晏家铺矿区含煤地层沉积环境与聚煤特征

朱巧辉

湖南省煤田地质局第二勘探队 湖南 株洲 412000

晏家铺矿区位于涟源市城北约12km,行政隶属涟源市、新化县管辖。西起新化县湘新煤矿,东至涟源市古塘乡肖家村,北起古塘乡风形山,南至新化县兴隆煤矿。走向长约6.5km,倾向宽4～6km,矿区面积30km2。沉积环境决定着聚煤作用的发生,煤层的空间分布及规律均受成煤环境的明显控制,且聚煤作用明显受控于其沉积背景和煤层发育过程中碎屑物的供给。

1 区域地质背景

湖南省分属两个不同性质的一级大地构造单元,湘西北属扬子准地台;湘中、湘东南属南华后加里东准地台,简称南华准地台。

南华准地台是一个经加里东褶皱而硬化的年青地台。元古界板溪群仅有零星出露,震旦纪可能代表一个地台阶段,自寒武纪以后又转为地槽,志留纪之后经加里东运动而褶皱回返。在中生代又发生了印支运动和燕山运动,具有普遍而强烈的褶皱、断裂和岩浆活动。在沉积建造方面,前震旦系以复理石及类磨拉石建造为特征;下古生界为一套地槽型的碎屑岩建造,常具复理石韵律;上古生界为海相碳酸岩类及海陆交互相碎屑岩类,发育了两组很重要的含煤建造;中生代发育另一组含煤建造。到早侏罗世晚期后,本区全部结束海相沉积,在燕山运动所造成的断陷盆地中发育了白垩系及下第三系红色岩系。

南华准地台位于江南地轴以南,其基底为巨厚的前泥盆系地层组成,是一个经加里东褶皱而硬化的年青地台,为典型的多旋回造山和多旋回岩浆活动的地区。南华准地台可划分四个二级构造单元和十四个三级构造单元。涟邵煤田位于二级构造单元湘中湘南加里东印支穿插褶皱带。全区一衡阳盆地为中心,衡阳盆地的东南部分为郴耒坳陷,以西部分为五个隆起区和五个坳陷区相间出现。晚古生代是一个强烈的坳陷区,沉积了厚达五千米以上的海相碳酸盐建造和砂泥岩建造;中、新生代盆地在本区的东北部极为发育。印支运动使本区发生强烈的褶皱和断裂,燕山运动亦有强烈的断裂和岩浆活动。

涟邵煤田为我省最重要的产煤区之一。泥盆系至三叠系沉积盖层北部最大厚度达五千米,南部厚二千至三千米,早侏罗世以后的陆相沉积,不很发育。本区构造线方向为一弧形,南部呈南北向或北西向,北部呈北东向。区内以短轴和穹状褶皱为主,南部断裂比北部强烈,岩浆活动亦较活跃,邵阳坳陷内尚有部分隐伏岩体赋存。

矿区属涟邵煤田北段,大地构造单元属长邵断坳中的涟源坳陷区。涟源坳陷区盖层构造分带明显:西部为走向北东南西、倾向南东的弧形叠瓦逆冲断裂带;中部为由紧闭背斜和开阔向斜组成的隔档式褶皱带;东部为宽缓褶皱带。晏家铺矿区位于中部隔挡式褶皱带中的晏家铺向斜南部。区内出露的主要地层为中泥盆统至下三叠统,在褶皱构造中向斜开阔、完整,有利于煤系的保存,两翼多对称(如晏家铺向斜);背斜部位常被走向断裂所破坏,这些断裂一般属压扭性断裂。

2 矿区含煤地层及煤层

矿区内出露地层由新至老依次为:第四系、三叠系下统大冶组、二叠系上统长兴组、龙潭组、二叠系下统茅口组。

表2-1 二叠系地层层序表

2.1 含煤地层 矿区内含煤地层为二叠系上统龙潭组。本组一般厚约23m,与上覆长兴组整合接触,与下伏茅口组呈假整合接触。

含煤段由浅紫灰色粉砂岩—紫灰色粉砂质页岩、粉砂岩及黑色页岩夹煤线和菱铁矿薄层组成最底部的一个沉积旋回。其上接着是浅紫色富含云母片之石英细砂岩—灰黑色页岩,中夹数层菱铁矿薄层和结核;浅灰、灰色细砂岩夹少量砂质页岩—紫灰、深灰色含粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩、菱铁矿薄层及结核两个沉积旋回。各旋回均产植物化石。

海相岩段位于顶部,厚14.3m,为富产腕足类、双壳类、菊石等化石的灰、深灰色页岩夹泥质灰岩透镜体。

2.2 可采煤层

龙潭组含煤1～3层,由上而下命名为1、2、3煤层。其中2煤层为主要可采煤层,其它煤层为不可采煤层或偶尔可采煤层。

2煤层层位稳定,煤厚虽有一定变化,但未发现有突然增厚及变薄的现象,规律性明显。2煤层结构尚属简单,煤质无明显变化;煤厚0.40～0.57m,平均煤厚0.44m,点可采率93%,面积可采率97%。2煤层为大部分可采之较稳定煤层。

2.3 煤质

图2-1 岩相古地理图

表2-2 晏家铺矿区南段2煤层原煤检测分析成果表

表2-3 晏家铺矿区南段2煤层原煤检测分析成果表

2煤层为中灰、中高硫、高热值的瘦煤,具有较好的粘结性,是良好的动力用煤,可作为炼焦配煤。

3 区域构造控制

3.1 褶曲

矿区位于涟邵煤田中部隔挡式褶皱带的宽缓含煤向斜—晏家铺向斜南段。晏家铺向斜轴向NNE-SSW,地层倾角变化在向斜不同部位及次级褶皱中表现不同。一般来说,向斜两翼地层倾角30°-45°,向斜轴附近0°-15°,次级层间褶皱发育地段地层倾角变化幅度更大。

晏家铺向斜两翼呈舒缓波状起伏,而在软弱地层中如大冶组底部、长兴组顶部及底部广泛发育有层间滑动引起的紧闭小褶曲,相对较硬地层如长兴组中部则呈舒缓的波状起伏,这种形变广泛发育,是引起局部地层产状的变化原因。

3.2 断层

区内断层不发育,在北西部有一条小断层(F1),垂直断距约25m,造成长兴组、龙潭组地层重复;南东部ZK101孔直接控制有一条小断层(F101),倾角70°左右,断失2煤层。因此断裂构造在本区对煤系地层及煤层的影响甚微。

4 沉积环境与聚煤特征

本区龙潭组沉积环境为泻湖海湾相,主采煤层为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,从下到上的岩性为粗、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,发育潮道沉积。龙潭组在本区为一个水深逐渐加深的过程,主要为泻湖、潮坪相沉积。煤层即形成于海侵的过程。

涟邵煤田北段龙潭组分布广,含煤性较好,煤层发育较好地段主要分布在晏家铺向斜、桥头河向斜、恩口-斗笠山向斜及洪山殿向斜。在晚二叠世时,受东西向构造及华夏系构造的影响,龙潭煤系多沿北东向展布。

龙潭组含煤3层,由上至下依次为1、2、3煤层。1、3煤层不可采,2煤层为主要可采煤层。煤层厚度有从北西往南东增加的趋势。晏家铺向斜(晏家铺矿区南段)位于涟源聚煤中心,煤厚0.40～0.57m。

5 结论

(1)北东向的断裂及隆起和坳陷控制含煤地层的沉积,沉积过程中的同沉积断裂,控制可采煤层的展布方向,古环境对煤层的形成控制也较为明显,厚煤层呈北东向形成于泥炭沼泽环境中。

(2)后期构造对煤层厚度的控制明显。一是逆冲断层较发育,造成煤层重复;二是煤层顶板顺层滑脱构造较发育,使煤挤压破碎形成构造煤,并容易产生一些不协调褶曲,以及在煤层顶、底板产生煤层穿刺等流变构造,使煤层断失、分叉、变薄或变厚;三是由于褶曲挤压而产生煤的塑性流变,使向斜翼部煤层变薄,而向斜轴部及转折端煤层变厚。