宁夏中卫市小红山煤炭井田地质和煤质特征及成因分析

马啟良 任国涛

（宁夏矿业开发勘查院，宁夏 银川 750021）

小红山东部普查区东距中卫市约67km，该区现为普查阶段地质工作，为推进自治区找矿突破战略行动，发展地方经济，解决煤炭资源相对短缺的制约瓶颈，对过普查工质所取得的成果，有了进一步认识，为本地区今后找矿提供参考依据［1］。

1 区域地质概况

勘查区地层区划属于华北地层大区（Ⅴ），秦祁昆地层区（Ⅴ1），祁连-北秦岭地层分区（），宁夏南部地层小区（）；中、新生代地层属阿拉善地层区潮水地层分区。

区域内出露地层为：古生界奥陶系、泥盆系、石炭二叠系；中生界三叠系；新生界新近系、第四系区域大地构造位置位于秦祁褶皱带之六盘山弧形构造带之海原逆冲带北侧，营盘水同心大断裂南侧。

2 矿区地质特征

2.1 地层

勘查区全为第四系覆盖。据勘查区普查和预查钻孔揭露，勘查区主要地层有石炭-二叠系、新近系和第四系，现由老至新简述如下：

2.1.1 石炭-二叠系

分布有土坡组、太原组、大黄沟组、红泉组。

土坡组（C2t）

上部灰黑色页岩夹褐灰色长石石英砂岩，灰岩透镜体，并夹有多层薄煤层（或煤线）；下部灰色、灰黑色页岩，灰色石英砂岩、薄层泥灰岩互层，页岩中普遍含有扁圆状或长卵形钙质结核。与下伏臭牛沟组呈整合接触，据勘查区外预查ZK5-2、ZK5-3钻孔，地层厚269.61m。

太原组（C0P1t）

太原组主要岩性为灰黑色泥岩、粉砂岩、灰白色砂岩呈不等厚互层，夹多层可采煤层，为勘查区主要含煤地层，可分为上、中、下三个含煤段。与下伏土坡组呈整合接触，地层厚131.09～330.74m，平均234.68m。

据五万区域调查资料，本区太原组的动植物化石有：动物化石瓣鳃类Edmondia sp（卵石蛤），Palaeoneilo anthraconeiloides（卵古尼罗蛤），Astartella cf.adenticulata（无齿小花蛤），Nuculopsis yuani（甘肃拟栗蛤），Aviculopecten sp。（燕海扇）；植物化石Neuropteris cardiopterides Bothlin（心羊齿型脉羊齿），N.kaipingiana（开平脉羊齿），Linopteris brongniartii（短网羊齿），Conchophyllum richthofenii（李希霍芬网羊齿），Cordaites principalis（首要柯达）等。本组化石以瓣鳃类和植物化石为主，其中Linopteris brongniartii，Conchophyllum richthofenii，Neuropteris kaipingiana是中石炭世的标准化石，并以维斯发期最常见，而其他属种也大部分为中石炭世常见化石。在本次勘查中，从岩芯里采集到的动、植物化石标本，动物化石主要为小个体的瓣鳃类，植物化石多为芦木属、裂叶属、鳞木属、脉羊齿属等，比照《中国中生代植物》标准化石图版，时代当属晚石炭世。

太原组属滨海平原型含煤建造，处于滨海过渡地带，形成于开阔平坦的地形环境，海、陆过渡相较发育。

大黄沟组（P1d）

岩性为一套灰绿色砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩夹暗紫色砂岩、粉砂岩。与下伏太原组呈假整合接触，地层厚227.54～359.54m，平均263.33m。

红泉组（P2h）

岩性为暗紫色砂岩，含砾砂岩，粉砂岩夹灰绿色泥岩、砂岩、砂砾岩，底部为砾岩。与下伏大黄沟组呈整合接触，据钻探揭露，剥蚀残留地层最大厚度为65.49m。

2.1.2 新近系

勘查区外仅少部出露中新统干河沟组（N1g），岩性上部为淡桔黄、淡褐红色含砾砂岩、砂砾岩，夹砖红色黏土；下部为砖红色黏土层骨骼化石碎片，与上覆地层呈角度不整合接触。据钻探揭露，地层厚 327.01～663.40m，平均465.97m。

2.1.3第四系

出露有第四系中更新统、上更新统和第四系全新统。

①中更新统（Qp2apl）：冲洪积砾石层,湖积含砾钙质层，零星分布于勘查区北部，厚5～10m。

②上更新统（Qp3apl）：主要为冲、洪积亚砂土，厚0.75～30.20m，平均11.74m。

2.2 构造

勘查区基本为第四系覆盖,根据小红山勘查区东部煤炭资源普查二维地震勘探资料，勘查区构造情况见图4

2.2.1 褶皱

通过二维地震勘查，勘查区总体位于甘塘向斜北东翼，为一南西倾的单斜构造，由于逆断层的牵引作用，断层两侧形成小的曲。

2.2.2 断层

通过二维地震勘查，共解释断点34个,组合断层6条，孤立断点2个。

图1 小红山勘查区东部普查区构造纲要图

按照断层的落差大小划分，6条断层中，最大落差大于100m的断层3条，即DF5、XF3和DF7；最大落差小于等于100m的断层3条，即XF2、XF4和XF5。按照断层的可靠程度划分，可靠断层3条，即XF2、XF4和XF5；较可靠断层3条，DF5、XF3和DF7。按照断层的性质划分，XF4为正断层，其他为逆断层。

勘查区断层特征表

3 井田地质特征

3.1 煤岩特征

煤层煤的宏观煤岩组分以暗煤为主、夹少量亮煤、半亮煤。以薄煤层为主，中厚煤层次之，0.1～4m不等，少部分厚度大于4m；含有少2～3层夹矸。

3.2 化学性质

①水分（Mad）含量在0.12%～18.18%之间变化，各煤层平均值为1.00%～7.01%，小于8%，属低水分煤；浮煤水分含量0.20%～8.95%，各煤层平均值为0.43%～2.78%.

②灰分（Ad）各煤层原煤灰分（Ad）产率为7.03%～38.19%，平均值为11.83%～28.16%。

③挥发分（Vdaf）勘查区各可采煤层，原煤挥发分27.42%～46.74%，平均值为32.21%～44.63%；浮煤挥发分21.74%～42.34%，平均值31.83%～42.28%。

④固定碳(FCd)各可采煤层原煤固定碳平均值为43.81%～60.21%，浮煤固定碳平均值为53.67～64.15%，浮煤比原煤固定碳值略有增加。

⑤全硫（St,d）各可采煤层原煤全硫平均含量为1.23%～4.06%，按照分级标准（GB/T15224.2-2010），勘查区以中高硫煤（St,d：2.01%～3.00%）、中硫煤（St,d：1.01%～1.50%）为主，个别高硫煤（St,d＞3%）。

⑥发热量。各煤层原煤干燥基高位发热量（Qgr,d）18.29～33.37MJ/kg，各煤层平均值为24.91～31.15MJ/kg。

3.3 煤类及用途

勘查区主要以肥煤为主，气肥煤次之，煤质为具中～中高硫、低～中灰、中高～高发热量、中高～高挥发份性等特点，可用于冶金、化工等方面，肥煤是炼焦配合煤中的重要组分，主要用于炼焦（一些高灰高硫的肥煤用来发电），配入肥煤可使焦炭熔融良好，从而提高焦炭的耐磨强度，并为配加黏结性差的煤或瘦化剂创造条件，与其他煤级的煤相比，肥煤一般具有较高的硫含量。

4 井田成因分析及找矿标志

4.1 成因

勘查区地层区划属于华北地层大区（Ⅴ），秦祁昆地层区（Ⅴ1），祁连-北秦岭地层分区（Ⅴ12），宁夏南部地层小区（Ⅴ12-1）；中、新生代地层属阿拉善地层区潮水地层分区。形成于开阔平坦的地形环境，海、陆过渡相较发育。太原组由10个过渡相旋回组成，单个旋回厚10～60余米不等，旋回结构从简单～复杂均有，包括海进组和海退组，旋回下部海退组以三角洲相沙洲、沙坝（细～粗粒砂岩）为起点，向上过渡为泻湖沼泽相（粉砂质泥岩、砂质粉砂岩、泥岩）～泥炭沼泽相（炭质泥岩、煤）；旋回上部为海进相组，以泥炭沼泽相（炭质泥岩、煤）为起点，向上为泻湖沼泽相（粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩）～沙洲、沙坝（砂岩），由旋回下部和旋回上部组成一个完整旋回，煤层位于旋回中、上部。

4.2 找矿标志

该煤炭勘查区为层控矿床，赋存于石炭-二叠系太原组中，太原组上部为一套灰绿色砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩夹暗紫色砂岩、粉砂岩。与下伏太原组呈假整合接触，地层厚227.54～359.54m，平均263.33m。属大黄沟组。太原组岩性为一套灰黑色泥岩、粉砂岩、灰白色砂岩呈不等厚互层，夹多层可采煤层，为勘查区主要含煤地层，可分为上、中、下三个含煤段。与下伏土坡组呈整合接触，地层厚131.09～330.74m，平均234.68m。两套地层从颜色、岩石结构，组分特征可以明显地区分出地层的年代。

5 结论

宁夏中卫市小红山煤炭矿床属大原10个过渡相旋回海进相组，以泥炭沼泽相（炭质泥岩、煤）为起点，向上为泻湖沼泽相（粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩）～沙洲、沙坝（砂岩），由旋回下部和旋回上部组成一个完整旋回，煤层位于旋回中、上部。为今后的找矿工作提供了依据。

［1］王建宏.宁夏中卫市小红山煤炭资源预查报告［R］.银川：宁夏矿业开发勘查院，2013.