣邵煤田北段龍?zhí)督M分布廣,含煤性較好,煤層發(fā)育較好地段主要分布在晏家鋪向斜、橋頭河向斜、恩口-斗笠山向斜及洪山殿向斜。在晚二疊世時(shí),受東西向構(gòu)造及華夏系構(gòu)造的影響,龍?zhí)睹合刀嘌乇睎|向展布。

龍?zhí)督M含煤3層,由上至下依次為1、2、3煤層。1、3煤層不可采,2煤層為主要可采煤層。煤層厚度有從北西往南東增加的趨勢。晏家鋪向斜(晏家鋪礦區(qū)南段)位于漣源聚煤中心,煤厚0.40～0.57m。

5 結(jié)論

(1)北東向的斷裂及隆起和坳陷控制含煤地層的沉積,沉積過程中的同沉積斷裂,控制可采煤層的展布方向,古環(huán)境對煤層的形成控制也較為明顯,厚煤層呈北東向形成于泥炭沼澤環(huán)境中。

(2)后期構(gòu)造對煤層厚度的控制明顯。一是逆沖斷層較發(fā)育,造成煤層重復(fù);二是煤層頂板順層滑脫構(gòu)造較發(fā)育,使煤擠壓破碎形成構(gòu)造煤,并容易產(chǎn)生一些不協(xié)調(diào)褶曲,以及在煤層頂、底板產(chǎn)生煤層穿刺等流變構(gòu)造,使煤層斷失、分叉、變薄或變厚;三是由于褶曲擠壓而產(chǎn)生煤的塑性流變,使向斜翼部煤層變薄,而向斜軸部及轉(zhuǎn)折端煤層變厚。