江西新余梅山煤矿(北区)地质特征及沉积环境分析①

卢国声 胡立 周敏娟 张昊 曾超

摘要:通过对梅山煤矿(北区)的地层、构造特征及煤层、煤质等特征进行了分析对比,结合区域地质背景及相邻矿区含煤情况,推断该矿区具有较大的煤炭资源储量,并对其进行了初步的沉积环境分析,认为梅山煤矿(北区)所含安源煤系属于滨海山前平原型沉积,而乐平煤系属于海陆交相型沉积。

关键词:梅山煤矿(北区)地质特征沉积环境

中图分类号:P642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0139-02

梅山矿区(北区)位于江西省新余市城区北东方向,距新余市约20km,位于花鼓山煤矿区的深部和外围,面积约58.29km2。2009年至2010年,江西地矿局赣西地质调查大队对梅山煤矿(北区)实施了煤矿普查工作,经过一系列的地质工作,大致了解了矿区的构造形态、含煤地层的分布范围、可采煤层层数、主要煤质指标等基本情况,并进行了煤矿的综合评价,认为该矿区具有较大的煤炭资源潜力,为缓解我省煤炭资源紧缺状况及煤矿资源接替提供坚强的保障。

对现有的资料进行分析对比得知该矿区主要的含煤层为二叠系乐平组和三叠系紫家冲组,其中乐平组属海陆交替相沉积,以过渡相及近海陆相为主,海相沉积次之的近海成煤环境,而紫家冲组是在印支运动第二幕结束三叠纪末期漫长海相沉积史发生翻天覆地海陆交替后接受的一套以粗碎屑岩为主的山前(山间)平原型古地理环境形成的含煤岩系。

1梅山矿区(北区)地质特征分析

1.1 区域地质背景

梅山矿区(北区)属于隐伏地区,大部分为第四系、白垩系和侏罗系掩盖。根据区内已有钻孔揭露,地层由老到新为:二叠系茅口组、乐平组、长兴组,三叠系青龙组、紫家冲组、三家冲组、三丘田组,侏罗系水北组,白垩系莲河组及第四系,其中含煤地层为二叠系乐平组及三叠系紫家冲组,乐平组主要为一套砂、泥岩,其下伏地层岩性为灰岩;而紫家冲组之上覆地层或为侏罗纪碎屑岩系或为白垩纪“红层”,下伏地层主要是茅口组灰岩。

1.2 矿区构造特征

本矿区位于江西省主要含煤带—萍乐凹陷带之西段,袁水复向斜北翼,南为武功山窿起,北为蒙山复背斜,区内构造以褶皱为主,构造线方向主要为北东—南西向,矿区范围内主要为袁村向斜和门口山向斜,二者分屬两个构造层,呈错位叠加,与之伴生的断裂构造,延伸距离较长,落差较大,控制含煤地层分布及煤层连续性[1]。

根据已有钻探工程揭露,矿区总体构造形态为一向斜构造,即袁村向斜。袁村向斜沿走向起伏较大,两端扬起呈“船”形,其走向为北东向,倾向为北西向,向斜近轴部被F18断层切割错位,它的原始形态影响了乐平组含煤岩系的赋存及紫家冲组含煤岩系的沉积分布。勘探线38～28线间和F18断层南东侧含煤岩系乐平组埋深可达-1000m以下,10～12线间被剥蚀。紫家冲组26线以东北向逐渐变薄至沉积缺失。本区主要发育有F8、F17、F6、F18、F19断裂。

1.3 成矿条件

萍乐坳陷带起始加里东期,发育于印支期,萎缩于燕山期,是我省重要的沉积盆地,赋存了江西省内两套最主要的含煤岩系乐平组和紫家冲组。乐平组属乐平煤系属海陆交替相沉积,岩相比较稳定,旋回清晰,以过渡相及近海陆相为主,海相沉积次之,下部以砂岩为主,中上部为粉砂岩、粉砂质泥岩,产大量植物化石,利于成煤。紫家冲组为滨海山前盆地沉积环境,沉积序列为内陆盆地充填型,其底部和下部以砾岩为主,中上部为砂岩、粉砂岩、泥岩,表现在垂向上旋回结构明显,每一小旋回下部的岩石粒度较粗,向上变细的沉积韵律,煤层多在每一旋回的晚期形成。紫家冲组地层沉积的中后期,湖盆逐渐开阔,沉积速度降低,成煤条件比较有利[2]。

2矿区煤层、煤质分析

2.1 煤层分析

梅山煤矿北区内主要含安源煤系和乐平煤系两套含煤岩系。自下而上分别为乐平组官山段的A煤组、老山下亚段的B煤组、王潘里的C煤组和紫家冲组的D煤组,呈北东向展布,产状变化不大,在倾向上呈一较宽缓、伴随有小规模褶曲的向斜,北陡南缓。其中A煤组发育不好,无工业价值。C煤组是本次勘查对象之一,B煤组的B4煤层、D煤组的D9煤层发育较好,是本次的主要勘查对象。

D煤组赋存于紫家冲组(T3z),含煤0～10层(D1～D10)。其中D9煤层全区稳定,为本次勘探主要对象之一,D10、D8煤层相对较稳定,见少量可采点,其它煤层均极不稳定,也少见可采点。C煤层赋存于王潘里段中段,含煤4～6层(C8～C13)。其中C13、C11、C9三层煤较稳定,尤其是C11煤层全区可采,属稳定煤层,其它煤层均极不稳定,也少见可采点。

B煤层赋存于老山下亚段(P3l2-1),含煤1～2层(B3～B4)。B4煤层全区稳定可采,B3煤层极不稳定。

2.2 煤质分析

安源煤系紫家冲组(T3z)所含煤层称之为D煤组,主要可采煤层为D9,属滨海平原地带沉积环境,以半亮型煤为主,煤种有害成分硫含量较低,灰分中等。乐平煤系是一套海陆交替相岩系的近海沉积环境,包括王潘里段(P3l4)C煤组和老山下亚段(P3l2-3)B煤组。C煤组主要可采煤层为C13、C11、C9,以半亮型煤半为主,有害成分硫含量高,富灰。B煤组主要可采煤层B4,赋存于老山下亚段中上部,煤层结构简单至复杂,夹矸多为炭质泥岩,局部为泥岩,煤层厚度0.88m～12.15m,平均厚度4.65m,煤层顶底板均为泥岩,主要煤层成分为亮煤,次为镜煤和暗煤,主要煤岩类型为半亮型煤,暗淡煤次之。

对梅山矿区(北区)所采取的煤芯煤样的测试结果,由些可知梅山矿区(北区)的煤层应属中灰分、中等挥发分、中硫分、高热值煤,煤类应为气煤-气肥煤。

2.3 邻区含煤情况分析[3]

(1)1979年8月至1983年4月,江西省煤田地质勘探公司224队在梅山矿区西南部的山南井田实施地质勘查工作,并提交了《江西省新余县花古山矿区山南井田详终地质报告》,山南井田含煤地层为上三叠统安源组大禾山段,其含煤层多达24层,累计煤层厚度达7.80m,平均厚度为5.11m,大禾山段的含煤系数为2.70％,可采煤层为6层,累计纯煤厚度为3.99m,可采煤层含煤系数为2.20％。地质报告提交的煤矿储量为1306.79万t,资源储量丰度为256万t/km2。

(2)1980年至1986年12月,江西省煤田地质勘探公司224队在梅山矿区西南部的大禾山井田深部实施地质勘查工作,并提交了《江西省新余市花鼓山矿区大禾山井田深部详终地质报告》,大禾山井田深部的三叠系上统安源组大禾山段含煤层多达33层,累计煤层厚度达25.81m,平均厚度为5.33m,大禾山段含煤系数为3.80％,其中可采煤层为3层,地质报告提交的煤矿储量为976.30万t,资源储量丰度为284.63万t/km2。

(3)2009年至2010年江西省煤炭地质勘察研究院在梅山矿区南部实施地质勘查工作,并提交了《江西省新余市梅山矿区(南区)普查地质报告》。

梅山矿区(南区)、梅山北矿区与花鼓山煤矿区同属一个含煤沉积盆地,根据以往地质勘查资料,山南井田与本区又同属门口山向斜,在大禾山深部和山南井田的可采煤层数为3层～6层,可采煤层的总厚度达6.02m。以往地质工作亦证实梅山矿区内的紫家冲组含煤多达10个煤层,含煤层数多达25余层,由此可见,本区含煤性较好,含多层可采煤层,赋存大量的煤炭资源量。

3矿区沉积环境分析

梅山矿区(北区)位于萍乐坳陷带中段,而萍乐坳陷带是江西省的重要沉积盆地,在江西省地史上两大聚煤期形成了两套含煤地层即乐平组和紫家冲组,此两大聚煤期在梅山矿区均有存在。

紫家冲组沉积时期的古地理环境属于滨海山前(山间)平原型。其特点是聚煤盆地距侵蚀区海岸较近。沉积区与剥蚀区高差显著,地形复杂,岩性复杂。以中粗粒碎屑岩为主,煤层底部常有砾岩层,分选、磨圆差,自下而上粒度变细,泥岩比例增加。沉积相组合也较复杂,陆相、过渡相、海相均有。煤系下部以陆相(冲积相、山麓相和湖泊相)为主,而上部则以过渡相和海相为主;岩性、岩相横向变化大,但旋回结构仍较清楚;煤层层数较多,局部出现较厚煤层,但厚度变化大,稳定性差。时代由老至新聚煤盆地常有逐渐扩大的趋势,所以常有超覆现象。

乐平组主要含煤岩系为王潘里段(C煤组)和老山下亚段(B煤组),B煤层赋存于老山下亚段中上部,煤层結构简单至复杂。二叠纪时江西省海陆格局发生变化,导致二叠纪煤田聚集区的重新定位,江南古陆、饶二古岛以及赣南的古陆成为控制二叠系煤田聚集的首要条件,在靠近海洋的山间盆地或滨海盆地最有可能形成煤的聚集区。三叠纪的江西省发生大规模的海退,在古陆地貌占主导地位的情况下,由于当时的植物比泥盆纪、石炭纪和二叠纪的植物繁盛,可能在靠近古海的盆地与山间小盆地形成聚煤区。

4结语

(1)梅山北矿区本身为袁村向斜构造。袁村向斜沿走向起伏较大,两端扬起呈“船”形,向斜近轴部被F18断层切割错位,它的原始形态影响了乐平组含煤岩系的赋存及紫家冲组含煤岩系的沉积分布。煤层向两端逐渐升高,向核部煤层(D煤层)埋藏逐渐变深,但在今后煤炭资源紧缺的情况下,随着煤炭开采技术的不断提高,深部开采是可行的。矿区深部煤炭资源可作为目前的后备能源,具有巨大的开发利用潜力。(2)梅山矿区(北区)西邻的山南井田,南依梅山矿区(南区)(已进行详尽勘探),含煤地层被白垩系及侏罗系覆盖,山南井田与本区同属门口山向斜和袁水向斜,通过钻探控制,初步确定本矿区赋存有巨大的煤炭资源量。(3)综合对比得知该矿区含煤层中乐平组属海陆交替相沉积,以过渡相及近海陆相为主,海相沉积次之的近海成煤环境,而紫家冲组是在印支运动第二幕结束三叠纪末期漫长海相沉积史发生翻天覆地海陆交替后接受的一套以粗碎屑岩为主的山前(山间)平原型古地理环境形成的含煤岩系。

参考文献

[1] 江西省地矿局赣西地质大队.江西省新余式梅山矿区(北区)煤矿普查报告[Z].南昌:江西省地矿局赣西地质大队,2011.

[2] 李文恒.赣中煤田沉积及地质构造特征[J],江西省二二七煤田地质勘探队.

[3] 王兵荣.江西新余梅山矿区(南区)地质特征及煤炭资源潜力评价[J],企业技术开发,2010.