羅鵬波

（山西省地質(zhì)勘查局二一二地質(zhì)隊(duì)，山西長(zhǎng)治046000）

山西省沁水煤田沁源縣交口勘查區(qū)煤炭普查項(xiàng)目位于沁源縣交口鄉(xiāng)北—郭道鎮(zhèn)定陽(yáng)一帶，西接沁源煤詳查區(qū)，東接連家溝普查區(qū)，勘查區(qū)面積217.97km2。本文通過(guò)分析該區(qū)含煤地層特征，對(duì)成煤環(huán)境進(jìn)行論述，結(jié)合周邊煤層分布，論述了沁水塊坳西緣的含煤特點(diǎn)。

1 基本概況

山西省沁水煤田沁源縣交口勘查區(qū)煤炭普查項(xiàng)目采用以鉆探為主要手段，配合物理測(cè)井、地質(zhì)測(cè)量、采樣測(cè)試相結(jié)合的綜合勘查方法，完成的主要工作量有：地質(zhì)填圖230km2，施工鉆孔12個(gè)，鉆探進(jìn)尺13682.69m，共估算6下、8、9、10、11號(hào)煤層煤炭資源量81004×104t。勘查區(qū)位于沁水塊坳西翼，總體形態(tài)為一走向南北，傾向東的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要表現(xiàn)大體平行的接近南北向的褶皺構(gòu)造，未見(jiàn)斷層構(gòu)造及陷落柱，無(wú)巖漿活動(dòng)，構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類(lèi)型。出露地層主要為：二疊系上統(tǒng)上石盒子組三段、石千峰組、三疊系下統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組、三疊系中統(tǒng)二馬營(yíng)組以及第四系。主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組。

2 煤層賦存層位

勘查區(qū)內(nèi)主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組，含煤地層總厚為135.18~164.14m，平均146.42m，共含煤17層，煤層總厚度平均值為7.69m，含全區(qū)可采煤層1層（11號(hào)），局部可采煤層4層。

山西組地層為上三角洲平原相沉積，分3~4個(gè)沉積旋回，煤層多沉積于旋回的頂部。山西組平均厚度38.72m，共含6層煤，均為不可采煤層，煤層總厚度平均值為1.79m，含煤系數(shù)為4.62%。底部以淺灰色的厚層狀中細(xì)粒巖屑石英砂巖（K7砂巖）與太原組整合接觸。由砂巖、砂質(zhì)泥巖或泥巖、煤形成的三個(gè)旋回組成。砂巖一般為巖屑石英砂巖，常不穩(wěn)定，呈似層狀或透鏡狀分布，交錯(cuò)層理發(fā)育，泥巖中含豐富的植物化石。

太原組地層為典型的三角洲平原相與淺海碳酸鹽臺(tái)地相交互沉積，該組地層沉積旋回韻律明顯，煤層多賦存于灰?guī)r底部，地層平均厚度為107.70m，共含煤11層，煤層總厚度平均值5.90m，含煤系數(shù)5.48%，太原組含4層局部可采的不穩(wěn)定煤層，含1層全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層（11號(hào)）。由粗粒砂巖（局部含礫）、中粒砂巖、細(xì)粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層（線）及含燧石灰?guī)r等組成，幾種巖性呈交替出現(xiàn)的互層狀。下部灰?guī)r穩(wěn)定，是本組良好的標(biāo)志層，往上穩(wěn)定性漸差。下部煤層較上部煤層穩(wěn)定。石灰?guī)r下伏常發(fā)育有較穩(wěn)定煤層。砂巖普遍發(fā)育，但中部砂巖發(fā)育好，厚度大且穩(wěn)定、層理類(lèi)型復(fù)雜；由于沉積時(shí)地殼周期性升降，海水時(shí)進(jìn)時(shí)退，沉積環(huán)境交替頻繁，因而形成一套具有明顯韻律旋回的海陸交替相沉積。動(dòng)、植物化石極為豐富。

3 煤層的形態(tài)、厚度及規(guī)模（見(jiàn)表1）

表1 煤層特征表

勘查區(qū)內(nèi)主要可采煤層為太原組11號(hào)煤層，另太原組的6下、8、9、10號(hào)為不穩(wěn)定煤層，局部可采煤層。

（1）6下號(hào)煤層。該煤層位于太原組上部，下距K4灰?guī)r5.34~36.61m，平均18.47m，煤層最厚2.07m（ZK3-6），部分鉆孔未見(jiàn)煤，平均厚度0.59m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般含0~2層夾矸，一般為泥巖或炭質(zhì)泥巖，煤層可采性指數(shù)1.0，厚度變異系數(shù)為371%，屬不穩(wěn)定,局部可采煤層。

（2）8號(hào)煤層。該煤層位于太原組中部，位于K3灰?guī)r下，煤層最厚1.05m（ZK3-2），最薄0.50m（ZK6-9），煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)夾矸，煤層可采性指數(shù)0.5，厚度變異系數(shù)為20%，屬不穩(wěn)定煤層，局部可采煤層。

（3）9號(hào)煤層。該煤層位于K2灰?guī)r下，部分鉆孔灰?guī)r下含少量泥巖，下距K1底砂巖11.59~34.19m，煤層最厚1.90m（ZK12-9），最薄0.69m（ZK9-10），平均厚度0.97m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般含0~1層夾矸，夾矸一般為泥巖或炭質(zhì)泥巖，煤層可采性指數(shù)0.33，厚度變異系數(shù)為51%，屬不穩(wěn)定煤層，局部可采煤層。

（4）10號(hào)煤層。該煤層位于太原組的下部，上距K2灰?guī)r1.60~5.46m，一般2.62m。10號(hào)煤層最厚1.90m（ZK6-5），最薄0.55m（ZK3-2），煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含0~1夾矸，煤層可采性指數(shù)0.5，厚度變異系數(shù)為46%，屬不穩(wěn)定煤層，局部可采煤層。

（5）11號(hào)煤層。位于太原組的下部，上距太原組灰?guī)r（K2）6.78~13.33m；11號(hào)煤層最厚2.70m（ZK3），最薄0.850m（ZK3-2），平均厚度為1.52m（見(jiàn)圖1），煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般含0~1層夾矸，煤層可采性指數(shù)1.0，厚度變異系數(shù)為35%，屬穩(wěn)定煤層，全區(qū)可采煤層。

4 可采煤層物理性質(zhì)、煤巖特征、頂?shù)装骞こ痰刭|(zhì)及煤質(zhì)

6下號(hào)煤為黑色，亮—暗煤，塊狀，金屬光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，階梯狀斷口，條痕為灰黑色，宏觀煤巖類(lèi)型為半亮型煤，顯微煤巖類(lèi)型為微鏡惰煤。頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖；底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，據(jù)巖石物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果均屬軟弱巖石，完整性差—中等，巖石質(zhì)量中等。煤質(zhì)為低灰、低硫、低揮發(fā)分、中高固定碳、高發(fā)熱量貧煤。

8號(hào)煤為黑色，亮—暗煤，塊狀，金屬光澤，條帶狀結(jié)構(gòu)，階梯狀斷口，條痕為灰黑色。宏觀煤巖類(lèi)型為半亮型煤，顯微煤巖類(lèi)型為微鏡惰煤，鏡質(zhì)組最大反射率相當(dāng)于貧煤階段，為中煤級(jí)煤Ⅶ，無(wú)泥化現(xiàn)象。直接頂板為灰?guī)r(K3)屬半堅(jiān)硬巖石，底板砂質(zhì)泥巖、泥巖屬軟弱巖石，砂巖屬半堅(jiān)硬巖石，完整性差—中等，巖石質(zhì)量中等—良。煤質(zhì)為低灰、中高硫、低揮發(fā)分、中高固定碳、高發(fā)熱量貧煤。

10號(hào)煤為黑色，暗—亮煤，塊狀，瀝青光澤,條帶狀結(jié)構(gòu)，階梯狀斷口，條痕為灰黑色。煤層含0~1層泥巖或炭質(zhì)泥巖夾矸。宏觀煤巖類(lèi)型為半亮型煤，顯微煤巖類(lèi)型為微鏡惰煤，鏡質(zhì)組最大反射率相當(dāng)于貧煤階段，為中煤級(jí)煤Ⅶ，無(wú)泥化現(xiàn)象。頂板砂質(zhì)泥巖、泥巖屬軟弱—半堅(jiān)硬巖石，底板砂質(zhì)泥巖、泥巖屬軟弱—半堅(jiān)硬巖石，完整性差，巖石質(zhì)量中等。煤質(zhì)為低灰、中高硫、低揮發(fā)分、中高固定碳、高發(fā)熱量貧煤。

11號(hào)煤為黑色，金屬光澤,條帶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，參差狀斷口，條痕為灰黑色，硬度較小，宏觀煤巖類(lèi)型為半亮型煤，顯微煤巖類(lèi)型為微鏡惰煤，鏡質(zhì)組最大反射率相當(dāng)于貧煤階段，為中煤級(jí)煤Ⅶ—高煤級(jí)煤Ⅰ，無(wú)泥化現(xiàn)象。頂板砂質(zhì)泥巖屬半堅(jiān)硬巖石，泥巖、砂巖屬軟弱—半堅(jiān)硬巖石，底板砂質(zhì)泥巖、泥巖屬軟弱—半堅(jiān)硬巖石，砂巖屬半堅(jiān)硬巖石，完整性差—破碎，巖石質(zhì)量中等—良。煤質(zhì)為中高灰、中高硫、低揮發(fā)分、中等固定碳、中高發(fā)熱量貧煤。

勘查區(qū)內(nèi)6下、8、9、10、11號(hào)煤層宏觀煤巖類(lèi)型均為半亮型煤，顯微煤巖類(lèi)型均為微鏡惰煤，鏡質(zhì)組最大反射率相當(dāng)于貧煤階段，為中煤級(jí)煤Ⅶ，均無(wú)泥化現(xiàn)象。煤質(zhì)為中高灰、中高硫、低揮發(fā)分、中等固定碳、中高發(fā)熱量貧煤。

5 成煤環(huán)境探討

在海西運(yùn)動(dòng)之前的海水南注，使得山西遭受了自北向南的海侵。長(zhǎng)期的侵蝕、剝蝕，古風(fēng)化剝蝕面早已準(zhǔn)平原化，聚集了大量的鐵鋁物質(zhì)，海侵的到來(lái)使山西迅速成為濱岸瀉湖—潮坪環(huán)境，大量鐵鋁物質(zhì)帶入海中，沉積于低凹的瀉湖中，形成山西式鐵礦—黃鐵礦和鋁土礦。中石炭世晚期，出現(xiàn)過(guò)四次碳酸鹽臺(tái)坪環(huán)境，沉積了四層灰?guī)r。到晚石炭晚期，海水進(jìn)一步向南退縮，三角洲平原是海退后出現(xiàn)的最有利形成泥炭沼澤的環(huán)境，形成了良好的聚煤成煤條件，石炭系上部的煤層主要形成于這樣的環(huán)境。（太原期—山西期）華北地臺(tái)已總體處于陸表海及其濱岸環(huán)境，由于地塊的不均衡活動(dòng)及震蕩運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致海水多次反復(fù)進(jìn)退，形成了一套海陸交互相的含煤沉積組合，并發(fā)育了4~5個(gè)比較完整的三角洲沉積旋回。

本區(qū)在早太原期瀉湖基礎(chǔ)上，因波浪和潮汐作用形成一系列障壁島，把廣闊的陸表海分割成眾多瀉湖，因海退影響，適宜的條件下，逐漸成為良好的沼澤聚煤成煤環(huán)境，又因多次海進(jìn)海退，在碳酸鹽臺(tái)坪環(huán)境中形成K2灰?guī)r，完成一次沉積旋回，形成了穩(wěn)定全區(qū)可采的11號(hào)煤層和不穩(wěn)定可采的9號(hào)、10號(hào)煤層，以及不穩(wěn)定的透鏡狀的12號(hào)煤層；中太原期由于又因多次較大海進(jìn)海退，完成二次沉積旋回，形成不穩(wěn)定可采的似層狀8號(hào)煤層和不可采的透鏡狀7號(hào)煤層和K3、K4灰?guī)r；晚太原期又因多次海進(jìn)海退，又完成二次完整的沉積旋回，形成不穩(wěn)定可采的透鏡狀6下號(hào)煤層和不可采的透鏡狀5、6號(hào)煤層，其它階段主要沉積潮間砂坪相、臺(tái)坪相的砂頁(yè)巖層。

在山西期后期勘查區(qū)處于相對(duì)較淺的三角州平原，接受了古特提斯大陸河水，在多次海侵海退的影響下，形成了3~4次的沉積旋回，形成了1、2、3、4號(hào)不穩(wěn)定煤層。

6 結(jié)論

勘查區(qū)位于沁水塊坳西翼邊緣部位，平面上通過(guò)勘查區(qū)地理位置及周邊煤層特征對(duì)比，可反映出本區(qū)成煤環(huán)境位于三角洲平原部位，相對(duì)于連家溝普查區(qū)位于濱岸部位，相對(duì)于沁源詳查區(qū)可能位于環(huán)古特提斯海邊緣的障壁島部位，聚煤成煤條件相對(duì)較差；時(shí)間看反映出本區(qū)由早太原期至山西期成煤環(huán)境越差的特征，現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)為由老至新11號(hào)煤層全部可采，層狀結(jié)構(gòu)；8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)煤層局部可采，似層狀結(jié)構(gòu)，6下號(hào)煤層局部可采，透鏡狀結(jié)構(gòu)，再向上的煤層均不可采，透鏡體范圍變小，但煤層變多，剖面結(jié)構(gòu)復(fù)雜。