巖漿巖對九龍山煤礦煤變質程度的影響

河南煤田地質局 孫東甫

巖漿巖對九龍山煤礦煤變質程度的影響

河南煤田地質局 孫東甫

九龍山煤礦位于安鶴煤田中部，區域構造形態受太行隆起與湯陰斷陷直接控制。盆地基底為太古界和元古界古老變質巖系以及下古生界上寒武系地層。煤礦總體構造以NNE向正斷層為主，主要發育有NE、NNE向正斷裂及NE向褶曲。本區地層走向為NW–SE，傾向為NE，地層傾角淺部較陡（20° ～35°），中深部比較平緩（10° ～ 20°）。

一、礦區介紹

九龍山煤礦礦區地表有較多上石盒子組（P2s）地層和巖漿巖（主要為閃長巖、正長巖）出露，據鉆孔揭露，巖漿巖多在上石盒子組地層中侵入。礦區地層由老至新為奧陶系中統馬家溝組（O2m）、石炭系上統太原組（C2t）、二疊系下統山西組（P1s）和下石盒子組（P1x）、二疊系上統上石盒子組（P2s）和石千峰組（P 2 sh）、和第四系（Q）。九龍山煤礦區域構造如圖1所示。

圖1 九龍山煤田區域構造

礦區內主要含煤地層為石炭系上統太原組和二疊系下統山西組（P1s）、下石盒子組（P1x）及上石盒子組（P2s），地層總厚度為724.46 m。礦區內地層共劃分為9個煤組，含煤18層，其中太原組含煤14層，山西組含煤4層，其余煤組不含煤。煤層總厚度11.31 m，含煤系數為1.56%，可采煤層總厚為6.67 m，可采煤層含煤系數為0.92%。山西組二1煤層為區內主要可采煤層。上、下石盒子組本區鉆孔未揭露煤層存在。

二、煤的物理性質和煤巖特征

1.物理性質。二1煤層為灰黑色粉狀及碎塊狀，呈現出金剛光澤–似金屬光澤，宏觀煤巖類型為半亮型–半暗型煤，視密度1.57 t/m3，真密度1.82 t/m3。

2.煤巖類型。顯微煤巖組分鑒定結果見表1。

表1 顯微煤巖組分鑒定結果

三、煤的化學性質

1.煤質特征。可采煤層主要煤質特征見表2。

表2 可采煤層主要煤質特征

2.硫含量。煤的硫含量分析見表3。

表3 煤的硫含量分析

3.煤的元素分析。

（1）煤的元素組成。經化驗，二1煤層元素組成中，原煤炭含量占93.08%，氫含量為2.27%，C/H比為41.0，氫含量相對較低，說明煤的變質程度相對較高。九龍山煤礦各煤層元素分析成果見表4。

表4 九龍山煤礦各煤層元素分析成果

（2）微量元素。按照《礦產資源工業要求參考手冊》（2010.8）標準，經化驗，二1煤層中鍺（Ge）、鎵（Ga）、鈾（U）均未達到最低工業品位標準的要求，不具備開采價值。

四、可采煤層主要煤質特征

可采煤層的主要煤質特征主要從發熱量、焦渣特征、固定碳含量和浮煤回收率等方面考慮，九龍山煤礦可采煤層主要煤質特征見表5。

表 5 九龍山煤礦可采煤層主要煤質特征

五、煤類及煤質綜合評價

根據《中國煤炭分類》（GBT751–2009），以表征煤化程度的浮煤干燥無灰基揮發分（Vdaf）、黏結指數(GR，I），膠質層最大厚度（Ymm）為主要指標，輔以表征煤工藝性能的干燥無灰基氫含量（Hdaf）等來確定各煤層的煤類。九龍山煤礦煤質綜合評價見表6。

表6 九龍山煤礦煤質綜合評價

由表6可知，該煤層屬低灰、中硫、低磷、特低揮發分、高熱值無煙煤3號，屬中等–極難洗選煤層，適宜作民用型煤等。

六、巖漿侵入體對煤變質程度的影響

1.煤的變質程度。在溫度﹑壓力等因素的長期作用下，煤的物理﹑化學性質變化的程度。通過測定煤的揮發分、鏡質組反射率、碳含量、水分、發熱量等煤質指標，可確定煤的變質程度或煤化程度。該區二1煤層浮煤干燥無灰基揮發分為4.38 ～ 5.36%，平均4.84%；氫元素含量為1.93 ～ 2.44%；而鏡質組最大反射率為4.18 ～ 4.26%，平均4.22%。屬無煙煤。

2.煤變質程度的影響因素。

（1）深成變質作用是區內煤變質的基礎。九龍山煤礦位于的安鶴煤田，在該區范圍內的煤系厚200 m左右，據有關文獻記載，二1煤層在該地區三疊紀末期埋藏至2 000 ～ 2 500 m。按照地溫梯度每百米2.5 ℃計算，古地溫為80 ～ 90℃，在地用煤的變質程度能達到氣煤階段，之后開始抬升遭受剝蝕，煤層上覆地層厚度逐漸減少，深成變質作用 極其微弱以之停止。由此可見，深成變質作用是該區煤變質的基礎。

（2）燕山期區域巖漿熱變質作用。該區所處的安陽一帶，是NNE向深斷裂和近NW向基巖斷裂的交匯處，更是燕山期巖漿多次侵入的場所。燕山運動區域巖漿熱變質作用的熱源–巖漿熱，通常都是在煤已經過深成變質的基礎上，再與正常地熱共同增強煤的變質程度。在后一階段巖漿熱起主要作用，在該區二1煤層的變質程度由低變質的氣煤階段到高變質的無煙煤階段變化的過程中，區域巖漿熱變質作用是煤變質的主要原因。

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