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        地震勘探技術(shù)在內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗德日存呼都格礦區(qū)的應(yīng)用

        2014-03-20 08:33:16趙限維高登輝胡安順
        山東國(guó)土資源 2014年10期
        關(guān)鍵詞:井深第四系井田

        趙限維,高登輝,胡安順

        (1.山東省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì),山東 泰安 271000;2.山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,山東 泰安 271000)

        德日存呼都格井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)四子王旗烏蘭花鎮(zhèn)方位325°,直距約100km處,行政區(qū)劃隸屬四子王旗白音花蘇木管轄。該次二維地震勘探為整個(gè)勘查區(qū),三維勘探以先期開(kāi)采地段為主,控制面積為2.55km2。井田地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部,是內(nèi)蒙古高原的一部分。大地構(gòu)造位置Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元為內(nèi)蒙古中部地槽褶皺系,Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元屬蘇尼特右旗晚華力西地槽褶皺帶,Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元為二連坳陷,井田位于二連盆地群西南部烏蘭察布坳陷的沙爾花凹陷的西北部[1]。

        1 概況

        1.1 地層

        區(qū)域上出露最老地層為下奧陶系、志留系,從老到新依次有石炭系、二疊系、侏羅系與白堊系、新近系和第四系松散堆積物。

        (1)早古生代奧陶紀(jì)包爾汗圖群。下部為斑點(diǎn)板巖、變質(zhì)硬砂巖、粉砂質(zhì)變質(zhì)泥巖夾薄層褐鐵礦,上部為紅色英安巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r夾玄武巖、變質(zhì)砂巖夾灰?guī)r透鏡體。

        (2)下古生界志留系。志留系上統(tǒng)西別河組:下部為淺黃色薄層狀生物碎屑灰?guī)r夾粉砂質(zhì)板巖、礫巖;中部黃灰色中厚層灰?guī)r、粉紅色后層狀灰?guī)r與粉砂質(zhì)板巖互層;下部灰綠色粉砂質(zhì)鈣質(zhì)板巖、長(zhǎng)石砂巖、粗砂巖、含礫砂巖夾砂質(zhì)板巖及灰?guī)r透鏡體。與下伏志留系中下統(tǒng)地層平行不整合接觸。

        (3)上古生界石炭系。中石炭世本巴圖組:下部為灰綠色玄武巖、次閃輝綠巖夾凝灰?guī)r、安山巖夾次閃巖;中上部為灰綠色灰色片理化砂巖、凝灰質(zhì)砂巖夾灰?guī)r透鏡體。與下伏志留紀(jì)上統(tǒng)西別河組地層不整合接觸。

        (4)上古生界二疊系。早二疊世包特格組:由下至上可分為4個(gè)巖性段。二疊系下統(tǒng)哲斯組:由下至上可分為2個(gè)巖性段。

        (5)中生界侏羅系。下部為雜色厚層狀礫巖、中細(xì)粒硬砂巖、砂礫巖夾安山玢巖、泥灰?guī)r;上部為礫巖、紫色、灰綠色安山質(zhì)英安質(zhì)晶屑凝灰?guī)r夾安山玢巖、火山角礫巖。與下伏二疊系呈不整合接觸。

        (6)中生界白堊系。早白堊世白彥花組:下部為灰綠色砂礫巖、砂巖,黃綠色、灰黑色泥巖夾頁(yè)巖,夾有7層煤層。上部為灰白色含礫砂巖夾泥灰?guī)r、泥巖夾含礫砂巖、細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。與下伏侏羅系呈不整合接觸。

        (7)新生界古近系。古近紀(jì)始新世有阿山頭組和阿力烏蘇組。古近紀(jì)漸新世有額爾登敖包組、下腦崗代組和上腦崗代組。

        (8)新生界第四系。第四系中下更新統(tǒng):灰色、土黃色含礫泥質(zhì)中細(xì)砂層夾粘土。

        第四系全新統(tǒng):沖積砂礫層、砂土層;湖積砂礫粘土層、砂層、砂質(zhì)淤泥,含芒硝礦;沖洪積砂礫石層、殘坡積物、風(fēng)成砂、腐植土。

        1.2 成煤條件分析

        板塊構(gòu)造觀點(diǎn)認(rèn)為,在晚二疊世以前,該區(qū)處于華北古板塊的北緣,其北為西伯利亞板塊,兩者之間以古蒙古洋相隔。晚二疊世初,南北兩大板塊碰撞對(duì)接,構(gòu)成了更為廣闊的大陸巖石圈板塊。中生代中晚期,上地幔隆起,地殼的軟弱帶被拉伸變薄,伸展斷裂廣泛發(fā)育,形成了一系列的斷陷及凹陷盆地[2]。二連盆地群是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的一個(gè)晚中生代盆地群,是我國(guó)早白堊世成煤期所形成的一個(gè)重要的聚煤區(qū)。該盆地群東起大興安嶺隆起,西至寶音圖隆起,北始于巴音寶力格隆起,南到溫都爾廟隆起,面積約20萬(wàn)km2。盆地群由五坳四隆、100多個(gè)斷陷盆地組成,在一些斷陷盆地內(nèi)蘊(yùn)藏著豐富的煤炭資源和石油資源。德日存呼都格井田所在的沙爾花盆地是眾多含煤盆地中的一個(gè)。

        1.3 巖漿巖

        區(qū)域上,巖漿巖侵入體見(jiàn)有太古宙變質(zhì)深成侵入體、古生代侵入體、中生代侵入體。太古宙變質(zhì)深成侵入體巖性有片麻狀花崗巖、片麻狀花崗閃長(zhǎng)巖。古生代侵入體巖性有閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖、花崗巖。中生代侵入體巖性有閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗巖[3]。

        綜上所述,地層中侏羅系及其以下的老地層和巖漿巖地質(zhì)體構(gòu)成煤系地層的基底,煤系地層及新生代地層沉積于基底之上。

        2 地震地質(zhì)條件

        2.1 淺層表層地震地質(zhì)條件

        井田地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部,是內(nèi)蒙古高原的一部分。區(qū)內(nèi)地形平緩開(kāi)闊,西部海拔標(biāo)高為1166~1196m,相對(duì)比高30m;東部海拔標(biāo)高為1150~1226m,相對(duì)比高76m。該區(qū)為典型的草原地貌,第四系松散層廣泛分布,地形起伏較小,地表植被較多,均為天然草地。地表水系不發(fā)育。第四系松散巖類(lèi)孔隙含水層,主要分布于他圖仁河及低洼地帶,含水層巖性為沖洪積砂礫石,風(fēng)積砂和殘坡積覆蓋區(qū),一般為透水不含水層。綜上所述,淺、表層地震地質(zhì)條件一般。

        2.2 中層深層地震地質(zhì)條件

        全區(qū)古近系為半松散巖類(lèi)裂隙孔隙含水層,白堊系為碎屑巖類(lèi)裂隙孔隙含水層,被第四系松散層沖積層覆蓋,在松散層的含隔水層之間,能形成多個(gè)反射波。從測(cè)區(qū)煤層情況分析,區(qū)內(nèi)主要煤層與圍巖密度和速度差異較大,波阻抗差明顯,區(qū)內(nèi)地層總體為向斜構(gòu)造,主要煤層厚且較穩(wěn)定,是產(chǎn)生地震反射波的良好條件[4]。但煤層為陸相沉積,橫向上變化較大,且測(cè)區(qū)目的層煤層較多,給煤層的對(duì)比解釋帶來(lái)一定的困難,因此,中、深層地震地質(zhì)條件一般。

        3 試驗(yàn)工作

        3.1 井深試驗(yàn)

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求該區(qū)共設(shè)計(jì)6個(gè)點(diǎn)試驗(yàn),分別采用4m,6m,8m,9m,10m,11m,12m,14m,16m,18m井深,藥量為1kg,單井激發(fā),進(jìn)行井深試驗(yàn)。以確定該區(qū)的最佳激發(fā)井深(圖1)。

        圖1 井深試驗(yàn)監(jiān)視記錄

        3.2 藥量試驗(yàn)

        該次采用最佳激發(fā)井深10m,選用0.5~2.5kg等不同藥量在區(qū)內(nèi)進(jìn)行藥量試驗(yàn),以觀測(cè)不同藥量的激發(fā)效果,確定最佳激發(fā)藥量(圖2)。

        圖2 藥量試驗(yàn)監(jiān)視記錄

        3.3 試驗(yàn)結(jié)論

        井深:從試驗(yàn)點(diǎn)記錄分析10m井深激發(fā),反射波頻率較高,能量較強(qiáng),從試驗(yàn)單炮的頻譜分析可以看出,其有效波的主頻在65Hz,有利于高分辨地震勘探。

        藥量:在多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的不同藥量記錄上看0.5~2.5kg不同藥量激發(fā)的監(jiān)視記錄面貌,1.0kg,1.5kg,2.0kg藥量激發(fā)能量強(qiáng)、分辨率高,因此區(qū)內(nèi)煤層埋藏較淺處采用1.0kg藥量激發(fā),煤層埋藏較深處采用1.5~2.0kg藥量激發(fā)能獲得高分辨率地震資料[5]。

        最佳觀測(cè)范圍的調(diào)查:通過(guò)試驗(yàn)監(jiān)視記錄分析,排列長(zhǎng)度在1200m以?xún)?nèi)有效波不被直達(dá)波干涉,炮井干擾較弱,因此最佳觀測(cè)范圍在1200m以?xún)?nèi)。

        4 儲(chǔ)量估算

        通過(guò)該次三維地震勘探,三維區(qū)范圍改動(dòng)后三維區(qū)內(nèi)共組合斷層15條:斷距≥50m的斷層2條,斷距15~50m的斷層10條,斷距15m以下斷層的3條。按斷距≥50m的斷層兩盤(pán)各留50m斷層煤柱,斷距15~50m的斷層兩盤(pán)各留30m斷層煤柱,斷距15m以下斷層未統(tǒng)計(jì);作為斷層煤柱的面積共計(jì)0.589548km2,占整個(gè)三維區(qū)面積的23.12%,相應(yīng)的可利用資源儲(chǔ)量也要減少。二維區(qū)的地震剖面上見(jiàn)有48個(gè)斷點(diǎn),大于100m斷點(diǎn)就有10個(gè)。

        根據(jù)三維地震成果顯示,結(jié)合鉆探資料成果,該區(qū)煤層均為以煤層組形式賦存,煤層層數(shù)多、結(jié)構(gòu)變

        化復(fù)雜、煤層層間距小,三維地震成果顯示的7煤層宏觀結(jié)構(gòu)有變薄、尖滅現(xiàn)象存在,全井田鉆探資料成果顯示也有此類(lèi)現(xiàn)象存在。因此綜合分析井田構(gòu)造復(fù)雜程度、煤層穩(wěn)定程度應(yīng)屬于Ⅱ類(lèi)Ⅱ型偏復(fù)雜[6]。所以全井田相應(yīng)的可利用資源儲(chǔ)量計(jì)算面積減少應(yīng)大于23.12%。

        5 結(jié)論

        三維區(qū)內(nèi),煤系地層總體上為一單斜構(gòu)造形態(tài),并在此基礎(chǔ)上發(fā)育有次一級(jí)的小褶曲。煤層的賦存形態(tài),三維區(qū)內(nèi)被5m×5m CDP網(wǎng)格的地震資料嚴(yán)密控制。三維區(qū)內(nèi)共組合斷層22條,均達(dá)到可靠、較可靠控制程度。所解釋斷層的總條數(shù)計(jì)算約合5.98條/km2。三維區(qū)在解釋各反射波波形特征變化的基礎(chǔ)上,勾繪了7煤層底板板等高線圖。根據(jù)三維區(qū)組合的斷層、二維區(qū)所解釋的斷點(diǎn)綜合分析,全礦井?dāng)嗔褬?gòu)造類(lèi)型應(yīng)為Ⅱ類(lèi)偏復(fù)雜。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 馬文璞.區(qū)域構(gòu)造分析[M].北京:地質(zhì)出版社,1992.

        [2] 劉書(shū)鋒,高繼雷,喬增寶,等.山東萊蕪煤田潘西煤礦深部煤層特征及賦煤規(guī)律淺析[J].山東國(guó)土資源,2013,29(7):38-41.

        [3] 劉軍,李娜,劉松良,等.寧陽(yáng)-汶上煤田魯西井田巖漿巖特征及其對(duì)煤層煤質(zhì)的影響[J].山東國(guó)土資源,2012,28(8):10-13.

        [4] 王松杰,曾愛(ài)平.濟(jì)寧市梁寶寺煤田地震勘探技術(shù)應(yīng)用效果分析[J].山東國(guó)土資源,2012,28(8):49-52.

        [5] 王真,張宏.三維連片處理技術(shù)在煤田勘查中的應(yīng)用[J].中國(guó)煤田地質(zhì),2009,21(3):55-58.

        [6] 沈萍,劉喜奇,王立君,等.煤炭資源儲(chǔ)量估算有關(guān)問(wèn)題的探討[J].中國(guó)煤炭地質(zhì),2009,21(6);6-10.

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