晏家鋪礦區含煤地層沉積環境與聚煤特征

朱巧輝

湖南省煤田地質局第二勘探隊 湖南 株洲 412000

晏家鋪礦區位于漣源市城北約12km,行政隸屬漣源市、新化縣管轄。西起新化縣湘新煤礦,東至漣源市古塘鄉肖家村,北起古塘鄉風形山,南至新化縣興隆煤礦。走向長約6.5km,傾向寬4～6km,礦區面積30km2。沉積環境決定著聚煤作用的發生,煤層的空間分布及規律均受成煤環境的明顯控制,且聚煤作用明顯受控于其沉積背景和煤層發育過程中碎屑物的供給。

1 區域地質背景

湖南省分屬兩個不同性質的一級大地構造單元,湘西北屬揚子準地臺;湘中、湘東南屬南華后加里東準地臺,簡稱南華準地臺。

南華準地臺是一個經加里東褶皺而硬化的年青地臺。元古界板溪群僅有零星出露,震旦紀可能代表一個地臺階段,自寒武紀以后又轉為地槽,志留紀之后經加里東運動而褶皺回返。在中生代又發生了印支運動和燕山運動,具有普遍而強烈的褶皺、斷裂和巖漿活動。在沉積建造方面,前震旦系以復理石及類磨拉石建造為特征;下古生界為一套地槽型的碎屑巖建造,常具復理石韻律;上古生界為海相碳酸巖類及海陸交互相碎屑巖類,發育了兩組很重要的含煤建造;中生代發育另一組含煤建造。到早侏羅世晚期后,本區全部結束海相沉積,在燕山運動所造成的斷陷盆地中發育了白堊系及下第三系紅色巖系。

南華準地臺位于江南地軸以南,其基底為巨厚的前泥盆系地層組成,是一個經加里東褶皺而硬化的年青地臺,為典型的多旋回造山和多旋回巖漿活動的地區。南華準地臺可劃分四個二級構造單元和十四個三級構造單元。漣邵煤田位于二級構造單元湘中湘南加里東印支穿插褶皺帶。全區一衡陽盆地為中心,衡陽盆地的東南部分為郴耒坳陷,以西部分為五個隆起區和五個坳陷區相間出現。晚古生代是一個強烈的坳陷區,沉積了厚達五千米以上的海相碳酸鹽建造和砂泥巖建造;中、新生代盆地在本區的東北部極為發育。印支運動使本區發生強烈的褶皺和斷裂,燕山運動亦有強烈的斷裂和巖漿活動。

漣邵煤田為我省最重要的產煤區之一。泥盆系至三疊系沉積蓋層北部最大厚度達五千米,南部厚二千至三千米,早侏羅世以后的陸相沉積,不很發育。本區構造線方向為一弧形,南部呈南北向或北西向,北部呈北東向。區內以短軸和穹狀褶皺為主,南部斷裂比北部強烈,巖漿活動亦較活躍,邵陽坳陷內尚有部分隱伏巖體賦存。

礦區屬漣邵煤田北段,大地構造單元屬長邵斷坳中的漣源坳陷區。漣源坳陷區蓋層構造分帶明顯:西部為走向北東南西、傾向南東的弧形疊瓦逆沖斷裂帶;中部為由緊閉背斜和開闊向斜組成的隔檔式褶皺帶;東部為寬緩褶皺帶。晏家鋪礦區位于中部隔擋式褶皺帶中的晏家鋪向斜南部。區內出露的主要地層為中泥盆統至下三疊統,在褶皺構造中向斜開闊、完整,有利于煤系的保存,兩翼多對稱(如晏家鋪向斜);背斜部位常被走向斷裂所破壞,這些斷裂一般屬壓扭性斷裂。

2 礦區含煤地層及煤層

礦區內出露地層由新至老依次為:第四系、三疊系下統大冶組、二疊系上統長興組、龍潭組、二疊系下統茅口組。

表2-1 二疊系地層層序表

2.1 含煤地層 礦區內含煤地層為二疊系上統龍潭組。本組一般厚約23m,與上覆長興組整合接觸,與下伏茅口組呈假整合接觸。

含煤段由淺紫灰色粉砂巖—紫灰色粉砂質頁巖、粉砂巖及黑色頁巖夾煤線和菱鐵礦薄層組成最底部的一個沉積旋回。其上接著是淺紫色富含云母片之石英細砂巖—灰黑色頁巖,中夾數層菱鐵礦薄層和結核;淺灰、灰色細砂巖夾少量砂質頁巖—紫灰、深灰色含粉砂質泥巖夾泥質粉砂巖、菱鐵礦薄層及結核兩個沉積旋回。各旋回均產植物化石。

海相巖段位于頂部,厚14.3m,為富產腕足類、雙殼類、菊石等化石的灰、深灰色頁巖夾泥質灰巖透鏡體。

2.2 可采煤層

龍潭組含煤1～3層,由上而下命名為1、2、3煤層。其中2煤層為主要可采煤層,其它煤層為不可采煤層或偶爾可采煤層。

2煤層層位穩定,煤厚雖有一定變化,但未發現有突然增厚及變薄的現象,規律性明顯。2煤層結構尚屬簡單,煤質無明顯變化;煤厚0.40～0.57m,平均煤厚0.44m,點可采率93%,面積可采率97%。2煤層為大部分可采之較穩定煤層。

2.3 煤質

圖2-1 巖相古地理圖

表2-2 晏家鋪礦區南段2煤層原煤檢測分析成果表

表2-3 晏家鋪礦區南段2煤層原煤檢測分析成果表

2煤層為中灰、中高硫、高熱值的瘦煤,具有較好的粘結性,是良好的動力用煤,可作為煉焦配煤。

3 區域構造控制

3.1 褶曲

礦區位于漣邵煤田中部隔擋式褶皺帶的寬緩含煤向斜—晏家鋪向斜南段。晏家鋪向斜軸向NNE-SSW,地層傾角變化在向斜不同部位及次級褶皺中表現不同。一般來說,向斜兩翼地層傾角30°-45°,向斜軸附近0°-15°,次級層間褶皺發育地段地層傾角變化幅度更大。

晏家鋪向斜兩翼呈舒緩波狀起伏,而在軟弱地層中如大冶組底部、長興組頂部及底部廣泛發育有層間滑動引起的緊閉小褶曲,相對較硬地層如長興組中部則呈舒緩的波狀起伏,這種形變廣泛發育,是引起局部地層產狀的變化原因。

3.2 斷層

區內斷層不發育,在北西部有一條小斷層(F1),垂直斷距約25m,造成長興組、龍潭組地層重復;南東部ZK101孔直接控制有一條小斷層(F101),傾角70°左右,斷失2煤層。因此斷裂構造在本區對煤系地層及煤層的影響甚微。

4 沉積環境與聚煤特征

本區龍潭組沉積環境為瀉湖海灣相,主采煤層為2煤層,為潮坪環境的潮上沼澤。往上主要巖性為灰黑色砂巖、泥巖互層,發育潮坪相的潮間坪沉積,往上發育一套向上變細的序列,從下到上的巖性為粗、細砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖組成正粒序,見槽狀交錯層理、小型板狀交錯層理、楔狀層理,見植物碎片化石及植物莖桿化石,發育潮道沉積。龍潭組在本區為一個水深逐漸加深的過程,主要為瀉湖、潮坪相沉積。煤層即形成于海侵的過程。

漣邵煤田北段龍潭組分布廣,含煤性較好,煤層發育較好地段主要分布在晏家鋪向斜、橋頭河向斜、恩口-斗笠山向斜及洪山殿向斜。在晚二疊世時,受東西向構造及華夏系構造的影響,龍潭煤系多沿北東向展布。

龍潭組含煤3層,由上至下依次為1、2、3煤層。1、3煤層不可采,2煤層為主要可采煤層。煤層厚度有從北西往南東增加的趨勢。晏家鋪向斜(晏家鋪礦區南段)位于漣源聚煤中心,煤厚0.40～0.57m。

5 結論

(1)北東向的斷裂及隆起和坳陷控制含煤地層的沉積,沉積過程中的同沉積斷裂,控制可采煤層的展布方向,古環境對煤層的形成控制也較為明顯,厚煤層呈北東向形成于泥炭沼澤環境中。

(2)后期構造對煤層厚度的控制明顯。一是逆沖斷層較發育,造成煤層重復;二是煤層頂板順層滑脫構造較發育,使煤擠壓破碎形成構造煤,并容易產生一些不協調褶曲,以及在煤層頂、底板產生煤層穿刺等流變構造,使煤層斷失、分叉、變薄或變厚;三是由于褶曲擠壓而產生煤的塑性流變,使向斜翼部煤層變薄,而向斜軸部及轉折端煤層變厚。