湖南涟邵煤田聚煤规律及资源潜力评价＊

杨汉元，李建中，伍意德

（1.中南大学地球科学与信息物理学院， 湖南长沙 410083；2.湖南省煤田地质局，湖南长沙 410014）

湖南涟邵煤田聚煤规律及资源潜力评价＊

杨汉元1，李建中1，伍意德2

（1.中南大学地球科学与信息物理学院， 湖南长沙 410083；2.湖南省煤田地质局，湖南长沙 410014）

介绍了涟邵煤田含煤地层沉积环境及聚煤规律研究的最新成果，并对区内三大主要煤系的潜在资源量进行了预测与评价。初步预测本区测水煤系资源量达21亿t、龙潭煤系达4亿t、下侏罗煤系达0.3亿t，表明该区还有较好的找煤前景。同时，指出测水煤系下一步工作的择优区为廉桥、黑石铺、黄龙等地，对今后区内开展找煤工作具有一定的指导意义。

涟邵煤田；沉积环境；聚煤规律；资源评价

1 地质背景

涟邵煤田位于湘中邵阳及娄底市境内，区内以丘陵、低山地形为主，交通较方便，煤系地层分布面积约4602.14km2，以东西向白马山～龙山隆起为界，划分北部涟源与南部邵阳两个含煤区，共59个矿区。

本区构造上位于华南褶皱系中长邵断坳的中部和西部［1］。区内元古界冷家溪群浅变质岩系分布于新化望云山、双峰紫云山及城步苗儿山一带；晚古生界泥盆系、石炭系、二叠系及中生界三叠系地层出露较广；早、中古生界地层出露零星，仅在西南部局部较集中出露；中生界上三叠－下侏罗系零星分布于祁阳、零陵、洞口等地；中、新生界的白垩系红层零星分布于山间盆地之中；总体上呈北东～北北东向展布［2］。北部的白马山～龙山串珠状隆起将涟邵煤田分为北段的涟源凹陷和南部的邵阳凹陷，大致以北纬27°40′为界把本区龙潭组含煤地层分南型和北型两个亚型［3］。

2 地层的岩性、沉积相特征及层序地层划分

区内有石炭系下统测水组（C1c）、二叠系上统龙谭组（P2l）（南型与北型）、下侏罗统（J1）3个含煤地层，其中石炭系下统测水组（C1c）及二叠系上统龙谭组（P2l）为本区主要含煤地层。石炭系下统测水组（C1c）3，5煤层可采，3煤层一般厚0.60～3.50m，5煤层一般厚0.60～2.40m；二叠系上统龙谭组（P3l）2，3煤层可采，2煤层一般厚0.50～2.30m，3煤层一般厚0.60～2.50m；侏罗系下统（J1）含煤地层分布不广，含煤6层，3，6煤层可采，3煤层厚0.16～1.98m，平均0.91m，6煤层厚0.60～1.10m。

2.1 下石炭统测水组（C1c）

测水组（C1c）为一套以碎屑岩为主的滨海和滨海沼泽沉积，以其含煤建造与下伏的石磴子组（C1s）、上覆的梓门桥组（C1z）浅海相灰岩建造而明显区别，易于识别和对比。测水煤系中部一般发育有一厚层状石英砂岩或含砾石英砂岩，常以此划分为上下两段。全组厚7.5～450m，一般厚110m。

下段（C1c1）主要由细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤组成。含菱铁矿条带或结核；含煤1～7层，可采0～3层，局部可采1～2层，其中3，5煤层普遍发育，可采煤层厚0.7～4.7m。全段厚5～164m，一般厚50m。产丰富的植物化石，以石松纲的鳞木、亚鳞木、拟鳞木为主，次为节蕨纲的古芦木，中芦木及裸子植物门的种子蕨、科达纲也开始出现；动物化石由正常盐度～半咸水的以腕足类、苔藓虫和瓣鳃类组成。

上段（C1c2）主要为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩，夹有细砂岩、泥灰岩及透镜状灰岩，底部为石英砂岩或含砾石英砂岩，含煤线及薄煤数层，仅个别地段发育有局部可采煤层，因含煤性差，俗称“不含煤段”，厚5～190m，一般厚60m。

根据各种岩相类型及不同沉积类型的沉积特征，本区测水组含煤岩系中识别出的沉积相有泻湖、沼泽、潮坪、潮道、障壁砂坝、滨外泥质陆棚（见图1），它们构成了障壁～泻湖沉积体系，成煤环境为泥炭沼泽。在测水组上段上部，还有以叠层石为代表的碳酸盐潮坪和以灰岩为代表的滨外碳酸盐陆棚。

图1 早石炭世沉积相及层序地层柱状简图

测水组下段5煤之下主要有泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩等组成的泻湖相沉积。泻湖之上发育泥炭沼泽，即5煤。3煤和5煤之间发育石英砂岩组成的潮道沉积。其上发育3层薄煤层，为潮坪沼泽成煤。测水组上段底部为石英砂岩、细砂岩组成的海侵障壁砂坝。随着海侵进一步扩大，海侵砂坝之上发育由泥岩组成的滨外泥质陆棚，其上为砂坝。测水组顶部为一向上变细的海侵障壁砂坝。

涟邵煤田测水组以分界石英砂岩底部为界面，将下段分为层序Ⅰ，上段分为层序Ⅱ两个三级层序。层序Ⅰ为障壁岛泻湖潮坪沉积，低位体系域主要为泻湖沉积，海侵体系域为泻湖沼泽沉积，发育可采煤层，高位体系域主要为潮坪沼泽和泻湖沼泽沉积；层序Ⅱ可以识别出海侵体系域和高位体系域，低位体系域发育海侵障壁砂坝，高位体系域为滨外泥质陆棚相和滨外碳酸盐陆棚相（见图1）。

2.2 上二叠统龙潭组（P3l）

2.2.1 龙潭北型

根据龙潭北型地区的实测剖面、钻孔资料及勘探报告编制了龙潭北型沉积环境及层序地层综合柱状图（见图2）。

图2 晚二叠世沉积相及层序地层柱状简图（北型）

北型龙潭组上段（P3l2）稳定发育，主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩及炭质泥岩、煤层等组成，煤系厚度一般为34～53m，含煤1～2层，可采1层，下段（P3l1）缺失，与下伏茅口组（P2m）为假整合接触，上覆地层为长兴组。

长兴组以硅质岩、硅质灰岩沉积为主。本区自下而上为泥质陆棚、碳酸盐陆棚及深水盆地沉积。本区海水较深，不利于泥炭沼泽的形成，故不含煤。

茅口组主要为碳酸盐沉积，代表着水较深的深水盆地沉积。

龙潭组底部为灰黑色泥岩沉积，发育近岸湖泊相沉积，在近岸湖泊之上发育本区的主采2煤层，为潮坪环境的潮上沼泽，往上主要岩性为灰黑色砂岩、泥岩互层，发育潮坪相的潮间坪沉积，往上发育一套向上变细的序列，从下到上的岩性为细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，泥岩组成正粒序，见槽状交错层理、小型板状交错层理、楔状层理，见植物碎片化石及植物茎杆化石，见双壳类，发育潮道沉积。龙潭组顶部为灰黑色的砂质泥岩及泥岩沉积，见水平层理，为潮下带沉积。龙潭组在本区为一个水深逐渐加深的过层，煤层即形成于海侵的过程。

从图2可知本区主要发育潮坪相，以龙潭组不整合面及1煤层底面为界面的泻湖环境划分2个三级层序，下部为茅口组，不整合面下层序Ⅰ缺失，不整合面及1煤层底面为层序Ⅱ，1煤层底面上为层序Ⅲ。

层序Ⅱ为潮坪环境的潮上沼泽，发育2煤层；层序Ⅲ形成于海侵体系域，发育1煤层。

2.2.2 龙潭南型

龙潭组南型根据岩性、岩相的变化划分为上、下两段，其中下段主要由细粒石英砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、黑色泥岩、炭质泥岩等组成。龙潭组上段由长石石英砂岩、细粒石英砂岩、炭质泥岩、砂质泥岩、粉砂质泥岩及煤层组成，为本区主要含煤地层，2，3煤层为全区稳定分布的可采煤层。

长兴组主要岩性有钙质泥岩、硅质岩及硅质灰岩等，水较深、不发育煤层。主要为深水盆地沉积。

从图3中可以看出本区主要发育潮坪相及三角洲相，发育3个三级层序，其中层序Ⅰ、层序Ⅱ全区发育完全，层序Ⅲ在很多地方缺失。

图3 晚二叠世沉积相及层序地层柱状简图（南型）

（1）层序Ⅰ沉积期。主要由龙潭组上段下部地层组成，仅在南部邵阳含煤区的箍脚底、三比田等地区可见。低位体系域主要由细砂岩、含砾细砂岩组成，为分流河道相沉积。海侵体系域主要由细砂岩组成，形成较薄可采煤层，高位体系域主要由泥岩、粉砂岩组成，部分地区可见细砂岩，为分流涧湾沉积。

（2）层序Ⅱ沉积期。主要为龙潭组上段中部地层，在全区均发育，但在短陂挢以北地区仅发育海侵体系域、高位体系域。低位体系域，仅在短陂桥及以南地区发育，本体系域在短陂桥以南受东吴运动的影响，出露不全，表现出从北向南厚度逐渐增大。高位体系域为分流涧湾沉积，发育本区主要可采煤层2煤层。从北向南煤层厚度减小，到箍脚底、短陂桥以南地区煤层变薄，向西至马鞍山及晏家铺，2煤层变簿。

（3）层序Ⅲ沉积期。为龙潭组上段上部至大隆组顶部地层，低位体系域，主要岩性为细砂岩，在北部为潮坪相沉积，南部为分流河道沉积。从北向南层位逐渐变高。海侵体系域，主要岩性为钙质泥岩、石灰岩、硅质灰岩。在海侵初期发育一层煤。为决口扇、天然堤及滨外泥质陆棚沉积和滨外碳酸盐陆棚沉积。从北向南厚度逐渐减小。

综上所述，涟邵煤田晚二叠世可以识别出3个三级层序，层序Ⅰ主要为三角洲相沉积，层序Ⅱ发育三角洲相和潮坪沉积，层序Ⅲ主要发育滨外泥质陆棚相和碳酸盐陆棚。

2.3 下侏罗统

侏罗系下统，在本区祁阳、零陵及洞口石下江等地零星出露有唐垅组、心田门组含煤地层。

唐垅组上部及中部，主要岩性为深灰及灰黑色粉砂岩、砂质泥岩夹长石石英砂岩及泥岩，普遍夹煤线或含薄煤数层，局部可采，含菱铁矿结核。下部多为灰至深灰色中粗粒长石石英砂岩夹粘土岩或铝土质泥岩或含砾粉砂岩夹薄煤层，局部为含砾砂岩，底部往往有一层厚度不大的砾岩层。主要为淡水湖泊～沼泽环境，偶尔海水侵入而成淡化泻湖，属海湾～泻湖相的含煤建造［4］。

心田门组主要岩性上部为灰色夹灰绿色粉砂岩、砂质泥岩与长石石英砂岩互层，局部夹泥岩或泥灰岩及煤线，在洞口石下江相变为厚层角砾状灰岩夹泥灰岩，中、下部多为深灰、灰黑色粉砂岩，细至中粒长石石英砂岩，夹介壳泥岩或透镜状灰岩，炭质泥岩，含煤1～5层，局部可采。具水平及微波状层理，虫迹较常见，富含窄盐度的海相双壳类化石，属种繁多，含少量头足类，植物化石贫乏。粘土矿物以伊利石、蒙脱石为主，少量高岭石及绿泥石，属海湾泥质碎屑沉积相。

3 成煤古地理环境及煤炭资源远景评价

3.1 早石炭世测水煤系层序Ⅰ沉积期聚煤特征

在本区晚石炭世层序Ⅰ形成于海侵体系域泻湖和潮坪环境，在本区发育3个聚煤中心。第1个聚煤中心为泻湖环境成煤，如金竹山、冷水江、渣渡、芦茅江、毛易、寒婆坳、田心坪等矿区；第2个聚煤中心位于双峰一带，煤层最厚可达3m，为泻湖成煤，如黑田铺、廉桥、梓门桥、太平寺等矿区；第3个聚煤中心位于邵阳、新宁一带，煤层最厚可达3m，为潮坪环境成煤，如龙江、双江－崀山、黄龙、常乐、木瓜、桐木桥、十字路、新邵等矿区。第1个聚煤中心煤层发育最好，第2，3个聚煤中心煤层发育次之，见图4，故将上述矿区列为本次重点预测区。本区测水煤系分布很广，除以上3个聚煤中心以外，其它区域如永州至邵东地段，远离聚煤中心，煤层不发育，不列为本次预测范围。特别指出的是，从图4中可以看出，煤层的展布受古陆的限制，沿古陆方向展布，在湘北涟源聚煤中心西北部的李家湾、胜利、东庄、吴家拜等矿区靠近雪峰古陆，沉积速率大于海平面上升速率，则沉积煤层比聚煤中心差，但也达到可采厚度，因此，本次亦将这些矿区列为预测区。

图4 煤田早石炭世测水系层序Ⅰ沉积环境及聚煤规律

3.2 晚二叠世龙潭煤系层序Ⅱ、Ⅲ沉积期聚煤特征

本区晚二叠世龙潭煤系层序Ⅱ、Ⅲ均发育较全，层序Ⅰ局部地方发育。层序Ⅱ在全区均发育可采煤层2，3煤层；层序Ⅲ发育1煤层，一般不可采。本区层序Ⅱ的2，3煤层主要形成于泻湖与三角洲环境的海侵体系域，在本区有2个聚煤中心，第1个聚煤中心位于湘北涟源一带，煤层最厚可达5.2m，为泻湖环境成煤，如洪山殿、恩口、桥头河、斗笠山、马鞍山等矿区。特别要指出的是，晏家铺矿区离雪峰古陆太近，煤层发育太薄，本次不列为预测区。第2个聚煤中心位于邵阳一带，煤层最厚可达1.4m，为三角洲环境成煤，如邓家铺、三比田、枫江溪、沙子坪、滩头、箍脚底、短陂桥、牛马司、两市塘、保和堂等矿区，东部煤层比西部煤层发育要好。因此，本区除个别矿区外，对有龙潭组上段（P3l2）煤系地层分布的矿区基本上列为预测区。

3.3 早侏罗世煤系地层

本区唐垅组的煤层形成于滨海湾环境，煤层沉积方向为北东东向及东西向，聚煤中心在卫星矿区、七里桥矿区一带。厚32～50m。含煤6层，主要煤层为6煤层，一般厚0.60～1.10m。含煤性较好的地区一般发育在煤系厚度50～100m的沉积区域内及碎屑岩比值为1／2～2的区间内，砂岩发育的区段一般不含煤。

心田门组以沙井矿区和花坝矿区较发育。沙井矿区心田门组厚150～400m，含煤6层，主采1煤层，厚0～1.75m，平均0.91m。香花坝矿区厚97 m，含煤3层，主采3煤层，厚0.16～1.98m，平均0.37m。

因此本次将卫星矿区、七里桥矿区一带及沙井矿区列为重点预测区。

4 结语及建议

通过对涟邵煤田沉积环境及聚煤规律的分析，有针对性地对区内三大煤系的潜在资源量进行了预测与评价。初步预测本区测水煤系资源量达26亿t，其中测水煤系达21亿t、龙潭煤系达4亿t、下侏罗煤系达0.3亿t，表明该区还有较好的找煤前景。

本次在涟源含煤区西北部李庄、胜利等矿区利用沉积环境等理论进行了重点研究，发现有部分探矿权正在勘查，且对以上矿区的煤炭资源进行了重点预测，预测区域及预测面积有较大的增加；对廉桥、黑石铺等矿区进行了详细的分析，发现该区有很好的煤炭资源潜力；在以前不被重视的恩口～斗笠矿区外围进行了资源潜力评价，增加了涟邵煤田的煤炭资源量；在勘查程度较低的涟邵煤田邵阳含煤区黄龙等矿区重点进行了煤炭资源潜力评价，提交了较丰富的预测煤炭资源量。

［1］刘荣登，龚玉红，等.湖南省二叠纪含煤地层沉积环境和聚煤规律研究［R］.株洲：湖南煤田地质局，1994.

［2］林 亮，曹代勇，彭正奇，等.湘东北地区煤田构造格局与控煤构造样式［J］.中国煤炭地质，2008，20（10）：47－49.

［3］彭正奇.湖南龙潭煤系形成的大地构造环境［J］.煤田地质与勘探，1996，24（4）：5－8.

湖南省煤炭资源潜力评价课题（1212010813017）.

2011－12－07）

杨汉元（1964－），男，湖南宁乡人，在职硕士研究生，高级工程师，长期从事煤田地质勘探工作，Email：yanghy0732＠163.com。