內蒙古呼山煤盆地烏固諾爾勘查區地質特征及其聚煤規律研究

李娜，劉軍，劉松良,王紅梅

(山東省煤田地質局第三勘探隊，山東 泰安　271000)

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內蒙古呼山煤盆地烏固諾爾勘查區地質特征及其聚煤規律研究

李娜，劉軍，劉松良,王紅梅

(山東省煤田地質局第三勘探隊，山東 泰安271000)

烏固諾爾勘查區是一個大型的陸相沉積煤盆地，主要含煤地層為早白堊世伊敏組和大磨拐河組，煤炭資源豐富，為呼山煤盆地中的富煤盆地之一。通過對勘查區已有地質資料，并結合其結構、構造、巖性、厚度以及巖相特征等資料進行分析研究，初步了解了勘查區的形成、演化及聚煤規律。

地質特征；煤層煤質；聚煤規律；烏固諾爾勘查區；

引文格式：李娜，劉軍，劉松良,等.內蒙古呼山煤盆地烏固諾爾勘查區地質特征及其聚煤規律研究[J].山東國土資源，2015,31(8)：20-23.LI Na, LIU Jun, LIU Songliang, etc. Analysis on Geological Characteristics and Coal Accumulating Pattern in Wagner Area of Hushan Coal Basin in Inner Mongolia[J].Shandong Land and Resources, 2015,31(8):20-23.

呼山煤盆地位于陳巴爾虎旗和新巴爾虎左旗交界處。大地構造單元處于西伯利亞板塊東南陸緣增生帶，烏爾其漢火山型被動陸緣，海拉爾中新生代凹陷內[1，2](圖1)。煤盆地呈NE向展布，面積約1300km2，由烏固諾爾、呼山和新寶力格3個區組成。烏固諾爾區位于呼山煤盆地的北東段，面積約440km2。

1　區域地質概況

1.1地層

烏固諾爾勘查區為呼山煤盆地的北東段一個聚煤盆地，屬全掩蓋式煤田。地層從老到新依次為晚侏羅世上庫力組、早白堊世大磨拐河組、伊敏組，晚白堊世青元崗組；新近紀中新統呼查山組及第四系。主要含煤地層為早白堊世伊敏組和大磨拐河組，隱伏于盆地內。

圖1　呼山煤田大地構造單元劃分示意圖

(1)伊敏組地層根據沉積特征，分為上、中、下3段(圖2)。

上段：厚度約28.52～87.0m，為淺灰色、灰綠色

砂巖、泥巖互層，局部夾含礫砂巖薄層，發育有水平層理、緩波狀層理、遞變層理。其中泥巖含炭化植物化石，局部含薄層煤層及煤線；砂巖為以細砂巖、粉砂巖為主，成分為石英、長石及少量的暗色礦物，局部見薄層黃鐵礦，固結程度較差，易風化破碎；含礫砂巖薄層厚度0.60～1.50m，礫狀結構，松散，固結差。含煤組1組，煤層6層(1-1,1-2,1-3,1-4,1-5,1-6煤層)。

圖2　伊敏組地層物性特征

中段：厚度約31.29～166.91m，以砂巖為主，局部夾薄層泥巖及含礫砂巖。含植物化石及薄煤層。砂巖厚度不均，厚度0～166.91m，一般約20～62m，泥巖及含礫砂巖單層厚度一般約1～2m，層數3～5層，礫石成分為安山巖。含煤組1組，煤層3層(2-1,2-2,2-3煤層)。

下段：厚度約33.54～246.0m，以灰黑、灰褐色泥巖、粉砂巖為主，局部見中、細砂巖，含植物化石及煤層。發育水平層理，其中泥巖單層厚度一般約8～15m，粉砂巖單層厚度一般約12～29.0m，底部砂質含量較低。含煤組1組，煤層8層(3-1上,3-1,3-1下,3-2,3-3,3-4上,3-4,3-4下煤層)，動植物化石較豐富，主要為裸子植物和動物的螺類、介形蟲等。與下伏早白堊世大磨拐河組呈整合接觸。

(2)大磨拐河組。揭露厚度8.70～379.17m，以深水湖相的灰黑色泥巖為主，含煤1層為4-1煤層。

1.2構造

區內地層總體為一復式向斜，地層產狀較平緩，地層傾角一般在4°～6°之間。全區呈寬緩的褶曲構造，區內次一級褶曲較發育，由西北至東南相間分布有呼山向斜、哈吉嘎背斜、敖倫向斜、莫根背斜及磁南向斜等5個方向、背斜構成了勘查區含煤地層的主要褶曲形態，發育斷層22條。全區構造復雜程度中等。

1.3巖漿巖

區內含煤地層中未發現有巖漿巖侵入。

2　煤層煤質特征

2.1煤層特征

早白堊世伊敏組和大磨拐河自上而下賦存有1,2,3,4等4個煤組(其中3煤組最好；1煤組次之；2,4煤組可采點少且分散，不能連成片)。

(1)1煤組位于伊敏組上部，下距2煤組平均間距30m。含煤6層(可采2層為1-3、1-6煤層)，煤層厚度0～7.77m，平均厚度1.52m，沿走向煤層厚度變化較大，向盆地邊緣尖滅，含夾矸石0～3層，屬結構簡單的不穩定—較穩定煤層。

(2)2煤組位于伊敏組中上部，下距3煤組平均間距9m。含煤3層，煤層厚度0～3.25m，平均厚度0.74m，含夾矸石0～2層，屬結構簡單的極不穩定煤層，無工業價值。

(3)3煤組位于伊敏組下部，下距4煤組平均間距36m。含煤8層(可采2層為3-1、3-4煤層)，煤層厚度0～40.62m，平均厚度3.50m，向盆地邊緣尖滅，沿走向煤層厚度變化較大，一般為西厚中薄東厚。含夾矸石0～7層，屬結構簡單—復雜的不穩定—較穩定煤層。

(4)4煤組位于大磨拐河組的上部。含煤1層(4-1煤層)，煤層厚度0.25～3.45m，平均厚度2.06m，向盆地邊緣尖滅，含夾矸石0～1層，屬結構簡單的極不穩定煤層，無工業價值。

2.2煤質特征

各可采煤層變質程度均較低，煤巖類型為暗淡型，呈黑褐—棕褐色、光澤暗淡、條帶狀結構，塊狀構造，參差狀斷口發育，偶見黃鐵礦細脈及結核，煤巖成分主要為暗煤、絲炭次之，鏡煤和亮煤含量較少。各項指標如下：

(1)水分(Mad)：原煤平均值9.09%～9.53%；浮煤水分一般高原煤，平均值11.44%～12.08%。

(2)灰分(Ad)：原煤平均值18.07%～22.11%；浮煤平均值9.66%～10.89%。

(3)揮發分(Vdaf)：揮發分均大于40%。原煤平均值43.38%～47.02%；浮煤平均值42.93%～45.65%。

(4)硫分(St,d)：原煤平均值0.31～0.36%；浮煤平均值0.34%～0.37%。

(5)干燥基高位發熱量(Qgr,d)：原煤平均值21.30%～23.10%；浮煤平均值24.77%～25.69%。

區內各煤層為中灰、特低硫、特低磷—低磷、高熱值的褐煤。

3　聚煤盆地的形成

白堊紀早期受海拉爾河大斷裂及區域性大斷層F1、F2等構造作用的聯合控制[3-4](圖3)，盆地格局初步形成，由于沉降速度較快，在盆地周邊形成以粗碎屑為主的沖(洪)積扇相沉積，而盆地的中心地帶，逐漸相變為濱湖沖—洪積三角洲相—淺湖相和深湖相沉積等。之后基底沉降速度減慢，盆地逐漸由深湖相沉積過度為淺湖相沉積，在三角洲的扇體頂部形成了大量泥炭沼澤(4煤組)。盆地基底繼續緩慢沉降，淺湖相沉積退化為沼澤相沉積，這時盆地的沉降與泥炭的堆積形成相對平衡，在全區形成了巨厚的3煤組。之后盆地基底沉降加快，沉降速度東部較西部快，因而形成了東深西淺的淺湖相環境，陸緣碎屑沿盆地的周邊向淺湖的中心進積，再次形成三角洲環境，形成2煤組。隨后三角洲環境的普遍發育及盆地基底的再次變緩沉降，形成了1煤組，形成后期，盆地基底沉降加快，再次形成淺湖環境，盆地聚煤作用結束[5]。

圖3　呼山煤田構造單元示意圖

4　聚煤規律研究

勘查區內聚煤區展布方向與盆地長軸方向基本一致為NE向，主要表現在沿盆地長軸均見到厚度不等煤層。根據鉆孔揭露的煤層厚度圈出的富煤帶呈NNE方向展布，與F2斷層方向基本一致。與盆地長軸方向有一定角度。富煤帶與淺湖沼澤化環境關系密切。與砂體分布呈負相關系，凡淺湖相泥巖粉砂質泥巖發育地段，煤層較厚較多也穩定，砂體發育的地段煤層較薄也不穩定。伊敏組下部以淺湖相泥巖沉積為主，相應煤層也發育穩定，上部砂體發育地段煤層較差薄也不穩定。

圖4　伊敏組沉積旋回柱狀示意圖

(1)大磨拐河組地層的聚煤特征。大磨拐河組地層中的煤層(4煤組)屬于濱湖三角洲環境沉積。在深水湖泊的邊緣地帶由于水下扇體的垂向、側向加積作用而形成沼澤環境。同時由于超覆沉積作用，沼澤環境由湖內發展到湖外，在三角洲的扇體頂部形成大量泥炭沼澤(4-1煤層)，由于沉積時間較短，三角洲扇體發育局限，致使4-1煤層分布局限，但已經形成的泥炭沼澤，仍然可以形成3.0m左右的煤層；4-1煤層形成后，盆地基底沉降加快，形成了淺湖環境，大磨拐河組時期結束。

(2)伊敏組地層的聚煤特征。伊敏組地層具有明顯的旋回特征，根據已施工的近150個鉆孔資料初步確定該組地層由13個小旋回，3個中旋回組成，每個小旋回和煤層對應，中旋回和煤組對應，該組地層以淺湖相沉積為主，每個旋回的沉積物垂直層序自下而上由粗變細，最后以泥炭相結束(圖4)。

地層形成初期，由于盆地基底沉降緩慢，湖相河流三角洲向湖泊中心進積充分，湖泊相退化為沼澤相，盆地的沉降與泥炭的堆積形成相對平衡，因此在全區形成了巨厚層的3煤組。其中3-4煤層是長期穩定泥炭沼澤環境中形成的，因而厚度穩定且全部分布；3-3,3-2,3-1煤層是沉積環境平衡被打破的短暫期間內，在若干以細砂巖為主體的次生三角洲朵體上形成了的，因而厚度及分布均不穩定，其中3-1煤層鉆孔最大厚度10.05m，說明煤層組形成時盆地沉降緩慢而均勻，但次生三角洲朵體的侵入，破壞了3-1煤層在橫向上與垂向上的穩定。3煤組形成后，盆地基底沉降加快，沉降速度東部快西部慢，形成東深西淺的淺湖相環境，陸緣碎屑沿盆地的周邊向淺湖的中心進積，再次形成三角洲環境，并在發育較好扇體上形成了1～3個沉積旋回，形成2-3,2-2和2-1煤層，但是由于沉積速度較快，2煤組在橫向及垂向上變化均較大，僅在盆地的中部發育，而在盆地的東、西部，僅呈零星分布。2煤組形成后盆地基底的再次緩慢沉降，形成了1煤組的成煤環境，在形成過程中，經歷了6個小的沉積旋回，分別形成了1-6,1-5,1-4,1-3,1-2和1-1煤層，各煤層在橫向及垂向上變化較穩定，但局部受河流的沖刷作用而缺失。1煤組后期，盆地基底沉降加快，再次形成淺湖環境，聚煤作用結束。

5　結語

(1)勘查區屬全掩蓋式煤田[6]。地層由老到新依次為侏羅系、白堊系、新近系、第四系，其中早白堊世伊敏組和大磨拐河組，為主要含煤地層。

(2)煤層主要位于伊敏組的下部，煤層厚度較大，較穩定。各煤層為高全水分、中灰、特低硫、特低磷—低磷、特低氯、一級含砷、高發熱量的褐煤。

(3)勘查區沉積中心受海拉爾河大斷裂及F1、F2等區域性大斷層控制，富煤帶呈NNE方向展布，與F2斷層方向基本一致。

[1]內蒙古自治區地質礦產局.內蒙古自治區區域地質志[M].北京:地質出版社,1991:1-90.

[2]馬文璞.區域構造分析.北京:地質出版社,1992:10-100.

[3]程愛國,林大揚，等.中國聚煤作用系統分析[M].中國礦業大學出版社,2001：60-90.

[4]郭彪，邵龍義，張強等.內蒙古海拉爾盆地早白堊世含煤巖系層序地層與聚煤規律，古地理學報，2014：51-54.

[5]周江羽，劉常青，李健伏.海拉爾地區沉積盆地的充填序列和聚煤規律，煤田地質與勘探，1996：1-3.

[6]劉敬杰，趙磊，候慶林，等.內蒙古賽罕塔拉煤田地質特征及其聚煤規律研究，山東國土資源，2012：5-8.

Analysis on Geological Characteristics and Coal Accumulating Pattern in Wagner Area of Hushan Coal Basin in Inner Mongolia

LI Na, LIU Jun, LIU Songliang, WANG Hongmei

(No.3 Exploration Brigade of Shandong Coal Geology Bureau, Shandong Tai’an 271000, China)

Wagner area is a giant continental sedimentary coal basin with abundant coal reserve. Main coal layers are Yimin group and Damo Guaihe group in lower series of Cretaceous system. They are one of the coal-rich basins in Hushan coal basin. Based on previous geological information, combining with analysis and study on structures, texture, lithology, thickness and lithofacies characterisitcs, emergence, evolution and coal accumulating pattern of this basin have been studied.

Geological characteristics; coal bed and coal quality; coal accumulating pattern; Wagner area

2015-03-02；

2015-04-22；編輯：陶衛衛

李娜(1980—)，女，山東淄博人，工程師，主要從事從事煤田地質工作；E-mail:sdmtsdlj@163.com

P618.11

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