郭經(jīng)緯， 莫佳峰

（湖南省煤炭地質(zhì)勘查院，湖南 長沙410014）

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開能源的支撐，近幾十年以來，湖南省社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，煤炭資源消耗量也逐年增加，淺部煤炭資源開發(fā)程度高，資源量利用殆盡。 過去幾年對深部隱伏區(qū)內(nèi)的煤炭資源進(jìn)行了大量的煤炭勘查工作，利用 “三下” 找煤理論及物探手段，在構(gòu)造下、老地層下、紅層下發(fā)現(xiàn)了大量的煤炭資源，積累了豐富的 “三下” 找煤實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 本文通過對紅層下找煤勘查資料的分析總結(jié)，劃分了紅層下找煤樣式，總結(jié)紅層下找煤工作方法，為今后紅層下找煤工作提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

湖南省位于揚(yáng)子地臺與華南褶皺系的交接部位，地跨揚(yáng)子地臺和華夏地塊兩大構(gòu)造單元。 自元古代以來，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動，構(gòu)造面貌異常復(fù)雜。 自晚古生代以來，由于多期的構(gòu)造運(yùn)動，使得省內(nèi)的滑脫構(gòu)造發(fā)育，煤系被構(gòu)造改造程度顯著。 三疊紀(jì)后，郴耒煤田、韶山煤田、黔溆煤田等在攸蘭斷坳、長邵斷坳、江南斷隆內(nèi)沉積了大片的內(nèi)陸盆地型白堊系紅砂巖，大量煤炭資源埋藏在紅層之下。 紅層形成后，未受到強(qiáng)烈的構(gòu)造擠壓運(yùn)動的影響，內(nèi)部構(gòu)造相對簡單，基本上層面為近水平狀或單斜構(gòu)造［1］。

紅層，一般是指白堊系的湖相、河流相、河湖交替相或是山麓洪積相等陸相碎屑巖，巖性多為紫紅色、紅色的泥質(zhì)礫巖，泥質(zhì)細(xì)砂巖，泥灰?guī)r、粉砂巖的互層或夾層出現(xiàn)等。 紅層在湘東南發(fā)育良好，以衡陽盆地為主體，還廣泛分布于茶（ 陵） 永（ 興）、醴（陵）攸（縣）、株洲、湘潭、長（沙）平（江）、沅麻等盆地內(nèi)。

紅層下伏的煤系主要為下石炭統(tǒng)測水組，上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（吳家坪組）。 其中上二疊統(tǒng)吳家坪組（P3w）是湘西北區(qū)的桑石煤田、黔溆煤田內(nèi)的含煤地層，煤系的厚度平均3 ～3.5 m。 上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）主要位于郴耒煤田內(nèi)，含煤6 ～15 層，一般7層，煤層厚0～32 m，一般0.9 ～2.8 m。 韶山煤田內(nèi)龍?zhí)督M含煤1～6 層，厚度為0～4.4 m 之間，一般1 m左右［3］。 下石炭統(tǒng)測水組（C1c）主要分布在漣邵煤田內(nèi)。 測水組下段含1 ～7 層煤。 其中3、5 煤層為主要可采煤層，3 煤層一般厚2 ～3.5 m，5 煤層一般厚1～2.4 m。

2 紅層下找煤實(shí)例

紅層下找煤，即在中、新生代的紅色蓋層下找煤。 上世紀(jì)九十年代，湖南省煤田地質(zhì)局，以遙感技術(shù)為勘查手段，綜合分析歷年來鉆探、物探等多種方法的結(jié)果，較好地論證了運(yùn)用遙感技術(shù)在區(qū)域蓋層下找煤的可行性、實(shí)用性，并提出了找煤預(yù)測區(qū)［2］。近幾年來，隨著勘查技術(shù)的不斷提升，省內(nèi)外各地勘單位在原有物探、遙感等解釋成果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用新技術(shù)新方法在紅層下找煤取得了許多成果。 例如2012 年，湖南省煤炭地質(zhì)勘查院在郴耒煤田永紅礦區(qū)紅層下找到優(yōu)質(zhì)無煙煤超近3 000 萬噸。 湖南省煤田地質(zhì)局第六勘探隊(duì)在韶山煤田楊家橋礦區(qū)王家山井田紅層下獲得資源量約1 600 萬噸、郴耒煤田桃水礦區(qū)紅層下獲得資源量超4 000 萬噸。 醴陵市大彰礦區(qū)的紅層下也發(fā)現(xiàn)了可觀的煤炭資源。

2.1 郴耒煤田街洞礦區(qū)茶山嶺區(qū)段

郴耒煤田街洞礦區(qū)茶山嶺區(qū)段，位于大丘鋪向斜東南翼，地層走向北東，傾向北西，總體為一單斜構(gòu)造。 區(qū)段內(nèi)大部被紅層覆蓋，在南部出露上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）、大隆組（P2d），紅層不整合于上述地層之上，這就表明了紅層下有煤層的存在。 經(jīng)過淺部施工少量鉆孔，發(fā)現(xiàn)紅層不整合面與下伏含煤地層同向傾斜，傾角大致相同，下伏的煤層順著不整合面分布，較好的保存了下部的煤層，深部蘊(yùn)藏著煤炭資源。 通過施工淺、深部鉆孔揭露，紅層下普遍含煤2 ～3 層，煤層可采，通過對區(qū)域內(nèi)主要可采煤層6、7 煤層資源量估算，區(qū)內(nèi)（333＋334）資源量1 459.2 萬噸。

3 紅層下找煤樣式劃分

對紅層下找煤勘查資料的分析研究，發(fā)現(xiàn)影響紅層下找煤的主要因素為紅層蓋層不整合面的傾角大小，紅層不整合面傾向與下伏含煤巖系傾向關(guān)系、紅層厚度［3］。 根據(jù)上述影響因素及紅層下找煤勘查資料，總結(jié)出了以下幾種紅層下找煤樣式。

3.1 煤系上覆紅層不整合面平緩、厚度小樣式

此種樣式，即煤系上覆的紅層不整合面近似水平、紅層保留厚度小，紅層覆蓋在大傾角（大于紅層整合面傾角）的含煤地層之上。 由于紅層蓋層的不整合面較平緩，對下伏的含煤地層影響甚微，甚至對下伏的煤層起到了保護(hù)作用。 下伏的含煤地層厚度、構(gòu)造形態(tài)保持原樣，且上覆的紅層厚度小，有利于鉆探施工，是紅層下找煤的最有利樣式。 由于上覆紅層傾角平緩、厚度小，下伏的煤層受紅層影響小，構(gòu)造基本上為完整的含煤向斜。

3.2 紅層不整合面與下伏煤系同向傾斜，傾角小于或等于煤系傾角樣式

紅層不整合面呈角度與下伏地層接觸，或多或少對下伏含煤地層有所破壞。 此種樣式，由于紅層不整合面傾角小于或等于下伏含煤地層，越往深部，紅層對含煤地層的影響越小。 因此，在紅層蓋層深部往往是找煤的有利位置。 如郴州市永興縣永紅礦區(qū)，郴耒煤田街洞礦區(qū)（圖1），上覆紅層淺部與下伏煤系地層傾角相同，深部小于煤系地層，煤系地層保存完好，在紅層深部發(fā)現(xiàn)了大量煤炭資源。

圖1 街洞礦區(qū)茶山嶺深部49 線剖面圖

3.3 紅層不整合面與下伏煤系同向傾斜，傾角大于煤系傾角樣式

當(dāng)紅層不整合面傾向與下伏煤系傾向相同，且不整合面傾角大于下伏煤系的傾角時(shí)，由于不整合面傾角較大，對深部的煤系、煤層造成剝蝕，有利找煤靶區(qū)位于淺部。 如醴陵市韶山煤田石門口礦區(qū)，紅層不整合面與下伏煤系同向傾斜，傾角大于下伏地層傾角，使得深部煤系被剝蝕，基本上不含煤層。

3.4 紅層不整合面與下伏煤系傾向反向傾斜找煤樣式

紅層不整合面傾向與下伏煤系傾向相反，淺部煤系被紅層剝蝕，中深部煤系保存，找煤有利區(qū)位于煤系中深部，如湘潭楊家橋礦區(qū)王家山井田（圖2）。但在這種情況下若地表未見煤系及其上覆地層存在時(shí)，找煤難度大，難以推測有含煤地層的存在。

圖2 王家山礦區(qū)17 線剖面示意圖

4 紅層下找煤工作方法

通過對近幾十年紅層下找煤實(shí)例的分析研究，發(fā)現(xiàn)由于煤系被覆蓋，常規(guī)的煤炭勘探方法不一定適用于紅層下找煤。 一般的槽探，地質(zhì)填圖只適合用于確定紅層蓋層的范圍及周邊煤系的情況。 經(jīng)過分析實(shí)例，總結(jié)紅層下找煤有利條件及工作方法如下：

（1）紅層不整合面呈平緩狀，或傾角小于等于下伏煤系地層同向傾斜，有利于對紅層下的煤系地層的賦存，是實(shí)現(xiàn)紅層下找煤的有利條件。 傾角較大或反向傾斜，容易對紅層深部煤系地層造成不同程度的破壞，不利于找煤。

（2） 在紅層覆蓋層周緣有相應(yīng)的煤系地層出露，是紅層下找煤的有利條件。 未見煤系地層出露，但出露煤系地層的相鄰地層，或有相關(guān)資料確定紅層下含有煤系地層，亦是紅層下找煤的有利條件。

（3）在紅層覆蓋區(qū)周緣，有相應(yīng)的生產(chǎn)礦井或者施工鉆孔，通過分析煤層厚度，煤系地層傾角，走向等資料，可以推測紅層下含煤地層的走向，便于鉆孔的布置施工。

（4）由于紅層與煤系之間的物性有差異，可利用物探的方法，確定紅層下是否存在煤系及紅層的厚度，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鉆孔布置。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)紅層不整合面與下伏煤系地層傾向傾角關(guān)系，劃分了四種找煤樣式，其中煤系上履紅層不整合面平緩、厚度小為最有利樣式，可為今后紅層下找煤提供參考。

（2）在紅層覆蓋層周緣有相應(yīng)的煤系地層出露或出露煤系地層的相鄰地層，是紅層下找煤的有利條件。

（3）工作前布置一定的物探工作，可以很好地輔助紅層下找煤。