湖南省红层下找煤样式

郭经纬， 莫佳峰

（湖南省煤炭地质勘查院，湖南 长沙410014）

社会经济的发展离不开能源的支撑，近几十年以来，湖南省社会经济高速发展，煤炭资源消耗量也逐年增加，浅部煤炭资源开发程度高，资源量利用殆尽。 过去几年对深部隐伏区内的煤炭资源进行了大量的煤炭勘查工作，利用 “三下” 找煤理论及物探手段，在构造下、老地层下、红层下发现了大量的煤炭资源，积累了丰富的 “三下” 找煤实践经验。 本文通过对红层下找煤勘查资料的分析总结，划分了红层下找煤样式，总结红层下找煤工作方法，为今后红层下找煤工作提供依据。

1 地质概况

湖南省位于扬子地台与华南褶皱系的交接部位，地跨扬子地台和华夏地块两大构造单元。 自元古代以来，经历了多期构造运动，构造面貌异常复杂。 自晚古生代以来，由于多期的构造运动，使得省内的滑脱构造发育，煤系被构造改造程度显著。 三叠纪后，郴耒煤田、韶山煤田、黔溆煤田等在攸兰断坳、长邵断坳、江南断隆内沉积了大片的内陆盆地型白垩系红砂岩，大量煤炭资源埋藏在红层之下。 红层形成后，未受到强烈的构造挤压运动的影响，内部构造相对简单，基本上层面为近水平状或单斜构造［1］。

红层，一般是指白垩系的湖相、河流相、河湖交替相或是山麓洪积相等陆相碎屑岩，岩性多为紫红色、红色的泥质砾岩，泥质细砂岩，泥灰岩、粉砂岩的互层或夹层出现等。 红层在湘东南发育良好，以衡阳盆地为主体，还广泛分布于茶（ 陵） 永（ 兴）、醴（陵）攸（县）、株洲、湘潭、长（沙）平（江）、沅麻等盆地内。

红层下伏的煤系主要为下石炭统测水组，上二叠统龙潭组（吴家坪组）。 其中上二叠统吴家坪组（P3w）是湘西北区的桑石煤田、黔溆煤田内的含煤地层，煤系的厚度平均3 ～3.5 m。 上二叠统龙潭组（P2l）主要位于郴耒煤田内，含煤6 ～15 层，一般7层，煤层厚0～32 m，一般0.9 ～2.8 m。 韶山煤田内龙潭组含煤1～6 层，厚度为0～4.4 m 之间，一般1 m左右［3］。 下石炭统测水组（C1c）主要分布在涟邵煤田内。 测水组下段含1 ～7 层煤。 其中3、5 煤层为主要可采煤层，3 煤层一般厚2 ～3.5 m，5 煤层一般厚1～2.4 m。

2 红层下找煤实例

红层下找煤，即在中、新生代的红色盖层下找煤。 上世纪九十年代，湖南省煤田地质局，以遥感技术为勘查手段，综合分析历年来钻探、物探等多种方法的结果，较好地论证了运用遥感技术在区域盖层下找煤的可行性、实用性，并提出了找煤预测区［2］。近几年来，随着勘查技术的不断提升，省内外各地勘单位在原有物探、遥感等解释成果的基础上，运用新技术新方法在红层下找煤取得了许多成果。 例如2012 年，湖南省煤炭地质勘查院在郴耒煤田永红矿区红层下找到优质无烟煤超近3 000 万吨。 湖南省煤田地质局第六勘探队在韶山煤田杨家桥矿区王家山井田红层下获得资源量约1 600 万吨、郴耒煤田桃水矿区红层下获得资源量超4 000 万吨。 醴陵市大彰矿区的红层下也发现了可观的煤炭资源。

2.1 郴耒煤田街洞矿区茶山岭区段

郴耒煤田街洞矿区茶山岭区段，位于大丘铺向斜东南翼，地层走向北东，倾向北西，总体为一单斜构造。 区段内大部被红层覆盖，在南部出露上二叠统龙潭组（P2l）、大隆组（P2d），红层不整合于上述地层之上，这就表明了红层下有煤层的存在。 经过浅部施工少量钻孔，发现红层不整合面与下伏含煤地层同向倾斜，倾角大致相同，下伏的煤层顺着不整合面分布，较好的保存了下部的煤层，深部蕴藏着煤炭资源。 通过施工浅、深部钻孔揭露，红层下普遍含煤2 ～3 层，煤层可采，通过对区域内主要可采煤层6、7 煤层资源量估算，区内（333＋334）资源量1 459.2 万吨。

3 红层下找煤样式划分

对红层下找煤勘查资料的分析研究，发现影响红层下找煤的主要因素为红层盖层不整合面的倾角大小，红层不整合面倾向与下伏含煤岩系倾向关系、红层厚度［3］。 根据上述影响因素及红层下找煤勘查资料，总结出了以下几种红层下找煤样式。

3.1 煤系上覆红层不整合面平缓、厚度小样式

此种样式，即煤系上覆的红层不整合面近似水平、红层保留厚度小，红层覆盖在大倾角（大于红层整合面倾角）的含煤地层之上。 由于红层盖层的不整合面较平缓，对下伏的含煤地层影响甚微，甚至对下伏的煤层起到了保护作用。 下伏的含煤地层厚度、构造形态保持原样，且上覆的红层厚度小，有利于钻探施工，是红层下找煤的最有利样式。 由于上覆红层倾角平缓、厚度小，下伏的煤层受红层影响小，构造基本上为完整的含煤向斜。

3.2 红层不整合面与下伏煤系同向倾斜，倾角小于或等于煤系倾角样式

红层不整合面呈角度与下伏地层接触，或多或少对下伏含煤地层有所破坏。 此种样式，由于红层不整合面倾角小于或等于下伏含煤地层，越往深部，红层对含煤地层的影响越小。 因此，在红层盖层深部往往是找煤的有利位置。 如郴州市永兴县永红矿区，郴耒煤田街洞矿区（图1），上覆红层浅部与下伏煤系地层倾角相同，深部小于煤系地层，煤系地层保存完好，在红层深部发现了大量煤炭资源。

图1 街洞矿区茶山岭深部49 线剖面图

3.3 红层不整合面与下伏煤系同向倾斜，倾角大于煤系倾角样式

当红层不整合面倾向与下伏煤系倾向相同，且不整合面倾角大于下伏煤系的倾角时，由于不整合面倾角较大，对深部的煤系、煤层造成剥蚀，有利找煤靶区位于浅部。 如醴陵市韶山煤田石门口矿区，红层不整合面与下伏煤系同向倾斜，倾角大于下伏地层倾角，使得深部煤系被剥蚀，基本上不含煤层。

3.4 红层不整合面与下伏煤系倾向反向倾斜找煤样式

红层不整合面倾向与下伏煤系倾向相反，浅部煤系被红层剥蚀，中深部煤系保存，找煤有利区位于煤系中深部，如湘潭杨家桥矿区王家山井田（图2）。但在这种情况下若地表未见煤系及其上覆地层存在时，找煤难度大，难以推测有含煤地层的存在。

图2 王家山矿区17 线剖面示意图

4 红层下找煤工作方法

通过对近几十年红层下找煤实例的分析研究，发现由于煤系被覆盖，常规的煤炭勘探方法不一定适用于红层下找煤。 一般的槽探，地质填图只适合用于确定红层盖层的范围及周边煤系的情况。 经过分析实例，总结红层下找煤有利条件及工作方法如下：

（1）红层不整合面呈平缓状，或倾角小于等于下伏煤系地层同向倾斜，有利于对红层下的煤系地层的赋存，是实现红层下找煤的有利条件。 倾角较大或反向倾斜，容易对红层深部煤系地层造成不同程度的破坏，不利于找煤。

（2） 在红层覆盖层周缘有相应的煤系地层出露，是红层下找煤的有利条件。 未见煤系地层出露，但出露煤系地层的相邻地层，或有相关资料确定红层下含有煤系地层，亦是红层下找煤的有利条件。

（3）在红层覆盖区周缘，有相应的生产矿井或者施工钻孔，通过分析煤层厚度，煤系地层倾角，走向等资料，可以推测红层下含煤地层的走向，便于钻孔的布置施工。

（4）由于红层与煤系之间的物性有差异，可利用物探的方法，确定红层下是否存在煤系及红层的厚度，在此基础上进行钻孔布置。

5 结论

（1）根据红层不整合面与下伏煤系地层倾向倾角关系，划分了四种找煤样式，其中煤系上履红层不整合面平缓、厚度小为最有利样式，可为今后红层下找煤提供参考。

（2）在红层覆盖层周缘有相应的煤系地层出露或出露煤系地层的相邻地层，是红层下找煤的有利条件。

（3）工作前布置一定的物探工作，可以很好地辅助红层下找煤。