江西地质构造对煤层气控制及地气测量的影响

陈富贵，陈姗姗

（江西省煤田地质勘察研究院，江西 南昌 330001）

江西省广泛分布各类强烈褶皱、断裂构造，以及推覆和滑覆构造。强烈的构造变形在很多地区形成紧密褶皱，甚至造成地层倒转，沿软弱岩层产生的层间滑动构造。主要含煤时代的地层内构造煤十分发育。构造窗和飞来峰的形成主要受推覆和滑覆构造的影响，形成现今的盆岭构造格局。这些地质构造条件不同程度地影响着煤层气的赋存和保存。

1 构造特征

地质构造发展演化史结合板块构造理论，将江西省划分为三大地壳构造发展演化阶段：一是晋宁-加里东期板块活动阶段，江西地跨扬子板块的东南缘和华夏板块西北缘的东段；二是海西-印支期板内活动阶段，江西位于加里东运动扬子板块和华夏板块拼合而成统一的华南板块之东北缘；三是中、新生代以来的大陆边缘活动阶段，江西省大地构造位置处在滨西太平洋大陆边缘活动带西侧的南段。现今所展示的大地构造位置的空间配置，表现为中、新生代以来的大陆边缘活动体系叠置在扬子地台的东南缘和华南褶皱系的东北域之上。

2 主要地质构造对煤层气的控制作用

江西省地质构造复杂而强烈，对省内各地煤层气的保存起到极其重要的影响。尤其是印支后期及燕山期的构造作用，形成了隆起区和相对凹陷区，褶皱形态被强化，形成的推覆和滑覆构造相应具有不同的角度。

2.1 区域大型褶皱隆起与凹陷

江西的赋煤构造主要为印支期褶皱的大型向斜槽部。如南昌锦江复向斜，该向斜轴部大致位于萍乡长平-宜春楠木-万载-上高-高安一带之锦江河谷，轴呈北东东向展布，翼部分布上古生界。江西省规模最大的几个矿区均位于省内规模较大的复向斜内。

从煤层气资源的总体分布特征上，赣南、赣北地区因受区域挤压隆起或抬升作用强烈，残留的含煤地层因埋藏浅，煤层气多已逸散。因此，位于赣南、赣北地区多为小型矿区和小矿井。大多数煤层气含量普遍较低，个别或局部煤层气高矿井如赣南的金兴煤矿，因井田范围小、煤层气资源规模小，不具备抽采条件，相对而言，江西几个主要的煤层气矿区主要集中在萍乐坳陷的丰城、萍乡、乐平等几个向斜盆地内。

2.2 复杂的构造变形

由于遭受多期的强烈构造作用，造成含煤地层分布的范围小、多数煤田的规模较小，矿区的情况更是如此。首先是因构造破坏而造成很多矿区内煤系地层零星分布，矿点分散。紧密褶皱造成大多数矿井为高角度急倾斜煤层，甚至造成地层倒转。省区内除丰城、新余和乐平等矿区构造变形相对较轻外，大部分矿区的断裂构造十分发育，从而破坏了矿区内含煤岩系分布的连续性和完整性，也造成了煤层气含量分布在空间上的巨大差异。由于矿井的规模小，采区和工作面的规模则更小，采区和工作面开采周期短。因此，多数矿井不具备煤层气井下或地面抽采条件。

如位于赣西的萍乡矿区，该区为江西省主要矿区之一，矿区面积不是很大，全矿区的煤炭产量不是很高，而矿区内以煤系地层出露或因断层等自然因素划分的单元矿井就达130个之多；大部分矿井尽管是高瓦斯矿井，但因单个矿井的规模小，煤层气资源量少，分布零散难达到大规模的资源量。

2.3 复杂的推覆与滑覆构造

推覆与滑覆构造作用具有相同的一面，同样可以造成地层的重复和缺失，并在分布范围或规模上要比一般的断层大得多。在江西的很多矿区，这类构造往往形成飞来峰和构造窗。在含煤地层分布区，飞来峰构造可造成煤系上部盖层的加厚，不仅使得煤系地层得以保存，煤层气的储层无形中增加了盖层。因此，在含煤岩系分布区上方若存在飞来峰构造，煤层气的含量往往较高；相反，在构造窗内的煤系地层由于直接暴露在地表，更有利于气体的逸散，煤层气含量低。从江西部分矿区的瓦斯含量与分布特征来看，这类推覆与滑覆构造作用对煤层气能起到一定的保存作用。

在萍乡矿区、新余矿区，以及乐平等矿区，因含煤地层上部的推覆或滑覆构造作用而造成不同矿井瓦斯含量显著差异。如该区的煤层瓦斯含量总体较高，青山、巨源等大多数矿井为高瓦斯矿井，甚至为突出矿井。而与青山、巨源紧邻，位于该矿东南侧的高坑、安源、白源等矿井则是低瓦斯矿井。

2.4 低角度的层间滑动构造

从地质角度出发，构造煤不仅严重影响煤层气的赋存，降低了煤层气的透气性和气体的渗透运移，使煤层的局部气体压力增大和煤层气含量增高，同时也降低了煤体强度，加剧了煤与瓦斯突出的危险性。据调查，江西煤矿区，大部分煤层均发育有构造煤。在萍乡矿区、新余矿区和乐平矿区，以及赣南等矿区，矿区几乎所有的煤层均见构造破坏的构造煤。从矿井开采情况来看，在萍乡、乐平涌山等矿区，所有的煤层均被这类构造破坏为碎裂状或粉末状，煤体的强度降低。

3 地质构造对地气测量的影响

地气测量是在上世纪八十年代发展起来的一种预测隐伏矿产的新方法。它的找矿机理基于，在地壳内存在丰富的上升气流，气体成分有N2、甲烷、CO2等。当其流经矿体(化)时，将微量元素微粒携带至地表，便在矿体上方形成了成矿元素和伴生元素等多元素地气异常。本文是以煤层产生的甲烷为气源，通过土壤中甲烷正异常来寻找未知煤层气。

3.1 断层的影响

由于断层的连通性，使得断层内聚集大量的CH4等气体，地气测量结果出现干扰异常。通过油气及金属矿的地气测量实践，结合煤层特点，分析断层引起的异常多为个体，延续性不强，地气测量的异常峰多为独立单峰，断层附近分布较多的异常峰。在平面上沿断层走向分布，呈长条状或串珠状，气体组分的运移受断层控制，异常均分布在断层地表出口周围，很少出现水平分带特征；而煤层引起的异常应为连续的异常峰，理想状态下应随着煤层的埋深增加，异常逐渐减小。所以地气测量的异常峰为多峰式分布，且有逐渐减小趋势。

3.2 褶曲的影响

背斜核部是良好的储气构造，易聚集大量CH4等气体。地气测量结果出现的异常核部明显两翼高。结合煤层分布特点，背斜引起的异常由核部向两翼逐渐减小，主要原因：一是核部是储气部位，含气量较高；二是两翼煤层埋深逐渐增加。而向斜与背斜相比较，则异常明显相反，煤层产生的气体顺地层产状向浅部运移，向斜两翼煤层气的含量由轴部向两翼扩散，且两翼埋深变浅，两翼煤层气的含量较轴部逐渐增加。理想状态下地气测量的异常峰呈正态分布，随煤层的埋深增加，异常逐渐减小。

4 结语

江西地质构造对煤层气的控制作用主要表现在：①区域大型褶皱隆起与凹陷，对含煤地层的区域分布与保存起到了控制作用；②复杂的构造变形导致了矿区和井田的煤系形变，直接影响到煤层和煤层气含量及空间分布的连续性；③复杂的推覆与滑覆构造改造了含煤岩系的盖层条件，有利于井田或矿区瓦斯赋存及运移条件；④低角度的层间滑动构造破坏了煤体结构，加剧了煤与瓦斯突出危险性。构造对地气测量的影响较大，不同构造的异常反应有较大的差异，实际测量时应充分考虑构造影响。建议今后在江西煤气层开发利用时充分考虑构造对其的控制作用，尽量避免大型构造对气源的破坏。