貴州晴隆聯(lián)合煤礦地溫異常成因探析

張 輝

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一0六地質(zhì)大隊，貴州 遵義 563000）

1 礦區(qū)概況

晴隆縣聯(lián)合煤礦區(qū)位于晴隆縣城西側(cè)，礦區(qū)面積22.56km2。在大地構(gòu)造上位于揚子克拉通右江—南盤江盆地與康滇盆地接合部位的揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋扭構(gòu)造變形區(qū)內(nèi)，區(qū)域內(nèi)泥盆統(tǒng)火烘組至上三疊統(tǒng)楊柳井組都因燕山期構(gòu)造變形，構(gòu)造形跡呈北東及近東西向展布，形成了一系列北東向壓扭性斷裂、向斜和背斜褶皺相間的構(gòu)造形跡。

區(qū)域內(nèi)出露石炭系大塘組至三疊系賴石科組及第四系，分布最廣的是三疊系，其次是二疊系及石炭系。發(fā)育臺地相、斜坡相和臺盆相等各類沉積，其巖石組合以碳酸鹽巖為主，其次為碎屑巖沉積，沉積總厚6000余米。其中石炭系出露地層有大塘組、擺佐組、黃龍組和馬平組；二疊系出露地層有梁山組、棲霞組、茅口組、峨眉山玄武巖組和龍?zhí)督M；三疊系出露地層有飛仙關(guān)組、永寧鎮(zhèn)組、關(guān)嶺組、楊柳井組、竹桿坡組和賴石科組；第四系零星分布。

2 礦區(qū)地溫分布

2.1 礦區(qū)熱源分析

根據(jù)實地調(diào)查及相關(guān)資料顯示，礦井熱源來源主要包括：井巷巖體散熱、礦巖及井下有機材料氧化散熱、機電設備散熱、空氣下行壓縮放熱、井下火災、爆炸放熱幾個方面。其中，巖體散熱是礦井熱害最主要的因素之一，巖石散熱主要由兩個部分組成，一是巖石中的放射元素放熱，簡稱地殼熱流（qc），主要來自地殼淺部的K、U、Th等元素的衰變；二是來自于地幔的熱量，簡稱地幔熱流（qm）。

2.2 礦區(qū)地溫分布

礦區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，厚378.06～527.78m，平均厚455.10m，含煤35～46層，煤層埋藏深度700～1200m。礦區(qū)勘查階段共對37個鉆孔進行了測溫工作，測溫方法以簡易測溫及近似穩(wěn)態(tài)測溫為主。測溫采用連續(xù)測量記錄法，每20m一個測點進行測量。

晴隆縣恒溫帶深度一般約30m，溫度14.2℃，根據(jù)貴州省地溫梯度等值線圖，礦區(qū)所處的地溫梯度為1.5～2℃/100m。通過測得的各鉆孔地溫數(shù)據(jù)，其平均地溫梯度為2.76℃/100m，最高可達4.69℃/100m，遠高于區(qū)內(nèi)的地溫梯度背景值。

3 礦區(qū)地溫異常主要因素探析

礦區(qū)地溫異常主要表現(xiàn)為由南向北逐步升高，并在礦區(qū)中部呈現(xiàn)出孤峰凸起現(xiàn)象（圖1）。

圖1 勘查區(qū)地溫梯度等值線圖

3.1 地質(zhì)構(gòu)造對地溫的影響

本區(qū)在大地構(gòu)造上位于揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷普安旋扭構(gòu)造變形區(qū)內(nèi)，區(qū)域內(nèi)下石炭統(tǒng)大塘組至上三疊統(tǒng)楊柳井組都因燕山期構(gòu)造運動變形，構(gòu)造形跡呈北東及近東西向展布，形成了一系列北東向壓扭性斷裂、向斜和背斜褶皺相間的構(gòu)造形跡。

在勘查區(qū)周邊分布有普安-貴陽-梵凈山（木黃）深大斷裂，該斷裂帶是貴州境內(nèi)的一級構(gòu)造單元劃分界線，相當于全國劃分的三級構(gòu)造單元界線，該斷裂帶呈北東向展布，向南西延入云南銜接師宗-彌勒斷裂帶，向北東銜接湖南北東向斷裂帶，可能沿幕阜山北麓延至九江甚至更遠，即江南復合造山帶之武陵造山帶，性質(zhì)可能屬巖石圈深大斷裂帶，主要活動時間為新元古代，晚古生代及其后。同時，勘查區(qū)也是貴州省的主要地震分布區(qū)之一，新構(gòu)造活動較強烈。因此，勘查區(qū)斷裂帶溝通區(qū)域深大斷裂及活動性斷裂構(gòu)造可能是區(qū)內(nèi)地溫異常的重要因素之一。

3.2 煤層對地溫的影響

勘查區(qū)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l），巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、細砂巖及煤。含煤巖系厚403.9～498.25m，平均厚度465m。據(jù)有關(guān)研究表明，煤層及煤層中的硫化物氧化放熱會產(chǎn)生局部的熱異常。煤相對于其他沉積巖導熱率低得多，從而在煤層中尤其厚煤層中，常表現(xiàn)為較高的地溫梯度；含有較多煤層的煤系地層比一般不含煤的沉積蓋層，其整體上具有更加明顯對地下熱的阻隔作用。

3.3 隔熱蓋層對地溫的影響

地球內(nèi)部的熱量是通過巖石這一介質(zhì)向外傳導的，巖石的導熱率，主要反映巖石導熱能力的大小。不同的巖石有不同的傳導熱的能力，致密堅硬的巖石如碳酸鹽巖、火成巖等的導熱性強、傳導較快、增溫率小，在這些巖石分布的地區(qū)往往表現(xiàn)出地溫的負異常；松軟巖石，往往導熱性差、傳熱慢、增溫率大，在這些巖石分布的地區(qū)往往表現(xiàn)為地溫正異常。

勘查區(qū)煤系地層上部為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f），其巖性主要為細砂巖、砂質(zhì)泥巖，其厚度達605～694m。因此，飛仙關(guān)組導熱性差的厚層砂、泥巖成為區(qū)內(nèi)良好的隔熱保溫蓋層，從而造成勘查區(qū)的地溫異常。

3.4 地下水活動對地溫的影響

地下水的活動是影響地溫分布及造成地溫異常的重要因素之一。在受冷水補給的地區(qū)，地溫往往表現(xiàn)為負異常，而在某些導水性好的斷裂帶附近，地溫往往表現(xiàn)為正異常。

勘查區(qū)地處西泌河南岸斜坡地帶，以西泌河、新寨河、地表分水嶺和晴隆斷層為邊界構(gòu)成完整的水文地質(zhì)單元。勘查區(qū)位于水文地質(zhì)單元的補給、徑流地帶，地形起伏大，地下水總體至南向北徑流、排泄。南部為區(qū)內(nèi)的補給區(qū)，大氣降水入滲后，較低溫的地表水進入補給區(qū)，在流動過程中和圍巖進行熱量的交換，從而對圍巖起到冷卻作用，而往北部，地下水在循環(huán)過程中不斷被加熱，從而造成地溫梯度值升高。從而在礦區(qū)南部顯示出地溫梯度值低于北部地溫梯度值。

4 結(jié) 語

引起貴州晴隆聯(lián)合煤礦地溫異常的主要原因有：

（1）礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復雜，勘查區(qū)斷裂帶溝通區(qū)域深大斷裂及活動性斷裂構(gòu)造可能是區(qū)內(nèi)地溫異常的重要因素之一；

（2）煤層及煤層中的硫化物氧化放熱會產(chǎn)生局部的熱異常，以及煤較低的熱導率造成了地溫異常；

（3）飛仙關(guān)組厚層的砂、泥巖隔熱保溫蓋層，造成在勘查區(qū)的地溫異常；

（4）地下水在補給區(qū)使圍巖冷卻，而往深部在循環(huán)過程中不斷加熱是造成勘查區(qū)地溫向北部逐步升高的因素。