寧夏中衛市小紅山煤炭井田地質和煤質特征及成因分析

馬啟良 任國濤

（寧夏礦業開發勘查院，寧夏 銀川 750021）

小紅山東部普查區東距中衛市約67km，該區現為普查階段地質工作，為推進自治區找礦突破戰略行動，發展地方經濟，解決煤炭資源相對短缺的制約瓶頸，對過普查工質所取得的成果，有了進一步認識，為本地區今后找礦提供參考依據［1］。

1 區域地質概況

勘查區地層區劃屬于華北地層大區（Ⅴ），秦祁昆地層區（Ⅴ1），祁連-北秦嶺地層分區（），寧夏南部地層小區（）；中、新生代地層屬阿拉善地層區潮水地層分區。

區域內出露地層為：古生界奧陶系、泥盆系、石炭二疊系；中生界三疊系；新生界新近系、第四系區域大地構造位置位于秦祁褶皺帶之六盤山弧形構造帶之海原逆沖帶北側，營盤水同心大斷裂南側。

2 礦區地質特征

2.1 地層

勘查區全為第四系覆蓋。據勘查區普查和預查鉆孔揭露，勘查區主要地層有石炭-二疊系、新近系和第四系，現由老至新簡述如下：

2.1.1 石炭-二疊系

分布有土坡組、太原組、大黃溝組、紅泉組。

土坡組（C2t）

上部灰黑色頁巖夾褐灰色長石石英砂巖，灰巖透鏡體，并夾有多層薄煤層（或煤線）；下部灰色、灰黑色頁巖，灰色石英砂巖、薄層泥灰巖互層，頁巖中普遍含有扁圓狀或長卵形鈣質結核。與下伏臭牛溝組呈整合接觸，據勘查區外預查ZK5-2、ZK5-3鉆孔，地層厚269.61m。

太原組（C0P1t）

太原組主要巖性為灰黑色泥巖、粉砂巖、灰白色砂巖呈不等厚互層，夾多層可采煤層，為勘查區主要含煤地層，可分為上、中、下三個含煤段。與下伏土坡組呈整合接觸，地層厚131.09～330.74m，平均234.68m。

據五萬區域調查資料，本區太原組的動植物化石有：動物化石瓣鰓類Edmondia sp（卵石蛤），Palaeoneilo anthraconeiloides（卵古尼羅蛤），Astartella cf.adenticulata（無齒小花蛤），Nuculopsis yuani（甘肅擬栗蛤），Aviculopecten sp。（燕海扇）；植物化石Neuropteris cardiopterides Bothlin（心羊齒型脈羊齒），N.kaipingiana（開平脈羊齒），Linopteris brongniartii（短網羊齒），Conchophyllum richthofenii（李希霍芬網羊齒），Cordaites principalis（首要柯達）等。本組化石以瓣鰓類和植物化石為主，其中Linopteris brongniartii，Conchophyllum richthofenii，Neuropteris kaipingiana是中石炭世的標準化石，并以維斯發期最常見，而其他屬種也大部分為中石炭世常見化石。在本次勘查中，從巖芯里采集到的動、植物化石標本，動物化石主要為小個體的瓣鰓類，植物化石多為蘆木屬、裂葉屬、鱗木屬、脈羊齒屬等，比照《中國中生代植物》標準化石圖版，時代當屬晚石炭世。

太原組屬濱海平原型含煤建造，處于濱海過渡地帶，形成于開闊平坦的地形環境，海、陸過渡相較發育。

大黃溝組（P1d）

巖性為一套灰綠色礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖夾暗紫色砂巖、粉砂巖。與下伏太原組呈假整合接觸，地層厚227.54～359.54m，平均263.33m。

紅泉組（P2h）

巖性為暗紫色砂巖，含礫砂巖，粉砂巖夾灰綠色泥巖、砂巖、砂礫巖，底部為礫巖。與下伏大黃溝組呈整合接觸，據鉆探揭露，剝蝕殘留地層最大厚度為65.49m。

2.1.2 新近系

勘查區外僅少部出露中新統干河溝組（N1g），巖性上部為淡桔黃、淡褐紅色含礫砂巖、砂礫巖，夾磚紅色黏土；下部為磚紅色黏土層骨骼化石碎片，與上覆地層呈角度不整合接觸。據鉆探揭露，地層厚 327.01～663.40m，平均465.97m。

2.1.3第四系

出露有第四系中更新統、上更新統和第四系全新統。

①中更新統（Qp2apl）：沖洪積礫石層,湖積含礫鈣質層，零星分布于勘查區北部，厚5～10m。

②上更新統（Qp3apl）：主要為沖、洪積亞砂土，厚0.75～30.20m，平均11.74m。

2.2 構造

勘查區基本為第四系覆蓋,根據小紅山勘查區東部煤炭資源普查二維地震勘探資料，勘查區構造情況見圖4

2.2.1 褶皺

通過二維地震勘查，勘查區總體位于甘塘向斜北東翼，為一南西傾的單斜構造，由于逆斷層的牽引作用，斷層兩側形成小的曲。

2.2.2 斷層

通過二維地震勘查，共解釋斷點34個,組合斷層6條，孤立斷點2個。

圖1 小紅山勘查區東部普查區構造綱要圖

按照斷層的落差大小劃分，6條斷層中，最大落差大于100m的斷層3條，即DF5、XF3和DF7；最大落差小于等于100m的斷層3條，即XF2、XF4和XF5。按照斷層的可靠程度劃分，可靠斷層3條，即XF2、XF4和XF5；較可靠斷層3條，DF5、XF3和DF7。按照斷層的性質劃分，XF4為正斷層，其他為逆斷層。

勘查區斷層特征表

3 井田地質特征

3.1 煤巖特征

煤層煤的宏觀煤巖組分以暗煤為主、夾少量亮煤、半亮煤。以薄煤層為主，中厚煤層次之，0.1～4m不等，少部分厚度大于4m；含有少2～3層夾矸。

3.2 化學性質

①水分（Mad）含量在0.12%～18.18%之間變化，各煤層平均值為1.00%～7.01%，小于8%，屬低水分煤；浮煤水分含量0.20%～8.95%，各煤層平均值為0.43%～2.78%.

②灰分（Ad）各煤層原煤灰分（Ad）產率為7.03%～38.19%，平均值為11.83%～28.16%。

③揮發分（Vdaf）勘查區各可采煤層，原煤揮發分27.42%～46.74%，平均值為32.21%～44.63%；浮煤揮發分21.74%～42.34%，平均值31.83%～42.28%。

④固定碳(FCd)各可采煤層原煤固定碳平均值為43.81%～60.21%，浮煤固定碳平均值為53.67～64.15%，浮煤比原煤固定碳值略有增加。

⑤全硫（St,d）各可采煤層原煤全硫平均含量為1.23%～4.06%，按照分級標準（GB/T15224.2-2010），勘查區以中高硫煤（St,d：2.01%～3.00%）、中硫煤（St,d：1.01%～1.50%）為主，個別高硫煤（St,d＞3%）。

⑥發熱量。各煤層原煤干燥基高位發熱量（Qgr,d）18.29～33.37MJ/kg，各煤層平均值為24.91～31.15MJ/kg。

3.3 煤類及用途

勘查區主要以肥煤為主，氣肥煤次之，煤質為具中～中高硫、低～中灰、中高～高發熱量、中高～高揮發份性等特點，可用于冶金、化工等方面，肥煤是煉焦配合煤中的重要組分，主要用于煉焦（一些高灰高硫的肥煤用來發電），配入肥煤可使焦炭熔融良好，從而提高焦炭的耐磨強度，并為配加黏結性差的煤或瘦化劑創造條件，與其他煤級的煤相比，肥煤一般具有較高的硫含量。

4 井田成因分析及找礦標志

4.1 成因

勘查區地層區劃屬于華北地層大區（Ⅴ），秦祁昆地層區（Ⅴ1），祁連-北秦嶺地層分區（Ⅴ12），寧夏南部地層小區（Ⅴ12-1）；中、新生代地層屬阿拉善地層區潮水地層分區。形成于開闊平坦的地形環境，海、陸過渡相較發育。太原組由10個過渡相旋回組成，單個旋回厚10～60余米不等，旋回結構從簡單～復雜均有，包括海進組和海退組，旋回下部海退組以三角洲相沙洲、沙壩（細～粗粒砂巖）為起點，向上過渡為瀉湖沼澤相（粉砂質泥巖、砂質粉砂巖、泥巖）～泥炭沼澤相（炭質泥巖、煤）；旋回上部為海進相組，以泥炭沼澤相（炭質泥巖、煤）為起點，向上為瀉湖沼澤相（粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖）～沙洲、沙壩（砂巖），由旋回下部和旋回上部組成一個完整旋回，煤層位于旋回中、上部。

4.2 找礦標志

該煤炭勘查區為層控礦床，賦存于石炭-二疊系太原組中，太原組上部為一套灰綠色礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖夾暗紫色砂巖、粉砂巖。與下伏太原組呈假整合接觸，地層厚227.54～359.54m，平均263.33m。屬大黃溝組。太原組巖性為一套灰黑色泥巖、粉砂巖、灰白色砂巖呈不等厚互層，夾多層可采煤層，為勘查區主要含煤地層，可分為上、中、下三個含煤段。與下伏土坡組呈整合接觸，地層厚131.09～330.74m，平均234.68m。兩套地層從顏色、巖石結構，組分特征可以明顯地區分出地層的年代。

5 結論

寧夏中衛市小紅山煤炭礦床屬大原10個過渡相旋回海進相組，以泥炭沼澤相（炭質泥巖、煤）為起點，向上為瀉湖沼澤相（粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖）～沙洲、沙壩（砂巖），由旋回下部和旋回上部組成一個完整旋回，煤層位于旋回中、上部。為今后的找礦工作提供了依據。

［1］王建宏.寧夏中衛市小紅山煤炭資源預查報告［R］.銀川：寧夏礦業開發勘查院，2013.