摘要:陽(yáng)谷—茌平煤田楊營(yíng)井田內(nèi)的巖漿巖順煤層或煤層頂?shù)装迩秩?,?duì)煤層和煤質(zhì)都有嚴(yán)重影響。該文分析研究了巖漿巖的侵入層位、層數(shù)、厚度、巖性及其礦物成分,初步探討了巖漿巖的來(lái)源、地質(zhì)時(shí)代及其對(duì)煤層、煤質(zhì)的影響。
關(guān)鍵詞:楊營(yíng)井田 巖漿巖 煤層 煤質(zhì)
陽(yáng)谷—茌平煤田處于魯西南斷塊拗陷的西北部,聊考大斷裂的東側(cè),東以東阿斷層為界,北隔劉集斷層與黃河北煤田相鄰,南到汶泗斷層與巨野煤田相鄰。楊營(yíng)井田位于陽(yáng)谷—茌平煤田的西南端,總體呈一軸向近南北、向北傾伏的向斜(楊營(yíng)向斜)構(gòu)造,地層傾角南部陡(多在20°左右),中部較緩(一般在10°左右),局部發(fā)育次一級(jí)褶曲,斷層較發(fā)育,以南北向和北東向居多,斷層落差變化大。
井田含煤地層為山西組和太原組,共含煤18層。其中山西組含煤3層(2、3上、3(3下));太原組含煤16層(4、5、6、7、8上、8下、12、12上、14、15上、15下、16、17、18上、18下、19)。各煤層平均厚度累計(jì)13.28m,含煤地層總厚平均255.89,含煤系數(shù)5.2%??刹杉熬植靠刹擅簩樱?上、3(3下)、8下、16、18下)平均厚度累計(jì)6.37m。煤類為焦煤為主的天然焦、無(wú)煙煤、貧煤、貧瘦煤、瘦煤、弱粘煤、焦煤、1/3焦煤、氣煤。
1 巖漿巖的基本特征
1.1 巖性特征
井田地層中有中性巖漿巖侵入體,巖漿巖對(duì)煤系地層、煤層均有較大破壞。井田范圍內(nèi)42個(gè)鉆孔中揭露巖漿巖的鉆孔有29個(gè)。
肉眼鑒定:灰白、淺灰綠、淺灰~綠灰色,微晶至斑晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,含少量黑云母,基質(zhì)為隱晶質(zhì),致密堅(jiān)硬,裂隙較發(fā)育,充填有泥質(zhì)和方解石脈。
據(jù)中國(guó)煤炭地質(zhì)總局徐州檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)室鏡下鑒定屬微晶閃長(zhǎng)巖~閃長(zhǎng)巖,礦物成分,斑晶主要為斜長(zhǎng)石和正長(zhǎng)石,基質(zhì)中針狀斜長(zhǎng)石占絕大多數(shù),少量正長(zhǎng)石,偶見石英,含少量重礦物。微晶~斑狀結(jié)構(gòu),斑晶為自形~半自形~細(xì)晶結(jié)構(gòu),基質(zhì)為隱晶結(jié)構(gòu),為中性巖漿淺成侵入巖。
1.2 侵入時(shí)代
據(jù)鄰區(qū)資料,絕對(duì)年齡為68.15百萬(wàn)年,大致相當(dāng)于燕山晚期。
1.3 巖漿巖來(lái)源及分布特點(diǎn)
1.3.1 巖漿巖來(lái)源
揭露巖漿巖的鉆孔以井田東部的17-1鉆孔和井田西部的1-2鉆孔巖漿巖對(duì)地層破壞最為嚴(yán)重。由此結(jié)合鉆探和地震資料分析,侵入本井田的巖漿巖受井田東西邊界斷層?xùn)|阿斷層和F19、F20斷層及其附生斷層的控制,來(lái)源主要有兩處:一是井田東部的東阿斷層,二是井田西部F19、F20斷層,巖漿由沿?cái)鄬由锨植⑾蚓飪?nèi)煤系及其它地層侵入,遇薄弱地層后順層侵入逐漸發(fā)育為四組侵入范圍較大層位較為穩(wěn)定的巖漿巖體,且在侵入?yún)^(qū)帶附近有分叉現(xiàn)象。
1.3.2 巖漿巖分布特點(diǎn)及侵入層位
井田巖漿巖分布平面上主要分為東西兩塊,西部塊段基本上以第7勘查線為邊界,勘查線以西3煤層被巖漿巖吞蝕;東部塊段邊界不規(guī)則,呈向東開口的反“凹”字形狀。
除順各煤層侵入的巖漿巖外,其它侵入井田內(nèi)部的巖漿巖在垂向上根據(jù)主要煤層、標(biāo)志層分布及巖漿巖侵入煤系地層情況,以3煤層頂板砂巖、八灰、十灰、十二灰為界,基本可將巖漿巖分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四組,四組巖漿巖在本礦井煤系地層中都是獨(dú)立的。
第I組巖漿巖來(lái)源主要為井田東部的東阿斷層,該組巖漿巖結(jié)晶程度最差,巖漿沿山西組3煤層頂板由東向西侵入,層位相當(dāng)于2煤層層位,層數(shù)1~5層。本組巖漿巖總厚0~39.60m,平均12.17m,厚度最大的為井田東部的HJ16-7鉆孔。根據(jù)鉆孔揭露情況分析,該組巖漿巖垂向上可能有分叉現(xiàn)象,對(duì)3煤層煤質(zhì)影響較大,其分支在井田中南部的局部地段甚至吞蝕了3煤層。
第Ⅱ組:來(lái)源為井田東部的東阿斷層,該組巖漿巖結(jié)晶較第I組好。巖漿沿太原組中15煤層位由東向西侵入,層數(shù)1層,侵入層位較為穩(wěn)定。在侵入過(guò)程中可能有穿層現(xiàn)象,個(gè)別地段對(duì)8下煤層有一定影響。揭露該組巖漿巖的鉆孔5個(gè),厚度2.55~8.76m,平均6.13m,平面上侵入規(guī)模較小。
第Ⅲ組:來(lái)源為井田東部的東阿斷層,該組巖漿巖結(jié)晶較第I、Ⅱ組更好。巖漿沿太原組中煤層層位由東向西侵入,層數(shù)1~2層,揭露該組巖漿巖的鉆孔3個(gè),厚度11.15~35.10m,平均20.12m。該組巖漿巖有穿層現(xiàn)象,13~15線間,巖漿巖由沿16煤層侵入上穿至十(十下)灰頂板,向西侵入層位較為穩(wěn)定。該組巖漿巖對(duì)16煤層影響較大,16煤層局部被吞蝕。
第Ⅳ組:來(lái)源為井田東部的東阿斷層,該組巖漿巖結(jié)晶程度最好。巖漿沿本溪組中的薄弱地層由東向西侵入,層數(shù)1~4層,揭露該組巖漿巖的鉆孔6個(gè),厚度2.98~19.60m,平均12.43m。該組巖漿巖對(duì)本礦井可采、局部可采煤層影響不大。
2 巖漿侵入對(duì)煤層煤質(zhì)的影響
2.1 對(duì)煤層的影響
井田范圍內(nèi)除8下煤層賦存范圍內(nèi)受巖漿巖影響較小外,其它各可采、局部可采煤層及其煤質(zhì)均受巖漿巖侵入影響,井田東、西兩部均被巖漿巖吞蝕,煤層可采范圍嚴(yán)重縮小。
2.2 對(duì)煤質(zhì)的影響
各可采煤層煤質(zhì)平面分布規(guī)律為:3上煤層西南部被巖漿巖吞蝕,可采范圍內(nèi)多為貧煤、弱粘煤,HJ9-3孔為一獨(dú)立焦煤點(diǎn)。3(3下) 煤層西部、東部大面積被巖漿巖吞蝕,西邊吞蝕邊界向井田內(nèi)部大面積變質(zhì)為貧煤、弱粘煤,HJ8-12孔變質(zhì)為無(wú)煙煤,HJ7A-1孔變質(zhì)為焦煤,HJ8-10、HJ8-2兩孔受巖漿巖影響較小為氣煤;東部HJ16-7孔、14-1孔HJ13-1孔均變?yōu)樘烊唤?,東邊吞蝕邊界向井田內(nèi)部煤層為一窄條帶高變質(zhì)的無(wú)煙煤、貧煤帶,大面積為1/3焦煤和焦煤分布,HJ12-3孔受巖漿巖影響較小為氣煤,綜合分析全井田巖漿巖分布及煤類分布變化情況,預(yù)測(cè)北部大面積應(yīng)為焦煤分布。8下煤層?xùn)|南部大面積被巖漿巖吞蝕,僅HJ10-5孔采樣化驗(yàn)屬焦煤,因此,綜合分析全井田受巖漿巖影響煤類變化規(guī)律,推斷巖漿巖附近應(yīng)有一窄條帶貧煤區(qū),其余大面積為焦煤分布。16煤層西北角被巖漿巖吞蝕,可采范圍內(nèi)西邊HJ7A-1、9-1孔變質(zhì)為天然焦,中部多為貧煤,東邊為1/3焦煤帶。18下煤層?xùn)|南部被巖漿巖吞蝕,HJ14-3孔變質(zhì)為無(wú)煙煤,可采范圍內(nèi)大面積為貧煤、弱粘煤,9-1孔小面積為1/3焦煤。
井田內(nèi)煤層為深成變質(zhì)的氣煤。各煤層均在深成變質(zhì)作用的基礎(chǔ)上不同程度的迭加了巖漿熱變質(zhì)作用,使局部煤的變質(zhì)程度有不同程度的增高,由低變質(zhì)階段的氣煤變質(zhì)為中、高變質(zhì)階段的1/3焦煤、焦煤、瘦煤、貧煤、無(wú)煙煤,甚至變?yōu)樘烊唤埂M瑫r(shí)各煤層的化學(xué)性質(zhì)和工藝性能都不同程度地發(fā)生了一系列變化,從正常煤到天然焦,水分、灰分、視密度、反射率增高,揮發(fā)分、發(fā)熱量、氫氧含量、粘結(jié)性等明顯降低。
3 結(jié)語(yǔ)
①楊營(yíng)井田由于巖漿侵入煤系地層,各煤層不同程度地受到了熱變質(zhì)作用,呈多煤類并存狀況。
②巖漿巖對(duì)煤層煤質(zhì)的影響主要控制因素為巖體到煤層的距離,其次要因素為巖漿巖侵入煤層的位置和煤層厚度、結(jié)構(gòu)。
③巖漿直接侵入煤層使得煤層厚度顯著變薄,煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜化,可采性變差;煤的水分、灰分和視密度顯著增大,揮發(fā)分、發(fā)熱量、氫氧含量等明顯降低,從而降低了煤的工業(yè)利用價(jià)值。
參考文獻(xiàn):
[1]山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì).山東省陽(yáng)谷—茌平煤田楊營(yíng)煤礦建井地質(zhì)報(bào)告[R].山東泰安:山東省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì),2012.
[2]黃興龍,李翠芳,周麗麗,等.巖漿巖侵入下煤變質(zhì)程度的控制因素分析[J].中國(guó)煤炭地質(zhì),2011,8:70-72.
[3]劉松良,郭劍萍.山東黃河北煤田巖漿巖特征及其對(duì)煤層煤質(zhì)的影響[J].中國(guó)煤田地質(zhì),2003,6:14-15.
作者簡(jiǎn)介:
任守康(1970-),男,山東萊蕪人,畢業(yè)于徐州煤炭工業(yè)學(xué)校,地質(zhì)工程師,現(xiàn)從事煤田地質(zhì)勘查工作。