王國臣，李 鑫，杜紅波

吉林省煤業(yè)集團(tuán)有限公司，吉林 長春 130012

0 引言

具有百年開采歷史的遼源煤礦正處于“資源枯竭”階段，已影響該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人文建設(shè)，煤炭資源的再開發(fā)正是當(dāng)前遼源地區(qū)亟待解決的重中之重問題。作者有機(jī)會與原長春地質(zhì)學(xué)院劉占聲教授共同研究“吉林省煤田分布特征和預(yù)測”，就遼源老礦區(qū)的成煤構(gòu)造環(huán)境、含煤層位、煤礦保存條件，煤礦勘探與開采等方面問題進(jìn)行了探討研究，以此為契機(jī)對遼源西安老礦深部及外圍找礦預(yù)測獲取了科學(xué)創(chuàng)新性調(diào)查研究成果。

1 含煤盆地地質(zhì)概況

遼源西安煤礦坐落于遼源市西安區(qū)，中生代含煤盆地的東南端。該盆地是遼河源北西向晚侏羅紀(jì)斷陷式火山含煤盆地向西北的延伸部分，遼源盆地與遼河源盆地具有同根同源的特征。在遼源盆地的北東和南西兩側(cè)被高角度正斷層控制，顯示了狹長型火山斷陷盆地形態(tài)。北西延展至遼源東遼縣轄區(qū)內(nèi)，盆地以凹陷形式演化，晚侏羅紀(jì)火山巖和含煤巖系的堆積表現(xiàn)向北東方向超伏形式擴(kuò)展形態(tài)，使遼源盆地形態(tài)的明顯向北擴(kuò)大，其西南側(cè)仍受北西向斷裂控制。在遼河源—遼源火山盆地的西南側(cè)，彼鄰東豐—平崗斷陷式火山含煤盆地，該盆地延展到平崗地區(qū)轉(zhuǎn)向北，在大水缸地區(qū)該盆地與遼源盆地匯合成近南北向云頂鎮(zhèn)（大水缸）晚侏羅紀(jì)盆地，在遼源盆地和平崗—大水缸盆地之間即為白泉北西向隆起。在研究區(qū)內(nèi)遼源市—大水缸盆地實際上是一個北西向延展，向南西方向凸出的弧形火山含煤盆地的基本構(gòu)造，它控制著盆地內(nèi)晚侏羅紀(jì)德仁期火山噴發(fā)，久大期湖沼相沉積、安民期火山噴發(fā)，以及長安期河流相—湖沼相至湖相的沉積環(huán)境，從而造就了兩期火山噴發(fā)和兩期含煤沉積相的多元地層層序疊層結(jié)構(gòu)的地層特征。

2 含煤盆地演化過程

在盆地內(nèi)德仁期火山噴發(fā)面積較大，其火山巖組合是下部以中性安山巖類夾玄武質(zhì)安山巖組合，發(fā)育有杏仁狀安山巖、安山角礫巖、凝灰?guī)r等，在上部的安山巖中間夾中酸性英安巖和流紋巖，組成了德仁組（J31d）火山巖。德仁組火山巖堆積各地不等，一般厚度在200～500m；進(jìn)入第一期火山間歇期—久大期，主要沉積了河流相與湖沼相相間發(fā)育的環(huán)境期，但在盆地的中心地帶主要是湖沼相沉積為主，其巖性以砂礫巖、砂巖、泥巖夾煤層，可采煤層多層，巖相相間變化，但由于遼源盆地較大，其湖沼相分布范圍有所擴(kuò)大，此間歇期雖然時間較短，但分布面積大于遼河源盆地，其成煤范圍也將大于遼河源盆地，久大組（J32j）沉積厚度約200m左右。進(jìn)入安民期即盆地的第二次火山噴發(fā)期，安民組（J33a）主要以安山巖熔巖和火山碎屑巖為主，間夾正常沉積的粗碎屑巖，其巖性組合是安山巖，氣孔杏仁狀安山巖、安山質(zhì)角礫巖、夾礫巖、砂礫巖，頂部以凝灰質(zhì)巖石增多，其沉積厚度100～400m不等；晚侏羅紀(jì)長安期火山活動進(jìn)入逐漸消亡時期，長安期盆地以轉(zhuǎn)入正常凹陷盆地的河流相、湖沼相和湖相沉積環(huán)境，其盆地凹陷范圍有所縮小，僅盆地中心區(qū)域發(fā)育，其盆地的發(fā)育特點是顯示了由西南向東北方向的掀斜式凹陷特征，即長安期在下部以河流相廣泛分布，其上發(fā)育了湖沼相沉積地層，并顯示了間歇交替的特征，表現(xiàn)出含煤地層層數(shù)多、煤層較薄。但向盆地中心地帶湖沼相地層發(fā)育，連續(xù)性較好，煤層較厚，沿走向延伸穩(wěn)定。在長安期的中晚期進(jìn)入了湖相沉積環(huán)境，湖相地層覆蓋了長安組（J34ca）的大部，在盆地東北側(cè)和西端有超伏下伏地層的現(xiàn)象，長安組（J34ca）沉積厚度在400～600m間（圖1）。

圖1 含煤巖系地層柱狀示意圖Fig.1 Columnar sketchmap of coal-bearing rock series

進(jìn)入晚侏羅紀(jì)末期遼源地區(qū)發(fā)生了由西南向北東方向的強(qiáng)烈擠壓運(yùn)動。本次構(gòu)造變動對盆地侏羅紀(jì)地層產(chǎn)生了決定性構(gòu)造形變，在區(qū)內(nèi)形成了遼源北西向弧形向斜構(gòu)造（圖2）。

圖2 褶皺構(gòu)造分布示意圖Fig.2 Schematic diagram of fold structure

遼源向斜在大水缸地區(qū)轉(zhuǎn)向北，與平崗—大水缸向斜復(fù)合成大水缸南北向向斜并向北方向延伸，其中間的白泉背斜向北西傾伏消亡于大水缸地區(qū)，該背斜的核部為強(qiáng)烈隆起的花崗巖塊，同時發(fā)生了強(qiáng)烈的由南西向北東的推移擠壓作用，使遼源向斜的西南翼抬升，在盆地內(nèi)形成次級背向斜構(gòu)造，使長安組（J34ca）含煤地層褶皺抬升。在遼源向斜的西南翼還發(fā)育了軸向（北西向）斷階式正斷層組合，即向核部依次下降的組合正斷層帶，使長安組、安民組和久大組的連續(xù)性受到破壞，在向斜核部地段巖層產(chǎn)狀平穩(wěn)，斷裂破壞較小，轉(zhuǎn)入東北翼，地層產(chǎn)狀平緩（向斜的東南端），長安組地層出露地表，顯示了長安組與安民組、久大組的正常接觸關(guān)系（圖3）。

在遼源向斜形成過程中，橫切褶皺軸的北東向張性正斷層發(fā)育，特別是與區(qū)域性北東向斷裂作用復(fù)合后，北東向斷裂帶更發(fā)育，對遼源向斜構(gòu)造發(fā)生了強(qiáng)烈的切割作用，將北西向遼源向斜構(gòu)造切割成數(shù)塊，每塊依次由東向西的、由北西向向北北西方向扭動，從而使遼源向斜成為向西南凸出向北北西方向延伸的弧形展布形態(tài)。在第三紀(jì)時期，一些大型北東向斷裂帶成為第三紀(jì)玄武巖噴發(fā)的重要構(gòu)造通道；遼源向斜的東北翼，老頭山北東向斷裂帶以西地段發(fā)育一組北西向斷裂，該組斷裂是向斜北翼走向正斷層組合構(gòu)造帶的代表性斷裂，斷層面產(chǎn)狀傾向西南，傾角50°左右。這些北西向構(gòu)造斷層使西南盤長安組下降，被埋伏在泉頭組（k1q）之下，從而保護(hù)了長安組含煤巖系；進(jìn)入白堊紀(jì)泉頭期，遼源向斜西南翼和北東翼兩翼發(fā)育的北西向斷層繼續(xù)發(fā)生相向型下降運(yùn)動，從而沉積了泉頭期的洪坡積和河流沖積向堆積、其沉積厚度大于300m，覆蓋了長安組（J34ca）；進(jìn)入第三紀(jì)遼源地區(qū)發(fā)生了北東向斷裂構(gòu)造變動，在其與北西向斷裂交匯部位導(dǎo)引了玄武巖漿噴發(fā)，形成中心式噴發(fā)的玄武巖蓋，如老道山、猛虎亮山、一座營山等玄武巖蓋，這些塊狀分布的玄武巖蓋不僅覆蓋了泉頭組（k1q）,客觀上同時覆蓋了長安組（J34ca）（圖4）。泉頭組和玄武巖(β)的沉積雖然客觀上保護(hù)了遼源地區(qū)的多元含煤地層結(jié)構(gòu)，同時也給煤炭的普查勘探和采礦帶來了困難與誤導(dǎo)，因此揭開覆蓋層尋找隱伏含煤礦層將是今后指導(dǎo)找礦的重要方向。

圖3 遼源盆地北東向橫剖面構(gòu)造形態(tài)示意圖Fig.3 NE cross pro fi le structure sketchmap of Liaoyuan Basin

3 含煤地層特征

通過成煤的構(gòu)造環(huán)境、含煤巖系的層數(shù)及其與火山巖的關(guān)系，以及后期覆蓋層的疊加，斷裂構(gòu)造的改造等全面分析，現(xiàn)明確地認(rèn)定遼源盆地中有兩套含煤巖系，即久大組（J32jd）和長安組（J34ca）。久大組在遼源盆地近百年開采歷史中尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)的開采資料，在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中也無相關(guān)的報導(dǎo)，使人們的找礦思路受到極大的限制。實際上在遼源盆地內(nèi)久大組分布廣、埋藏深，其礦產(chǎn)屬于再開發(fā)多屬隱伏在深部的豐富資源，它是今后遼源地區(qū)尋找煤炭資源的新的找礦方向；長安組分布較廣，埋藏深淺不一，多處已被開發(fā)，但仍有開發(fā)的潛力。經(jīng)綜合研究查明現(xiàn)遼源地區(qū)所有大小煤礦開采的煤礦均屬于同一含煤巖系，即長安組含煤層位。長期以來對其隸屬雖說法不一，在空間關(guān)系上各有紛說，普查勘探深度和廣度各不相同，主要受下列因素的影響所致，一是對長安組含煤巖系的成煤構(gòu)造環(huán)境、巖相古地理和巖相分布規(guī)律、構(gòu)成巖系的構(gòu)造形態(tài)展布研究程度不夠；二是長安組分布區(qū)大部分地段被泉頭組（k1q）覆蓋，其覆蓋程度和深度研究不等；三是第三紀(jì)玄武巖屬于中心式火山熔巖巖蓋，在普查勘探和采礦工作中往往被作為終止點，誤導(dǎo)了礦產(chǎn)分布的延伸分布特征的判定；四是遼源向斜內(nèi)發(fā)育的軸（走向）向斷層、橫向斷層、斜向斷層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)未作深入調(diào)查研究、往往鉆探打在斷階上或采礦追索到斷層面上往往作出無煤帶等結(jié)論，制約著普查勘探和采礦的深入展開；五是遼源盆地的西南緣受逆斷裂控制，使向斜西南緣長安組含煤巖系受斷層擠壓作用發(fā)生褶皺，或掩埋于斷層下盤構(gòu)造特征，往往見花崗巖即認(rèn)為是盆地邊緣，嚴(yán)重制約了該地帶的繼續(xù)找礦工作；六是過往鉆探和采礦工作中一個很大的誤區(qū)是只要見到凝灰?guī)r就終孔或止步，嚴(yán)重障礙了對凝灰?guī)r及安山巖層之下久大組煤系地層的開發(fā)。

4 找煤方向

綜上所述，可認(rèn)定遼源市地區(qū)賦存著豐富的煤炭資源，它不僅是可以向深部找礦，在區(qū)內(nèi)外圍及被遺忘的地區(qū)仍有找礦的潛力，即遼源西安礦區(qū)及外圍具有再開發(fā)的前景。西安礦及其外圍地區(qū)普查勘探新的找礦方向，首先應(yīng)著眼第一套含煤巖系——久大組（J32j）的普查勘探，其找礦方向有二：一是遼源盆地周邊地區(qū)淺層地帶久大組的調(diào)查，二是盆地深部久大組含煤巖系的勘探；其次是長安組（J34ca）含煤巖系中煤炭資源開發(fā)，其開發(fā)方向是對前述6條誤導(dǎo)因素的破解，也是對長安組煤層得以再開發(fā)，尤其是在區(qū)域面積分布上，認(rèn)真根據(jù)成煤巖相的分布特征，煤層分布的連續(xù)性和穩(wěn)定性，以及被蓋層深埋地段的找礦具有廣泛的前景；第三是在平崗—大水缸向斜與遼源向斜交匯復(fù)合的南北向大水缸向斜以北延伸地區(qū)，將是未來找礦的重要方向區(qū)。

圖4 吉林省遼源西安礦及外圍區(qū)域地質(zhì)圖Fig.4 Xi'anmine and peripheral regional geologicmap of Liaoyuan, Jilin Province

[1] 周錫勝，孫 弢.平崗盆地找煤前景的研究[J].吉林地質(zhì)，1986,(4).

[2] 劉海榮，徐松柏.對遼源煤田沉積特征及聚煤規(guī)律的認(rèn)識[J].煤礦開采，2008，(2).

[3] 吳克平，劉穎鑫，魯艷平.吉林省煤炭資源賦存規(guī)律及含煤遠(yuǎn)景[J]. 吉林地質(zhì)，2008,(2).

[4] 董澤安，劉鐵軍，等.吉林省遼源市殘煤資源的開發(fā)利用[J].科技信息，2010，(26).