甘肅省西澗泉盆地地質特征及找煤前景研究

尚兆聰

（甘肅煤田地質局，甘肅 蘭州 730000）

西澗泉盆地位于甘肅省肅北縣西南部。北距肅北縣馬鬃山鎮約110km，南距玉門市約68km。面積約500km2。自1958 年至今，地礦局系統和煤田系統先后在肅北地區開展過大量的地質勘查工作。

1 區域地質背景

1.1 地層

西澗泉盆地地處北山賦煤帶。地層區劃據《甘肅省地質》（甘肅省地質礦產局：趙如石等，2009 年）隸屬于塔里木地層區（Ⅱ）北山分區（Ⅱ1）的柳園小區（Ⅱ13），如圖1 所示，區域地層系統見表1。

圖1 西澗泉盆地地層區劃圖

西澗泉盆地內大部分地區為第四系和新近系覆蓋，僅在局部地區出露中侏羅統沙婆泉群(J2sh)，但出露面積較小。區內地層自鄰區鉆孔揭露自下而上有：中侏羅下統芨芨溝群（J1jj）、中侏羅中統沙婆泉群（J2sh）、中侏羅上統沙棗河組（J3s），白堊系下統老樹窩群（K1ls），新近系上新統苦泉組（N2k），更新統（Qp）及全新統（Qh）。中侏羅世沙婆泉群（J2sh）和早白堊世老樹窩群（K1ls）是本區最主要的兩個含煤地層時代。

1.2 構造

西澗泉盆地所屬的北山地區大地構造單元屬于天山-興蒙造山帶的北山段。

中生代盆地是侏羅系、白堊系聚煤的有利場所，這些盆地受海西地槽的古基底和構造的控制，海西褶皺帶的主要方向是北西西-近東西向的。野馬泉-沙婆泉盆地，紅柳大泉-芨芨臺子盆地及北山煤窯盆地就是在海西褶皺帶復背斜之上的凹陷內。但并非所有凹陷都有侏羅系賦存，而在盆地的邊緣則是侏羅系沉積的主要場所，如金廟溝-西山煤窯含煤盆地。

根據1985 年省地礦局物探七分隊，在西澗泉盆地進行煤田物探普查工作。西澗泉盆地的基底斷裂分兩組，一組為北東向，另一組為近東西向，以北東向斷層為主，此外還有近南北向斷層，其中F1-1、F1-2、F1-3、F1-4、F1-5、F1-6幾組斷層組成北東向斷裂，是同一期斷裂，且形成較早。近南北向斷層F2-1、F2-2切割了北東向斷層，形成較晚，北東向斷裂多成隱伏狀產出，在重力場反映為重力異常梯度帶。對近東西向斷裂構造有明顯的錯斷現象。

由于斷層切割使西澗泉盆地成為斷陷盆地。前人將其劃分為2 個凹陷，3 個隆起（如圖2 所示）。

圖2 西澗泉盆地構造綱要圖

1.3 巖漿巖

北山地區主要為晚古生代構造巖漿巖區。晚古生代酸性巖多呈大型巖基狀產出，巖體在空間略呈近東西向帶狀展布，與區域構造線方向一致，古生界及更老地層長變質或蝕變，具邊緣混合巖化，形成獨特的地質景觀。

2 區域構造和聚煤規律

北山地區存在著一系列中新生代盆地，其中的一些盆地中有中侏羅含煤地層分布，其上有下白堊統地層覆蓋（局部含可采煤層），而且呈超覆沉積。天山-興蒙褶皺系的部分地區經歷三疊紀末期的印支運動以后，在早燕山旋回中下陷成為盆地，在侏羅紀尤其是中侏羅世，由于構造、氣候、古植物、物源供應等條件的配合下形成侏羅紀含煤盆地，也是天山-興蒙褶皺系中最重要的聚煤期。侏羅紀含煤盆地的特點之一是湖相地層發育，厚度大，沉積范圍廣。在燕山運動第2 幕盆地萎縮、隆起，第一次聚煤期結束。在燕山運動第3 幕以后，再一次下陷成為湖盆，而且范圍更大，在局部地區（主要是甘肅北部、內蒙古、東北及蒙古）形成第二次聚煤期，即早白堊世含煤期。在燕山運動晚期，尤其是喜山運動使本區大范圍隆起，侏羅紀原型含煤盆地遭到破壞，構成多個殘留小盆地。

西澗泉盆地即是侏羅紀殘留盆地之一。它與沙婆泉、北山煤窯、西山煤窯、芨芨臺子等多個（煤產地）屬于同一個侏羅紀原型盆地，上述煤產地都沒有發現邊緣相沉積，具有相同的沉積環境（如圖3所示）。

圖3 北山地區煤礦點、勘查區及含煤盆地分布圖

3 煤層、煤質

西澗泉盆地東為紅柳泉西勘查區和金廟溝礦區，同屬于北山賦煤帶，在構造環境、沉積特征、聚煤規律等方面具有相似的特征和條件，故借鑒采用金廟溝礦區煤層煤質資料，作為確定西澗泉盆地煤層、煤質的依據。

3.1 煤層

完成詳查的鄰區金廟溝礦區的中侏羅統沙婆泉群含煤14 層（包括煤線），其中含主要可采煤層二層（煤3 層、煤4 層），局部可采煤層二層（煤1層、煤2 層）（見表2）。

表2 金廟溝礦區主要煤層一覽表

3.2 煤質

據金廟溝礦區中侏羅統沙婆泉群下巖組（J2sha）所含的可采煤層的煤質特征如下：

煤的物理性質及煤巖特征：黑色，條痕棕黑色，質輕，致密，斷口見貝殼狀，均一結構，塊狀，易風化成粉末狀。光澤暗淡、半暗型煤。在有機顯微組分中鏡質組較高，惰質組極低，部分樣品中穩定組和腐泥組含量很高。反射率0.446%～0.476%，屬0 變質階段或Ⅰ變質階段。

煤的化學及工藝性質：金廟溝礦區煤的灰分分級分別屬于特低灰煤（煤1 層、煤3 層）、低灰煤（煤2 層）和中灰煤（煤4 層）；硫分分級屬特低硫煤（煤1層）和低硫煤（煤2、煤3、煤4 層）；發熱量分屬中熱值煤（煤4 層）和高熱值煤（煤1、煤2、煤3 層）；煤類為長焰煤（見表3）。

表3 金廟溝礦區主要煤質表

預計西澗泉盆地內中侏羅統沙婆泉群下巖組（J2sha）含煤地層的煤層、煤質特點基本上同于金廟溝礦區，但由于煤層埋藏深度及上覆地層偏厚，推測煤的變質程度會稍有升高。

4 西澗泉盆地找煤前景

1）結合西澗泉盆地“兩凹陷三隆起”的構造特征，南部凹陷帶（JA2、JA3）和東部長垣狀凹陷（JA1）是盆地內煤層沉積的有利區。

2）在盆地中部，即JA3 北側、JA1 西側的地表可見中侏羅世沙婆泉群（J2sh）地層的出露；且在盆地北部的局部隆起帶中，A8 水文孔在209.94m 見中、下侏羅統的礫巖，推測本區內普遍賦存中侏羅統含煤地層；次要含煤地層是早白堊世老樹窩群（K1ls）。

3）甘肅煤炭地質勘查院在編制《甘肅省煤炭資源潛力評價》時，曾對肅北煤田潛在煤炭資源進行了預測，其中西澗泉預測區的預測面積為309.95km2，預測的潛在資源量為18597 萬t，其中預測深度600～1000m 資 源 量 為4543 萬t，1000～1500m資源量為10894 萬t，1500～2000m 資源量為3160 萬t。

綜上所述，從構造特征和聚煤規律分析以及周邊的肅北煤田其他盆地、開采礦區揭露資料，結合前人對西澗泉盆地的研究成果，分析認為本區賦存侏羅統含煤地層的可能性較大，有開展進一步煤炭勘查工作的價值。