甘肃省西涧泉盆地地质特征及找煤前景研究

尚兆聪

（甘肃煤田地质局，甘肃 兰州 730000）

西涧泉盆地位于甘肃省肃北县西南部。北距肃北县马鬃山镇约110km，南距玉门市约68km。面积约500km2。自1958 年至今，地矿局系统和煤田系统先后在肃北地区开展过大量的地质勘查工作。

1 区域地质背景

1.1 地层

西涧泉盆地地处北山赋煤带。地层区划据《甘肃省地质》（甘肃省地质矿产局：赵如石等，2009 年）隶属于塔里木地层区（Ⅱ）北山分区（Ⅱ1）的柳园小区（Ⅱ13），如图1 所示，区域地层系统见表1。

图1 西涧泉盆地地层区划图

西涧泉盆地内大部分地区为第四系和新近系覆盖，仅在局部地区出露中侏罗统沙婆泉群(J2sh)，但出露面积较小。区内地层自邻区钻孔揭露自下而上有：中侏罗下统芨芨沟群（J1jj）、中侏罗中统沙婆泉群（J2sh）、中侏罗上统沙枣河组（J3s），白垩系下统老树窝群（K1ls），新近系上新统苦泉组（N2k），更新统（Qp）及全新统（Qh）。中侏罗世沙婆泉群（J2sh）和早白垩世老树窝群（K1ls）是本区最主要的两个含煤地层时代。

1.2 构造

西涧泉盆地所属的北山地区大地构造单元属于天山-兴蒙造山带的北山段。

中生代盆地是侏罗系、白垩系聚煤的有利场所，这些盆地受海西地槽的古基底和构造的控制，海西褶皱带的主要方向是北西西-近东西向的。野马泉-沙婆泉盆地，红柳大泉-芨芨台子盆地及北山煤窑盆地就是在海西褶皱带复背斜之上的凹陷内。但并非所有凹陷都有侏罗系赋存，而在盆地的边缘则是侏罗系沉积的主要场所，如金庙沟-西山煤窑含煤盆地。

根据1985 年省地矿局物探七分队，在西涧泉盆地进行煤田物探普查工作。西涧泉盆地的基底断裂分两组，一组为北东向，另一组为近东西向，以北东向断层为主，此外还有近南北向断层，其中F1-1、F1-2、F1-3、F1-4、F1-5、F1-6几组断层组成北东向断裂，是同一期断裂，且形成较早。近南北向断层F2-1、F2-2切割了北东向断层，形成较晚，北东向断裂多成隐伏状产出，在重力场反映为重力异常梯度带。对近东西向断裂构造有明显的错断现象。

由于断层切割使西涧泉盆地成为断陷盆地。前人将其划分为2 个凹陷，3 个隆起（如图2 所示）。

图2 西涧泉盆地构造纲要图

1.3 岩浆岩

北山地区主要为晚古生代构造岩浆岩区。晚古生代酸性岩多呈大型岩基状产出，岩体在空间略呈近东西向带状展布，与区域构造线方向一致，古生界及更老地层长变质或蚀变，具边缘混合岩化，形成独特的地质景观。

2 区域构造和聚煤规律

北山地区存在着一系列中新生代盆地，其中的一些盆地中有中侏罗含煤地层分布，其上有下白垩统地层覆盖（局部含可采煤层），而且呈超覆沉积。天山-兴蒙褶皱系的部分地区经历三叠纪末期的印支运动以后，在早燕山旋回中下陷成为盆地，在侏罗纪尤其是中侏罗世，由于构造、气候、古植物、物源供应等条件的配合下形成侏罗纪含煤盆地，也是天山-兴蒙褶皱系中最重要的聚煤期。侏罗纪含煤盆地的特点之一是湖相地层发育，厚度大，沉积范围广。在燕山运动第2 幕盆地萎缩、隆起，第一次聚煤期结束。在燕山运动第3 幕以后，再一次下陷成为湖盆，而且范围更大，在局部地区（主要是甘肃北部、内蒙古、东北及蒙古）形成第二次聚煤期，即早白垩世含煤期。在燕山运动晚期，尤其是喜山运动使本区大范围隆起，侏罗纪原型含煤盆地遭到破坏，构成多个残留小盆地。

西涧泉盆地即是侏罗纪残留盆地之一。它与沙婆泉、北山煤窑、西山煤窑、芨芨台子等多个（煤产地）属于同一个侏罗纪原型盆地，上述煤产地都没有发现边缘相沉积，具有相同的沉积环境（如图3所示）。

图3 北山地区煤矿点、勘查区及含煤盆地分布图

3 煤层、煤质

西涧泉盆地东为红柳泉西勘查区和金庙沟矿区，同属于北山赋煤带，在构造环境、沉积特征、聚煤规律等方面具有相似的特征和条件，故借鉴采用金庙沟矿区煤层煤质资料，作为确定西涧泉盆地煤层、煤质的依据。

3.1 煤层

完成详查的邻区金庙沟矿区的中侏罗统沙婆泉群含煤14 层（包括煤线），其中含主要可采煤层二层（煤3 层、煤4 层），局部可采煤层二层（煤1层、煤2 层）（见表2）。

表2 金庙沟矿区主要煤层一览表

3.2 煤质

据金庙沟矿区中侏罗统沙婆泉群下岩组（J2sha）所含的可采煤层的煤质特征如下：

煤的物理性质及煤岩特征：黑色，条痕棕黑色，质轻，致密，断口见贝壳状，均一结构，块状，易风化成粉末状。光泽暗淡、半暗型煤。在有机显微组分中镜质组较高，惰质组极低，部分样品中稳定组和腐泥组含量很高。反射率0.446%～0.476%，属0 变质阶段或Ⅰ变质阶段。

煤的化学及工艺性质：金庙沟矿区煤的灰分分级分别属于特低灰煤（煤1 层、煤3 层）、低灰煤（煤2 层）和中灰煤（煤4 层）；硫分分级属特低硫煤（煤1层）和低硫煤（煤2、煤3、煤4 层）；发热量分属中热值煤（煤4 层）和高热值煤（煤1、煤2、煤3 层）；煤类为长焰煤（见表3）。

表3 金庙沟矿区主要煤质表

预计西涧泉盆地内中侏罗统沙婆泉群下岩组（J2sha）含煤地层的煤层、煤质特点基本上同于金庙沟矿区，但由于煤层埋藏深度及上覆地层偏厚，推测煤的变质程度会稍有升高。

4 西涧泉盆地找煤前景

1）结合西涧泉盆地“两凹陷三隆起”的构造特征，南部凹陷带（JA2、JA3）和东部长垣状凹陷（JA1）是盆地内煤层沉积的有利区。

2）在盆地中部，即JA3 北侧、JA1 西侧的地表可见中侏罗世沙婆泉群（J2sh）地层的出露；且在盆地北部的局部隆起带中，A8 水文孔在209.94m 见中、下侏罗统的砾岩，推测本区内普遍赋存中侏罗统含煤地层；次要含煤地层是早白垩世老树窝群（K1ls）。

3）甘肃煤炭地质勘查院在编制《甘肃省煤炭资源潜力评价》时，曾对肃北煤田潜在煤炭资源进行了预测，其中西涧泉预测区的预测面积为309.95km2，预测的潜在资源量为18597 万t，其中预测深度600～1000m 资 源 量 为4543 万t，1000～1500m资源量为10894 万t，1500～2000m 资源量为3160 万t。

综上所述，从构造特征和聚煤规律分析以及周边的肃北煤田其他盆地、开采矿区揭露资料，结合前人对西涧泉盆地的研究成果，分析认为本区赋存侏罗统含煤地层的可能性较大，有开展进一步煤炭勘查工作的价值。