陈旗矿（中国）与扎舒兰矿（俄罗斯）的地质构造与含煤性的对比

2015-12-22沈政

中国新技术新产品 2015年20期

关键词：舒兰岩性泥岩

沈政

（中国神华海外开发投资有限公司，北京 100011）

一、扎舒兰矿

扎舒兰矿位于俄罗斯赤塔州红奇科伊区境内，距边疆区首府赤塔市直线距离约310km，通过Ⅱ级公路连接至赤塔市。扎舒兰矿地理坐标界限为东经109°53＇～110°07＇，北纬50°29＇～50°35＇，面积为100km2，长度为18km。

矿区北部约130km处有西伯利亚大铁路通过，煤炭外运需从矿区运至西伯利亚大铁路赤塔站，然后由赤塔转运至中国的满洲里口岸或者黑山头口岸。矿区与西伯利亚大铁路的接轨站为巴利亚加2号站（Баляга）。

1 地层

扎舒兰矿属于奇科伊盆地位于赤塔州西南部。该盆地与大多数上中生代盆地一样为东北走向，与纬线接近。盆地走向长度超过100 km，宽度8km～14km。

形成盆地的上中生代沉积层在北部和西北部与其周围的远古结晶地层有地质构造上的联系。在南部和东南部，存在前中生代的断层。这些沉积层只有在盆地边缘区域的分隔地段才能被发现，因为其大部分面积都被奇科伊河厚度为3m～54m的含砂冲积层覆盖。

奇科伊盆地上中生代沉积层自下而上的地层为：多罗宁组（K1dr）、季格宁组（K1tg）和阿尔坦组（K1al）。

（1）多罗宁组（K1dr）

在奇科伊盆地，多罗宁组（K1dr）是含煤地层的基底岩层，主要由花岗岩（P1d）、钙质砂岩和千枚岩（∈kn）、结晶页岩、片麻岩和角闪石组成。

多罗宁组地层以狭长状沿盆地边缘延伸，但在福米乔夫背斜和莫格宗背斜处分散开来，福米乔夫背斜和莫格宗背斜将整个矿区分为红奇科伊矿、申比利克矿和扎舒兰矿。

多罗宁组底部由含有砂岩和粉砂岩夹层的砾岩构成，上部的砂砾层在盆地范围内普遍分布。矿区内分布多条正断层，断层断面主要是从细粒到粗粒的浅灰色和灰色砂岩。扎舒兰矿以粗粒砂岩为主（达46.9%）。砾岩和细砾岩以1cm～5cm至4cm～6cm甚至更大的扁平状夹层形式出现在砂岩中。

多罗宁组岩层含煤系数较低，很难找到含煤夹层。

（2）季格宁组（K1tg）

季格宁组为本区的主要含煤地层，地层厚度为380m。季格宁组主要分布在奇科伊盆地的中心区域，在福米乔夫背斜和莫格宗背斜处完全消失。季格宁组的砂岩含量达50%以上，其中扎舒兰矿为30.0%～50.5%。含砂岩层中主要是不同粒径的砂粒，占整个岩层总量的50%～59%。

本区分布较广的还有粉砂岩层，其含量岩奇科伊盆地由西向东逐渐增加。由于河床沉积物的蔓延和河滩阶地的粉砂沉积物持续沉积，粉砂岩在扎舒兰矿的分布面积为33%～63%。扎舒兰矿泥岩主要以粘土和砂质粘土岩的交替互层的形式存在。

（3）阿尔坦组（K1al）

阿尔坦组地层主要分布在奇科伊盆地北部，大部分为粘土和粉砂。粉砂含量在部分钻孔达到80%，粉砂颜色为深灰色至黑色。有时粉砂会逐渐过渡至泥岩，泥岩夹层厚度从3m～5m到50m不等，很少有0.7m～2.1m厚的独立夹层。

在扎舒兰矿，阿尔坦组岩层不含有煤层；

（4）早第三纪-新第三纪（Pq-N）

早第三纪-新第三纪的沉积层覆盖面积为7km2～10km2，覆盖在谢诺伊河奥希诺夫卡镇和申比利克镇河谷的下白垩纪期的沉积层上，覆盖厚度达到50m～100m。这些沉积层由粗粒玄武岩、扁长条石玄武岩、安山岩和二长岩构成。

上第四纪沉积层构成了奇科伊河第2、3层河滩阶地沉积层，主要为厚度约30m的砂质粘土、砂壤碎石构成物和砾岩。

第四纪沉积层（QIV）呈现为河床沉积物和河滩地，河床沉积层主要是厚度不超过5m的砂砾岩和大块漂砾，而河滩地则为总厚度可达12 m的砂质粘土、粗粒和细粒沙土、砾岩。

2 构造

本区位于两个构造的结合处：色楞基诺-维季姆斯克褶皱地带和蒙古-鄂霍茨克大向斜地带。该区的北部和西北部属于早古生代背斜褶皱隆起-希洛克-乌金斯克大向斜地带，南部和东南部为汗泰-乌金斯克大向斜地带。在区域的地质发展中可以看出以下阶段：上远古代-下古生代阶段，中古生代阶段，上古生代-下中生代阶段和上中生代阶段。

扎舒兰向斜位于奇科伊盆地东部，两翼倾角不对称，南部为5°～12°，北部达20°。向斜面积为170km²。向斜西部和北部被东北走向的断层断开，东部被西北走向的断层断开。西北走向断层的断距为180m。在105号和157号钻孔还有一条东北偏北走向的断层，断距为80m～160m。根据地质资料，扎舒兰东部还有东北走向的断层，但未进行勘探，据推测，断层断距约200m。地球物理资料表明，扎舒兰向斜基底最深处位于西北部（约1000m）。

3 煤层

扎舒兰的煤层发育具有不均匀性的特征。多罗宁组有近11个煤层，其中3～4层煤煤层厚度大于0.7m。季格宁组是本区的主要含煤地层，煤层总数量为10～48个，其中26个煤层厚度在0.7m以上，一些煤层可露天开采。

现将各可采煤层分述如下：

（1）IX煤

扎舒兰矿IX煤共施工钻孔9个，IX煤埋深在3.9m～183.0m之间，煤层沿走向延伸8km。在扎舒兰矿西部和北部尖灭，煤层厚度为0.4m～9.6m，煤层构造简单，一般有0～2层夹矸，夹矸一般为泥岩，煤层顶底板一般由粉砂岩和砂岩构成。

（2）XIa煤和XI煤

XI煤为扎舒兰矿的主要开采煤层，煤层结构复杂，分为两个分层XIa煤和XI煤。

①XIa煤

扎舒兰矿XIa煤共施工钻孔26个，XIa煤赋存面积为8km²，煤层倾角为8°～10°，在IX煤下方24.3m～73.7m处。煤层结构从简单到复杂，XIa煤厚度在3.2m～16.2m，含有夹矸1～3层，夹矸厚度为0.1m～1.3m。夹矸和煤层顶底板均由砂岩、粉砂岩和泥岩构成。

②XI煤

扎舒兰矿XI煤共施工钻孔40个，煤层倾角10°～12°，在XIa煤下方1.0m～12.6m处，煤层厚度为2.7m～16.9m。煤层结构简单，一般含夹矸0～1层，夹矸厚度大部分在0.1m～0.85m之间。

（3）XII煤

扎舒兰矿XII煤主要赋存在西部，煤层厚度为1.0m～3.3m，一般含1层夹矸，夹矸厚度为0.3m～0.8m。

（4）XIV煤

扎舒兰矿XIV煤共施工钻孔4个，西部煤层厚度为0.85m～1.0m，东部煤层厚度为3.15m～3.95m，煤层赋存范围尚不明确。

（5）XV煤

扎舒兰矿XV煤的赋存范围及厚度变化特点尚不明确。

4 煤质

（1）煤的岩相特征

扎舒兰矿镜质煤分布较广，类脂质-胶质、丝质-镜质类型的煤分布极少，丝质-类脂质-胶质、丝质-镜质类型的煤则不存在。

煤矿中分布最广的是镜质煤，该煤为亮煤、半亮煤，极少数半暗、均质以及条型结构的细条-条状-粗条状的变形煤。

（2）煤的化学性质及工艺性能

①水分

扎舒兰矿：各煤层全水分在10.5%～ 17.5%；

各煤层的内水分在5%-8%之间。

②挥发分

由上表可以看出各煤层的挥发分均大于37%。

③发热量

两矿各煤层的干燥无灰基及恒湿无灰基发热量见表1。

各煤层的恒湿无灰基发热量均大于24MJ/kg。

④全硫

各煤层的全硫含量均小于1%，根据中国的煤炭分类标准，均为低硫煤。

二、陈旗煤田

陈旗煤田宝日希勒勘探区的东部，行政区划隶属内蒙古自治区呼伦贝尔市陈巴尔虎旗宝日希勒镇和海拉尔区谢尔塔拉镇管辖。矿区南距海拉尔区20km，有公路相通，省道S301从矿区西部通过；北距额尔古纳市100km，国道G301从矿区南部通过；西距陈旗旗府所在地巴彦库仁镇22km；宝日希勒-海拉尔铁路已建成通车，经海拉尔东站与滨洲铁路相连，可西行到满洲里，东行经牙克石到全国各地，交通方便。

1 地层

根据内蒙古古生代地层区划图，本区属北疆-兴安地层大区（Ⅰ）兴安地层区（Ⅰ2）达赉-兴隆地层分区（Ⅰ22）。中新生代地层区划属滨太平洋地层区（5）大兴安岭-燕山地层分区（51）博克图-二连浩特地层小区（）。

区域发育的地层有：古生界泥盆系上统变质岩系，白垩系下统的梅勒图组和大磨拐河组，新生界第四系。

区域地层叙述如下：

（1）古生界泥盆系上统变质岩系（D3）

零星出露于海拉尔河北岸采石场和莫勒格尔河以西692.9高地等处，其岩性为一套灰绿色、灰黑色绿帘石化、片理化安山玢岩安山玄武玢岩和酸性熔岩。厚度不详。

（2）侏罗系中统万宝组（J2wb）

仅出露于勘查区的北部，其岩性主要为凝灰质砂砾岩、凝灰质粉砂岩、粉砂质泥岩组成，在粉砂质泥岩中含植物化石。与上覆的梅勒图组地层不整合接触。地层厚度大于22m。

（3）中生界白垩系下统梅勒图组（K1m）

发育于盆地以北的莫勒格尔河沿岸，及库库湖以西等地，由一套中、酸性熔岩及火山碎屑岩组成。厚度400m～920m。按岩性组合由下而上分为两个段：

①中酸性熔岩段：零星出露于头站和莫勒格尔河北山一带，岩性主要是灰、灰紫色安山岩、鞍山玢岩及凝灰岩，与下伏地层呈角度不整合接触。

②酸性熔岩段：于头站公路旁和莫勒格尔河沿的昂供山、富温多尔、789.6高地一带呈大面积出露，岩性由灰白色，紫色球状流纹岩、酸性熔岩、流纹岩、岩屑晶屑凝灰岩等组成。与下伏地层不整合接触。

（4）中生界白垩系下统大磨拐河组（K1d）

以整个海拉尔盆地群发育及含有经济价值的煤层为特征。地层厚度595m～1540m。按岩性组合和含煤性由下而上分为5个岩段：

①砂砾岩段：岩性以灰、灰白色砂砾岩为主中夹薄层细砂岩。与下伏地层平行不整合接触。

②泥岩段：以灰、深灰色泥岩、粉砂岩为主，中夹薄层细砂岩和1-2层煤层。与下伏地层整合接触。

③中部砂砾岩段：以灰、灰绿、深灰及暗灰色砾岩、砂岩、粉砂岩为主，中夹薄层泥砾岩和泥岩。与下伏地层整合接触。

④砂、泥岩段：主要为灰、灰白、深灰色泥岩、粉砂岩和细砂岩，中夹薄层粗砂岩。与下伏地层整合接触。

⑤含煤段：岩性以灰、灰白色砾岩、砂质砾岩、细砂岩和暗灰色粉砂岩、泥岩为主，中夹3个煤层组14个煤层。与下伏地层整合接触。

（5）新生界第四系（Q4）

全区发育，主要由冰、湖积、冰水沉积、冲积、洪积的更新统和湖沼沉积、风积、残积的全新统组成。

第四纪地层大面积分布于海拉尔河、莫勒格尔河河谷平原，高平原以及丘陵山区的沟谷中。

分布于海拉尔河、莫勒格尔河河谷平原及其支谷中，厚度3m～20m，由灰白色砂卵石、含粘土砂砾石、黑灰色淤泥质粉质粘土、粉土组成。

2 构造

本区中新元古代—古生代位于西伯利亚板块东南陆缘增生带，乌尔其汗火山型被动陆缘中部陈旗含煤盆地中，以中蒙古—得尔布干深断裂所代表的古亚洲洋范围广泛。

古生代晚期，受太平洋板块侧向挤压，导致古亚洲洋消亡和西伯利亚古板块东缘兴蒙复合造山带形成，海拉尔陆相含煤盆地即分布于额尔古纳褶皱带和大兴安岭褶皱带之间。

陈旗煤田为一断陷型向斜含煤盆地、走向近东西，东以特尼河断裂为邻，西以上库力断裂与西乌珠尔盆地相望，南以海拉尔河断裂与呼山盆地、南屯盆地为邻，北邻头站旅店断裂。

陈旗煤田为一个东西向断陷向斜含煤盆地，南北两侧受东西向断裂控制，区内地层较为平缓，倾角一般在6°左右，并伴有缓波状起伏。

3 煤层

本区共见4个煤层组共7个煤层，由上至下编号为：1-1、1-2、1-3、2-1、2、3、4（局部分为4-1、4-2、4-3）煤层，其中1-2、2、3煤层为主要可采煤层，4煤层为次要可采煤层，1-1、2-1煤层为可采煤层，1-3为不可采煤层。煤层总厚度2.60m～63.54m，平均51.36m；含煤段平均厚约135m，含煤系数约38%，主要可采煤层埋藏深度在27.86m～257.63m，赋存标高在413.53m～636.65m。

（1）1-1煤层

分布于本区的北部，煤层埋深25.86m～ 116.37m，平均72.55m；顶板岩性为泥岩、粉砂岩、细砂岩、砂质砾岩；底板岩性为粉砂岩、泥岩、炭质泥岩。煤层厚度在露头附近变化较大，在其它区域均较稳定，属较稳定可采煤层。

（2）1-2煤层

分布于本区的中北部，向南抬起被剥蚀，是本区的主要可采煤层煤层厚度1.44m～18.16m，平均11.15m；可采厚度1.83m～16.88m，平均10.52m；结构简单，夹石层数0-7层，一般为0～4层；煤层顶板岩性为粉砂岩、泥岩、炭质泥岩、细砂岩、砂质砾岩，底板为粉砂岩、泥岩。煤层厚度变化不大，南部露头附近较薄，北部趋于稳定，全区大部可采，属较稳定煤层。

（3）2-1煤层

为2煤层的上分层，分布于本区的中南部，煤层厚度1.30m～7.35m，平均4.68m；可采厚度1.50m～7.02m，平均4.61m；煤层顶板岩性为粉砂岩、泥岩、炭质泥岩、细砂岩，底板为粉砂岩、泥岩。

（4） 2煤层

基本全区发育，向南抬起分叉变薄并被剥蚀，分叉区位于矿区中南部，其上分层为2-1煤，煤层厚度0.42m～20.56m，平均11.91m；可采厚度1.52m～20.12m，平均12.06m；煤层顶板岩性为粉砂岩、泥岩、炭质泥岩、细砂岩；底板岩性为粉砂岩、泥岩；全区大部可采，属较稳定煤层。

（5）3煤层

全区发育，煤层厚度1.04m～9.79m，平均6.77m；可采厚度1.55m～9.79m，平均6.63m；煤层顶板岩性为粉砂岩、泥岩、细砂岩及砂砾岩，底板为粉砂岩、泥岩；煤层厚度基本稳定，仅东南及西南露头附近有变薄形象，全区可采，属较稳定煤层。

（6）4煤层

基本全区发育，煤层厚度0.32m～7.07m，平均厚度3.36m；采用厚度1.50m～5.77m，平均3.31m；煤顶板岩性为粉砂岩、泥岩、细砂岩及砂砾岩，底板为粉砂岩、泥岩；煤层的变化趋势是：中部较厚，向东南及西南逐渐变薄，但变化不大，大部可采，属较稳定煤层。

4 煤质

本区各煤层煤的颜色为深褐-黑色，条痕为棕深一棕黑色，光泽暗淡，断口不规则或参差状，裂隙不发育，真密度平均在1.52～1.65g/cm3，视密度平均在1.21～1.31g/cm3，煤的透光率在31%～64%。

各煤层煤的宏观煤岩组分以暗煤为主，丝炭次之，层状或块状构造，条带状或均一状结构，以暗淡型煤为主，半暗型煤次之。

各煤层有机组分以腐植组（镜质组）和惰质组+半惰质组为主，壳质组含量很少；腐植组（镜质组）31.7%～44.0%，以充分分解腐木质体为多，其次为木质结构腐木质体，少量鞣质体和细屑体；惰质组+半惰质组50.6%～63.8%，以丝质体为主，其次为半丝质体和惰屑体；壳质组1.0%～5.2%，以沥青质体、孢子体为主。

（1）水分Mad

原煤：各煤层水分平均值在5.80%～ 8.90%。

（2）灰分Ad

原煤：各煤层灰分平均值在12.29%～ 19.85%。本区各煤层均为低灰煤（分级标准GB/T15224.1-2010）。

（3）挥发分Vdaf（浮煤）

各煤层浮煤挥发分产率一般大于37%，个别点较小，最低为34.87%（4煤）。各煤层间挥发分产率变化不大，平面上及垂向上没有明显规律性。

本区各煤层挥发分平均值在41.83%～ 44.02%。各煤层均为高挥发份煤（分级标准MT/T849-2000）。

（4）全硫St，d

原煤：1-1煤全硫产率在0.09%～ 0.83%之间，平均0.22%；各煤层均为特低硫煤（分级标准GB/T15224.2-2010）。