織納煤田晚二疊世構造煤區域分布及構造控制

周培明，高 為，鄧 蘭，付 煒

織納煤田晚二疊世構造煤區域分布及構造控制

周培明，高 為，鄧 蘭，付 煒

(貴州省煤田地質局，貴州 貴陽 550008)

為查明織納煤田構造煤分布規律，通過整理分析貴州織納煤田比德向斜、三塘向斜、珠藏向斜、阿弓向斜和關寨向斜等14個含煤構造單元共200余個煤田鉆孔取心資料，并輔以測井曲線分析，綜合分析6、16和27號等主采煤層的煤體結構區域分布特征及構造控制因素。研究表明：自西向東，織納煤田內構造煤比例逐漸增大，西部主要為原生結構煤和碎裂煤，東部以碎粒煤和碎粉煤為主；構造煤的分布主要受構造演化和4條深大斷裂影響，多期性構造運動造成煤體多期次變形，其中，燕山期是煤層發生構造變形的主要階段，喜馬拉雅期對早期構造變形進行了疊加改造；深大斷裂影響了區域應力場分布，遵義–惠水斷裂對構造煤的形成和分布影響最大，主燕山早期自東向西的區域性應力場受到遵義–惠水斷裂阻擋，在煤田東部褶皺、斷裂作用劇烈，發育逆沖、逆掩斷層等構造，對煤體結構破壞嚴重，碎粒煤和碎粉煤發育。研究取得的認識對織納煤田瓦斯災害防治和煤層氣勘探開發具有指導意義。

晚二疊世；構造煤；燕山期；喜馬拉雅期；構造演化；深大斷裂；織納煤田

在一期或多期構造應力作用下，煤體結構甚至化學成分發生變化的系列煤為構造煤。構造煤內部含有大量微孔隙、裂隙，比表面積增大，吸附性強，儲氣能力較強，而滲透率較低[1]，是發生煤與瓦斯突出的重要條件，構造煤類別越高，越易于發生瓦斯突出，瓦斯防治難度也越大。同時，構造煤也是煤層氣開發中的一個亟待解決的重要難題，一方面，煤層適度的構造變形可以在不影響儲層改造的同時增加儲氣能力；另一方面，過大的煤層構造變形不利于儲層改造，煤層氣開發難度大。多數學者認為，構造煤的分布受斷層的層間滑動影響控制[2]。琚宜文[3]通過分析兩淮地區區域地質狀況、構造及其演化，將兩淮地區構造煤的形成劃分為低煤級煤、中煤級煤和高煤級煤3種變質變形環境；王恩營等[4]研究了區域構造控制下不同成因、不同類型構造及構造群形成的控制作用，建立了構造煤的控制模式；指出構造煤的層域分布主要受含煤建造控制，包括煤巖層巖性、厚度及組合；逆斷層是構造煤形成的有利地質條件。

貴州織納煤田煤與煤層氣資源豐富，據貴州省煤田地質局2010年提交的“貴州省煤層氣資源潛力預測與評價報告”，織納煤田煤層氣資源量約為7 002.8億m3，占全省地質總資源量的22.91%，平均資源豐度較高，為1.41億m3/km2，勘探開發潛力巨大[5]，故查明區內構造煤區域分布及構造控制規律，可以為構造煤區域預測、煤礦瓦斯災害防治及煤層氣開發有利區優選、煤層氣勘探開發時序規劃奠定地質基礎。

1 煤田概況

1.1 地質概況

織納煤田位于貴州省中西部，大地構造位置位于揚子陸塊(Ⅰ級)、上揚子陸塊(Ⅱ級)、揚子陸塊南部被動邊緣褶沖帶(Ⅲ級)上的織金寬緩褶皺區及六盤水復雜變形區(Ⅳ級)，是黔中隆起的核心組成部分，主要包括5個含煤構造單元，分別為比德向斜、三塘向斜、珠藏向斜、阿弓向斜和關寨向斜。褶皺十分發育，以短軸式褶皺為主，走向主要為NE向，西緣發育少量NW向隔擋式褶皺。斷層主要為高角度、NE向走向斷層，在區域性大斷裂附近最為發育[6-8]，織納煤田構造綱要如圖1所示。

1—比德向斜；2—加戛背斜；3—水公河向斜；4—五指山背斜；5—以支塘向斜；6—勺坐背斜；7—白泥箐向斜；8—張維背斜；9—三塘向斜；10—后寨背斜；11—阿弓向斜；12—關寨向斜；13—地貴背斜；14—珠藏向斜；15—克窩向斜；16—熊家場背斜；17—白果寨向斜；18—梅子關背斜；19—桂果背斜；20—補郎向斜；21—牛場向斜；22—大貓場向斜；23—齊伯房背斜；24—蔡官向斜；25—站街向斜

1.2 含煤特征

研究區含煤地層主要為上二疊統長興組及龍潭組，地層厚度76~437 m，龍潭組主要為一套碎屑巖及煤層組成，為海陸交互相沉積；長興組自西向東逐漸由以碎屑巖為主的海陸交互相過渡為以碳酸鹽為主的局限臺地相。含煤3~69層，一般30余層，含煤總厚1.33~54.68 m，可采煤層1~17層，可采煤層總厚1.97~23.55 m，其中6、16、27號為主要可采煤層。6號煤厚0~6.5 m，一般3 m左右，以中厚煤層為主，厚度較穩定，但新店、流長、平壩一帶出現沉積缺失或尖滅；16號煤厚0~3.72 m，一般2 m左右，屬中厚煤層，煤層較穩定，原生結構煤和構造煤均較發育；27號煤厚0~3.5 m，一般1~2 m，屬薄—中厚煤層，大部分地區可采，原生結構煤和構造煤均較發育[9-10]。

2 織納煤田晚二疊世構造煤區域分布規律

構造煤的分類有多種方法，根據構造破壞程度，煤體結構分為4種類型[11]，即原生結構煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤；根據構造變形機制將構造煤分為3個變形序列10類煤[12]：脆性變形序列包括碎裂煤、碎斑煤和碎粒煤、碎粉煤、片狀煤和薄片煤；韌性變形序列包括揉皺煤、糜棱煤和非均質結構煤；脆韌性過渡型為鱗片煤。本文根據研究區構造煤發育特征，同時考慮煤體結構對煤層氣開采的影響，采用簡化的構造變形機制對構造煤的劃分方法，將構造煤劃分為脆性變形系列和韌性變形系列，脆性變形系列包括碎裂煤、碎粒煤和碎粉煤，韌性變形系列只包括糜棱煤。原生結構煤一般較有利于煤層氣滲流，碎裂煤由于構造裂隙發育程度適中而具有煤層氣開發的良好物性條件，碎粒煤、碎粉煤、糜棱煤由于其煤體松軟、強度低、滲透性差而不利于煤層氣開發[13]。

獲取煤體結構資料的主要途徑有煤壁觀測編錄、鉆孔取心和測井曲線。本次整理分析了研究區比德向斜、三塘向斜、珠藏向斜、阿弓向斜和關寨向斜等14個含煤構造單元共200余個煤田鉆孔取心資料，對于煤壁未揭露區及取心率低、煤體結構描述不明確等鉆孔，輔以測井曲線反演獲取煤體結構資料[14-15]，通過綜合分析，查明6、16和27號煤的煤體結構區域分布特征。

2.1 6號煤煤體結構分布特征

6號煤構造煤較發育，主要有碎裂煤、碎粒煤和碎粉煤，糜棱煤僅在蔡官向斜部分地區有少量分布(圖2)。研究區西北角以及支塘向斜等區域以原生結構煤為主，部分區域發育少量碎裂煤，煤體結構總體較好；西部比德向斜、水公河向斜、三塘向斜等區域以碎裂煤為主，局部地區發育少量碎粒煤；中部關寨向斜、阿弓向斜、珠藏向斜、補郎向斜、蔡官向斜、牛場向斜等區域碎粒煤及碎粉煤發育，煤體結構破壞較嚴重；東北部站街向斜等區域缺失6號煤。

2.2 16號煤煤體結構分布特征

16號煤構造煤較發育，碎裂煤較少，且未見糜棱煤(圖3)。分布特征明顯，大致以織金—珠藏連線為界，西部比德向斜、三塘向斜、阿弓向斜、以支塘向斜等大片區域以原生結構煤為主，部分地區發育少量碎裂煤，煤體結構總體較好；東部補郎向斜、蔡官向斜、站街向斜、關寨向斜等大片區域以碎粒煤和碎粉煤為主，煤體松軟，機械強度差；中部小部分區域如牛場向斜等以碎裂煤為主，局部地區發育少量碎粒煤。

圖2 織納煤田6號煤煤體結構分布

圖3 織納煤田16號煤煤體結構分布

2.3 27號煤煤體結構分布特征

27號煤構造煤較發育，碎裂煤較少，且不見糜棱煤。分布特征與16號煤較為相似，西部比德向斜、三塘向斜、阿弓向斜、以支塘向斜等大片區域及東南部蔡官向斜局部地區以原生結構煤為主，部分地區發育少量碎裂煤，煤體結構總體較好；南部補郎向斜及東北部站街向斜、關寨向斜等區域以碎粒煤和碎粉煤為主，煤體松軟，機械強度差；中部小部分區域如牛場向斜等以碎裂煤為主，局部地區發育少量碎粒煤(圖4)。

綜上分析可以看出，織納煤田晚二疊世煤層煤體結構分布具有較明顯的規律，即自西向東，煤體結構逐漸變差，西部主要以原生結構煤和碎裂煤為主，而東部主要以碎粒煤和碎粉煤為主，局部地區存在差異。

圖4 織納煤田27號煤煤體結構分布

3 構造煤區域分布控制因素

煤體結構的破壞程度主要由構造應力和煤巖性質共同決定，而褶皺、斷裂、層間滑動等都是構造應力的表現形跡，不同的構造應力形跡反映不同的構造應力特征，同時，地質構造多期性造成構造煤多期變形[16-18]。織納煤田構造復雜，構造煤的分布特征與深大斷裂的分布密切相關，深大斷裂的分布特征影響著不同時期構造應力的展布，在織納煤田內不同區域形成復雜的褶皺、斷層和層滑構造等構造形跡，不斷改造煤體結構，形成了煤體結構區域分布特征。

3.1 構造演化

織納煤田晚二疊世煤系自形成以來，主要經歷了印支、燕山和喜馬拉雅等期次構造運動的影響。在黔中隆起及其鄰區，印支期主要發生在晚三疊世早、晚期之間，為煤層生成階段，巨厚的三疊系沉積使得晚二疊世煤層埋深不斷增加，普遍發生煤化作用，到印支期末，煤層普遍達到無煙煤階段；燕山期主要發生在晚侏羅–早白堊世期間，可劃分為燕山期早期、主燕山期(燕山期中期)、燕山期晚期，主燕山期是煤層發生構造變形的主要階段，主燕山期最早的應力場為自東向西的區域性擠壓應力場，主燕山期晚期，由于印度板塊加速向北移動，區域應力場轉變為自NW向SE的擠壓，晚燕山期，區域應力場從主燕山運動時的NW向繼續順時針旋轉，逐漸轉變為NNW向，最后形成近SN向擠壓的區域構造應力場，期間褶皺斷裂作用強烈，煤層在構造應力作用下大幅度抬升而被剝蝕，煤層埋深不斷變淺，煤化作用停止，煤級基本定型，同時，煤體結構也被強烈改造，形成了大量構造煤；喜馬拉雅期主要為新近紀以來的構造變形，煤層仍以抬升為主，造成煤層埋深進一步變淺，同時對早期構造進行疊加改造，主要表現為對早期構造的繼承性發展，晚二疊世煤層煤體結構進一步受到破壞[4,7]。

3.2 深大斷裂

織納煤田構造煤分布特征與區內及周邊的深大斷裂密切相關，4條深大斷裂分別為水城–紫云斷裂、貴陽–鎮遠斷裂、遵義–惠水斷裂和納雍–甕安斷裂。深大斷裂影響區域應力場的分布，從而在煤田不同位置形成了不同的控煤構造樣式，各種控煤構造對煤體結構的改造差異較大，其中，擠壓構造和層滑構造對煤體結構的破壞作用最大。

3.2.1 水城–紫云斷裂

水城–紫云斷裂位于織納煤田西部，總體走向300°~310°，主體傾向SW。在走向上，斷裂帶的不同部位其沉積和構造變形存在差異，大致可以分為3段，其中，北西段威寧—赫章—水城—六枝一帶構成了六盤水煤田和織納煤田的分界，對織納煤田西部煤層的構造變形影響最大，燕山期早期的近EW向擠壓和晚期近SN向的擠壓在NW向的埡紫斷裂帶處均產生NW向的壓剪性扭滑和NE向逆沖推覆，形成復雜的剪切體系和狹長地帶內的NW向雁列褶皺群，主要包括煤田東部的比德向斜、水公河向斜和加戛背斜等，主要形成了平面“S”、反“S”形構造等控煤構造，并伴有壓剪性斷層，逆沖推覆構造和層滑構造等不發育，故對煤層煤體結構的改造作用相對較弱，構造煤以碎裂煤為主。

3.2.2 貴陽–鎮遠斷裂

貴陽–鎮遠斷裂位于織納煤田南部，走向NEE—NE向，傾向南或北，主燕山期主要為右行壓剪性階段，擠壓作用開始顯著加劇，由于受到與之交叉的水城–紫云斷裂的影響和限制，織納煤田南部形成一系列NE向的大型褶皺，主要包括補郎向斜和蔡官向斜等。晚燕山期，NE—SW向的擠壓逆沖逐漸強烈，形成了多數的逆沖疊瓦構造和層滑構造等控煤構造，煤層受到較大破壞，碎粒煤和碎粉煤發育，補郎向斜甚至形成了糜棱煤。

3.2.3 遵義–惠水斷裂

遵義–惠水斷裂位于織納煤田東部，走向近NNE向，傾向東，局部向西，主燕山期發生強烈的自東向西逆沖兼左行剪切，在織納煤田東部形成了一系列NNE、NS向的褶皺，主要包括站街向斜等；晚燕山期隨著印度板塊向北加速移動，在煤田形成近SN向構造應力場，斷裂以拉張兼右行平移為主，煤田內地層發生劇烈褶皺、斷裂，發育逆沖、逆掩斷層，對煤體結構破壞嚴重，碎粒煤和碎粉煤發育。

3.2.4 納雍–甕安斷裂

納雍–甕安斷裂位于織納煤田內部且靠近北部，走向NEE，傾向南或北，總體為壓性、壓扭性質的逆斷層為主，正斷層次之。主燕山期表現為右行張剪性，晚燕山期，表現為自南向北逆沖，斷層破碎帶附近煤體結構受到破壞，但整體對區內煤體結構改造作用較小。

綜上分析，燕山期構造活動最為強烈，構造煤主要在此階段形成，其中，遵義–惠水斷裂對構造煤的形成和分布影響最大，其次為貴陽–鎮遠斷裂。主燕山期早期自東向西的區域性應力場受到遵義–惠水斷裂阻擋，在煤田東部，褶皺、斷裂作用劇烈，發育逆沖、逆掩斷層等構造，對煤體結構破壞嚴重，碎粒煤和碎粉煤發育。主燕山晚期，區域應力場轉變為NW—SE向擠壓，貴陽–鎮遠斷裂擠壓作用加強，加之晚燕山期NNW向、近SN向的強烈擠壓逆沖作用，導致逆沖疊瓦構造和層滑構造發育，煤田東南部煤層煤體結構進一步受到破壞，碎粒煤和碎粉煤發育。

4 結論

a. 貴州織納煤田晚二疊世主要可采煤層(6、16和27號)構造煤較發育，煤體結構具有較明顯的區域分布規律，即自西向東構造煤逐漸增多，煤體結構破壞更加嚴重，西部主要以原生結構煤和碎裂煤為主，有利于煤層氣的開發，而東部主要以碎粒煤和碎粉煤為主，局部地區出現差異，不利于煤層氣的賦存和煤儲層的改造。

b.研究區晚二疊世主要可采煤層煤體結構區域分布規律主要受構造演化和深大斷裂控制，其中，遵義–惠水斷裂對主燕山期早期近EW向區域應力場的阻擋作用，使得煤田東部褶皺、斷裂作用強烈，構造煤發育，加之貴陽–鎮遠斷裂在主燕山晚期NW—SE向構造應力場和晚燕山期NNW向、近SN向構造應力場的作用下，擠壓逆沖作用加強，使得煤田東南部煤層受到破壞，構造煤發育。

c．研究區晚二疊世主要可采煤層煤體結構區域分布規律以及構造控制特征，可有效指導煤炭安全生產及煤層氣勘探開發區塊優選，但鑒于收集的資料有限，不能精確到甜點區的優選，也難以準確細分出各煤體結構，僅按煤層氣勘探開發有利程度劃分為有利于開發的原生和碎裂結構煤，較有利于開發的碎裂和碎粒結構煤，不利于開發的碎粒和碎粉結構煤，研究區煤體結構精細劃分還有待進一步分析。

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Regional distribution and geotectonic control of Late Permian tectonically deformed coal in Zhina coalfield

ZHOU Peiming, GAO Wei, DENG Lan, FU Wei

(Guizhou Provincial Bureau of Coal Geology, Guiyang 550008, China)

In order to find out the tectonically deformed coal distribution law of Zhina coalfield, by sorting out and analyzing the data of more than 200 coal-bearing structural units including Bide syncline, Santang syncline, Zhuzang syncline, Arcong syncline and Guanzhai syncline in Zhina coalfield, Guizhou Province, combined with logging curve analysis, the regional distribution characteristics of coal body structure and structural control factors of No.6, No.16 and No.27 main coal seams are comprehensively analyzed. The study shows that from the west to the east, the proportion of tectonically deformed coal in Zhina coalfield increases gradually. The coal in the western part is mainly composed of undeformed coal and fragmented coal and the coal in eastern part is mainly composed of granulated coal and pulverized coal. The distribution of tectonically deformed coal is mainly affected by tectonic evolution and four deep faults. The multi-phase tectonic movement caused multi-stage deformation of tectonically deformed coal, while the Yanshanian period was the main stage of tectonic deformation of coal seams, the early tectonic deformation was superimposed in the Himalayan period. The distribution of regional stress fields was affected by deep faults. Zunyi-Huishui fault had the greatest influence on the formation and distribution of tectonically deformed coal. The regional stress field from the east to the west in the early Yanshan period was blocked by Zunyi-Huishui fault, thrust, reverse faults and other structures developed under the violent effect of folds and faults in the eastern part of the coalfield, and the coal structure was seriously damaged , granulated coal and pulverized coal developed. This study has guiding significance for prevention and control of gas disasters, the exploration and development of coalbed methane in Zhina coalfield.

Late Permian; tectonically deformed coal; Yanshanian period; Himalayan period; tectonic evolution; deep fault; Zhina coalfield

P618.130.2

A

10.3969/j.issn.1001-1986.2020.03.005

1001-1986(2020)03-0029-06

2019-07-03；

2020-01-23

貴州省地質勘查基金項目(2018-01號)；國家科技重大專項任務(2016ZX05044-001-005，2016ZX05044-005-006)

Geological Prospecting Fund Project of Guizhou Province(2018-01)；National Science and Technology Major Project(2016ZX05044-001-005，2016ZX05044-005-006)

周培明，1990年生，男，安徽蕪湖人，碩士，工程師，從事煤與非常規油氣勘探開發工作. E-mail：zpm19900410@163.com

周培明，高為，鄧蘭，等. 織納煤田晚二疊世構造煤區域分布及構造控制[J]. 煤田地質與勘探，2020，48(3)：29–34.

ZHOU Peiming，GAO Wei，DENG Lan，et al. Regional distribution and geotectonic control of Late Permian tectonically deformed coal in Zhina coalfield[J]. Coal Geology & Exploration，2020，48(3)：29–34.

(責任編輯 范章群)