岭底勘查区含煤地层沉积环境及测井曲线反映特征

郭晓红 李景峰 贺粉萍

（陕西省煤田地质局一三一队，陕西 韩城715400）

0 引言

韩城岭底项目属陕西省2012年度第三批地质勘查基金项目，目的通过加大重要矿产的前期勘查投入，有效衔接公益性地质调查与商业性矿产勘查，发挥对社会资本的引导和拉动作用，形成良性的勘查投入机制，实现找矿突破。本项目拟通过钻探、地球物理测井、样品测试等煤田勘探技术手段，初步查明工作区煤炭资源赋存状况，对勘查区煤炭资源的做一概况研究，指导下一步相应的地质找矿工作和社会经济建设。

在确定勘查区地层层序的基础之上，详细划分含煤地层，研究其沉积环境特征和聚煤特征，是本次煤田地质勘查首要的地质任务之一。以下对勘查区含煤地层沉积环境特征和聚煤特征结合测井曲线予以综合阐述分析。

1 概况

岭底勘查区位于韩城矿区的中部，煤炭资源量丰富，勘查资源达4.7亿吨，煤层气资源量为44.07×108m3。据区域及钻探资料，区内含煤地层从下至上为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组含煤地层。

1.1 石炭系上统太原组（C3t）

1.1.1 沉积环境特征

主要出露于勘查区东南部沟谷之中，范围较小，与下伏本溪组地层呈整合接触，属海陆交互相含煤建造，为区内主要含煤地层之一。区域内本组共含煤7层，从下到上编号为12、11、9、8、7、6、5号，其中11号煤层为主要可采煤层，其余为不可采煤层。岩性由石英砂岩、粉砂岩、粘土泥岩、石灰岩（K2）、黑色粉砂岩、泥岩组成。钻孔揭露厚度28.71（补144）～76.38（LP3）m，平均55.22m。

本组沉积由下而上可分三个旋回：

第Ⅰ旋回即太原组下部：由河床相开始，依次过渡为河漫相、湖泊相、沼泽相、泥炭沼泽相、至泻湖海湾相结束。岩性依次为石英砂岩（或砾岩），粉砂岩、粘土泥岩、煤层、泥灰岩（灰岩）或钙质泥岩，粉砂岩等组成，11号煤层即位于该旋回上部。发育的11号煤层两极厚度0.80～7.30m，平均2.43m，全区可采煤层，煤层结构较简单，一般含1层夹矸。煤层顶板为泻湖海湾相钙质泥岩、砂质泥岩、粉砂岩或泥灰岩、石灰岩，颜色较深，呈中～薄层状，含较多海相动物化石和生物碎屑（已钙化），有硫化氢嗅味，是对比11号煤层的辅助标志，局部相变为泻湖海湾波浪带相的石英砂岩，石英质粉砂岩。

第Ⅱ旋回即太原组中部：由泻湖海湾波浪带相开始，逐渐过渡为浅海相。岩性依次为石英砂岩（或石英质粉砂岩）、黑色泥岩、煤层和泥岩、黑色石灰岩（岩性特殊，层位稳定，含丰富的动物化石，一般1～3层，层面含炭质，分叉合并现象普遍）、石灰岩之下为9号煤层，石灰岩中夹7、8号煤层，石灰岩与11号煤层间距较稳定，一般5m左右，是对比煤层的重要标志层（K2）。K2灰岩一般厚1.12-7.88m，平均3.81m。

第Ⅲ旋回即太原组上部：由湖沼相、沼泽相、泥炭沼泽相、湖泊相组成。岩性依次为灰黑色砂质泥岩、泥岩、煤层。5号煤层位于该旋回上部，6号煤层位于该旋回偏底部。在勘查区相当范围内，该旋回顶部湖泊相泥岩被古河床冲刷，使河床相砂岩（即山西组底部砂岩）与5号煤层呈冲刷接触。5号煤层之下是一套10多米厚的黑色砂质泥岩，普遍含黄铁矿或菱铁矿结核（或薄层），为标准的湖沼相沉积，是对比5号煤层的良好标志（K3）。

1.1.2 物性曲线特征

区内长源距伽玛曲线在岩层上变化较小，曲线基本平直，在煤层位置高异常反映，呈箱状和剑状反映，曲线界面陡直，煤层异常明显；自然伽玛曲线在砂岩层位上变化较小，呈沟谷型变化，煤层位置上曲线为低异常较明显，泥岩段高幅值反映；侧向电阻率曲线在砂岩上为台阶式变化，粗纱岩上为高值的山峰状显示，煤层位置上为较高值幅值呈齿状反映；自然电位曲线岩层段为宽缓的波状起伏，变化较小，在厚煤层上有负异常显示，总之，该段地层物性差异较大，煤层异常显著，各种参数曲线特征明显（图1）。

1.2 二叠系下统山西组（P1s）

1.2.1 沉积环境特征

主要出露于勘查区的东南部，与下伏石炭系太原组地层呈整合接触，陆相沉积，含2、3号煤层，是区内另一含煤地层，其中3号煤层为可采煤层。岩性由灰～灰褐色含云母砂岩（K4）、深灰色粉砂岩、泥岩、灰色含云母砂岩组成。据钻孔揭露，厚度30.69（LP5）～71.26m（5），平均为51.23m。

沉积按岩性特征可分为三部分，下部由灰～灰褐色含云母砂岩（K4）、深灰色粉砂岩、泥岩、3号煤层组成。3号煤层厚度0.50～4.29m，平均1.53m，煤层结构简单、沉积稳定，全区可采，由南向北呈逐渐增厚的趋势；3号煤层下距11号煤层最小46.70米，最大间距79.87米，平均66.50m。东、南部间距较小，向西、北有逐渐变大趋势。煤层顶底板含有丰富的植物化石，含云母砂岩厚5-10m，全区稳定，为3号煤层老顶；底部砂岩（K4）在南部较发育，而在北部逐渐相变为细粒砂岩或粉砂岩。中部由灰色含云母砂岩、深灰色粉砂岩、泥岩、2号煤层组成。煤层顶板含有大量的植物化石。上部为灰色含云母砂岩、深灰色粉砂岩、泥岩、薄煤层组成，含有菱铁矿结核，植物化石丰富。本组岩石以砂岩中含有大量的云母片为其特征，植物化石组合亦与石炭系有明显差异。

1.2.2 物性曲线特征

长源距伽玛曲线在岩层上较平直，有微小的波状起伏，而在煤层上为高异常曲线呈箱状显示；自然伽玛曲线岩层上为不规则的锯齿状起伏变化，泥岩段高幅值反映，煤层上自然伽玛为低异常，呈陡峭的沟谷状；侧向电阻率曲线岩层上变化较小，为宽缓的阶梯状，在中、粗砂岩上自然伽玛和侧向电率曲线互为倒状的沟谷和山堡型，在煤层上侧向电阻率为高阻异常，呈山峰状显示。自然电位曲线岩层上比较平直，变化较小，曲线呈微波状，在煤层和粗砂岩层有小凹型的负异常（图2）。

图2 LP4号钻孔山西组（P1s）测井曲线示意图

2 结论

综上，综合分析、阐述了岭底勘查区含煤地层沉积环境、聚煤特征、物性曲线反映特征。此基础上进一步工作可初步查明工作区煤炭资源赋存状况、煤质特征及可采煤层的开采技术条件，开展对岭底勘查区煤炭资源的概况研究，为下一步勘查提供地质依据。

［1］徐康吉,贺敏聪,等,主编.陕西省渭北石炭二叠纪煤田岭底勘查区普查中间报告[R].陕西省一三一煤田地质勘探队，2013.

［2］韩城矿区姚庄井田勘探[R].陕西省一三一煤田地质勘探队,1984.

［3］煤田地球物理测井规范勘探规范[M].1993.

［4］宋春青,张振春.地质学基础[M].