山東陽谷-茌平煤田阿城井田山西組煤巖層對比研究

趙寶聚，喬增寶，宮海明，張來恩，趙體群，馮園園，盧文東

(山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250014)

①山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省陽谷-茌平礦區(qū)煤炭勘查資料匯編報告，2011年。

阿城井田受區(qū)域上東阿斷裂、譚莊-阿城斷裂[1-2]及次級斷裂構(gòu)造的影響，區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為復(fù)雜(Ⅱ類)，山西組沉積環(huán)境以三角洲沉積環(huán)境為主，分流河道相最為發(fā)育，使煤層沉積的連續(xù)性、過渡性差，區(qū)內(nèi)煤層穩(wěn)定程度屬較穩(wěn)定(Ⅱ型)[3]。部分區(qū)域含煤地層斷缺、剝蝕、沖刷嚴(yán)重，使得煤巖層對比較困難。該次采用綜合對比的方法對區(qū)內(nèi)山西組地層進(jìn)行了煤巖層對比，滿足了勘探階段任務(wù)需要，并對周邊煤田地質(zhì)勘查工作起到了指導(dǎo)作用。

1 地質(zhì)概況

阿城井田屬山東省陽谷-茌平煤田，位于山東省陽谷縣境內(nèi)七級鎮(zhèn)至東阿縣劉集鎮(zhèn)之間，陽谷-茌平煤田東南部，西北距聊城市32km，交通便利。地層屬華北地層區(qū)魯西地層分區(qū)濟(jì)寧地層小區(qū)，由老至新依次發(fā)育有奧陶系、石炭系、二疊系、新近系和第四系(圖1)。

其中石炭紀(jì)本溪組、石炭—二疊紀(jì)太原組、二疊紀(jì)山西組為含煤地層，平均總厚度244.10m，含煤24層，可采10層。山西組含煤8層，可采3層(2、3上、3下)，位于中下部的3上煤層為該區(qū)主要可采煤層，全區(qū)可采①。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)略圖

2 煤、巖層對比方法

煤、巖層對比主要采用了煤巖層組合特征對比、標(biāo)志層對比、層間距對比、測井曲線形態(tài)對比、地震物性特征對比等方法，重點(diǎn)對山西組煤、巖層進(jìn)行綜合對比[4-8]。

2.1 煤巖層組合特征對比

山西組下部的沉積環(huán)境以海陸交互的三角洲沉積環(huán)境為主，淺水三角洲環(huán)境沉積了3煤層下至太原組頂部的一套三角洲前緣亞相和下三角洲平原相地層[9-11]，主要由砂巖、泥巖組成。巖性主要為灰色中砂巖、細(xì)砂巖和泥巖互層，層位穩(wěn)定，含煤屑和泥質(zhì)條帶，厚度較大，定名為“花砂”，位于3煤層底界。在此基礎(chǔ)上沉積了3煤層，分流河道使三角洲前緣沉積厚度變小，或被分流河道入侵分叉、沖刷變薄甚至缺失。中上部沉積環(huán)境從海陸交互沉積環(huán)境開始轉(zhuǎn)化為河流-湖泊沉積環(huán)境。3煤層上部沉積了一套以陸相沉積物為主的地層，主要由灰白色中粗粒—中細(xì)粒長石石英砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層組成，砂巖具斜層理，含鏡煤條帶和泥質(zhì)包體，厚度較大，定名為“三砂”，位于3煤層頂界，是標(biāo)志層之一(圖2)。

圖2 山西組沉積旋回特征圖

山西組沉積環(huán)境穩(wěn)定，宏觀結(jié)構(gòu)類型及變化趨勢全區(qū)清楚，層位對比可靠。

2.2 標(biāo)志層對比

山西組主要標(biāo)志層有：“三砂”(3煤層頂板砂巖)，“花砂”(3煤層底板砂巖)和三灰(山西組與太原組分界層位)；3煤層局部分叉為3上、3中、3下煤層，其中3上煤層賦存在山西組中下部，平均厚度2.97m，除個別鉆孔受斷層影響變薄外全區(qū)可采，其本身就是一個良好的標(biāo)志層；各標(biāo)志層特征明顯，厚度、層位穩(wěn)定，易于對比(圖3)。

圖3 主要標(biāo)志層對比圖

2.3 層間距對比

區(qū)內(nèi)山西組各煤層、標(biāo)志層層間距較穩(wěn)定，利用主要標(biāo)志層層間距可有效進(jìn)行煤和巖層對比(表1)。

表1 區(qū)內(nèi)主要標(biāo)志層平均間距 m

2.4 測井曲線形態(tài)對比

區(qū)內(nèi)煤巖層物性特征差異明顯，不同煤巖層的聚焦電阻率、自然伽馬、伽馬-伽馬和自然電位等物性參數(shù)和測井曲線組合形態(tài)均不同[12]。砂巖、泥巖段呈中—高阻、高密度、中—高聲速、高自然伽馬形態(tài)，煤層兩側(cè)對稱分布；煤層段呈高阻、低密度、最高聲速、最低自然伽馬形態(tài)，位于砂巖、泥巖段中間；對比顯示煤層段電阻率明顯高于砂巖、泥巖段，密度、聲速、自然伽馬明顯低于砂巖、泥巖段，各段物性特征較為明顯，對比準(zhǔn)確(圖4)。

2.5 地震物性特征對比

3上煤層厚度較大、層位穩(wěn)定，能形成能量較強(qiáng)、連續(xù)性較好的地震反射波(T3波)，3上煤層的賦存及煤層厚度、結(jié)構(gòu)的變化直接影響到T3波的相位、頻率和振幅的變化。故利用T3波的波形特征確定3上煤層的賦存層位較為可靠。

圖4 測井曲線形態(tài)對比圖

3 煤巖層對比的意義

(1)確定了山西組的沉積規(guī)律。中上段由海陸相轉(zhuǎn)變?yōu)楹雍喑练e，主要為陸相沉積物沉積形成的地層，巖性主要有灰色中—細(xì)粒長石石英砂巖、粉砂巖、泥巖及1，2號薄煤層。下段為海陸交互的三角洲復(fù)合沉積地層，受分流河道影響明顯，巖性主要有灰白色中細(xì)粒砂巖、粉砂巖、薄層泥巖、3煤層及分叉形成3上、3下煤層。

(2)確定了山西組主采煤層的賦存層位。3煤層位于山西組下部，局部分叉為3上、3下煤層。3上煤層平均厚度2.97m，為區(qū)內(nèi)主采煤層；3下煤層平均厚度1.77m，礦區(qū)東南部局部沖刷變薄甚至缺失，為區(qū)內(nèi)大部可采煤層；3上煤層距3下煤層平均16.30m，3下煤層距三灰平均48.28m，對比可靠。

(3)確定了區(qū)內(nèi)的構(gòu)造方案。根據(jù)鉆孔揭露地層對比成果，結(jié)合二維地震資料，基本控制了區(qū)內(nèi)背斜2條、向斜2條、斷距>30m的高角度正斷層28條。鉆孔結(jié)合地震資料對斷層嚴(yán)格控制，根據(jù)地層的斷缺、剝蝕及沖刷劃分了區(qū)內(nèi)山西組可采煤層2煤層、3下煤層的分布形態(tài)。

4 結(jié)語

采用多種方法，從不同角度對陽谷-茌平煤田內(nèi)阿城井田的山西組煤、巖層進(jìn)行了綜合對比，確定了太原組的沉積特征及聚煤規(guī)律，對陽谷-茌平煤田內(nèi)其他勘查區(qū)的找煤工作具有較好的現(xiàn)實意義。

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