吉林省洮南市蛟流河礦區(qū)外圍煤炭資源勘查

李彥輝

吉林省煤田地質(zhì)局二0三勘探隊(duì)，吉林 四平 136000

0 引言

煤炭資源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要命脈，我國(guó)煤炭行業(yè)目前現(xiàn)狀是煤炭產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益日漸提升。但吉林省煤炭資源較貧乏，煤炭產(chǎn)量約1 800萬(wàn)噸/年，缺口較大，目前我省急需尋找新的煤炭資源來(lái)滿足我省能源需求。這對(duì)煤炭資源的勘查也提出了新的挑戰(zhàn)。

吉林省洮南市蛟流河礦區(qū)外圍煤炭資源勘查項(xiàng)目首先利用二維地震工作，初步探明該區(qū)的地層及構(gòu)造形態(tài)、目的層埋深及目的層的物性反映情況。然后利用鉆探在二維地震解譯目的層物性反應(yīng)較好位置施工物探驗(yàn)證鉆孔，測(cè)井及采礦測(cè)試同時(shí)進(jìn)行。通過(guò)本階段地質(zhì)勘查工作，初步查明了霍林河組為含煤地層。經(jīng)與蛟流河礦區(qū)地層對(duì)比，該區(qū)只發(fā)育了霍林河組上含煤段的煤層。

1 勘查區(qū)概況

勘查區(qū)位于吉林省洮南市境內(nèi)，行政區(qū)隸屬于福順鄉(xiāng)管轄，工作區(qū)中心東北與白城市直距26 km，方位角60°。東偏南與洮南市直距25 km，方位角135°。勘查區(qū)東西平均長(zhǎng)10.56 km，南北平均寬6.28 km，面積66.30 km2。勘查區(qū)與蛟流河礦區(qū)同處于一個(gè)走向EW—NE寬緩的大向斜。礦區(qū)位于向斜的西部，勘查區(qū)位于向斜的東部。

2 勘查區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層

2.1.1 勘查區(qū)鉆探工作對(duì)地層的揭露情況

本區(qū)鉆孔控制最大深度674.83 m(ZK508-1號(hào)孔)，控制最老地層為二疊系。鉆孔揭露地層由老到新為：二疊系、白堊系下統(tǒng)白音高老組、霍林河組、新近系大安組、第四系全新統(tǒng)(見(jiàn)圖1)。

2.1.2 勘查區(qū)含煤地層

勘查區(qū)地層為蛟流河礦區(qū)地層向東延伸部分，白堊系下統(tǒng)霍林河組為該區(qū)含煤地層。

根據(jù)地層巖性和含煤情況，霍林河組為本區(qū)的含煤地層。巖性上部為灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖與灰色、深灰色泥巖，灰色粉砂質(zhì)泥巖呈等厚—不等厚互層，泥質(zhì)、凝灰質(zhì)膠結(jié)；下部為灰色含礫泥巖與礫巖呈不等厚互層，泥質(zhì)膠結(jié)[1,2]。

根據(jù)煤層對(duì)比，該區(qū)只發(fā)育了霍林河組上含煤段煤層，進(jìn)行煤層編號(hào)的有6層，即5、7、8、9、10和11號(hào)煤層?？刹擅簩?層，分別為5、7、8、9號(hào)煤層。鉆孔控制厚度0～443.30 m，平均237.00 m。與下伏地層呈平行不整合接觸。

2.2 構(gòu)造

勘查區(qū)與蛟流河礦區(qū)同處于一個(gè)走向EW—NE寬緩的大向斜。礦區(qū)位于向斜的西部，勘查區(qū)位于向斜的東部。后期在向斜中部?jī)蓷l斷層的共同作用下使中部抬起，將整個(gè)大向斜分割為東西兩個(gè)小向斜。礦區(qū)位于西部小向斜內(nèi)，勘查區(qū)位于西部小向斜的東部。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及斷裂的影響，向斜延展方向發(fā)生差異變化，西部向斜呈東偏南104°方向展布，地層較舒緩。東部向斜地層發(fā)生一定程度的扭轉(zhuǎn)，呈北偏東57°方向展布，地層相對(duì)較陡[3]。

圖1 基巖地質(zhì)圖

勘查區(qū)東半部受多個(gè)斷層的共同影響，地層逐漸抬起，導(dǎo)致霍林河組地層的缺失，詳見(jiàn)圖2。

根據(jù)二維地震解譯成果，全區(qū)發(fā)育正斷層10條，分別為FD1、FD2、FD4、FD5、FD6、FD7、FD8、FD9、FD10和FD11斷層。各斷層性質(zhì)見(jiàn)表1。

圖2 勘查區(qū)構(gòu)造形態(tài)示意圖

表1 勘查區(qū)內(nèi)斷層一覽表

2.3 巖漿巖

勘查區(qū)內(nèi)已竣工鉆孔未發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入，區(qū)外西側(cè)出露巖漿巖(主要是花崗巖)距該區(qū)較遠(yuǎn)，且形成時(shí)間均早于煤系地層，為盆地基底，對(duì)該區(qū)煤層的形成、賦存、變質(zhì)均無(wú)影響。

3 含煤性

3.1 含煤地層特征

(1)含煤地層產(chǎn)狀：與勘查區(qū)地層一致，在勘查區(qū)西南部發(fā)育，呈一單斜構(gòu)造(與西側(cè)蛟流河礦區(qū)東部構(gòu)成小向斜，向斜中心為以往施工鉆孔TJ11-6)，展布方向?yàn)楸逼珫|57°左右，東部煤層傾角相對(duì)較小，5°左右。南、北煤層傾角相對(duì)較大，12°左右。

雖然勘查區(qū)內(nèi)發(fā)育斷層較多，但煤層賦存范圍內(nèi)只發(fā)育一條斷層FD1，但斷距較小(37～77 m)，對(duì)煤層的破壞性不大。

(2)含煤地層巖性特征：白堊系下統(tǒng)霍林河組為本區(qū)的含煤地層，僅在勘查區(qū)西南部發(fā)育，勘查區(qū)內(nèi)被第四系覆蓋。含煤地層下部為火山碎屑巖沉積，為一套礫巖與含礫泥巖互層地層，礫石以凝灰?guī)r礫為主，少量石英、長(zhǎng)石礫，礫徑一般5～25 mm，凝灰質(zhì)膠結(jié)，本段側(cè)向電阻率為中低阻反應(yīng)。在本段沉積結(jié)束后，在煤系上部沉積了一套以厚層泥巖為主夾薄層砂巖的地層，該層側(cè)向電阻率為低阻反應(yīng)。說(shuō)明地層進(jìn)入了下一個(gè)沉積旋回。

(3)含煤地層厚度及賦煤特征：以ZK501-2號(hào)孔(盆中心偏北位置)發(fā)育最好，煤層最厚(煤厚度)7.2 m，煤層向四周變化較為明顯，煤層變化出現(xiàn)逐漸變薄、分叉以及尖滅的現(xiàn)象，向西部及北部逐漸變薄，向東部逐漸變薄直至尖滅。

鉆孔揭露的含煤地層厚度0～443.30 m，平均290 m。

含煤地層自下而上先后沉積了7個(gè)煤層，即5～11號(hào)煤層，可采煤層4層，分別為5、7、8、9號(hào)煤層。埋藏深度179.50～281.95 m，底板標(biāo)高-20.46～-123.47 m。

參加儲(chǔ)量計(jì)算的可采煤層4層。平面上連續(xù)性相對(duì)較好的有3個(gè)煤層。分別為7、8和9號(hào)煤層。

(4)煤層總厚度：最小值 0.30 m，最大值13.15 m，平均值6.13 m，含煤系數(shù)為2.17%。

(5)煤層可采總厚度：最小值2.00 m，最大值12.00 m，平均值6.53 m，可采含煤系數(shù)為2.15%。

(6)煤層間距：霍林河組含煤地層下部主要以礫巖為主，中—上部為以厚層泥巖為主地層。

含煤地層連續(xù)沉積煤層7層，最上一層與最下一層煤層間距最大值98.20 m，最小值3.30 m。

3.2 沉積環(huán)境分析

勘查區(qū)與蛟流河礦區(qū)同處一個(gè)向斜內(nèi)，同屬一個(gè)成煤環(huán)境，均為湖后成煤。

侏羅紀(jì)晚期，受燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，湖泊整體上升，進(jìn)入第一個(gè)成煤期。由于向斜發(fā)育具有明顯的不對(duì)稱性，向斜中心位于2014-1號(hào)孔附近，向西成煤環(huán)境較好，向東成煤環(huán)境較差，只發(fā)育較薄煤層直至消失。

第一個(gè)成煤期后，經(jīng)過(guò)一次強(qiáng)烈的構(gòu)造改造，古構(gòu)造、古地理發(fā)生一定的變化，尤其是受次級(jí)斷裂FD3和FD4斷裂的影響， TJ13-5附近的地層逐漸向上抬起，形成一個(gè)北東向小型地壘，將向斜分割成東西兩部分，即西部小向斜(蛟流河礦區(qū))和東部小向斜(勘查區(qū))，隨之進(jìn)入第二個(gè)成煤期。

受中部地壘影響，該期成煤環(huán)境發(fā)生分異，賦煤中心分別向東、西方向轉(zhuǎn)移，分別在東西兩個(gè)小向斜內(nèi)發(fā)育了較厚煤層。

成煤期后，中部地壘持續(xù)活動(dòng)，加之勘查區(qū)內(nèi)多條斷裂構(gòu)造的影響，使西部礦區(qū)與東部勘查區(qū)發(fā)生差異性沉降，導(dǎo)致勘查區(qū)煤層賦存深度比西部礦區(qū)埋藏深。由于勘查區(qū)煤層形成后期的沉降較深，致使垂直裂隙比較發(fā)育，礦層被大量黃鐵礦及硅質(zhì)物內(nèi)充，導(dǎo)致煤層含硫量較高(圖3)。

4 工作部署

本次勘查工作主要采用二維地震和地質(zhì)鉆探工作手段。由于本區(qū)為完全掩蓋區(qū)，采取物探先行，地質(zhì)鉆探驗(yàn)證，輔助以數(shù)字測(cè)井、煤質(zhì)采樣化驗(yàn)等技術(shù)手段，進(jìn)行綜合性煤田地質(zhì)勘查。遵循由表及里，由淺入深，由已知到未知的基本工作原則，邊施工邊調(diào)整設(shè)計(jì)，為下一步工作提供地質(zhì)依據(jù)。

5 煤層特征

白堊系下統(tǒng)霍林河組為本區(qū)的含煤地層，東部ZK508-1號(hào)孔，北部的ZK500-4、ZK502-3、ZK504-2均未揭露煤層，且穿過(guò)了含煤地層。因此，不僅控制了東部和北部煤層賦存的邊界，同時(shí)控制了含煤地層的邊界。進(jìn)而查明了含煤地層及煤層僅在勘查區(qū)西南部發(fā)育。

圖3 含煤地層沉積環(huán)境淺析示意圖

根據(jù)測(cè)井曲線物性特征及鉆探揭露巖性特點(diǎn)，參照蛟流河礦區(qū)煤巖層對(duì)比資料，將本區(qū)發(fā)育的煤層對(duì)比為上含煤段煤層。

區(qū)內(nèi)共發(fā)育6個(gè)煤層(進(jìn)行煤層編號(hào)的)，即5、7、8、9、10和11號(hào)煤層， 9號(hào)煤層在資源儲(chǔ)量估算區(qū)內(nèi)幾乎全部可采， 8號(hào)煤層大部發(fā)育，5、7號(hào)煤層只局部可采，其它煤層只零星發(fā)育。鉆孔揭露可采煤層特征見(jiàn)表2。

表2 可采煤層特征一覽表

6 煤層對(duì)比

經(jīng)過(guò)綜合分析對(duì)煤層進(jìn)行對(duì)比，9號(hào)煤層對(duì)比可靠，5、7和8號(hào)煤層對(duì)比基本可靠。

6.1 巖性特征

蛟流河礦區(qū)上含煤段上覆地層巖性大多以泥巖為主，下含煤段與上含煤段之間沉積的巖性以粉砂巖為主，且多含凝灰質(zhì)成分，下含煤段底部巖性粒度變粗[4]。本次施工鉆孔揭露煤層上覆巖性大多以泥巖為主，且較厚。下部以礫巖及含礫砂巖為主。據(jù)此，初步確定本區(qū)只發(fā)育了霍林河組上含煤段煤層。

將ZK502-2號(hào)鉆孔與鄰區(qū)2017-8號(hào)孔測(cè)井曲線進(jìn)行對(duì)比，曲線形態(tài)非常相似。進(jìn)一步證明了該區(qū)只沉積了上含煤段煤層(圖4)。

6.2 電性特征

9號(hào)煤層：煤層長(zhǎng)源距伽馬明顯高幅值，人工伽馬明顯低幅值，明顯區(qū)別于其他煤層。側(cè)向電阻率曲線幅值較其他煤層比相對(duì)較高，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層長(zhǎng)源距伽馬和側(cè)向電阻率曲線形態(tài)呈鋸齒狀，底部相對(duì)較低—突然增大—逐漸減小[5]。簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層電阻率曲線形態(tài)呈單峰形狀，與鄰區(qū)的9煤層測(cè)井曲線形態(tài)極其相似。該煤層本身可作為標(biāo)志層(如圖5)。

圖4 ZK502-2號(hào)鉆孔與鄰區(qū)2017-8號(hào)孔測(cè)井曲線對(duì)比圖

6.3 煤層間距

8、9號(hào)煤層之間大多發(fā)育泥巖(有的相變?yōu)樘假|(zhì)泥巖)。兩煤層相距3～10 m，間距較小，據(jù)此確定8煤層。

根據(jù)煤層間距確定7號(hào)煤層，將ZK502-2號(hào)鉆孔與鄰區(qū)2017-8號(hào)孔測(cè)井曲線進(jìn)行對(duì)比，確定ZK502-2號(hào)鉆孔5煤層層位，根據(jù)煤層頂?shù)装鍘r性、參考測(cè)井曲線對(duì)比，確定其它鉆孔的5煤層層位。

7 結(jié)論

7.1 主要成果

(1)初步查明勘查區(qū)構(gòu)造形態(tài)總體為一向斜構(gòu)造，勘查區(qū)與蛟流河礦區(qū)同處于一個(gè)大向斜內(nèi)，受多條斷層影響，勘查區(qū)西部地層抬起，霍林河組含煤地層缺失。構(gòu)造復(fù)雜程度為中等復(fù)雜類型。

(2)初步查明了可采煤層層位為霍林河組含煤地層，可采煤層主要分布在勘查區(qū)西南部，勘查區(qū)北部及東部沒(méi)有發(fā)育煤層。

(3)對(duì)勘查區(qū)內(nèi)4個(gè)可采煤層進(jìn)行資源量估算，提交了各級(jí)資源量25 517 kt。

7.2 經(jīng)驗(yàn)

(1)只有在勘查施工過(guò)程中取準(zhǔn)取全第一手資料，才能為編制報(bào)告打下良好的基礎(chǔ)。

(2)鉆探工作與測(cè)井及其他地質(zhì)工作及時(shí)溝通、協(xié)調(diào)，為報(bào)告提供更為準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。

(3)勘查區(qū)垂直裂隙比較發(fā)育，煤層被大量黃鐵礦及硅質(zhì)物內(nèi)充，導(dǎo)致煤層含硫量較高(原煤平均4.9%)，但洗煤平均2.7%。由此可見(jiàn)，煤層中硫分含量較高是成煤后環(huán)境變化影響，對(duì)煤進(jìn)行水洗后，不影響對(duì)煤的利用。

7.3 建議

從勘查區(qū)煤層分布形態(tài)分析，勘查區(qū)外南部賦存有可采煤層的可能性較大，應(yīng)下一步地質(zhì)工作中給以考慮。