山東陽谷-茌平煤田阿城井田山西組煤巖層對比研究

趙寶聚，喬增寶，宮海明，張來恩，趙體群，馮園園，盧文東

(山東省第一地質礦產勘查院，山東 濟南 250014)

①山東省第一地質礦產勘查院，山東省陽谷-茌平礦區煤炭勘查資料匯編報告，2011年。

阿城井田受區域上東阿斷裂、譚莊-阿城斷裂[1-2]及次級斷裂構造的影響，區內構造較為復雜(Ⅱ類)，山西組沉積環境以三角洲沉積環境為主，分流河道相最為發育，使煤層沉積的連續性、過渡性差，區內煤層穩定程度屬較穩定(Ⅱ型)[3]。部分區域含煤地層斷缺、剝蝕、沖刷嚴重，使得煤巖層對比較困難。該次采用綜合對比的方法對區內山西組地層進行了煤巖層對比，滿足了勘探階段任務需要，并對周邊煤田地質勘查工作起到了指導作用。

1 地質概況

阿城井田屬山東省陽谷-茌平煤田，位于山東省陽谷縣境內七級鎮至東阿縣劉集鎮之間，陽谷-茌平煤田東南部，西北距聊城市32km，交通便利。地層屬華北地層區魯西地層分區濟寧地層小區，由老至新依次發育有奧陶系、石炭系、二疊系、新近系和第四系(圖1)。

其中石炭紀本溪組、石炭—二疊紀太原組、二疊紀山西組為含煤地層，平均總厚度244.10m，含煤24層，可采10層。山西組含煤8層，可采3層(2、3上、3下)，位于中下部的3上煤層為該區主要可采煤層，全區可采①。

圖1 研究區區域地質略圖

2 煤、巖層對比方法

煤、巖層對比主要采用了煤巖層組合特征對比、標志層對比、層間距對比、測井曲線形態對比、地震物性特征對比等方法，重點對山西組煤、巖層進行綜合對比[4-8]。

2.1 煤巖層組合特征對比

山西組下部的沉積環境以海陸交互的三角洲沉積環境為主，淺水三角洲環境沉積了3煤層下至太原組頂部的一套三角洲前緣亞相和下三角洲平原相地層[9-11]，主要由砂巖、泥巖組成。巖性主要為灰色中砂巖、細砂巖和泥巖互層，層位穩定，含煤屑和泥質條帶，厚度較大，定名為“花砂”，位于3煤層底界。在此基礎上沉積了3煤層，分流河道使三角洲前緣沉積厚度變小，或被分流河道入侵分叉、沖刷變薄甚至缺失。中上部沉積環境從海陸交互沉積環境開始轉化為河流-湖泊沉積環境。3煤層上部沉積了一套以陸相沉積物為主的地層，主要由灰白色中粗粒—中細粒長石石英砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層組成，砂巖具斜層理，含鏡煤條帶和泥質包體，厚度較大，定名為“三砂”，位于3煤層頂界，是標志層之一(圖2)。

圖2 山西組沉積旋回特征圖

山西組沉積環境穩定，宏觀結構類型及變化趨勢全區清楚，層位對比可靠。

2.2 標志層對比

山西組主要標志層有：“三砂”(3煤層頂板砂巖)，“花砂”(3煤層底板砂巖)和三灰(山西組與太原組分界層位)；3煤層局部分叉為3上、3中、3下煤層，其中3上煤層賦存在山西組中下部，平均厚度2.97m，除個別鉆孔受斷層影響變薄外全區可采，其本身就是一個良好的標志層；各標志層特征明顯，厚度、層位穩定，易于對比(圖3)。

圖3 主要標志層對比圖

2.3 層間距對比

區內山西組各煤層、標志層層間距較穩定，利用主要標志層層間距可有效進行煤和巖層對比(表1)。

表1 區內主要標志層平均間距 m

2.4 測井曲線形態對比

區內煤巖層物性特征差異明顯，不同煤巖層的聚焦電阻率、自然伽馬、伽馬-伽馬和自然電位等物性參數和測井曲線組合形態均不同[12]。砂巖、泥巖段呈中—高阻、高密度、中—高聲速、高自然伽馬形態，煤層兩側對稱分布；煤層段呈高阻、低密度、最高聲速、最低自然伽馬形態，位于砂巖、泥巖段中間；對比顯示煤層段電阻率明顯高于砂巖、泥巖段，密度、聲速、自然伽馬明顯低于砂巖、泥巖段，各段物性特征較為明顯，對比準確(圖4)。

2.5 地震物性特征對比

3上煤層厚度較大、層位穩定，能形成能量較強、連續性較好的地震反射波(T3波)，3上煤層的賦存及煤層厚度、結構的變化直接影響到T3波的相位、頻率和振幅的變化。故利用T3波的波形特征確定3上煤層的賦存層位較為可靠。

圖4 測井曲線形態對比圖

3 煤巖層對比的意義

(1)確定了山西組的沉積規律。中上段由海陸相轉變為河湖相沉積，主要為陸相沉積物沉積形成的地層，巖性主要有灰色中—細粒長石石英砂巖、粉砂巖、泥巖及1，2號薄煤層。下段為海陸交互的三角洲復合沉積地層，受分流河道影響明顯，巖性主要有灰白色中細粒砂巖、粉砂巖、薄層泥巖、3煤層及分叉形成3上、3下煤層。

(2)確定了山西組主采煤層的賦存層位。3煤層位于山西組下部，局部分叉為3上、3下煤層。3上煤層平均厚度2.97m，為區內主采煤層；3下煤層平均厚度1.77m，礦區東南部局部沖刷變薄甚至缺失，為區內大部可采煤層；3上煤層距3下煤層平均16.30m，3下煤層距三灰平均48.28m，對比可靠。

(3)確定了區內的構造方案。根據鉆孔揭露地層對比成果，結合二維地震資料，基本控制了區內背斜2條、向斜2條、斷距>30m的高角度正斷層28條。鉆孔結合地震資料對斷層嚴格控制，根據地層的斷缺、剝蝕及沖刷劃分了區內山西組可采煤層2煤層、3下煤層的分布形態。

4 結語

采用多種方法，從不同角度對陽谷-茌平煤田內阿城井田的山西組煤、巖層進行了綜合對比，確定了太原組的沉積特征及聚煤規律，對陽谷-茌平煤田內其他勘查區的找煤工作具有較好的現實意義。

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