湖南省紅層下找煤樣式

郭經(jīng)緯， 莫佳峰

（湖南省煤炭地質勘查院，湖南 長沙410014）

社會經(jīng)濟的發(fā)展離不開能源的支撐，近幾十年以來，湖南省社會經(jīng)濟高速發(fā)展，煤炭資源消耗量也逐年增加，淺部煤炭資源開發(fā)程度高，資源量利用殆盡。 過去幾年對深部隱伏區(qū)內(nèi)的煤炭資源進行了大量的煤炭勘查工作，利用 “三下” 找煤理論及物探手段，在構造下、老地層下、紅層下發(fā)現(xiàn)了大量的煤炭資源，積累了豐富的 “三下” 找煤實踐經(jīng)驗。 本文通過對紅層下找煤勘查資料的分析總結，劃分了紅層下找煤樣式，總結紅層下找煤工作方法，為今后紅層下找煤工作提供依據(jù)。

1 地質概況

湖南省位于揚子地臺與華南褶皺系的交接部位，地跨揚子地臺和華夏地塊兩大構造單元。 自元古代以來，經(jīng)歷了多期構造運動，構造面貌異常復雜。 自晚古生代以來，由于多期的構造運動，使得省內(nèi)的滑脫構造發(fā)育，煤系被構造改造程度顯著。 三疊紀后，郴耒煤田、韶山煤田、黔溆煤田等在攸蘭斷坳、長邵斷坳、江南斷隆內(nèi)沉積了大片的內(nèi)陸盆地型白堊系紅砂巖，大量煤炭資源埋藏在紅層之下。 紅層形成后，未受到強烈的構造擠壓運動的影響，內(nèi)部構造相對簡單，基本上層面為近水平狀或單斜構造［1］。

紅層，一般是指白堊系的湖相、河流相、河湖交替相或是山麓洪積相等陸相碎屑巖，巖性多為紫紅色、紅色的泥質礫巖，泥質細砂巖，泥灰?guī)r、粉砂巖的互層或夾層出現(xiàn)等。 紅層在湘東南發(fā)育良好，以衡陽盆地為主體，還廣泛分布于茶（ 陵） 永（ 興）、醴（陵）攸（縣）、株洲、湘潭、長（沙）平（江）、沅麻等盆地內(nèi)。

紅層下伏的煤系主要為下石炭統(tǒng)測水組，上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（吳家坪組）。 其中上二疊統(tǒng)吳家坪組（P3w）是湘西北區(qū)的桑石煤田、黔溆煤田內(nèi)的含煤地層，煤系的厚度平均3 ～3.5 m。 上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）主要位于郴耒煤田內(nèi)，含煤6 ～15 層，一般7層，煤層厚0～32 m，一般0.9 ～2.8 m。 韶山煤田內(nèi)龍?zhí)督M含煤1～6 層，厚度為0～4.4 m 之間，一般1 m左右［3］。 下石炭統(tǒng)測水組（C1c）主要分布在漣邵煤田內(nèi)。 測水組下段含1 ～7 層煤。 其中3、5 煤層為主要可采煤層，3 煤層一般厚2 ～3.5 m，5 煤層一般厚1～2.4 m。

2 紅層下找煤實例

紅層下找煤，即在中、新生代的紅色蓋層下找煤。 上世紀九十年代，湖南省煤田地質局，以遙感技術為勘查手段，綜合分析歷年來鉆探、物探等多種方法的結果，較好地論證了運用遙感技術在區(qū)域蓋層下找煤的可行性、實用性，并提出了找煤預測區(qū)［2］。近幾年來，隨著勘查技術的不斷提升，省內(nèi)外各地勘單位在原有物探、遙感等解釋成果的基礎上，運用新技術新方法在紅層下找煤取得了許多成果。 例如2012 年，湖南省煤炭地質勘查院在郴耒煤田永紅礦區(qū)紅層下找到優(yōu)質無煙煤超近3 000 萬噸。 湖南省煤田地質局第六勘探隊在韶山煤田楊家橋礦區(qū)王家山井田紅層下獲得資源量約1 600 萬噸、郴耒煤田桃水礦區(qū)紅層下獲得資源量超4 000 萬噸。 醴陵市大彰礦區(qū)的紅層下也發(fā)現(xiàn)了可觀的煤炭資源。

2.1 郴耒煤田街洞礦區(qū)茶山嶺區(qū)段

郴耒煤田街洞礦區(qū)茶山嶺區(qū)段，位于大丘鋪向斜東南翼，地層走向北東，傾向北西，總體為一單斜構造。 區(qū)段內(nèi)大部被紅層覆蓋，在南部出露上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）、大隆組（P2d），紅層不整合于上述地層之上，這就表明了紅層下有煤層的存在。 經(jīng)過淺部施工少量鉆孔，發(fā)現(xiàn)紅層不整合面與下伏含煤地層同向傾斜，傾角大致相同，下伏的煤層順著不整合面分布，較好的保存了下部的煤層，深部蘊藏著煤炭資源。 通過施工淺、深部鉆孔揭露，紅層下普遍含煤2 ～3 層，煤層可采，通過對區(qū)域內(nèi)主要可采煤層6、7 煤層資源量估算，區(qū)內(nèi)（333＋334）資源量1 459.2 萬噸。

3 紅層下找煤樣式劃分

對紅層下找煤勘查資料的分析研究，發(fā)現(xiàn)影響紅層下找煤的主要因素為紅層蓋層不整合面的傾角大小，紅層不整合面傾向與下伏含煤巖系傾向關系、紅層厚度［3］。 根據(jù)上述影響因素及紅層下找煤勘查資料，總結出了以下幾種紅層下找煤樣式。

3.1 煤系上覆紅層不整合面平緩、厚度小樣式

此種樣式，即煤系上覆的紅層不整合面近似水平、紅層保留厚度小，紅層覆蓋在大傾角（大于紅層整合面傾角）的含煤地層之上。 由于紅層蓋層的不整合面較平緩，對下伏的含煤地層影響甚微，甚至對下伏的煤層起到了保護作用。 下伏的含煤地層厚度、構造形態(tài)保持原樣，且上覆的紅層厚度小，有利于鉆探施工，是紅層下找煤的最有利樣式。 由于上覆紅層傾角平緩、厚度小，下伏的煤層受紅層影響小，構造基本上為完整的含煤向斜。

3.2 紅層不整合面與下伏煤系同向傾斜，傾角小于或等于煤系傾角樣式

紅層不整合面呈角度與下伏地層接觸，或多或少對下伏含煤地層有所破壞。 此種樣式，由于紅層不整合面傾角小于或等于下伏含煤地層，越往深部，紅層對含煤地層的影響越小。 因此，在紅層蓋層深部往往是找煤的有利位置。 如郴州市永興縣永紅礦區(qū)，郴耒煤田街洞礦區(qū)（圖1），上覆紅層淺部與下伏煤系地層傾角相同，深部小于煤系地層，煤系地層保存完好，在紅層深部發(fā)現(xiàn)了大量煤炭資源。

圖1 街洞礦區(qū)茶山嶺深部49 線剖面圖

3.3 紅層不整合面與下伏煤系同向傾斜，傾角大于煤系傾角樣式

當紅層不整合面傾向與下伏煤系傾向相同，且不整合面傾角大于下伏煤系的傾角時，由于不整合面傾角較大，對深部的煤系、煤層造成剝蝕，有利找煤靶區(qū)位于淺部。 如醴陵市韶山煤田石門口礦區(qū)，紅層不整合面與下伏煤系同向傾斜，傾角大于下伏地層傾角，使得深部煤系被剝蝕，基本上不含煤層。

3.4 紅層不整合面與下伏煤系傾向反向傾斜找煤樣式

紅層不整合面傾向與下伏煤系傾向相反，淺部煤系被紅層剝蝕，中深部煤系保存，找煤有利區(qū)位于煤系中深部，如湘潭楊家橋礦區(qū)王家山井田（圖2）。但在這種情況下若地表未見煤系及其上覆地層存在時，找煤難度大，難以推測有含煤地層的存在。

圖2 王家山礦區(qū)17 線剖面示意圖

4 紅層下找煤工作方法

通過對近幾十年紅層下找煤實例的分析研究，發(fā)現(xiàn)由于煤系被覆蓋，常規(guī)的煤炭勘探方法不一定適用于紅層下找煤。 一般的槽探，地質填圖只適合用于確定紅層蓋層的范圍及周邊煤系的情況。 經(jīng)過分析實例，總結紅層下找煤有利條件及工作方法如下：

（1）紅層不整合面呈平緩狀，或傾角小于等于下伏煤系地層同向傾斜，有利于對紅層下的煤系地層的賦存，是實現(xiàn)紅層下找煤的有利條件。 傾角較大或反向傾斜，容易對紅層深部煤系地層造成不同程度的破壞，不利于找煤。

（2） 在紅層覆蓋層周緣有相應的煤系地層出露，是紅層下找煤的有利條件。 未見煤系地層出露，但出露煤系地層的相鄰地層，或有相關資料確定紅層下含有煤系地層，亦是紅層下找煤的有利條件。

（3）在紅層覆蓋區(qū)周緣，有相應的生產(chǎn)礦井或者施工鉆孔，通過分析煤層厚度，煤系地層傾角，走向等資料，可以推測紅層下含煤地層的走向，便于鉆孔的布置施工。

（4）由于紅層與煤系之間的物性有差異，可利用物探的方法，確定紅層下是否存在煤系及紅層的厚度，在此基礎上進行鉆孔布置。

5 結論

（1）根據(jù)紅層不整合面與下伏煤系地層傾向傾角關系，劃分了四種找煤樣式，其中煤系上履紅層不整合面平緩、厚度小為最有利樣式，可為今后紅層下找煤提供參考。

（2）在紅層覆蓋層周緣有相應的煤系地層出露或出露煤系地層的相鄰地層，是紅層下找煤的有利條件。

（3）工作前布置一定的物探工作，可以很好地輔助紅層下找煤。