老撾某煤礦地質(zhì)特征及主要煤層結(jié)構(gòu)變化特征

蔣萬青，唐 勇，蔡?hào)|平

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二〇二地質(zhì)隊(duì)，四川 宜賓 644002)

老撾屬于大湄公河次地區(qū)，該區(qū)為國(guó)內(nèi)著名的三江特提斯構(gòu)造域和華南加里東褶皺帶向東南亞的延伸，具有較豐富的礦產(chǎn)資源[1-3]。老撾煤礦資源分布較為廣泛，在其北部、中部、南部地區(qū)均有分布，主要有豐沙里—孟塞、萬榮、沙拉灣等3個(gè)煙煤成礦遠(yuǎn)景區(qū)和南塔、桑怒—孟佩等2 個(gè)褐煤成礦遠(yuǎn)景區(qū)[4-5]。研究區(qū)位于沙拉灣煙煤成礦遠(yuǎn)景區(qū)，因此具備良好的成礦地質(zhì)條件。

1 研究區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

研究區(qū)主要出露地層為泥盆系中、上統(tǒng)與石炭系下統(tǒng)長(zhǎng)石砂巖、泥巖、硅質(zhì)頁巖，石炭系上統(tǒng)乍奎組內(nèi)陸河湖相含煤沉積，二疊系下統(tǒng)會(huì)門組粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)砂巖（見圖1），二疊系中統(tǒng)灰?guī)r、砂巖、泥巖（見圖2、圖3、圖4），二疊系上統(tǒng)致密塊狀玄武巖及火山碎屑巖、粉砂巖及泥巖，三疊系下統(tǒng)礫巖、砂巖、泥巖，新近系—第四系玄武巖。其中石炭系上統(tǒng)乍奎組為研究區(qū)分布的主要地層，分為乍奎組一段與乍奎組二段。乍奎組一段由淺灰—淺灰綠色凝灰質(zhì)泥巖等沉凝灰?guī)r或與火山碎屑巖組成，該段厚90～110m，平均100m。沿走向和傾向上巖性和厚度都較穩(wěn)定。乍奎組二段為陸源碎屑，見較多植物化石，見較完整的沉積旋回，從下往上顯示由粗變細(xì)的正粒序。沉積旋回底部為礫巖、含礫粗砂巖或中粗粒砂巖，從下往上見板狀交錯(cuò)層理、水平層理等沉積構(gòu)造，顯示出河流滯留、邊灘、心灘、天然堤、岸后沼澤、湖泊等沉積相特征。

圖1 二疊系下統(tǒng)會(huì)門組腕足類動(dòng)物化石

圖2 二疊系中統(tǒng)古紡錘蜓化石

圖3 二疊系中統(tǒng)腕足類動(dòng)物化石

圖4 二疊系中統(tǒng)蜓類、菊石類化石

1.2 構(gòu)造

1.2.1 褶皺

S1向斜位于研究區(qū)中部，軸線走向NW-SE，與地層走向基本一致，軸面傾角較陡，北西翼地層走向?yàn)?50°～170°，傾向?yàn)?8°～60°；南東翼地層傾向?yàn)?20°～250°，傾角為41°～57°。向斜核部出露最新地層為二疊系中統(tǒng)。

S2背斜位于S1向斜西南方，NW-SE 向延伸，軸面傾角較陡，延展長(zhǎng)度約1km，平均寬0.5km，展布面積約0.5km2。南西翼地層傾向?yàn)?30°～180°；北東翼地層傾向?yàn)?0°～120°，傾角為41°～79°，該背斜軸線基本沿地層的傾向展布，為傾向背斜。

1.2.2 斷層

F1斷層為區(qū)域上走向逆斷層，將本研究區(qū)分割為上下兩盤，是本區(qū)的主斷層，走向北西—南東，傾向南西，傾角50°～60°，斷層鉛直斷距約為600～700m。該斷層切穿地層二疊系會(huì)門組、二疊系中統(tǒng)及石炭系乍奎組，在斷層上盤石炭系乍奎組地層被斷至地表，該斷層的兩側(cè)發(fā)育拖曳牽引褶皺及剪切節(jié)理。

F2斷層位于研究區(qū)的中西部F1斷層上盤，走向NW-SE向，傾向SW，傾角50°～60°為斜向逆斷層。斜切交與F1斷層，斷層鉛直斷距約為400m。

1.3 巖漿巖

早二疊、中石炭地質(zhì)時(shí)期，研究區(qū)具有多次火山活動(dòng)，火山活動(dòng)產(chǎn)物主要為形成多層厚度不等的火山碎屑沉積巖、凝灰?guī)r等，少數(shù)蝕變?yōu)樘妓猁}巖，見少量玄武巖。在晚二疊時(shí)期主要是基性玄武巖漿活動(dòng)，在新近紀(jì)—第四紀(jì)主要是玄武巖漿沿?cái)嗔褔姲l(fā)，呈巖流、巖被等形式產(chǎn)出，在研究區(qū)以蓋層形式出現(xiàn)。

2 含煤性

研究區(qū)含煤地層為石炭系上統(tǒng)乍奎組二段，含煤巖系地層厚度340～410m，平均厚375m。根據(jù)煤系地層巖性、巖相組合及含煤性特征，可將乍奎組二段自上而下劃分為三個(gè)含煤地層亞段。即上亞段、中亞段及下亞段。

2.1 上亞段

上亞段由淺灰—灰色中層、中厚層狀砂巖、含礫砂巖及深灰色粉砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、煤層組成。該亞段以會(huì)門組與乍奎組界線為頂界，以C3煤層底板為底界，厚90～100m。該亞段煤層真厚度大于0.05m 的有4～7 層，其中，中上部見煤線及薄煤層2～4 層，中下部見可采煤層2～3 層。達(dá)到可采厚度（煤層真厚≥0.60m）的煤層有3 層，編號(hào)為C1、C2、C3，其中可對(duì)比的穩(wěn)定可采煤層有C1、C3，為主要可采煤層，C2煤層為零星可采煤層。

該亞段煤層總厚1.26～4.70m，平均3.29m，含煤系數(shù)1.32%～4.95%，平均3.46%。可采煤層總厚0.86～3.65m，平均2.75m，可采系數(shù)0.91%～3.84%，平均2.88%。含煤性全區(qū)較穩(wěn)定。

2.2 中亞段

中亞段由深灰色中厚層狀泥巖、粉砂巖、淺灰色石英砂巖構(gòu)成多個(gè)沉積旋回，局部見礫巖、黑色炭質(zhì)泥巖及煤線。頂界為C3煤層底板，底界為C7煤層頂板。該亞段厚度全區(qū)穩(wěn)定，厚150～170m。該亞段煤層真厚度大于0.08m 的有6～9 層，煤層總厚0.76～2.01m，平均1.38m，含煤系數(shù)0.48%～1.26%，平均0.86%。含煤性南北部差異很大：在研究區(qū)北部多為煤線、炭質(zhì)泥巖，見煤線（厚0.09～0.26m）4～8層，無一可采，向南含煤性逐漸變好，可采煤層總厚0.57～1.76m，平均1.17m，可采系數(shù)0.36%～1.10%，平均0.73%。

2.3 下亞段

下亞段由淺灰色石英質(zhì)礫巖、含礫粗砂巖、深灰色泥巖、粉砂巖、炭質(zhì)泥巖及煤層組成，頂界為C7煤層頂板，底界為乍奎組二段與乍奎組一段界線，厚100～140m。該亞段為研究區(qū)主要含煤段，該亞段煤層真厚度大于0.09m 的有4～8 層，達(dá)到可采厚度（煤層真厚≥0.60m）的煤層有5層，編號(hào)為C7、C8、C9、C10、C11，其中可對(duì)比的穩(wěn)定可采煤層有4 層，編號(hào)為C7、C8、C10和C11。該亞段頂部見C7煤層之下35～40m 含1～3 層礫巖，未見煤，中部C8、C9、C10、C11煤層賦存較密集，沿走向或傾向存在相變、分叉等現(xiàn)象，多見高嶺石泥巖，下部多為淺灰色砂巖，基本不見煤或偶見炭質(zhì)泥巖。其中C7、C8、C10、C11為可采煤層，C9為零星可采煤層。

該亞段煤層總厚4.29～8.81m，平均6.55m，含煤系數(shù)3.58%～7.34%，平均5.46%，可采煤層總厚3.54～8.01m，平均5.78m，可采系數(shù)2.95%～6.68%，平均4.81%。含煤性南北部差異亦大，與中亞段截然相反：在研究區(qū)北部，該亞段煤層沉積較好，往南逐漸變差。

根據(jù)鉆孔揭露顯示，含煤巖系各煤層具有煤層厚度變化較大，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單至復(fù)雜，沿走向有沖刷、變薄、分叉，沿傾向有相變、尖滅現(xiàn)象，深部與淺部不易對(duì)比，南北含煤性差異大，相變頻繁等特點(diǎn)。

乍奎組二段煤系地層物源為陸源碎屑，見較多植物化石，未見海相化石，煤系地層中見多個(gè)較完整的級(jí)次不一的沉積旋回，從下往上顯示由粗變細(xì)的正粒序。沉積旋回底部礫巖、含礫粗砂巖或中粗粒砂巖，從下往上見板狀交錯(cuò)層理、水平層理等沉積構(gòu)造。顯示出河流滯留、邊灘、心灘、天然堤、岸后沼澤等沉積相。

根據(jù)上述研究，研究區(qū)含煤巖系沉積環(huán)境為三角洲靠陸河湖相沉積。

3 主要煤層結(jié)構(gòu)變化特征

3.1 C1煤層

賦存于乍奎組二段上亞段中部，上距乍奎組二段上亞段頂界35～55m，一般45m，下距乍奎組二段上亞段底界（即C3煤層底板）37.5～50m，一般40m，往南間距減小。該煤層與上亞段頂界之間一般含2～3 層煤線，頂板附近局部可見副蘆木類化石，煤層易出現(xiàn)分叉，兩分層間距2.5～4m，僅一個(gè)分層可采。煤層獨(dú)立分層厚度0.74～1.25m，主要由煤、泥巖組成。可采厚度0.53～1.08m，一般0.70～0.72m（煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化見圖5）。

圖5 C1煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化圖

含夾矸1～3 層，一般含1～2 層，夾矸厚0.03～0.31m，巖性主要為黑色泥巖。頂板多為黑色泥巖，深灰色粉砂巖，底板多為灰色砂巖，深灰色粉砂巖，局部見厚約0.3m 的炭質(zhì)泥巖偽底。該煤層在可采區(qū)內(nèi)煤層厚度穩(wěn)定，且規(guī)律明顯，煤層結(jié)構(gòu)中等，屬穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層。

3.2 C3煤層

位于乍奎組二段上亞段底部，其底板為乍奎組二段上亞段底界，距乍奎組二段上亞段頂界90～100m，頂板一般可見中蘆木類化石。C3之上2～7m，之下7～12.5m，基本可見厚度小于0.2m 的薄煤層或炭質(zhì)泥巖1～2層。煤層厚度0.53～2.73m，為全區(qū)主采煤層。

在F1下盤可采區(qū)范圍可采厚度一般1.39～1.93m，平均1.67m，在鉆孔ZK10-3揭露最薄，為0.53m鉆孔最深底板標(biāo)高揭露至-80.31m。在F1上盤，C3煤層較厚，可采厚度達(dá)2.39～2.63m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般不含夾矸，偶見1 層夾矸，夾矸厚度0.02～0.11m，巖性為泥巖。頂板多為泥巖，局部炭質(zhì)泥巖偽頂，底板為粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖。該煤層厚度變化較小，可采厚度較大，多為單一結(jié)構(gòu)，煤質(zhì)較好，走向和傾向上都連續(xù)穩(wěn)定，F(xiàn)1斷層上下盤均有賦存，可作為研究區(qū)標(biāo)志煤層，是研究區(qū)最為穩(wěn)定的全區(qū)可采煤層（煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化見圖6）。

圖6 C3煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化圖

3.3 C8煤層

位于乍奎組二段下亞段中部，上距乍奎組二段下亞段頂界（C7煤層頂板）35～55m，之間見1～3 層可作為對(duì)比標(biāo)志的礫巖層。該煤層附近1～5m多見不可采煤層分支，在ZK10-3 中，該煤層下4m 見可采厚度達(dá)0.68m的分叉煤層。C8煤層厚度變化大，層位較連續(xù)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般含2層以上夾矸，局部為煤層與夾矸互層的多分層結(jié)構(gòu)，夾矸與煤難以區(qū)分，煤質(zhì)較差。夾矸巖性為含炭泥巖或炭質(zhì)泥巖，夾矸厚0.03～0.21m。頂板一般為泥巖，多見炭質(zhì)泥巖偽底。煤層可采厚度1.18～3.99m，一般1.5m 左右，最深揭露底板標(biāo)高-304.95m，區(qū)內(nèi)大部可采，往研究區(qū)南部，逐漸尖滅，該煤層屬較穩(wěn)定的大部可采煤層。

3.4 C10煤層

賦存于乍奎組二段下亞段中部，位于C8煤層之下約20m，上距礫巖標(biāo)志層25～30m，頂?shù)装甯浇嘁娒壕€。煤層厚度0.44～2.69m，厚度一般變化較小，局部厚度變化較大，在ZK10-1中最大，為2.69m，表現(xiàn)為煤與夾矸難以區(qū)分的“花花煤”。煤層一般含1層泥巖夾矸，厚0.11～0.18m，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，ZK10-3 揭露顯示含多層夾矸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并有分叉特征。頂?shù)装宥嘁姼邘X石泥巖，局部為炭質(zhì)泥巖。

圖7 C10煤層厚度及結(jié)構(gòu)變化圖

該煤層層位比較穩(wěn)定，可采厚度0.66～1.02m，特征穩(wěn)定。淺部厚度變化較大，可采厚度0.44～2.49m。南部ZK18-3鉆孔揭露僅0.16m，顯示出該煤層往南部變差的特征。走向上該煤層連續(xù)穩(wěn)定，傾向上變薄，為較穩(wěn)定的區(qū)內(nèi)局部可采煤層。

4 結(jié)論

研究區(qū)含煤地層為石炭系上統(tǒng)乍奎組二段，為陸源碎屑沉積，見較完整的大小沉積旋回，從下往上顯示由粗變細(xì)的正粒序。沉積旋回底部為礫巖、含礫粗砂巖或中粗粒砂巖，從下往上見板狀交錯(cuò)層理、水平層理等沉積構(gòu)造，顯示出河流滯留、邊灘、心灘、天然堤、岸后沼澤、湖泊等沉積相特征。研究區(qū)含煤巖系沉積環(huán)境為三角洲靠陸河湖相沉積。研究區(qū)內(nèi)各煤層層厚在各工程揭露中差異較大，存在少量特厚點(diǎn)，煤層結(jié)構(gòu)也存在少量復(fù)雜類型，煤層在走向上有沖刷、相變、分叉等現(xiàn)象，在傾向上從深部到淺部存在尖滅現(xiàn)象，但各煤層層位較為穩(wěn)定，基本能完成煤層對(duì)比，主要可采煤層劃分為較穩(wěn)定型煤層。