吉林省洮南市蛟流河矿区外围煤炭资源勘查

李彦辉

吉林省煤田地质局二0三勘探队，吉林 四平 136000

0 引言

煤炭资源是我国经济发展和社会进步的重要命脉，我国煤炭行业目前现状是煤炭产量及经济效益日渐提升。但吉林省煤炭资源较贫乏，煤炭产量约1 800万吨/年，缺口较大，目前我省急需寻找新的煤炭资源来满足我省能源需求。这对煤炭资源的勘查也提出了新的挑战。

吉林省洮南市蛟流河矿区外围煤炭资源勘查项目首先利用二维地震工作，初步探明该区的地层及构造形态、目的层埋深及目的层的物性反映情况。然后利用钻探在二维地震解译目的层物性反应较好位置施工物探验证钻孔，测井及采矿测试同时进行。通过本阶段地质勘查工作，初步查明了霍林河组为含煤地层。经与蛟流河矿区地层对比，该区只发育了霍林河组上含煤段的煤层。

1 勘查区概况

勘查区位于吉林省洮南市境内，行政区隶属于福顺乡管辖，工作区中心东北与白城市直距26 km，方位角60°。东偏南与洮南市直距25 km，方位角135°。勘查区东西平均长10.56 km，南北平均宽6.28 km，面积66.30 km2。勘查区与蛟流河矿区同处于一个走向EW—NE宽缓的大向斜。矿区位于向斜的西部，勘查区位于向斜的东部。

2 勘查区地质特征

2.1 地层

2.1.1 勘查区钻探工作对地层的揭露情况

本区钻孔控制最大深度674.83 m(ZK508-1号孔)，控制最老地层为二叠系。钻孔揭露地层由老到新为：二叠系、白垩系下统白音高老组、霍林河组、新近系大安组、第四系全新统(见图1)。

2.1.2 勘查区含煤地层

勘查区地层为蛟流河矿区地层向东延伸部分，白垩系下统霍林河组为该区含煤地层。

根据地层岩性和含煤情况，霍林河组为本区的含煤地层。岩性上部为灰色粉砂岩、细砂岩、含砾细砂岩与灰色、深灰色泥岩，灰色粉砂质泥岩呈等厚—不等厚互层，泥质、凝灰质胶结；下部为灰色含砾泥岩与砾岩呈不等厚互层，泥质胶结[1,2]。

根据煤层对比，该区只发育了霍林河组上含煤段煤层，进行煤层编号的有6层，即5、7、8、9、10和11号煤层。可采煤层4层，分别为5、7、8、9号煤层。钻孔控制厚度0～443.30 m，平均237.00 m。与下伏地层呈平行不整合接触。

2.2 构造

勘查区与蛟流河矿区同处于一个走向EW—NE宽缓的大向斜。矿区位于向斜的西部，勘查区位于向斜的东部。后期在向斜中部两条断层的共同作用下使中部抬起，将整个大向斜分割为东西两个小向斜。矿区位于西部小向斜内，勘查区位于西部小向斜的东部。受构造运动及断裂的影响，向斜延展方向发生差异变化，西部向斜呈东偏南104°方向展布，地层较舒缓。东部向斜地层发生一定程度的扭转，呈北偏东57°方向展布，地层相对较陡[3]。

图1 基岩地质图

勘查区东半部受多个断层的共同影响，地层逐渐抬起，导致霍林河组地层的缺失，详见图2。

根据二维地震解译成果，全区发育正断层10条，分别为FD1、FD2、FD4、FD5、FD6、FD7、FD8、FD9、FD10和FD11断层。各断层性质见表1。

图2 勘查区构造形态示意图

表1 勘查区内断层一览表

2.3 岩浆岩

勘查区内已竣工钻孔未发现岩浆岩侵入，区外西侧出露岩浆岩(主要是花岗岩)距该区较远，且形成时间均早于煤系地层，为盆地基底，对该区煤层的形成、赋存、变质均无影响。

3 含煤性

3.1 含煤地层特征

(1)含煤地层产状：与勘查区地层一致，在勘查区西南部发育，呈一单斜构造(与西侧蛟流河矿区东部构成小向斜，向斜中心为以往施工钻孔TJ11-6)，展布方向为北偏东57°左右，东部煤层倾角相对较小，5°左右。南、北煤层倾角相对较大，12°左右。

虽然勘查区内发育断层较多，但煤层赋存范围内只发育一条断层FD1，但断距较小(37～77 m)，对煤层的破坏性不大。

(2)含煤地层岩性特征：白垩系下统霍林河组为本区的含煤地层，仅在勘查区西南部发育，勘查区内被第四系覆盖。含煤地层下部为火山碎屑岩沉积，为一套砾岩与含砾泥岩互层地层，砾石以凝灰岩砾为主，少量石英、长石砾，砾径一般5～25 mm，凝灰质胶结，本段侧向电阻率为中低阻反应。在本段沉积结束后，在煤系上部沉积了一套以厚层泥岩为主夹薄层砂岩的地层，该层侧向电阻率为低阻反应。说明地层进入了下一个沉积旋回。

(3)含煤地层厚度及赋煤特征：以ZK501-2号孔(盆中心偏北位置)发育最好，煤层最厚(煤厚度)7.2 m，煤层向四周变化较为明显，煤层变化出现逐渐变薄、分叉以及尖灭的现象，向西部及北部逐渐变薄，向东部逐渐变薄直至尖灭。

钻孔揭露的含煤地层厚度0～443.30 m，平均290 m。

含煤地层自下而上先后沉积了7个煤层，即5～11号煤层，可采煤层4层，分别为5、7、8、9号煤层。埋藏深度179.50～281.95 m，底板标高-20.46～-123.47 m。

参加储量计算的可采煤层4层。平面上连续性相对较好的有3个煤层。分别为7、8和9号煤层。

(4)煤层总厚度：最小值 0.30 m，最大值13.15 m，平均值6.13 m，含煤系数为2.17%。

(5)煤层可采总厚度：最小值2.00 m，最大值12.00 m，平均值6.53 m，可采含煤系数为2.15%。

(6)煤层间距：霍林河组含煤地层下部主要以砾岩为主，中—上部为以厚层泥岩为主地层。

含煤地层连续沉积煤层7层，最上一层与最下一层煤层间距最大值98.20 m，最小值3.30 m。

3.2 沉积环境分析

勘查区与蛟流河矿区同处一个向斜内，同属一个成煤环境，均为湖后成煤。

侏罗纪晚期，受燕山期构造运动影响，湖泊整体上升，进入第一个成煤期。由于向斜发育具有明显的不对称性，向斜中心位于2014-1号孔附近，向西成煤环境较好，向东成煤环境较差，只发育较薄煤层直至消失。

第一个成煤期后，经过一次强烈的构造改造，古构造、古地理发生一定的变化，尤其是受次级断裂FD3和FD4断裂的影响， TJ13-5附近的地层逐渐向上抬起，形成一个北东向小型地垒，将向斜分割成东西两部分，即西部小向斜(蛟流河矿区)和东部小向斜(勘查区)，随之进入第二个成煤期。

受中部地垒影响，该期成煤环境发生分异，赋煤中心分别向东、西方向转移，分别在东西两个小向斜内发育了较厚煤层。

成煤期后，中部地垒持续活动，加之勘查区内多条断裂构造的影响，使西部矿区与东部勘查区发生差异性沉降，导致勘查区煤层赋存深度比西部矿区埋藏深。由于勘查区煤层形成后期的沉降较深，致使垂直裂隙比较发育，矿层被大量黄铁矿及硅质物内充，导致煤层含硫量较高(图3)。

4 工作部署

本次勘查工作主要采用二维地震和地质钻探工作手段。由于本区为完全掩盖区，采取物探先行，地质钻探验证，辅助以数字测井、煤质采样化验等技术手段，进行综合性煤田地质勘查。遵循由表及里，由浅入深，由已知到未知的基本工作原则，边施工边调整设计，为下一步工作提供地质依据。

5 煤层特征

白垩系下统霍林河组为本区的含煤地层，东部ZK508-1号孔，北部的ZK500-4、ZK502-3、ZK504-2均未揭露煤层，且穿过了含煤地层。因此，不仅控制了东部和北部煤层赋存的边界，同时控制了含煤地层的边界。进而查明了含煤地层及煤层仅在勘查区西南部发育。

图3 含煤地层沉积环境浅析示意图

根据测井曲线物性特征及钻探揭露岩性特点，参照蛟流河矿区煤岩层对比资料，将本区发育的煤层对比为上含煤段煤层。

区内共发育6个煤层(进行煤层编号的)，即5、7、8、9、10和11号煤层， 9号煤层在资源储量估算区内几乎全部可采， 8号煤层大部发育，5、7号煤层只局部可采，其它煤层只零星发育。钻孔揭露可采煤层特征见表2。

表2 可采煤层特征一览表

6 煤层对比

经过综合分析对煤层进行对比，9号煤层对比可靠，5、7和8号煤层对比基本可靠。

6.1 岩性特征

蛟流河矿区上含煤段上覆地层岩性大多以泥岩为主，下含煤段与上含煤段之间沉积的岩性以粉砂岩为主，且多含凝灰质成分，下含煤段底部岩性粒度变粗[4]。本次施工钻孔揭露煤层上覆岩性大多以泥岩为主，且较厚。下部以砾岩及含砾砂岩为主。据此，初步确定本区只发育了霍林河组上含煤段煤层。

将ZK502-2号钻孔与邻区2017-8号孔测井曲线进行对比，曲线形态非常相似。进一步证明了该区只沉积了上含煤段煤层(图4)。

6.2 电性特征

9号煤层：煤层长源距伽马明显高幅值，人工伽马明显低幅值，明显区别于其他煤层。侧向电阻率曲线幅值较其他煤层比相对较高，复杂结构煤层长源距伽马和侧向电阻率曲线形态呈锯齿状，底部相对较低—突然增大—逐渐减小[5]。简单结构煤层电阻率曲线形态呈单峰形状，与邻区的9煤层测井曲线形态极其相似。该煤层本身可作为标志层(如图5)。

图4 ZK502-2号钻孔与邻区2017-8号孔测井曲线对比图

6.3 煤层间距

8、9号煤层之间大多发育泥岩(有的相变为碳质泥岩)。两煤层相距3～10 m，间距较小，据此确定8煤层。

根据煤层间距确定7号煤层，将ZK502-2号钻孔与邻区2017-8号孔测井曲线进行对比，确定ZK502-2号钻孔5煤层层位，根据煤层顶底板岩性、参考测井曲线对比，确定其它钻孔的5煤层层位。

7 结论

7.1 主要成果

(1)初步查明勘查区构造形态总体为一向斜构造，勘查区与蛟流河矿区同处于一个大向斜内，受多条断层影响，勘查区西部地层抬起，霍林河组含煤地层缺失。构造复杂程度为中等复杂类型。

(2)初步查明了可采煤层层位为霍林河组含煤地层，可采煤层主要分布在勘查区西南部，勘查区北部及东部没有发育煤层。

(3)对勘查区内4个可采煤层进行资源量估算，提交了各级资源量25 517 kt。

7.2 经验

(1)只有在勘查施工过程中取准取全第一手资料，才能为编制报告打下良好的基础。

(2)钻探工作与测井及其他地质工作及时沟通、协调，为报告提供更为准确的地质资料。

(3)勘查区垂直裂隙比较发育，煤层被大量黄铁矿及硅质物内充，导致煤层含硫量较高(原煤平均4.9%)，但洗煤平均2.7%。由此可见，煤层中硫分含量较高是成煤后环境变化影响，对煤进行水洗后，不影响对煤的利用。

7.3 建议

从勘查区煤层分布形态分析，勘查区外南部赋存有可采煤层的可能性较大，应下一步地质工作中给以考虑。