综述某矿区煤炭地质勘查中含煤岩系沉积演化特征分析

　　摘要：在大型陆相盆地边部聚煤环境比较复杂的新区(井田)进行深部煤层对比，往往采用某一种方法是难以准确确定煤层层位和构造形态的，需要应用多种对比方法进行综合分析和相互验证，才能取得可靠的对比结果。按照先对比含煤段，后对比煤层的顺序，以标志层对比和层间距对比为主，沉积旋回、煤层、测井曲线组合、优势分析方法对比佐证的对比方法，对普查区主要煤层进行多重对比研究，取得了较好的地质效果，为该区由普查直接转入勘探阶段提供了可靠的地质依据。

　　关键词：煤炭地质,煤层对比,含煤岩系,演化特征

　　一、含煤岩系沉积演化特征

　　普查区含煤地层为延安组，埋深430～1350m。依据岩性、岩相、旋回结构和含煤性的差异，结合区域地质资料，延安组自下而上可分为三段：

　　①延安组一段(J2y1)。底部为残积相铝质泥岩或铝质粉砂岩，含植物根茎化石，分布局限。下部由河床相中粒砂岩、河漫滩相砂质泥岩、泛滥平原沼泽亚相炭质泥岩夹煤层组成。

　　②延安组二段(J2y2)。由分流河道相含砾中粗粒石英砂岩、废弃河道相粉砂岩、砂质泥岩、泛滥平原沼泽相炭质泥岩和薄煤层组成多个旋回式韵律层，冲刷侵蚀构造发育，厚度6.11～88.23m，平均43.26m。含煤1～3层，编号分别是2-1、2-2、2-3，煤层结构简单-较简单。

　　③延安组三段(J2y3)。主要由中粗粒砂岩与灰色砂质泥岩、粉砂岩和细粒砂岩组成，偶夹炭质泥岩和煤线，顶部发育紫杂色铝质泥岩，厚度23.54～41.18m，平均32.36m。受后期风化剥蚀而残缺不全，分布局限。

　　二、煤层对比

　　煤层对比是延伸煤层的有效方法，也是弄清钻孔间煤层赋存状态、埋藏深度、层数、厚度、煤质及其化，建立煤系沉积格架的重要手段。作为煤系内一种普通而特殊的岩石，煤层的对比目的在于求得煤层特征的一致和空间位置相当的鉴定。正如现代地层学概念所强调的岩石地层单位划分与对比的多重性那样，煤系(层)有多少种特征和属性，就有多少种划分与对比方法。普查区是深部勘查新区，延安组为河湖沼泽相沉积，岩石类型简单，岩石组合复杂，岩相变化大，煤系内部稳定的标志层较少，但延安期盆地整体稳定下降，垂向层序比较清楚，煤层间距保持稳定，这为利用相旋回法、层间距法、测井曲线组合法、煤层自身特征法、局部标志层法、优势分析法等进行煤层综合对比提供了条件。区内不同钻孔中地层的含煤性差别较大，在煤层对比过程中，首先选择主导勘探线上煤系厚度大、煤层发育全，沉积旋回完整、赋煤规律比较清楚的28-40钻孔和20-10钻孔作为划分含煤段与对比煤层的标准钻孔，按照先对比含煤段，后对比煤层的顺序，由大到小，由点到线，由线到面逐步进行对比。其次，不同的对比基线会取得不同的对比效果。以厚度较大、分布较广泛，延伸较稳定、结构简单-较简单的2-2煤层为基线，其它具有工业价值的煤层以此为基准进行对比。

　　2.1沉积旋回对比

　　陆相盆地层序地层学原理认为，湖平面相对变化是制约陆相层序体系域或小(准)层序组发育与时空配置的主要因素，构造、气候及沉积物供给等条件的控制作用最终通过湖平面变化而反映出来。受湖平面变化影响，区内延安组在剖面上表现为上覆地层底部河床相粗粒沉积物(含砾中粗粒砂岩、中粒砂岩或细砂岩)对下伏地层泛滥平原相细粒沉积物(泥岩、炭质泥岩、煤层)的冲刷侵蚀和切割作用。研究区延安期湖平面变化存在3个上升半旋回，据此将延安组划分为3个三级层序，分别对应3个岩性段。每个三级层序以初始充填体系域开始，随后是湖泊扩张体系域，而湖泛体系域发育弱，湖泊萎缩阶段的潮湿沼泽环境是聚煤作用主要场所，但均衡补偿作用持续时间短，煤层薄且连续性差。另外，延安组一段发育2个四级上升半旋回，二段有3个四级上升半旋回，三段至少存在2个不完整旋回。与整个鄂尔多斯盆地延安组层序相比，某矿区缺失上部第四段和第五段。

　　2.2标志层对比

　　利用标志层对比煤层简明直接，经济快速，应用普遍。研究发现，普查区有3个局部标志层。

　　①铝质泥岩或含铝泥岩。位于延安组一段底部，灰褐色、浅灰色，团块状，局部夹粉砂岩或细粒砂岩，富含鲕粒状褐铁矿与菱铁矿，上部见植物根系化石，易风化破碎，分布局限，是划分富县组和延安组的局部性标志层。同时，3-2煤层下距该标志层6～17m，也是对比3-2煤层的辅助标志。

　　②含砾中粗粒石英砂岩。位于延安组二段底部，灰白色-浅灰色，砂质成分以石英为主，厚度3～9m，底部含砾石，发育小型交错层理和正粒序层理，上部为平行层理，具底冲刷侵蚀构造，属于分流河道沉积，上距2-2煤层3～39m，构成延安组一段和二段的自然分界。

　　③中粗粒砂岩。位于延安组三段底部，灰白色，砂质成分中石英含量变少，长石和岩屑增加，局部相变为细粒砂岩或粉砂岩，平行层理发育，是延安组三段和二段的主要标志。

　　2.3层间距对比

　　层间距是煤层对比的常用方法之一。普查区延安组倾角3°～8°，2-2煤层与3-2煤层平均间距为40.4m，底板高差变化在一定范围内符合几何学规律。应当说明，在向斜区这两个主要煤层的间距增大到65.4m，在两亭背斜区两个煤层的间距为25.6～27.0m，即煤层间距在向斜区大、背斜区小。这从另一方面说明这类构造具有同沉积褶皱的性质。

　　2.4煤层本身特征对比

　　煤层厚度、结构、稳定性、含矸情况、煤质等是划分与对比煤层不可或缺的依据。

　　区内2-2煤层呈黑色，条痕为黑褐色，分布广泛，延伸较稳定，平均厚度2.50m，在研究区东南部煤层厚度可达4m，向西北部分叉变薄。煤层结构简单-较简单，局部有2～3层泥岩或炭质泥岩夹矸。宏观煤岩类型以半暗型煤为主，参差状断口，内生裂隙不发育。

　　3-2煤层主要分布于研究区北部，结构较复杂，常含3～5层泥岩或炭质泥岩夹层。煤岩成分以暗煤为主，亮煤次之，局部夹镜煤条带，为半暗型-半亮型煤。具参差状断口-阶梯状断口，内生裂隙发育，并被碳酸盐矿物充填。

　　2.5测井曲线组合对比

　　测井数据是不同类型岩石物性的地球物理响应。利用测井数据获得的曲线具有连续性好、可比性强、人为干扰小的特点，被广泛应用于煤层对比中。研究区煤、岩层物性条件较好，煤层在三条主要测井曲线上的异常形态、异常幅值反映明显，总体表现为三侧向电阻率(GR)和伽马伽马(GG)曲线的幅值高、自然伽马(NG)异常值低的特征，但测井曲线形态随煤层结构变化而略有差异。例如，2-2煤层结构简单-较简单，GR值高，且曲线呈“山峰状”;GG值高，NG值较低，曲线组合形态“两高一低”，呈“箱状”(图1a)。3-2煤层结构较复杂，含多层泥岩或碳质泥岩夹矸。GR曲线“高峰林立”呈“锯齿状”状;GG曲线为高值“波纹状”，NG曲线低值，幅值变化不大(图1b)。因此，利用这三种测井曲线组合形态特征可以很好地辅佐煤层对比。

　　2.6优势分析方法对比

　　以钻探工程为主要技术手段的煤炭勘查工作在获得钻孔煤岩层与开发地质条件的诸多已知信息同时，钻孔之间有关煤层、煤质、构造、瓦斯、水文地质和工程地质等信息是不确定的。也就是说，地质勘查工作信息是一个灰色系统，对煤层、资源条件和开采地质因素的认识具有模糊性，可以用灰色理论中的优势分析方法进行煤层对比与地质预测。

　　一般来讲，同一煤层的煤质变化是有限的和有规律可循的。不同煤层不仅具有煤岩学特征的明显区别，煤质特征差异也比较明显。研究区2号煤层实际上是一个复煤层，包括2-1、2-2、2-3煤分层，利用煤质分析数据(表1，表2)建立关联度优势分析矩阵

　　R，

　　研究发现，0.810在同行同列中最大，说明x2是2-2煤层的优势最大。而0.734在头一列同一行中最大，同样可以说x1是2-3煤层的可能性最大。综合分析，x1、x2在整个优势矩阵中分别是2-3、2-2煤层的优势最大，并且无彼此交错现象。优势分析对比的结果与地质和地球物理测井对煤层的对比结果是一致的。

　　三、结语

　　综上所述;本文结合多年的工作经验，阐述了大型陆相煤盆地边缘的煤层划分与对比是煤炭地质勘查的关键性基础工作。依据基础地质勘探资料，应用标志层法、煤层自身特征法、测井曲线组合法、灰色关联分析法等，对某矿区普查区延安组煤层进行综合对比。研究结果表明，在成煤环境不稳定地区，应用地质、地球物理和灰色关联分析等方法进行煤层综合对比可以取得可靠的结果。

　　参考文献：

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　　[2]何光强.煤田地质勘查中煤层对比方法的探讨[J].煤炭科学与技术，2009，37(6)：106-109.

　　[3]王优良.彬长矿区胡家河井田煤层特征及其对比[J].陕西煤炭，2005，(4)：22-23.

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