福建三明吉口煤矿区地质特征及推覆构造找煤分析

苏水生

(中国地质大学资源学院，武汉，430074；福建省闽西地质大队，厦门，361012)

三明吉口煤矿区*福建省闽西地质大队，福建省明溪县三元区吉口矿区煤矿详查(最终)报告，2011。位于闽西南坳陷带中部，大田—龙岩坳陷盆地的东北边缘。夏茂—胡坊复式背斜中段次级岩前复式向斜西翼，面积8.08 km2，位于广平推覆体西北36 km处，大面积分布文宾山组—童子岩组推覆体，深部为原地文宾山组[1]。

区内系统的推覆构造研究始于20世纪80年代初期，福建省地质研究所、福建省闽西地质大队对其作了专题研究*福建省闽西地质大队，福建省三明地区二叠纪煤炭资源远景规划说明书，1983。。80年代中晩期，福建省闽西地质大队开展三明地区沙县—永安以西聚煤区推覆构造研究与隐伏煤田预测工作。但把童子岩组煤系当成推覆体进行找煤研究则是21世纪初，与该矿区同期开展工作的还有三明池坪—芦坑煤矿详查*福建省闽西地质大队，福建省三明市大吉煤矿区池坪—芦坑井田详查报告，2006。、永定高陂煤矿区中井田详查(最终)*福建省121煤田地质勘探队，福建省永定县高陂煤矿区中井田详查(终)地质报告，2004。和赤洋埔矿区煤矿预查*福建省闽西地质大队，福建省漳平市赤洋埔矿区煤矿预查报告，2011。工作，四个矿区分别在煤系推覆体中探明无烟煤(332+333+334?)资源量分别为913，1 785.5，2 907.5，2 017万t。

1 区域地质背景

该区构造单元属闽西南坳陷带, 位于夏茂—胡坊复式背斜中段次级岩前复式向斜西翼，区域内褶皱、断裂均较发育。主要褶皱为夏茂—胡坊复式背斜，宽35 km，走向延伸大于70 km，轴向北东，向南西倾伏。次级褶皱岩前复式向斜轴向北东，向南西倾伏，走向延伸大于10 km，其两翼发育三四组次级背向斜，表现为背斜比较紧窄，向斜相对比较宽缓。区域上断裂以北东向走向正断层为主，次为北西向横向平移断层。出露岩浆岩有华力西期花岗岩、印支期花岗岩和燕山早、晚期黑云母花岗岩。

2 矿区地质特征

2.1 地层

矿区内出露地层有早石炭世林地组，早二叠世栖霞组、童子岩组第三段，晚二叠世翠屏山组，早三叠世溪口组，晚三叠世文宾山组，早侏罗世梨山组(图1)。童子岩组第三段为主要含煤地层。

2.2 构造

2.2.1 褶皱

矿区童子岩组位于岩前向斜的西翼，走向北北西，发育3～4组次级背向斜(图2)，次级褶皱水平和垂直幅度较小，表现为背斜比较紧窄，向斜相对宽缓，轴距130～300 m，延伸大于3 000 m。次级背向斜两翼倾角大致相等，一般为25°～40°。

2.2.2 断裂

区内断层发育，规模较大的F0、F1、F3、F4、F6、F8为拆离(滑脱)断层，F7、F9为逆掩断层，其次为北北西向的陡角度正断层(F5)。

F0拆离断层: 地表未出露，隐伏于深部，断面呈波状起伏(图3)，总体倾向东，倾角10°～25°。断层上盘为栖霞组或童子岩组第三段，下盘为林地组，上下盘岩层挤压破碎，见有构造角砾岩。局部见黄铁矿化、铅锌矿化，对煤系的影响较小。

F1拆离断层：地表未出露，隐伏于深部，断面呈波状起伏，总体向南东倾伏，倾角平缓。常见有构造角砾岩，断层上盘为童子岩组第三段，下盘为栖霞组。对煤系破坏较大。

F3拆离断层：地表出露于矿区中部，断面呈波状起伏，延伸约1 100 m。常见有构造角砾岩，断层上盘为溪口组，下盘为翠屏山组，为层间拆离(滑脱)断层。

F4拆离断层：地表出露于矿区西部，走向北北西，贯穿整个矿区，延伸大于3 000 m，断面倾向西，倾角35°～55°。常见有构造角砾岩，断层上盘为梨山组，下盘为文宾山组、童子岩组。

F5正断层：地表出露于矿区中西部，断层走向北北西，延伸大于2 500 m，断面倾向西，倾角55°～65°，断距大于1 100 m。见有断层角砾岩，断层上盘为文宾山组—翠屏山组，下盘为林地组—文宾山组。

F6拆离断层：地表出露于矿区东部，走向近南北，断面倾向东，倾角20°～70°，近地表陡，往深部变缓，延伸大于3 500 m。常见有构造角砾岩，断层上盘为溪口组，下盘为童子岩组—翠屏山组第二段。

F7推覆断层：地表未出露，隐伏在深部断面呈波状起伏，陡缓不一，一般为12°～25°，局部较陡。常见有构造角砾岩，断层两侧常见揉皱现象，断层上盘为林地组—梨山组，下盘为文宾山组。

F8拆离断层：地表未出露，断面总体倾向南东，倾角平缓，约为15°。见有构造角砾岩，断层上盘为翠屏山组—童子岩组第三段第二带，下盘为童子岩组第三段第一带。

F9推覆断层：为一组逆掩推覆断层，一般发育2～3条，见复合、分叉现象，走向南北，断面倾向东，倾角20°～40°，断距不清，走向延伸约3 000 m。地表出露于矿区中部22线以北至牛角坑18线及28线附近，断层上盘为翠屏山组第二段，下盘为溪口组。

2.3 岩浆岩

矿区东北部出露燕山早期中粗粒黑云母花岗岩体，区内脉岩发育，岩性主要为石英斑岩，次为花岗斑岩和辉绿岩、辉绿玢岩，呈脉状穿插于煤系之中，或顺断层带分布。对含煤地层及煤层具吞蚀、烘烤作用。

3 含煤地层及煤层

3.1 主要含煤地层

主要含煤地层为童子岩组，地表未出露，隐伏在翠屏山组、溪口组及文宾山组之下，由于被F0、F1、F7、F8断层破坏，童子岩组第三段下部保存不完整，厚度大于312 m。由浅海相、滨海湖泊相、沼泽相、泥炭沼泽相等30多个小旋回组成。主要岩性为泥质岩，次为砂质岩和粉砂岩。根据岩性、岩相及含煤性等特征，分为3个带，其下部被断层切失。第三段含煤地层沉积物主要是交替出现的细砂岩、根土岩、煤层、泥岩、粉砂岩。具有旋回性好、标志层明显的特征。

3.2 煤层

3.2.1 含煤性

调查区均为无烟煤，均产于童子岩组第三段中，因后期构造运动，煤系受到断裂的影响，使区内童子岩组第三段下部及之下地层缺失，童子岩组第三段厚度大于312 m，含煤(线)超过27层次，其中2层为较稳定的大部分可采煤层(C3、C5),煤层平均厚度分别为0.76，1.49 m。不稳定的局部可采煤层1层(C4)，煤层平均厚度为1.04 m。其余均为局部或零星可采和不可采煤层煤线。煤层可采总厚度3.29 m，有效含煤系数为1.05%。

3.2.2 煤层对比

翠屏山组与童子岩组为假整合接触，翠屏山组为河漫滩相、河床相、湖泊相沉积，其泥质岩、粉砂岩中以富含星散状菱铁质鲕粒为特征，是区分童子岩组与翠屏山组的主要依据。翠屏山组下部见1层灰白色、中厚层中细粒含长石石英砂岩，其中常见有泥质岩，层位稳定，是确定翠屏山组底界的辅助标志。

童子岩组第三段第三带顶部厚度8.65 m，为浅海-滨海湖泊相沉积。由2层泥岩夹1层砂岩组成。泥岩呈块层状，具隐蔽水平层理。含较多似层状、椭球状黄铁矿、黄铁矿菱铁质结核。普遍含黄铁矿化虫迹化石，含较多介形虫及少量腕足类化石。建立为Ⅱ标志层，是确定C0、C3煤层及划分童子岩组和翠屏山组的主要标志。

位于童子岩组第三段第二带顶部厚度6.16 m，为过渡相含煤沉积。由2个过渡相泥质岩旋回夹1层煤线组成，泥质岩含较多舌形贝化石，少量黄铁矿化虫迹、瓣腮类、腕足类化石。建立为Ⅲ标志层。

3.2.3 煤岩特征

矿区均为一号无烟煤为主。除C5为中厚煤层外，其余均为薄煤层。煤层结构以简单为主，少量呈复杂型，矸石多为炭质泥岩或泥质岩。煤岩多具条带状结构，层状构造。当煤层遭受到不同程度破坏后，常呈碎粒状结构，层间揉皱构造，内外生裂隙较发育。宏观煤岩类型以半亮-半暗型为主，光亮型和暗淡型较少。宏观煤岩组分以亮煤为主，次为暗煤、镜煤和丝炭。亮煤占一半以上，呈中-宽条带状，局部夹线理状的暗煤微层。亮煤性较脆，裂隙发育。

3.2.4 煤质

主要煤层呈钢灰-灰黑色，具半金属光泽的无烟煤。小体重为1.57～1.97 g/cm3，平均为1.76 g/cm3。

根据煤质分析：Mad 0.47%～8.11%，平均3.56%；Ad 8.26%～45.69%，平均17.21%；Vdaf1.85%～9.87%，平均3.92%；硫(St，d) 0.11%～1.47%，平均0.48%；磷(Pd) 0.004 1%～0.19%，平均0.06%；发热量Qnet.d17.32～31.03 MJ/kg，平均26.90%；灰熔点(ST)为1 030～1 442℃，平均1 165℃。为低灰-高灰、特低硫-低中硫、特低磷-高磷、中等-高发热量无烟煤。属低熔-较高熔灰分。可作动力用煤。

4 推覆构造形成时代及控煤作用

4.1 推覆构造形成时代

根据调查区现有资料和区域地质成果[2]，并根据卷入推覆构造的地层时代和与推覆构造空间上密切相关的岩体时代做出推断，区内推覆构造主要形成于印支期和燕山期。

4.1.1 印支期层间推覆构造

在印支运动之前，含煤地层处在水平状态下[3]，印支由于运动时受到了从西向东的水平侧向挤压，造成岩层弯曲，形成复式向斜构造，同时派生了断面与岩层倾向基本一致的断层F0、F1、F3等，均为层间推覆构造。受影响有栖霞组—文宾山组，表现形式为地层厚度大量缺失或减薄。局部使童子岩组第三段直接与栖霞组接触(ZK2401附近)，造成栖霞组顶部—童子岩组第三段第二带下部缺失。

F7推覆断层将林地组—梨山组推覆至文宾山组之上，并造成煤系重复。表明梨山组之前区域层间推覆断层已经存在，从而证明F7推覆构造形成于层间推覆构造之后，结合层间推覆构造有关地层的时代判断，层间推覆构造形成于印支期。

4.1.2 燕山期逆冲推覆构造

到燕山期，来自西部水平侧压及其进一步作用下，先后产生了F7和F9等一组向西倾的逆冲推覆断层，分别将乐—白塔—将溪—石门溪一带的早石炭世林地组、早二叠世栖霞组—早侏罗世梨山组从西北向东南推覆到文宾山组等之上，二者在空间上形成叠瓦状推覆构造，其形成时间晚于梨山组。因此推覆构造形成于燕山期。其依据有3点：一是翠屏山组下部均有一层C0局部可采煤层；二是矿区煤系童子岩组第三段与永安加福煤矿第三段的地层相差明显，前者仅3～4层可采，后者有7～10层可采，但与将乐一带的地层相似，煤层编号也相近；三是推覆构造的动力依据，即在早侏罗世未期，长春海山与华南陆壳拼接[4]，平缓的北西西—南东东构造应力挤压，使闽西南盆地再度因褶皱隆起而封闭，造成矿区范围内的林地组—梨山组经历多个阶段依次从F7、F9断层呈背骑式俯冲到文宾山组之上。由于受多期次构造运动的叠加改造，区内构造形成极为复杂。

4.2 推覆构造控煤作用

由于成煤期后，推覆构造对煤系影响改造，结果导致煤层发生重复或减薄，并断失。

4.2.1 逆冲推覆构造控煤作用

逆冲推覆断层F7和F9所处的空间位置不同，对含煤地层的控制各不相同。控煤作用可划分为3类：一是推覆构造伴随基底上升隆起，使推覆构造F7上盘的童子岩组局部被剥蚀殆尽(ZK2201)；二是由于成煤期后逆冲推覆F9断层，将隆起的煤系隐伏在逆冲推覆构造之下，如28线的ZK2802在推覆体溪口组—翠屏山组之下控制到溪口组—栖霞组及可采煤层，造成煤系盖层厚度变大，同时也使煤系免于被剥蚀；三是F7推覆断层将煤系逆冲推覆于新地层之上，如ZK2201、ZK2203、ZK2402～ZK2405等揭露证实煤系逆冲推覆于文宾山组之上，造成下盘的盖层厚度变大，增加勘探难度。推覆构造具有多期活动的特征，早期构造可以再复活，可以互相叠加、切割、改造。

4.2.2 层间推覆构造控煤作用

区内广泛发育层间推覆断裂且层次多，多条层间推覆断裂并存，在垂向上显示童子岩组的上覆地层大部分断失，局部完全缺失，从而使童子岩组的盖层厚度变薄，有利于煤层的勘探和开发。

层间推覆断裂具有破坏性作用，由于F1断失童子岩组第三段中下部—文宾山组(ZK2401)，局部将童子岩组断失殆尽(ZK2802)。从而降低了矿区的勘探价值。

4.2.3 逆冲推覆构造对煤层煤质的影响

由于受长期、缓慢、多期、多层次的推覆作用，使煤系地层产生不同程度、不同类型的褶皱现象，并使煤层发生塑性流变，其形态、结构、构造的特征及厚度都发生变化，常形成“尖子煤”、“羊角煤”、“倒沟煤”、“三角煤”等，呈“透镜状”、“串珠状”现象，具明显的构造煤特征。

5 找煤突破

5.1 西部含煤条带

(1)连城坪上矿区煤矿，推覆构造之下找煤。福建省地质调查研究院在坪上矿区煤矿开展预查工作，坪上矿区ZK4在坂头组和推覆体林地组之下揭露童子岩组第三段(图4)，真厚度233 m，见17层煤层(线)，其中4层可采，厚度分别为0.86，0.57，0.62，0.64 m，累计可采厚度2.69 m。探求(332+334?)资源量近2 000万t。

(2)清流白塔矿区煤矿，推覆构造之下找煤。福建省闽西地质大队在白塔矿区煤矿开展预查工作，控制童子岩组第三段厚度大于125.65 m(图5)，见煤层(线)13层，其中可采3层(8，9，10为主要煤层)。煤层平均厚度分别为0.60，1.01，0.74 m；可采煤层总厚度达2.35 m。翠屏山组厚度大于539.06 m，见煤层(线)7层，可采1层(C2)，煤层平均厚度为0.71 m。累计探求(334?)资源量近1 004万t。

5.2 中部含煤条带

(1)三明吉口推覆体中找煤。福建省闽西地质大队在吉口矿区进行预查—详查(最终)地质工作，揭露主要煤层3层(C3、C4、C5)，平均厚度分别为0.76，1.04，1.49 m，其中C3、C5号为较稳定可采煤层，估算(332+333+334?)资源量913万t，其中332资源量245.2万t, 333资源量509.6万t。

(2)三明池坪—芦坑推覆体中找煤。福建省闽西地质大队在池坪—芦坑矿区进行普查—详查地质工作，揭露主要煤层8层(图6)，编号为5，10，14，15，16，18，26，28，平均厚度分别为1.09，0.94，1.24，0.58，0.75，0.61，0.92，1.13 m，其中15，16，18为较稳定可采煤层，估算(332+333+334?)资源量1 785.5万t，其中332资源量922.1万t, 333资源量740.69 t。

(3)漳平赤洋埔矿区在推覆构造找煤。福建省闽西地质大队在赤洋埔矿区进行预查和预查(续作)地质工作，揭露了主要煤层6层(图7)，编号为25，26，28，36，37，38，平均厚度分别为0.65，0.90，1.02，0.70，1.06，1.69 m，其中25，26，28为较稳定可采煤层，估算(333+334?)资源量2 017万t。

(4)永定高陂煤矿在推覆体找煤。福建省121煤田地质勘探队在永定高陂煤矿进行预查—详查(最终)地质工作，揭露了主要煤层5层(图8)，编号为13，14，18，19，23，平均厚度分别为1.04，0.59，0.93，0.91，0.94，1.12 m，其中13，18，19，23为较稳定可采煤层，估算(332+333+334?)资源量2 907.5万t，其中332资源量181.9万t, 333资源量1 111.4万t。

5.3 东部含煤条带

德化阳山调查区*为南方缺煤省份煤炭资源调查评价项目：福建省永安小磉-安溪剑斗煤炭资源调查评价项目(工作项目编码：1212011220767)。推覆构造之下找煤，童子岩组零星出露调查区的东部，地表大面积为侏罗纪和白垩纪火山岩系所覆盖(面积约200 km2)，其下为林地组、栖霞组和文笔山组推覆体。调查区验证孔ZK1在林地组推覆体之下控制童子岩组第一段(图9)，真厚度235.12 m，共见煤18层，其中可采2层，真厚度为0.31(0.15)0.38，0.78 m，累计真厚度1.47 m。含煤性较好，估算334资源量近2 000万t。

5.4 利用推覆构造指导下步找煤工作

5.4.1 推覆体煤系之下找煤

在吉口煤矿、高陂煤矿、赤洋埔矿区、池坪—芦坑矿区的推覆体煤系中已探明可观煤炭资源量，但对原地岩系的新地层之下煤系的保存却因钻探深度的有限，所获资料极少，随着科技的进步，对原地煤系(即第二层煤系)勘探将成为现实，因此建议在适当时候，选择有利地段进行验证，有望成为深部找煤的一个突破口。

5.4.2 闽西南坳陷区推覆体之下找煤

福建已探明的煤炭资源集中于闽西南坳陷区，区内的推覆构造研究较高，从大田广平推覆体之下已探明2亿t的煤炭资源，而永安小磉一带(加福煤矿—东坑仔煤矿—半罗山煤矿的东侧，永安丰海煤矿的南部)的推覆体之下找煤初显成果，该区攻深找盲才开始，其找煤前景乐观。

5.4.3 闽西北地区推覆体之下找煤

闽西北地区的推覆构造研究相对较薄弱， 从已有的资料来看，推覆构造较发育，将溪矿区煤矿西约2 km的肖公洞，见老地层(寒武纪至早石炭世地层)推覆在栖霞组之上，区内存在大面积的老地层，在其下找矿，将是福建煤矿攻深找盲的突破口。

6 结论

吉口矿区构造复杂，呈多期次的拆离和推覆相叠加，煤系呈推覆体推于原地文宾山组之上。因断层破坏，煤系保存不完整。福建省二叠纪煤田地质构造十分复杂，岩浆岩发育，火山活动频繁，地层支离破碎，给攻深找盲工作带来很大困难，然而，随着推覆构造理论不断发展和完善，该区深部找煤有望取得新的突破！

文章承蒙方凤林高级工程师的审阅，并提出宝贵的修改意见，在此表示衷心感谢。

1 陶建华.福建省推覆构造研究与找矿突破.福建地质，2008，27(2).

2 黄仁生.福建大田广平推覆构造与隐伏煤、多金属矿.福建地质，2007，26(3).

3 林全胜.福建三明吉口矿区推覆构造特征与控煤作用.福建地质，2009，28(4).

4 周珍琦.闽西南地区推覆构造形成的动力学机制.石油实验地质，2007，29(2).