龙岩煤田地质特征及“四下”找煤研究-论文.pdf

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第26卷1期中国煤炭地质V0l_26No．O12014年1月COALGE0L0GY0FCHINAJan．2014doi：1O．3969~．issn．1674—1803．2014．01．03文章编号：1674—1803(2014)01—0016—06龙岩煤田地质特征及“四下’’找煤研究土1二山(福建省煤田地质局，福州350005)摘要：通过对龙岩煤田深部地质特征及煤系地层之上的各类盖层特征分析，从沉积环境、同沉积构造及后期构造等方面，研究其对童子岩组煤系发育的控制作用，研究其深部煤炭赋存条件及规律，通过勘查案例，提出隐伏区下找煤思路，即推覆体、滑覆体、红层、火山岩下找煤(简称“四下”找煤)。通过分析龙岩煤田隐伏区深部煤炭资源潜力，指出找煤方向，为该区煤田深部勘查和资源预测提供依据。关键词：龙岩煤田；深部；推覆体；滑覆体；红层；火山岩；找煤方向中图分类号：P618．110．2文献标识码：AGeologicalFeaturesinLongyanCoalfieldandCoalProspectingunderFourSpecialCasesWangRenshan(FujianBureauofCoalGeologicalExploration，Fuzhou350005)Abstract：Throughanalysesofdeeppartgeologicalfeaturesandcharacteristicsofvariouscappingbedsoverlyingonthecoalmeasuresstrata，fromaspectsofdepositionalenvironment，synsedimentaryandsucceedingstructures，analyzedtheircontrollingprocessesinthedevelopmentofTongziyanFormationcoalmeasuresanddeeppartcoalhostingconditionsandregulations．Throughexplorationcasestudies，putforwardideasofcoalprospectingunderfourspecialcasesnamelynappe，glidingnappe，redbedandvolcanicrock．TheanalysisoftheLongyancoalfieldhiddendeeppartcoalresourcespotentialpointedoutthecoalprospectingorientations，thusthebasesfordeeppartexplorationandresourcespredictioninthecoalfield．Keywords：Longyancoalfield；deeppan；nappe；glidingnappe；redbed；volcanicrock；coalprospectingorientationO前言石建造，主要构成龙岩煤田基底；泥盆纪开始，转向准地台发展阶段，表现在煤田中心部位广泛分布二龙岩煤矿区地质复杂，勘查开发程度较高，煤矿叠系和三叠系下中统沉积岩，两翼出露泥盆一石炭接替问题十分突出。煤田地质]二作重点已经转向深系。晚三叠世以后，该区进入濒太平洋大陆边缘活部和隐伏区。针对过去受勘查能力限制、地质认识动带发展阶段。燕山期花岗岩及侏罗系上统南园组上的误区、巨厚盖层的隐伏区、找煤禁区及深部构造火山喷发岩出露于龙岩煤田周围，由于断裂构造和复杂等问题，在新的找煤理论理论指导下，分析煤田岩浆岩的破坏及中生代红色盆地的覆盖，使该区构深部地质特征、煤系发育控制因素及后期构造对煤造形态愈加复杂(图1)。系的控制作用，研究龙岩煤田各类盖层，特别是推覆体、滑覆体、红层、火山岩等盖层，揭示深部煤炭资源2地质特征赋存规律，为深部煤炭资源勘查提供依据。2．1煤系地层1地质背景由于区内构造极其复杂、沉积类型多样，深部煤炭资源分布不均匀龙岩煤田隐伏区或深部找煤，实龙岩煤田大地构造位置，处于华南褶皱带东部质上就是剥离各类盖层后，寻找童子岩组煤系地的闽西南拗陷带广平一龙岩复式向斜西南部。层。童子岩组根据岩性、岩相和古生物化石特征，自龙岩煤田地层自新太古界至第四系均有出露，下而上可分为三个段。岩石类型较为复杂，沉积岩、变质岩和火山岩各占二三①童子岩组第一段：主要岩性为灰黑色砂质泥分之一。震旦系和下古生界变质岩，属浅海相复理岩、泥质砂岩、细砂岩及煤组成，含煤14层。产动物作者简介：王f■山(1966一)，男，福建仙游人，教授级高r：，1990年化石舌形贝、寿昌菊石、钩盖贝、黄氏新轮皱贝等，主(武汉)中国地地质大学硕士毕业，长期从事煤田地质、地要植物化石为单网羊齿和栉羊齿。厚度255m。质灾害等勘查和科研T作。②童子岩组第二段：为一套浅海相碎屑沉积，岩收稿日期：2013-08—09责任编辑：唐锦秀性南灰黑色砂质泥岩、泥岩、泥质砂岩和薄层细砂岩 中国煤炭地质第26卷947m。受多期次构造运动，构造的形式极为复杂，不同时代地层发生异位、倒置以及重复或缺失，煤系地层分布3影响童子岩组煤系的因素分析错综复杂。3．1沉积环境对童子岩组煤系的控制3．3．1滑动构造对煤系和煤层的控制龙岩煤田童子岩组属茅口期，古气侯、古植物和勘查过程中，发现许多滑动构造，遍及整个龙岩古构造条件基本相似，控制聚煤作用的主要因素是煤田。滑动构造多发生在地层中柔性岩层与刚性岩沉积环境。层的界面上，主要有3个系统，一为发生在童子岩组茅口阶晚期，龙岩煤田童子岩组含煤地层的沉与栖霞组或更老的地层之间，这类滑覆断裂称F对积环境，属于碎屑滨岸沉积体系，并进一步划分为3煤系的破坏性很大；二是发生在煤系之内，或煤系与种沉积体系，即：障壁岛一渴湖沉积体系，潮坪一潮文笔山组间，一般称F．，对煤系有一定的破坏性；三道沉积体系，滨岸湖泊沉积体系。是发生在翠屏山组与煤系之间，对煤系具有破坏与童子岩组煤系厚度大，具有煤层层数多、厚度保护两重性，其特征基本如下。薄、煤层密集、硫分低等特点，反映成煤期滨岸带沉①地层沿张性断裂面发生重力滑动时，从整个积区广阔而平缓，碎屑物质供应比较充分，岩性岩相滑动系统看，其后缘部位往往拉薄缺失，煤系受到较较稳定。童子岩组煤系地层中的韵律层序结构，主大破坏，中带煤系保存较好，前缘常出现叠瓦式复杂要是受周期性海水海侵、海退影响大，脉动性海平面褶皱。变化控制。随着海水的不断侵入，形成浅海、泥质陆②断裂面倾角总体较缓，但在不同部位有一定棚沉积；海水退却，形成泥炭沼泽。周期性海退到上变化。一般在后缘部位，断裂面倾角较大，可达50。升的转变时期是聚煤作用的最有利时期。较大的层左右；中带变缓至30。～10。；前缘部位断裂而又仰序厚度，除反映海平面变化幅度较大外，也反映泥炭起，倾角可达30。～40。。的堆积时期也相应较长。③断裂走向一般与地层走向一致，断裂面往往从龙岩煤田多年地质研究资料可以看出，凡层随地层一致褶皱(图2)。序厚度较大、相序较全时，煤层的稳定性即较好。例3．3_2逆冲推覆构造对煤系和煤层的控制如在远滨一临滨一前滨小层序之上沉积的煤层，其逆冲推覆构造对煤系的改造，有二种形式：一是上又被远滨相沉积物覆盖，此类煤层即比较稳定，龙前寒武系、寒武系、奥陶系变质岩地层或泥盆系、石岩煤田北部的39、28煤层及煤田南部的38、29煤层炭系浅变质岩或碎屑岩层常构成“推覆体”异地系均属此类。相反，当小层序厚度小于lOm或相序不统，逆冲于煤系地层之上；二是煤系作为推覆体(异全时，煤层多不稳定且不可采。地系统)，推覆于新地层之上，使原地的煤系埋深更3_2同沉积构造对童子岩组煤系的控制大。泥炭聚积期的同沉积构造包括同沉积断裂和同逆冲推覆断裂的特点：沉积褶皱。在不同的矿区，其影响程度有较大的差①断裂面倾角平缓，有时呈缓波状；别。②破碎带宽度小，通过地层对比确定断点；龙岩煤田内煤矿众多，开采不同层段的煤层。③上盘系异地地质体，与下盘地层无对应关系，根据地质资料，常发现在较短距离内煤系地层、含煤不能计算断距。性差异较大。如有些矿区发育童子岩组段，在相3．3．3褶皱作用对煤层的影响邻的矿区内则发育童子岩组一段。煤层在褶皱作用下一般会发生流变，其强烈程区内不同程度发现有同沉积断裂的存在，大的度视褶皱的强弱及紧密程度而定。在煤层处于同斜同沉积断裂影响到含煤地层的岩相分带，并控制煤倒转褶曲或更为复杂的褶皱构造中，流变的结果往层的厚煤带展布，影响到煤层的分叉和尖灭。如龙往使褶皱轴部煤层增厚，两翼相对变薄；向斜轴部煤岩煤田西部的坑柄、江【lJ等勘探区，童子岩组一段中层的流变厚度比背斜轴部厚，倒转褶皱的正常翼煤浅海相成份增加，各小层序中浅海相、远滨相含海相层常因被挤压而厚度变化较大，而倒转翼的煤层流化石泥岩增多。各矿区基底、含煤地层、含煤性在不变厚度常厚于正常翼。同程度上受同沉积构造控制。4“四下”深部找煤典型实例3．3后期构造对童子岩组煤系和煤层的改造4．1“推覆体”下找煤童子岩组煤系形成后，在地质构造发育过程中，龙岩煤田王庄煤矿区详查和钢厂发现有一组叠 1期王仁山：龙岩煤田地质特征及“四下”找煤研究19P2t3P2P2l围固z回。回回s回。曰囫s。1．二叠系巾统栖霞组2'二叠系巾统文笔山组3．二叠系中统童予岩组第一段4．二鬟系巾统童_『岩组第二段5．二叠系中统童子岩组第j段6．二叠系上统翠屏山组7．标志层界线8．滑覆断层9．正断层图2龙岩陈罗(陈山)找煤区剖面图Figure2GeologicalsectionofChenluo(Chenshan)coalprospectingareainLongyan瓦式推覆断裂构造，如图3所示，F断裂之下隐伏着由南向北逐渐变小，故北部煤系亦显著变薄。童子岩组第一段煤系地层，38、39、43均为可采煤4．2“滑覆体”下找煤层，王庄即勘探F：下盘南部的煤层，探明储量1187龙岩煤田局部地区为连续沉积的三叠系溪口万t。煤系一直向北延至麒麟岩以西，F：与F。间距组、二叠系大隆组、翠屏山组所覆盖，煤系埋深大，若固-围z圈s田图se圈曰s图。1．二叠系中统栖霞组2．二叠系中统文笔山组3．二叠系中统煮子岩组第一段4．奥陶系5．滑覆断层6．逆断层7．正断层8．标志层界线9．竣工钻孔图3龙岩市王庄煤矿区7线地质剖面图Figure3Line7geologicalsectionofWangzhuangcoalmineareainLongyan正常层序厚度将达2O00m以上，被福建地质工作者视为找煤禁区。近几年，由于发现溪口组溪口组、大隆组、翠屏山组盖层与下伏煤系之间普遍存在滑动构造，盖层厚度被滑动缺失、或变薄，地质勘探在广布的溪口组下发现丰富的煤炭资源。如永定东门地矿区，矿区面积约8．63km。矿区总体构造为一向东倾伏的向斜构造，轴向近东西向，本矿区处于向斜的北翼。区内发育着F、F、、F、匣l回2回3回4固5回6固7田8曰9F、F、F、F。等断层(图4)。矿区内主要可采煤层为llo11下二叠统童子岩组第三段的3、7、9、24、28煤层，估1．二叠系中统文笔山组；2．二叠系中统童子岩组第一段；3．二叠系中算煤炭资源量6850万t。统童子岩组第二段；4．二叠系中统童子岩组第二三段；5．二叠系上统4．3“红层”下找煤翠屏山；6．二叠系上统罗坑组；7．三叠系下统溪口组；8．王叠系上统仁盘矿区地处龙岩市新罗区雁石镇仁盘自然村文宾山组；9．标志层界线；10滑覆断层；11．正断层境内。区内大部分被上白垩统沙县组(K5)(俗称图4永定县东门地矿区煤矿17线地质剖面图Figure4Line17geologicalsectionofDongmendimine“红层”)所覆盖，综合分析周边矿区构造控煤规律，areainYongdingCounty运用序地层学及滑脱构造理论，采用综合物探新方 中国煤炭地质第26卷法CSAMT法结合深部钻探、数字测井手段，该矿区在红层下发现隐伏的主要含煤地层童子岩组第三段，含主要可采煤层六层，单层厚度0．72～2．0m。估算煤炭资源量2746万t，是龙岩煤田资源丰度最大的矿区(图5)。臣习回z回。回回s回e固囡s圈。圈10困囵121．二叠系中统柄霞组；2．二叠系中统文笔山组；3．二叠系中统童子岩组第一段；4．二叠系中统童子岩组第二段；5．二叠系中统童子岩组第三段第一亚段；6．二叠系中统童子岩组第三段第二亚段；7．侏罗系下统下村组；8．侏罗系上统南园组；9正断层；10．标志层界线；11．角度不整合界线；12．竣工钻孔图6龙岩市新罗区吕凤矿区煤矿3线地质剖面图Figure6Line3geologicalsectionofLufengmineareain固1回2回3固4回5固6固7臣8圈9XinluoDistrict，Longyan图1011圈12图13I．二叠系中统栖霞组；2．二叠系中统童子岩组第二段；3．二叠系中煤系地层基底栖霞组灰岩，就终孔了。通过地质资统童子岩组第段第一亚段；4．二叠系中统童子岩组第三段第二料二次开发分析，修正了控煤构造认识，认为区内发亚段；5．二叠系中统童子岩组第三段第三亚段；6．二叠系上统翠屏育叠瓦式推覆断裂构造，经钻探证实煤系可向推覆山组；7．白垩系上统沙县组；8标志层界线；9．角度不整合界线；10．断裂下伸延，矿区含煤面积将大幅扩展。如瓦窑坪、滑覆断层；11．推覆断层；12．正断层；13．竣钻孔富岭、培丰中、培丰西煤矿上山煤已基本采完，矿产图5龙岩新罗区仁盘矿区煤矿8线地质剖面图Figure5Line8geologicalsectionofRenpanmineareain服务年限将近，据地质资料分析，这一带含煤性比较XinluoDistrict，Longyan好，且存在推覆构造，矿区含煤向东扩展，将进一步4．4“火山岩”下找煤扩大深部煤炭资源远景(图7)。吕凤矿区位于龙岩市新罗区自沙镇吕凤村，通过分析周边矿区综合成果，应用滑脱构造理论，采用CSAMT法物探新技术及绳索取心金刚石钻探工艺揭示，吕凤矿区煤矿区大面积的上侏罗统南园组(Ln)直接以角度整合覆盖在上二叠统翠屏山组(P，cp)和下二叠统童子岩组(P：)之上。因火山岩的影响，使下二叠统童子岩组第三段上亚段(P：t)大回一曰z回。回回s曰e8部分缺失。同时下二叠统童子岩组(Pt)含煤地层1．二叠系中统栖霞组；2．二叠系中统文笔山组；3．二叠系中统童子岩沿倾向方向的沿伸被剥蚀，煤层遭受破坏；该矿区资组第一段；4．二叠系中统童子岩组第二段；5．二叠系中统童子岩组第源量3500万t(图6)。三段；6．标志层界线；7．推覆断层；8．正断层图7龙岩培丰找煤区地质剖面图5龙岩煤田“四下”找煤前景Figure7GeologicalsectionofPeifengcoal龙岩煤田童子岩组含煤岩系分布广，赋煤最prospectingareainLongyan多。以往勘探实践表明：一般只要找到煤系地层，就5．1。2老地层推覆体下找煤可能找到可采煤层。笔者在以往地质工作成果基础在龙岩煤田中部、西部，童子岩组煤系与其下伏上，结合“四下”找煤理论，认为深部找煤前景十分广泥盆系、石炭系甚至前泥盆系之间，常发育有逆冲一阔。推覆构造。如永定隔溪一龙岩白沙推覆构造带，沿5．1推覆体下找煤前景北北东向，断续延伸达70km。据最近地质勘查资5．1．1老矿区推覆体下找煤料，认为可能是一条大型逆冲断裂或逆掩断裂，在虎龙岩老煤矿区以往勘查施工时，钻孔一般揭示坑山矿区有钻孑L揭示开孑L层位为下石炭统林地组 1期：v~th：龙岩煤田地质特征及“四下’’找煤研究21(cf)的变质石英岩老地层，经逆冲断层进入上二叠5．4火山岩下深部找煤前景统翠屏山组、童子岩组含煤地层之上，结合地表地质龙岩煤田火山岩分布区属二叠纪聚煤盆地重要调查，该区地表覆盖着石炭统林地组和上泥盆统桃成煤区域。在龙岩煤田东北部、南部均有上侏罗统子坑组老地层，推覆体下深处存在童子岩组含煤地南园组火山岩超覆在晚古生代地层之上，或直接与层，深部有一定煤炭资源前景。其下童子岩组煤系呈不整合接触。通过分析上侏罗5．2“滑覆体”下煤炭资源前景统兜岭群火山岩的岩性特征和物性特征，火山岩覆龙岩煤田内煤矿集中开采区，浅部众多已开采盖层与其下伏煤系地层之间存在地层缺失，而使煤且接近闭坑的煤矿之下深部，存在新地层(上二叠统系的盖层变薄。特别是在吕凤～松洋一赖源一线南翠屏山组、上二叠统大隆组、下三叠统溪口组)等，原园组火山岩覆盖层下，其深部可能保存较丰富的煤认为煤系埋藏较深，以目前的勘查能力无法揭穿其炭资源。下童子岩组煤系地层，但是，现在认识到由于滑动构6结语造带的存在，一部分盖层可能缺失或变薄，使深部找通过对龙岩煤田地质特征、深部煤炭赋存规律煤变不可能为可能。如在适中至新祠一带溪口组广研究，分析了一些典型矿区的构造分析和找煤成功泛出露，过去认为在溪口组广泛发育地区，煤系埋深案例，指出该区隐伏带和深部煤炭资源潜力，提出了大，找煤希望不大。现在，重新研究了区内局部出露龙岩煤田隐伏区找煤方向，即“四下”(推覆体下、滑的零星的含煤块段，传统认为是正断层造成的，通过覆体下、火山岩下、红层下)找煤，为龙岩煤田深部找运用新的理论认为是滑动构造造成剥蚀而在地表出煤提供了地质依据和工作思路。露童子岩组，这样，该区深部找煤有了远景。参考文献：5．3“红层”下深部找煤前景在正常地层层序下，由于沙县组的厚度大，据目【1】唐来发．龙永煤田推覆构造特征及找煤预测【JJ．能源与环境，2009．(3)：61—63．前的设备条件根本无法勘探。但在龙岩煤田北部，【2】陈泉霖．白沙南井田层间滑脱断层的发现及找煤意义【J1．能源与根据电法和重力勘测资料，发现“红层”厚度不太大，环境，2009(3)：45—46．．且与其下含煤地层呈不整合接触。[3]鲍继坤．龙永煤田昌福山区地质勘探工作探讨『J1．中国煤田地如在雁石一红林坪一带，其地表大面积为上白质，2007，19(2)：1—4．垩统的沙县组红层，在红林坪西部的津头和凤山岐[4】王文杰，王信．中国东部煤田推覆、滑脱构造与找煤研究[M]．江苏徐州：中国矿业大学出版社，1993：257—279．勘探时，曾有11个钻孔穿过上白垩统的沙县组见到[5]郑振文．永定塘边煤矿区缓倾角断层的特征及找煤前景[J]．能源童子岩组的中下部地层，因而，该区内的四集区、雁与环境，2006(4)：85-87．石东区、白沙东南一带、老岭区等到块段可能保存有【6】陈泉霖．龙永煤田东部逆冲推覆构造研究【JJ_中国煤炭地质，2012，因受盖层保护免遭破坏的煤炭资源赋存较好的前景24(6)．区。[7]王文杰．{昌建省含煤区推覆、滑覆构造[JI．中国煤炭地质，2009，21(2)．《中国煤炭地质》编辑部迁址公告自2013年3月20日起，《中国煤炭地质》编辑部办公地点由河北省涿州市范阳西路50号迁至北京市丰台区外环西路26号院25号楼。通讯地址：北京市丰台区外环西路26号院25号楼邮政编码：100070办公室电话：010—56575176(传真)编辑部电话：010-56575177、56575139、56575140《中国煤炭地质》编辑部