嶺底勘查區含煤地層沉積環境及測井曲線反映特征

郭曉紅 李景峰 賀粉萍

（陜西省煤田地質局一三一隊，陜西 韓城715400）

0 引言

韓城嶺底項目屬陜西省2012年度第三批地質勘查基金項目，目的通過加大重要礦產的前期勘查投入，有效銜接公益性地質調查與商業性礦產勘查，發揮對社會資本的引導和拉動作用，形成良性的勘查投入機制，實現找礦突破。本項目擬通過鉆探、地球物理測井、樣品測試等煤田勘探技術手段，初步查明工作區煤炭資源賦存狀況，對勘查區煤炭資源的做一概況研究，指導下一步相應的地質找礦工作和社會經濟建設。

在確定勘查區地層層序的基礎之上，詳細劃分含煤地層，研究其沉積環境特征和聚煤特征，是本次煤田地質勘查首要的地質任務之一。以下對勘查區含煤地層沉積環境特征和聚煤特征結合測井曲線予以綜合闡述分析。

1 概況

嶺底勘查區位于韓城礦區的中部，煤炭資源量豐富，勘查資源達4.7億噸，煤層氣資源量為44.07×108m3。據區域及鉆探資料，區內含煤地層從下至上為石炭系上統太原組和二疊系下統山西組含煤地層。

1.1 石炭系上統太原組（C3t）

1.1.1 沉積環境特征

主要出露于勘查區東南部溝谷之中，范圍較小，與下伏本溪組地層呈整合接觸，屬海陸交互相含煤建造，為區內主要含煤地層之一。區域內本組共含煤7層，從下到上編號為12、11、9、8、7、6、5號，其中11號煤層為主要可采煤層，其余為不可采煤層。巖性由石英砂巖、粉砂巖、粘土泥巖、石灰巖（K2）、黑色粉砂巖、泥巖組成。鉆孔揭露厚度28.71（補144）～76.38（LP3）m，平均55.22m。

本組沉積由下而上可分三個旋回：

第Ⅰ旋回即太原組下部：由河床相開始，依次過渡為河漫相、湖泊相、沼澤相、泥炭沼澤相、至瀉湖海灣相結束。巖性依次為石英砂巖（或礫巖），粉砂巖、粘土泥巖、煤層、泥灰巖（灰巖）或鈣質泥巖，粉砂巖等組成，11號煤層即位于該旋回上部。發育的11號煤層兩極厚度0.80～7.30m，平均2.43m，全區可采煤層，煤層結構較簡單，一般含1層夾矸。煤層頂板為瀉湖海灣相鈣質泥巖、砂質泥巖、粉砂巖或泥灰巖、石灰巖，顏色較深，呈中～薄層狀，含較多海相動物化石和生物碎屑（已鈣化），有硫化氫嗅味，是對比11號煤層的輔助標志，局部相變為瀉湖海灣波浪帶相的石英砂巖，石英質粉砂巖。

第Ⅱ旋回即太原組中部：由瀉湖海灣波浪帶相開始，逐漸過渡為淺海相。巖性依次為石英砂巖（或石英質粉砂巖）、黑色泥巖、煤層和泥巖、黑色石灰巖（巖性特殊，層位穩定，含豐富的動物化石，一般1～3層，層面含炭質，分叉合并現象普遍）、石灰巖之下為9號煤層，石灰巖中夾7、8號煤層，石灰巖與11號煤層間距較穩定，一般5m左右，是對比煤層的重要標志層（K2）。K2灰巖一般厚1.12-7.88m，平均3.81m。

第Ⅲ旋回即太原組上部：由湖沼相、沼澤相、泥炭沼澤相、湖泊相組成。巖性依次為灰黑色砂質泥巖、泥巖、煤層。5號煤層位于該旋回上部，6號煤層位于該旋回偏底部。在勘查區相當范圍內，該旋回頂部湖泊相泥巖被古河床沖刷，使河床相砂巖（即山西組底部砂巖）與5號煤層呈沖刷接觸。5號煤層之下是一套10多米厚的黑色砂質泥巖，普遍含黃鐵礦或菱鐵礦結核（或薄層），為標準的湖沼相沉積，是對比5號煤層的良好標志（K3）。

1.1.2 物性曲線特征

區內長源距伽瑪曲線在巖層上變化較小，曲線基本平直，在煤層位置高異常反映，呈箱狀和劍狀反映，曲線界面陡直，煤層異常明顯；自然伽瑪曲線在砂巖層位上變化較小，呈溝谷型變化，煤層位置上曲線為低異常較明顯，泥巖段高幅值反映；側向電阻率曲線在砂巖上為臺階式變化，粗紗巖上為高值的山峰狀顯示，煤層位置上為較高值幅值呈齒狀反映；自然電位曲線巖層段為寬緩的波狀起伏，變化較小，在厚煤層上有負異常顯示，總之，該段地層物性差異較大，煤層異常顯著，各種參數曲線特征明顯（圖1）。

1.2 二疊系下統山西組（P1s）

1.2.1 沉積環境特征

主要出露于勘查區的東南部，與下伏石炭系太原組地層呈整合接觸，陸相沉積，含2、3號煤層，是區內另一含煤地層，其中3號煤層為可采煤層。巖性由灰～灰褐色含云母砂巖（K4）、深灰色粉砂巖、泥巖、灰色含云母砂巖組成。據鉆孔揭露，厚度30.69（LP5）～71.26m（5），平均為51.23m。

沉積按巖性特征可分為三部分，下部由灰～灰褐色含云母砂巖（K4）、深灰色粉砂巖、泥巖、3號煤層組成。3號煤層厚度0.50～4.29m，平均1.53m，煤層結構簡單、沉積穩定，全區可采，由南向北呈逐漸增厚的趨勢；3號煤層下距11號煤層最小46.70米，最大間距79.87米，平均66.50m。東、南部間距較小，向西、北有逐漸變大趨勢。煤層頂底板含有豐富的植物化石，含云母砂巖厚5-10m，全區穩定，為3號煤層老頂；底部砂巖（K4）在南部較發育，而在北部逐漸相變為細粒砂巖或粉砂巖。中部由灰色含云母砂巖、深灰色粉砂巖、泥巖、2號煤層組成。煤層頂板含有大量的植物化石。上部為灰色含云母砂巖、深灰色粉砂巖、泥巖、薄煤層組成，含有菱鐵礦結核，植物化石豐富。本組巖石以砂巖中含有大量的云母片為其特征，植物化石組合亦與石炭系有明顯差異。

1.2.2 物性曲線特征

長源距伽瑪曲線在巖層上較平直，有微小的波狀起伏，而在煤層上為高異常曲線呈箱狀顯示；自然伽瑪曲線巖層上為不規則的鋸齒狀起伏變化，泥巖段高幅值反映，煤層上自然伽瑪為低異常，呈陡峭的溝谷狀；側向電阻率曲線巖層上變化較小，為寬緩的階梯狀，在中、粗砂巖上自然伽瑪和側向電率曲線互為倒狀的溝谷和山堡型，在煤層上側向電阻率為高阻異常，呈山峰狀顯示。自然電位曲線巖層上比較平直，變化較小，曲線呈微波狀，在煤層和粗砂巖層有小凹型的負異常（圖2）。

圖2 LP4號鉆孔山西組（P1s）測井曲線示意圖

2 結論

綜上，綜合分析、闡述了嶺底勘查區含煤地層沉積環境、聚煤特征、物性曲線反映特征。此基礎上進一步工作可初步查明工作區煤炭資源賦存狀況、煤質特征及可采煤層的開采技術條件，開展對嶺底勘查區煤炭資源的概況研究，為下一步勘查提供地質依據。

［1］徐康吉,賀敏聰,等,主編.陜西省渭北石炭二疊紀煤田嶺底勘查區普查中間報告[R].陜西省一三一煤田地質勘探隊，2013.

［2］韓城礦區姚莊井田勘探[R].陜西省一三一煤田地質勘探隊,1984.

［3］煤田地球物理測井規范勘探規范[M].1993.

［4］宋春青,張振春.地質學基礎[M].