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    老撾某煤礦地質(zhì)特征及主要煤層結(jié)構(gòu)變化特征

    2023-03-29 02:40:46蔣萬青蔡?hào)|平
    西部探礦工程 2023年1期
    關(guān)鍵詞:上亞炭質(zhì)亞段

    蔣萬青,唐 勇,蔡?hào)|平

    (四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二〇二地質(zhì)隊(duì),四川 宜賓 644002)

    老撾屬于大湄公河次地區(qū),該區(qū)為國內(nèi)著名的三江特提斯構(gòu)造域和華南加里東褶皺帶向東南亞的延伸,具有較豐富的礦產(chǎn)資源[1-3]。老撾煤礦資源分布較為廣泛,在其北部、中部、南部地區(qū)均有分布,主要有豐沙里—孟塞、萬榮、沙拉灣等3個(gè)煙煤成礦遠(yuǎn)景區(qū)和南塔、桑怒—孟佩等2 個(gè)褐煤成礦遠(yuǎn)景區(qū)[4-5]。研究區(qū)位于沙拉灣煙煤成礦遠(yuǎn)景區(qū),因此具備良好的成礦地質(zhì)條件。

    1 研究區(qū)地質(zhì)特征

    1.1 地層

    研究區(qū)主要出露地層為泥盆系中、上統(tǒng)與石炭系下統(tǒng)長(zhǎng)石砂巖、泥巖、硅質(zhì)頁巖,石炭系上統(tǒng)乍奎組內(nèi)陸河湖相含煤沉積,二疊系下統(tǒng)會(huì)門組粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖(見圖1),二疊系中統(tǒng)灰?guī)r、砂巖、泥巖(見圖2、圖3、圖4),二疊系上統(tǒng)致密塊狀玄武巖及火山碎屑巖、粉砂巖及泥巖,三疊系下統(tǒng)礫巖、砂巖、泥巖,新近系—第四系玄武巖。其中石炭系上統(tǒng)乍奎組為研究區(qū)分布的主要地層,分為乍奎組一段與乍奎組二段。乍奎組一段由淺灰—淺灰綠色凝灰質(zhì)泥巖等沉凝灰?guī)r或與火山碎屑巖組成,該段厚90~110m,平均100m。沿走向和傾向上巖性和厚度都較穩(wěn)定。乍奎組二段為陸源碎屑,見較多植物化石,見較完整的沉積旋回,從下往上顯示由粗變細(xì)的正粒序。沉積旋回底部為礫巖、含礫粗砂巖或中粗粒砂巖,從下往上見板狀交錯(cuò)層理、水平層理等沉積構(gòu)造,顯示出河流滯留、邊灘、心灘、天然堤、岸后沼澤、湖泊等沉積相特征。

    圖1 二疊系下統(tǒng)會(huì)門組腕足類動(dòng)物化石

    圖2 二疊系中統(tǒng)古紡錘蜓化石

    圖3 二疊系中統(tǒng)腕足類動(dòng)物化石

    圖4 二疊系中統(tǒng)蜓類、菊石類化石

    1.2 構(gòu)造

    1.2.1 褶皺

    S1向斜位于研究區(qū)中部,軸線走向NW-SE,與地層走向基本一致,軸面傾角較陡,北西翼地層走向?yàn)?50°~170°,傾向?yàn)?8°~60°;南東翼地層傾向?yàn)?20°~250°,傾角為41°~57°。向斜核部出露最新地層為二疊系中統(tǒng)。

    S2背斜位于S1向斜西南方,NW-SE 向延伸,軸面傾角較陡,延展長(zhǎng)度約1km,平均寬0.5km,展布面積約0.5km2。南西翼地層傾向?yàn)?30°~180°;北東翼地層傾向?yàn)?0°~120°,傾角為41°~79°,該背斜軸線基本沿地層的傾向展布,為傾向背斜。

    1.2.2 斷層

    F1斷層為區(qū)域上走向逆斷層,將本研究區(qū)分割為上下兩盤,是本區(qū)的主斷層,走向北西—南東,傾向南西,傾角50°~60°,斷層鉛直斷距約為600~700m。該斷層切穿地層二疊系會(huì)門組、二疊系中統(tǒng)及石炭系乍奎組,在斷層上盤石炭系乍奎組地層被斷至地表,該斷層的兩側(cè)發(fā)育拖曳牽引褶皺及剪切節(jié)理。

    F2斷層位于研究區(qū)的中西部F1斷層上盤,走向NW-SE向,傾向SW,傾角50°~60°為斜向逆斷層。斜切交與F1斷層,斷層鉛直斷距約為400m。

    1.3 巖漿巖

    早二疊、中石炭地質(zhì)時(shí)期,研究區(qū)具有多次火山活動(dòng),火山活動(dòng)產(chǎn)物主要為形成多層厚度不等的火山碎屑沉積巖、凝灰?guī)r等,少數(shù)蝕變?yōu)樘妓猁}巖,見少量玄武巖。在晚二疊時(shí)期主要是基性玄武巖漿活動(dòng),在新近紀(jì)—第四紀(jì)主要是玄武巖漿沿?cái)嗔褔姲l(fā),呈巖流、巖被等形式產(chǎn)出,在研究區(qū)以蓋層形式出現(xiàn)。

    2 含煤性

    研究區(qū)含煤地層為石炭系上統(tǒng)乍奎組二段,含煤巖系地層厚度340~410m,平均厚375m。根據(jù)煤系地層巖性、巖相組合及含煤性特征,可將乍奎組二段自上而下劃分為三個(gè)含煤地層亞段。即上亞段、中亞段及下亞段。

    2.1 上亞段

    上亞段由淺灰—灰色中層、中厚層狀砂巖、含礫砂巖及深灰色粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、煤層組成。該亞段以會(huì)門組與乍奎組界線為頂界,以C3煤層底板為底界,厚90~100m。該亞段煤層真厚度大于0.05m 的有4~7 層,其中,中上部見煤線及薄煤層2~4 層,中下部見可采煤層2~3 層。達(dá)到可采厚度(煤層真厚≥0.60m)的煤層有3 層,編號(hào)為C1、C2、C3,其中可對(duì)比的穩(wěn)定可采煤層有C1、C3,為主要可采煤層,C2煤層為零星可采煤層。

    該亞段煤層總厚1.26~4.70m,平均3.29m,含煤系數(shù)1.32%~4.95%,平均3.46%??刹擅簩涌偤?.86~3.65m,平均2.75m,可采系數(shù)0.91%~3.84%,平均2.88%。含煤性全區(qū)較穩(wěn)定。

    2.2 中亞段

    中亞段由深灰色中厚層狀泥巖、粉砂巖、淺灰色石英砂巖構(gòu)成多個(gè)沉積旋回,局部見礫巖、黑色炭質(zhì)泥巖及煤線。頂界為C3煤層底板,底界為C7煤層頂板。該亞段厚度全區(qū)穩(wěn)定,厚150~170m。該亞段煤層真厚度大于0.08m 的有6~9 層,煤層總厚0.76~2.01m,平均1.38m,含煤系數(shù)0.48%~1.26%,平均0.86%。含煤性南北部差異很大:在研究區(qū)北部多為煤線、炭質(zhì)泥巖,見煤線(厚0.09~0.26m)4~8層,無一可采,向南含煤性逐漸變好,可采煤層總厚0.57~1.76m,平均1.17m,可采系數(shù)0.36%~1.10%,平均0.73%。

    2.3 下亞段

    下亞段由淺灰色石英質(zhì)礫巖、含礫粗砂巖、深灰色泥巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖及煤層組成,頂界為C7煤層頂板,底界為乍奎組二段與乍奎組一段界線,厚100~140m。該亞段為研究區(qū)主要含煤段,該亞段煤層真厚度大于0.09m 的有4~8 層,達(dá)到可采厚度(煤層真厚≥0.60m)的煤層有5層,編號(hào)為C7、C8、C9、C10、C11,其中可對(duì)比的穩(wěn)定可采煤層有4 層,編號(hào)為C7、C8、C10和C11。該亞段頂部見C7煤層之下35~40m 含1~3 層礫巖,未見煤,中部C8、C9、C10、C11煤層賦存較密集,沿走向或傾向存在相變、分叉等現(xiàn)象,多見高嶺石泥巖,下部多為淺灰色砂巖,基本不見煤或偶見炭質(zhì)泥巖。其中C7、C8、C10、C11為可采煤層,C9為零星可采煤層。

    該亞段煤層總厚4.29~8.81m,平均6.55m,含煤系數(shù)3.58%~7.34%,平均5.46%,可采煤層總厚3.54~8.01m,平均5.78m,可采系數(shù)2.95%~6.68%,平均4.81%。含煤性南北部差異亦大,與中亞段截然相反:在研究區(qū)北部,該亞段煤層沉積較好,往南逐漸變差。

    根據(jù)鉆孔揭露顯示,含煤巖系各煤層具有煤層厚度變化較大,煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單至復(fù)雜,沿走向有沖刷、變薄、分叉,沿傾向有相變、尖滅現(xiàn)象,深部與淺部不易對(duì)比,南北含煤性差異大,相變頻繁等特點(diǎn)。

    乍奎組二段煤系地層物源為陸源碎屑,見較多植物化石,未見海相化石,煤系地層中見多個(gè)較完整的級(jí)次不一的沉積旋回,從下往上顯示由粗變細(xì)的正粒序。沉積旋回底部礫巖、含礫粗砂巖或中粗粒砂巖,從下往上見板狀交錯(cuò)層理、水平層理等沉積構(gòu)造。顯示出河流滯留、邊灘、心灘、天然堤、岸后沼澤等沉積相。

    根據(jù)上述研究,研究區(qū)含煤巖系沉積環(huán)境為三角洲靠陸河湖相沉積。

    3 主要煤層結(jié)構(gòu)變化特征

    3.1 C1煤層

    賦存于乍奎組二段上亞段中部,上距乍奎組二段上亞段頂界35~55m,一般45m,下距乍奎組二段上亞段底界(即C3煤層底板)37.5~50m,一般40m,往南間距減小。該煤層與上亞段頂界之間一般含2~3 層煤線,頂板附近局部可見副蘆木類化石,煤層易出現(xiàn)分叉,兩分層間距2.5~4m,僅一個(gè)分層可采。煤層獨(dú)立分層厚度0.74~1.25m,主要由煤、泥巖組成。可采厚度0.53~1.08m,一般0.70~0.72m(煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化見圖5)。

    圖5 C1煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化圖

    含夾矸1~3 層,一般含1~2 層,夾矸厚0.03~0.31m,巖性主要為黑色泥巖。頂板多為黑色泥巖,深灰色粉砂巖,底板多為灰色砂巖,深灰色粉砂巖,局部見厚約0.3m 的炭質(zhì)泥巖偽底。該煤層在可采區(qū)內(nèi)煤層厚度穩(wěn)定,且規(guī)律明顯,煤層結(jié)構(gòu)中等,屬穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層。

    3.2 C3煤層

    位于乍奎組二段上亞段底部,其底板為乍奎組二段上亞段底界,距乍奎組二段上亞段頂界90~100m,頂板一般可見中蘆木類化石。C3之上2~7m,之下7~12.5m,基本可見厚度小于0.2m 的薄煤層或炭質(zhì)泥巖1~2層。煤層厚度0.53~2.73m,為全區(qū)主采煤層。

    在F1下盤可采區(qū)范圍可采厚度一般1.39~1.93m,平均1.67m,在鉆孔ZK10-3揭露最薄,為0.53m鉆孔最深底板標(biāo)高揭露至-80.31m。在F1上盤,C3煤層較厚,可采厚度達(dá)2.39~2.63m,煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般不含夾矸,偶見1 層夾矸,夾矸厚度0.02~0.11m,巖性為泥巖。頂板多為泥巖,局部炭質(zhì)泥巖偽頂,底板為粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。該煤層厚度變化較小,可采厚度較大,多為單一結(jié)構(gòu),煤質(zhì)較好,走向和傾向上都連續(xù)穩(wěn)定,F(xiàn)1斷層上下盤均有賦存,可作為研究區(qū)標(biāo)志煤層,是研究區(qū)最為穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層(煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化見圖6)。

    圖6 C3煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化圖

    3.3 C8煤層

    位于乍奎組二段下亞段中部,上距乍奎組二段下亞段頂界(C7煤層頂板)35~55m,之間見1~3 層可作為對(duì)比標(biāo)志的礫巖層。該煤層附近1~5m多見不可采煤層分支,在ZK10-3 中,該煤層下4m 見可采厚度達(dá)0.68m的分叉煤層。C8煤層厚度變化大,層位較連續(xù)穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一般含2層以上夾矸,局部為煤層與夾矸互層的多分層結(jié)構(gòu),夾矸與煤難以區(qū)分,煤質(zhì)較差。夾矸巖性為含炭泥巖或炭質(zhì)泥巖,夾矸厚0.03~0.21m。頂板一般為泥巖,多見炭質(zhì)泥巖偽底。煤層可采厚度1.18~3.99m,一般1.5m 左右,最深揭露底板標(biāo)高-304.95m,區(qū)內(nèi)大部可采,往研究區(qū)南部,逐漸尖滅,該煤層屬較穩(wěn)定的大部可采煤層。

    3.4 C10煤層

    賦存于乍奎組二段下亞段中部,位于C8煤層之下約20m,上距礫巖標(biāo)志層25~30m,頂?shù)装甯浇嘁娒壕€。煤層厚度0.44~2.69m,厚度一般變化較小,局部厚度變化較大,在ZK10-1中最大,為2.69m,表現(xiàn)為煤與夾矸難以區(qū)分的“花花煤”。煤層一般含1層泥巖夾矸,厚0.11~0.18m,結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,ZK10-3 揭露顯示含多層夾矸,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,并有分叉特征。頂?shù)装宥嘁姼邘X石泥巖,局部為炭質(zhì)泥巖。

    圖7 C10煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化圖

    該煤層層位比較穩(wěn)定,可采厚度0.66~1.02m,特征穩(wěn)定。淺部厚度變化較大,可采厚度0.44~2.49m。南部ZK18-3鉆孔揭露僅0.16m,顯示出該煤層往南部變差的特征。走向上該煤層連續(xù)穩(wěn)定,傾向上變薄,為較穩(wěn)定的區(qū)內(nèi)局部可采煤層。

    4 結(jié)論

    研究區(qū)含煤地層為石炭系上統(tǒng)乍奎組二段,為陸源碎屑沉積,見較完整的大小沉積旋回,從下往上顯示由粗變細(xì)的正粒序。沉積旋回底部為礫巖、含礫粗砂巖或中粗粒砂巖,從下往上見板狀交錯(cuò)層理、水平層理等沉積構(gòu)造,顯示出河流滯留、邊灘、心灘、天然堤、岸后沼澤、湖泊等沉積相特征。研究區(qū)含煤巖系沉積環(huán)境為三角洲靠陸河湖相沉積。研究區(qū)內(nèi)各煤層層厚在各工程揭露中差異較大,存在少量特厚點(diǎn),煤層結(jié)構(gòu)也存在少量復(fù)雜類型,煤層在走向上有沖刷、相變、分叉等現(xiàn)象,在傾向上從深部到淺部存在尖滅現(xiàn)象,但各煤層層位較為穩(wěn)定,基本能完成煤層對(duì)比,主要可采煤層劃分為較穩(wěn)定型煤層。

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