印度尼西亞南加里曼丹省Kotabara井田地質(zhì)特征分析

王化耀，牟兆剛

(中國(guó)煤炭地質(zhì)總局勘查研究總院，北京 100039)

0 引言

Kotabara井田位于南加里曼丹省南部，梅拉圖斯山脈(Meratus Mountain)南部山腳下，井田北部距山脈軸線約為20km，南距爪哇海岸線約7km。

加里曼丹島劃分為五部分，即東南西北中加里曼丹。除北加里曼丹為馬來(lái)西亞、文萊的領(lǐng)土，其余歸為印度尼西亞所轄。全島面積約為74萬(wàn)km2，赤道從該島中部穿過(guò)，恰好將該島分為大約相等的兩部分。最高峰為位于東北部的基納巴盧山(Kinabalu)高4101m，自東北向西南延伸，地形起伏和緩。在本島東南部，有一條叫梅納圖斯(Meratus)的山脈，沿北東走向，其最高峰Beras火山高達(dá)1 901m(圖1)。

1 地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1.1 區(qū)域地質(zhì)

Kotabara井田位于南加里曼丹省梅拉圖斯山以南，爪哇海以北的山前和瀕海平原交界處。屬于歐亞板塊東南亞地塊巽他陸塊地層區(qū)，巽他陸塊包括馬來(lái)西亞蘇門(mén)達(dá)納、爪哇海西部和加里曼丹。加里曼丹島是東南亞最大的島嶼，島上最古老的地層為巽他古陸的有花崗巖侵入的志留紀(jì)—二疊紀(jì)變質(zhì)巖，三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)變質(zhì)火山巖、白堊紀(jì)火山巖和蛇紋巖，古近系的火山巖、細(xì)—中粒砂巖、泥巖及煤層，新近系灰?guī)r及泥巖沉積巖和第四系沉積物。Kotabara井田屬加里曼丹九大古近系盆地之一的Asam-Asam盆地的一部分(圖2)。

1.1.2 區(qū)域構(gòu)造

中新代以來(lái)，由于特殊大地構(gòu)造位置，南加里曼丹經(jīng)歷了陸升、裂解、陸塊碰撞縫合、板塊俯沖等劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成較多構(gòu)造層次。由下至上大致歸納如下：

1)早晚白堊世花崗巖和英云閃長(zhǎng)巖侵入的志留紀(jì)—二疊紀(jì)變質(zhì)巖構(gòu)成加里曼丹的基底巖石。地表出露在巽他古陸。

2)三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)變質(zhì)巖火山巖，分布在加里曼丹北西部，與下伏構(gòu)造層不整合。

圖1 交通位置Figure 1 Traffic location

1.上新世—更新世火山巖；2.漸新世—早中新世Crocker和Temburong復(fù)理石建造；3.拉讓群和Embaluh群濁積物；4.NW加里曼丹三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)變質(zhì)巖火山巖穹窿；5.Meratus山脈和Laut島早白堊紀(jì)火山弧和蛇綠巖序列；6.Schwaner早—晚白堊世花崗巖和英云閃長(zhǎng)巖侵入的志留紀(jì)—二疊紀(jì)變質(zhì)巖；7.古近紀(jì)—新近紀(jì)盆地和現(xiàn)代沉積物；8.海溝；9.區(qū)域性線性構(gòu)造圖2 加里曼丹區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Figure 2 Geological brief map of Kalimantan region

3)井田區(qū)北部梅拉圖斯山早白堊世火山巖和蛇紋巖系列。

4)白堊紀(jì)拉讓(Rajang)群復(fù)理石和埃姆巴魯(Embaluh)群沉積巖建造，是巽他陸塊增生的產(chǎn)物，分布在加里曼丹中北部地區(qū)。

5)古近紀(jì)—新近紀(jì)沉積建造，其中庫(kù)泰(Kutai)是最大的古近紀(jì)—新近紀(jì)盆地，井田分布于梅拉圖斯山以南的阿薩姆-阿薩姆(Asam- Asam)盆地。

6)第四系松散沉積物。

1.1.3 地殼演化史

加里曼丹島經(jīng)歷了劇烈復(fù)雜的地殼運(yùn)動(dòng)。島上發(fā)育志留紀(jì)—二疊紀(jì)變質(zhì)巖，并被白堊紀(jì)侵入的花崗巖、閃長(zhǎng)巖穿插硬化。

三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)，在巽他陸塊北部發(fā)育有變質(zhì)火山巖，使巽他陸塊增生，白堊紀(jì)—古近紀(jì)由于巽他陸塊和盧卡尼亞陸塊碰撞聚合而形成現(xiàn)今加里曼丹的主要山脈。古南海沉積的Rajang群和Embalml群濁積巖強(qiáng)烈褶皺為現(xiàn)今的構(gòu)造景觀。井田北部的梅拉圖斯山脈，也形成于這一時(shí)期。

進(jìn)入始新世，本島地殼擠壓狀態(tài)變?yōu)樯煺範(fàn)顟B(tài)，形成較大的古近紀(jì)沉積盆地，本井田的含煤地層就是這一時(shí)期沉積。

到新生代，劇烈的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)使印度洋板塊向東南亞板塊俯沖，造就礦區(qū)內(nèi)的構(gòu)造形跡。

1.2 地質(zhì)概況

1.2.1 地層

井田內(nèi)出露的地層有新生界古近系(E)、新近系(N)和第四系，含煤沉積基底為白堊系—古新統(tǒng)的蛇紋巖及變質(zhì)沉積物(圖1)。揭露地層由老至新描述如下：

1.2.1.1 古近系始新統(tǒng)(E2)

始新統(tǒng)丹戎組(Tanjung)，為井田的含煤地層，地層總厚度達(dá)1 000m?？煞譃?段，即下段(T3)，不含煤；中段(T2)，含煤段；上段泥巖段(T1)。

1)下段稱為T(mén)3，底部為灰—灰綠色，含安山巖質(zhì)、流紋巖質(zhì)礫石，呈棱角狀，直徑3～5cm，泥硅質(zhì)膠結(jié)，夾砂巖和少量泥巖。中部為灰綠、紫紅、灰色泥巖，砂質(zhì)泥巖含豐富的鐵質(zhì)結(jié)核。上部為厚層狀中細(xì)粒石英砂巖夾泥巖，發(fā)育有大型交錯(cuò)層理。與下伏白堊系蛇紋巖呈角度不整合。厚度200～500m。

2)中段稱為T(mén)2，為含煤段。由灰—灰黑黃色中細(xì)砂巖，砂質(zhì)泥巖和煤層組成，分為4個(gè)煤組，由上至下為S(含煤8層)、SM(含煤2層)、SL(含煤4層)、SB(含煤1層)，累計(jì)含煤15層。其中下部的SL1、SL2、SL3U、SL3/4為主要煤層。厚度200～350m。

3)上段稱為T(mén)1，為泥巖段，由灰—灰綠色或褐灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖，并夾淺灰色或白色極薄層粉砂巖、透鏡體，含較多的黃鐵礦、菱鐵礦結(jié)核和海相化石。厚度110～200m，與上覆Berai組石灰?guī)r呈整合接觸。

1.2.1.2 古近系漸新統(tǒng)(E3)

漸新統(tǒng)百瑞組(Berai)，淺灰色、灰白色生物碎屑灰?guī)r，角礫狀巨厚層—塊狀生物灰?guī)r或灰—灰綠色泥巖，含豐富的海相化石，如有孔蟲(chóng)、珊瑚等，厚度為210～300m。

1.2.1.3 新近系中新統(tǒng)(N1)

中新統(tǒng)瓦露根組(Warukin)，藍(lán)灰色角礫狀灰?guī)r，灰—灰綠色泥巖，灰白色砂巖，灰?guī)r中產(chǎn)Globigeriasp.。厚度為120～200m。

1.2.1.4 第四系(Q)

為松散沉積物，含殘積黏土、淤積泥質(zhì)物、沖洪積沉積物及濱海粉細(xì)砂等。與下伏地層不整合，厚0～12m，一般5m。

1.2.2 井田構(gòu)造

井田位于Mangalapi向斜北翼的一部分，其北西方向邊界緊鄰采區(qū)背斜的軸部，主體為單斜構(gòu)造。地層走向由NEE向逐漸轉(zhuǎn)為NE—NNE向。地層傾向由SSE—SE向ES方向傾斜，傾角較為平緩。地層傾角可分為兩種，西部平緩，傾角8°～16°，一般10°。東部地層傾角有變化，即由緩變陡，從淺部8°左右到深部變陡，局部巖層傾角已達(dá)36°，由于受小褶曲和斷層的影響，局部產(chǎn)狀有變化，地層傾角可達(dá)50°以上。

井田范圍內(nèi)，在露頭采坑北部發(fā)育一軸向北倒南傾的背斜，其南翼產(chǎn)狀平緩，傾角10°，北翼較陡，傾角可達(dá)50°。該背斜的延伸長(zhǎng)度約300m，其軸向南傾北倒，說(shuō)明形成現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的擠壓推力，主要來(lái)自南東方向，這與印度洋板塊向歐亞板塊的向北俯沖的主應(yīng)力方向一致(圖3)。

2 煤層與煤層對(duì)比

2.1 含煤性

井田含煤地層為T(mén)anjung組中段(T2)為含煤段，屬海陸交互相，厚度 200～350m，平均厚度為256m。由砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層組成。含煤14層，煤層的總厚度為3.60～13.75m，一般為10.77m，含煤系數(shù)為4.2%，含主要可采煤層2層，分別是SL2、SL3/4?？刹擅簩拥目偤駷?.5～8.23m，平均6.40m，可采含煤系數(shù)為2.5%。

圖3 區(qū)域綜合地質(zhì)柱狀圖Figure 3 Regional comprehensive geological column

2.2 可采煤層

井田內(nèi)主要的煤層為4層，即SL1、SL2、SL3U、SL3/4。其中SL1的煤層厚度為0.10～1.22m，平均0.49m，屬于不可采煤層；SL3U煤層厚度為0～0.80m，平均為0.65m，屬于不可采煤層；SL2煤層厚度為1.04～2.31m，平均1.80m，屬于主要可采煤層。SL3/4煤層厚度為3.29～5.81m，平均3.91m，屬于主要可采煤層(表1)。

SL1至SL2的間距為0.60～5.71m，平均為1.72m；SL2至SL3u的間距為0.55～7.02m，平均為1.09m；SL3u至SL3/4的間距為0.17～6.50，平均為1.52m(表1)。

2.3 煤層對(duì)比

2.3.1 對(duì)比的方法和依據(jù)

井田內(nèi)煤層對(duì)比的方法是采用巖煤組合法、標(biāo)志層法并輔以層間距法進(jìn)行的。煤層對(duì)比的依據(jù)是巖性及組合、測(cè)井曲線及煤層的自身特征。巖性方面選擇厚度穩(wěn)定上段(T1)海相泥巖，含煤段砂巖亞段的砂巖作為標(biāo)志。在測(cè)井方面，主要依據(jù)自然伽馬曲線幅值異常，密度測(cè)井曲線形態(tài)異常及其它曲線組合關(guān)系對(duì)比煤層。在煤層自身特征方面根據(jù)煤層的厚度、結(jié)構(gòu)、煤質(zhì)及煤層組合關(guān)系對(duì)比煤層。

圖4 構(gòu)造綱要圖Figure 4 Outline map of geological structure

表1 Tanjung組含煤段(T2)各可采煤層特征

2.3.2 對(duì)比標(biāo)志

2.3.2.1 主要標(biāo)志層和特征

井田內(nèi)主要標(biāo)志層有3層，分布在中Tanjung組中，其中M1位于T1下部，M2位于T2中下部，對(duì)比特征明顯(表2)。

1)M1菱鐵質(zhì)泥巖。位于泥巖含煤亞段(T2)的上部，是S1煤見(jiàn)煤的預(yù)告標(biāo)志。距Tanjung組上段泥巖段(T1)10～13m，可發(fā)育成2～3個(gè)分層。泥狀—極細(xì)粒結(jié)構(gòu)，顯微層狀，灰黑色，主要成分是菱鐵質(zhì)結(jié)核和生物貝殼碎屑。本層全區(qū)發(fā)育，特征明顯，是良好的標(biāo)志層。

2)M2灰白色石英砂巖。位于Tanjung組含煤段中部砂巖含煤亞段，其頂為S7煤層底界，砂巖含煤亞段(T22)與泥巖含煤亞段(T21)的分界面，中為含S8煤層，其下為SM2煤層。淺灰色—灰白色中細(xì)粒石英砂巖，含較少的巖屑石英砂巖，巖石成分主要為石英、巖屑和長(zhǎng)石。其中石英占80%，次圓—次棱角狀；長(zhǎng)石占5%，粒狀；巖屑占5%，巖屑成分主要為泥巖和硅質(zhì)巖。硅泥質(zhì)膠結(jié)，局部鈣質(zhì)膠結(jié)，亦可見(jiàn)混合膠結(jié)。

在層序上，粗粒在上部，細(xì)粒在下部，顯示出粒度變化的反粒序，大型沖洗層理交錯(cuò)、交錯(cuò)層理發(fā)育在上部，沖洗層理、水平層理、波狀層理和透鏡狀層理下部。局部見(jiàn)生物攪動(dòng)層理，厚度為6.95～51.65m，平均厚33.46m。

2.3.2.2 層間距法和主要層間距

本區(qū)主要標(biāo)志層和煤層的層間距是相當(dāng)穩(wěn)定的，用層間距法在鉆探中預(yù)測(cè)主采煤層的位置十分有用。通過(guò)各鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，標(biāo)志層的間距，一般來(lái)說(shuō)M1底至M2頂?shù)膶娱g距為80.38m，全井田相當(dāng)穩(wěn)定(表2)。

表2 標(biāo)志層間距

2.3.2.3 古生物標(biāo)志

根據(jù)鉆孔觀察，結(jié)合動(dòng)植物分布特點(diǎn)，亦可作為標(biāo)志對(duì)比煤層。在Tanjung組上段(T1)泥巖段，只有海相動(dòng)物化石，沒(méi)有植物化石。而在含煤段(T2)，在菱鐵質(zhì)泥巖中，產(chǎn)小的動(dòng)物化石和植物化石，在下部的菱鐵質(zhì)泥巖中只有植物化石，動(dòng)植物化石的分布特點(diǎn)可以用來(lái)對(duì)比Tanjung組的泥巖段(T1)和含煤段(T2)的關(guān)系。

2.3.2.4 煤巖層物性曲線特征

煤層對(duì)比的重要手段之一是測(cè)井曲線，由于不同煤層、巖層自身物理性質(zhì)的差異和特征，導(dǎo)致測(cè)井曲線的變化。依據(jù)煤巖層的物性特征，曲線的幅度異常，形態(tài)變化和特殊的形態(tài)組合關(guān)系等進(jìn)行煤層對(duì)比，是煤層對(duì)比的可靠手段。

3 沉積環(huán)境

在含煤段(T2)沉積的早期(砂泥巖含煤亞段)，這里的地貌與現(xiàn)今的地貌應(yīng)類(lèi)似，西北部的梅拉圖斯山經(jīng)晚白堊世—古近紀(jì)造山運(yùn)動(dòng)已褶皺成山，地殼經(jīng)擠壓收縮后呈伸展?fàn)顟B(tài)，形成梅拉圖斯山南的Asam-Asam古近系沉積盆地，其北對(duì)梅拉圖斯山，南對(duì)爪哇海。而梅拉圖斯山就是這個(gè)盆地的物源區(qū)，這時(shí)應(yīng)屬于濱海大型的復(fù)水沼澤和潟湖、海灣的沉積環(huán)境，形成砂泥巖含煤亞段底部的砂泥質(zhì)沉積，此后逐漸發(fā)育成大型的泥炭沼澤環(huán)境，聚積了SL4、SL3、SL2、SL1的厚—巨厚煤層。整體水動(dòng)力作用弱，沉積物以含砂泥質(zhì)為主。

到含煤段沉積的中期，即砂巖含煤亞段沉積期，礦區(qū)范圍內(nèi)屬濱海沙灘、沙洲相為主的沉積，發(fā)育有沖洗層理，即大型斜層理。含煤段的砂巖主要發(fā)育在這一亞段內(nèi)。說(shuō)明此期的波浪作用強(qiáng)，泥質(zhì)沉積物少。含煤段沉積晚期，即泥巖含煤亞段沉積期。本區(qū)又進(jìn)入大型潟湖海灣沉積期，含有較多的海相動(dòng)物化石、黃鐵礦、菱鐵礦結(jié)核，介質(zhì)搬運(yùn)能力弱，沉積物以泥質(zhì)為主，在泥炭沼澤發(fā)育期，形成不可采煤層，但其泥炭沼澤發(fā)育時(shí)間短，形成厚度小，均未形成具有工業(yè)意義的煤層。

綜上所述，井田含煤段沉積環(huán)境經(jīng)歷了潟湖海灣泥炭沼澤—沙灘、砂壩—潟湖海灣沉積的演變過(guò)程。此后，全區(qū)沒(méi)入海水之下，形成上覆泥巖段的沉積。

4 結(jié)語(yǔ)

Kotabara井田含有豐富的煤炭資源，煤層具有埋藏較淺，可開(kāi)采厚度大，夾矸少，煤質(zhì)好，發(fā)熱量高，開(kāi)發(fā)條件良好，交通非常便利，大部分淺部煤層適宜露天開(kāi)采，深部也適合井工開(kāi)采。但近年來(lái)，外資在該國(guó)投入在不斷增加，開(kāi)采煤炭資源量也在不斷增加，并且印尼距離中國(guó)的東南沿海城市較近，成為中國(guó)南方電廠的優(yōu)質(zhì)煤炭資源進(jìn)口主要國(guó)家之一。