补作勘查区高岭石泥岩夹矸的赋存特征及其在煤层对比上的应用

蒋昌华　向明华

摘要:文章阐述了贵州织纳煤田补作勘探区高岭土泥岩夹矸的分布特点、宏观岩性特征、物质成分及其变化情况;研究其等时性及其在煤岩层对比中的作用,初步探讨了高岭石泥岩夹石(层)的成因。

关键词:补作勘查区;高岭石泥岩;夹矸;煤层对比

中图分类号:P618

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)18-0180-02

煤岩层对比是煤田地质勘查的一项十分重要的基础工作,直接关系到含煤地层层序、构造判断、煤层稳定性研究、煤质煤类确定及资源量计算等方方面面,直接关系到地质勘查报告的质量。尤其在地质构造复杂、多煤层及煤层稳定性较差地区,搞好此项工作尤为重要。

煤岩层对比方法很多,目前常用的有标志层、古生物、层间距、煤质、煤层顶底及煤岩层物性特征等对比方法,一般是各种方法进行综合对比。本文就贵州省纳雍补作井田煤层中高岭石泥岩夹石在煤层对比中的作用,谈一点粗浅认识。

一、井田地质概况

(一)井田范围及概况

补作勘查区位于贵州省纳雍县张家湾镇境内。其范围北起F1及F3号断层,南止F17号断层;西自水公河向斜轴,东至龙潭煤组底界。走向长15.5km,平均宽4.2km,面积约65km2。该区已完成普查施工,共布设勘探线9条,施工钻孔32个,钻探总进尺18075.21m,并进行了相应的地质填图、测井、水文地质及采样化验等工作。勘查工程布置情况,如图1所示:

(二)含煤地层

该区含煤地层为二迭系上统龙潭组(P3l)。主要由灰色至黑灰色细砂岩、、粉砂质泥岩、泥岩、煤层组成,间夹数层生物碎屑灰岩。含煤43～57层,其中编号煤层35层,煤层总厚24.31～42.24m,平均总厚为30.91m,含煤系数为10.2%,其中计量可采煤层7层。含煤地层厚度为277.00～350.00m,平均302.56m。

龙潭组可根据岩性、岩相和古生物特征,分为三段:上段(K2～K5)含主要煤层5层(2、5、6、7、9号),是主要可采煤层的富集地段,为海陆交互相沉积,其中灰岩标志层多。中段(K5～K7)含主要煤层5层(13、14、16、17、20号),属过渡相(三角洲)沉积,以产植物化石为主,海相标志层少。下段(K7～底界),含主要煤层4层(23、29、32、33号),其上部标志层少,下部属泻湖-潮坪相沉积,标志层较多,但中上部标志层少。

龙潭组地层层序、煤层及标志层编号,如图2所示:

二、高岭石泥岩赋存特点

(一)分布特点

补作勘查区高岭石泥岩在龙潭组中分布较广,绝大多数作为煤层夹石赋存,在垂向上,自上而下2、7、13、27、29、32、34号等煤层均有高岭石夹石。少数高岭石泥岩呈薄层状夹于灰岩或泥岩间(如标五)。单层厚度一般为1～10cm,有时与泥岩、粉砂质泥岩伴生。

(二)岩性特征

宏观特征:一般呈灰、浅灰色、暗灰紫色,少数呈黄绿色。鳞片状、结晶状或冻胶状,具滑感。标五灰岩中高岭石泥岩夹层,含大量白云母片。风化后呈粘土状。作为煤层夹石时,其中常含少量植物根部化石。夹于灰岩或海相泥岩中的高岭石泥岩,有时含少量腕足等动物化石。

微观特征:主要成份为高岭石,含量40%～50%,呈细小鳞片状分布。其次为岩屑、菱铁矿、水云母。岩屑含量变化大,岩屑大部分蚀变为细小鳞片状,岩屑由泥质粘土组成,呈砂粒状(粒度0.06～0.2mm),含量有时高达53%(29煤夹石)。水云母含量一般常在15%以下,呈细小鳞片状分布。菱铁矿多呈不规则的球粒状、放射状不均匀分布,其含量有时高达30%(13煤夹石)。煤层中高岭石夹石一般含少量炭质(2%～5%)和黄铁矿(一般<2%)。

区中不同层位的高岭石泥岩夹石,其宏观特征和组分含量均不相同,如13号煤夹石,呈暗紫色、结晶状,岩屑含量少,菱铁矿含量高(30%),属菱铁矿化水云母高岭石粘土岩。而29号煤夹石,则呈灰-灰紫色、冻胶状,致密,岩屑含量高(52%),属岩屑砂质高岭石粘土岩。而标五中高岭石夹层,呈黄绿色,鳞片状,富含白云母片,蒙脱石化,属白云母蒙脱石化粘土岩。

三、高岭石泥岩夹石在煤层对比中的作用

勘探资料表明,该区高岭石泥岩夹石横向上较稳定,具有一定等时性,其中,以13、29号煤高岭石泥岩夹石和标五灰岩中夹层稳定性最好。

13号煤层中夹一层暗紫色、结晶状高岭石泥岩,似砂糖状,区内分布较广,大部分钻孔均可见及,一般厚5～10cm。13号煤位于龙潭组中段,该段煤层多,以植物化石为主,海相标志层极少,故13号煤中高岭石泥岩夹石,则是对比该煤层的良好标志。

29号煤层为一复杂结构煤层,夹石2～7层,其中,顶部1～2层为灰、灰紫色冻胶状高岭石泥岩,一般单层厚10～15cm,全区发育,十分稳定,是对比29号煤的良好标志。

标五中高岭石泥岩夹层:位于标五(硅质灰岩)的下部,灰白、黄绿色鳞片状高岭石泥岩,常蒙脱石化,富含白云母片,十分特征,厚2～10cm。横向上十分稳定,不仅在补作井田,而且在织纳煤田都广泛分布,是一区域性等时面,是对比标五和划分中、上段的良好标志。

四、高岭石泥岩夹石成因初探

煤层中高岭石泥岩夹石,其上下围岩均为煤层,其中常含植物根部化石,其沉积古地理环境应为沼泽或泥炭沼泽中的沉积产物。其物质来源可能多样,一种是母岩风化分解时游离出来的SiO2与Al2O3,呈胶体状被水流搬运到沼泽中凝聚形成。另一种可能是铝硅酸盐矿物风化残余形成高岭土后,被水流搬运至沼泽或泥炭沼泽中,机械沉积而形成于泥炭之中。

此外,少量高岭石泥岩夹石可能与火山灰有关,如7号煤中高岭石泥岩夹石,呈结晶状,在织金地区其中发现有β石英,部分呈尖针状,似未经过搬运或搬运距离不远,可能属火山灰飘落沉积所致。尤其是标五中高岭石泥岩夹层,位于灰岩之中,具蒙脱石化,富含白云母,有时含少量腕足类化石,应为浅海环境中生成的,其厚度虽薄,但分布十分广泛,至勘查区西侧马中岭一带,标五灰岩尖灭了,而该层高岭石泥岩仍然存在,可能为火山灰的产物。

五、结语

贵州省纳雍补作勘查区的含煤地层中,高岭石泥岩夹石(层)分布较广,其单层厚度虽薄(一般数厘米),但在一定范围内具有等时性,有的横向分布很广;而且不同层位的高岭石泥岩夹石,岩性(颜色、结构、成分等)差异明显。因此,在煤岩层对比中,作为煤层自身特征的一部分,是一个重要对比手段,尤其是在以陆相沉积为主,海相标志层少的多煤层地区,显得更为重要。但在煤层对比中,不能割裂开来,必须进行各种方法综合对比,互相补充,相互印证,才能收到较好的效果。

参考文献

[1]武汉地质学院煤田教研室.煤田地质学[M].地质出版社,1985.

[2]贵州省煤田地质勘探勘探公司一四二队.贵州纳雍县补作勘探区普查地质报告[R].1996.

作者简介:蒋昌华(1963-),女,贵州省煤田地质局142队地质助理工程师,研究方向:煤田地质勘探。