雷德利

(福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福州，350013)

連城坪上礦區(qū)位于上杭—云霄斷裂帶西北端的東北側(cè)，賴坊—廟前北北東向次級斷裂帶南段；處于胡坊—永定隆起構(gòu)造西緣，閩西南坳陷帶西部含煤條帶中部[1]；處于連城復(fù)式向斜中段東翼。礦區(qū)以推覆構(gòu)造為主，且推覆構(gòu)造對煤礦的貯存起到?jīng)Q定性的作用；區(qū)內(nèi)滑脫斷裂對煤系底部有直接限制作用。礦區(qū)產(chǎn)可采煤5層，煤層編號3，4，5，6，7，均產(chǎn)自童子巖組三段，而該煤系受推覆構(gòu)造的控制,均貯存于更老的早石炭世林地組蓋層之下。筆者以普查資料為依據(jù)*福建省地質(zhì)調(diào)查研究院，福建省連城縣坪上礦區(qū)煤礦普查報告，2014。，對礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造進行控煤分析，對區(qū)內(nèi)煤層進行預(yù)測，為礦區(qū)下一步找礦勘查提供幫助。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

區(qū)內(nèi)地層以不完整的晚古生代為主，其次為中生代沉積蓋層。晚古生代地層有晚泥盆世桃子坑組，早石炭世林地組，晚石炭世經(jīng)畬組、老虎洞組，早二疊世船山組，中二疊世棲霞組、文筆山組、童子巖組；中生代地層有晚侏羅世長林組，早白堊世坂頭組。其中，煤層產(chǎn)自童子巖組；此外，礦區(qū)位于福建省西部含煤條帶，童子巖組與文筆山組沒有明顯界線，故區(qū)內(nèi)劃分出童子巖組三段及中二疊世文筆山組至童子巖組二段這兩套地層(圖1)。

圖1 連城縣坪上煤礦地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Pingshang coal mine in Liancheng county1—第四系；2—坂頭組；3—童子巖組三段；4—文筆山組至童子巖組二段；5—棲霞組；6—老虎洞組；7—經(jīng)畬組；8—林地組；9—桃子坑組；10—晚侏羅世似斑狀中粒黑云母正長花崗巖；11—晚侏羅世少斑中細(xì)粒黑云母正長花崗巖；12—晚侏羅世似斑狀中粒黑云母二長花崗巖；13—花崗巖脈；14—整合地質(zhì)界線；15—巖相界線；16—推測地質(zhì)界線；17—角度不整合界線；18—平行不整合界線；19—逆沖推覆構(gòu)造；20—逆斷層及其編號；21—正斷層及其編號；22—勘探線及編號；23—未知名植物化石及雙圓海百合莖化石采集點；24—竣工鉆孔及編號；25—礦區(qū)探礦權(quán)范圍

中二疊世文筆山組至童子巖組二段：為一套以淺海相為主的沉積地層，大部分在北北東向呈飄帶狀斷續(xù)出露于甲元亭—墩坑一帶，其次在南山任西側(cè)小范圍出露。該段地層由濱海波浪帶—瀉湖海灣相兩個大旋回組成，主要巖性為灰綠色、灰黑色薄層狀泥巖，粉砂質(zhì)泥巖夾中薄層狀粉砂巖，呈北北東向展布，傾向北西，傾角35°～50°。該地層與童子巖組呈整合接觸，東側(cè)與林地組接觸關(guān)系不詳。

中二疊世童子巖組第三段：零星出露于礦區(qū)南部，大面積隱伏于礦區(qū)深部，見于ZK202、ZK401、ZK402、ZK403、ZK801、ZK802。該段以ZK401保存較完整，為一套海陸交互相含煤細(xì)碎屑沉積建造，由淺灰色細(xì)砂巖及灰黑色炭質(zhì)泥質(zhì)、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤層、煤線組成，巖層多為中薄-中厚層狀，局部為厚層狀，水平層理發(fā)育，地層傾角25°～45°，地層厚度約175 m，含煤層、煤線11層，其中可采煤層5層。該段含豐富的植物化石、黃鐵礦結(jié)核、泥質(zhì)結(jié)核，底部地層含腕足類、海百合莖等動物化石。

1.2 侵入巖

區(qū)內(nèi)晚侏羅世巖體發(fā)育，礦區(qū)西北角地表主要有肉紅色少斑中細(xì)粒黑云母正長花崗巖；南側(cè)的肉紅色似斑狀中粒黑云母正長花崗巖和東側(cè)的晚侏羅世肉紅色似斑狀中粒黑云母二長花崗巖。但鉆孔煤系段未見侵入巖，侵入巖對煤系影響不大。

1.3 構(gòu)造

區(qū)內(nèi)除早白堊世坂頭組不整合于晚古生代地層之上以外，推覆構(gòu)造與脫底斷層組成總的構(gòu)造骨架。礦區(qū)位于連城復(fù)式向斜東翼，受推覆構(gòu)造影響，區(qū)內(nèi)向斜特征不甚明顯。區(qū)內(nèi)斷層有F0～F8，其中，F(xiàn)0為滑脫斷層，F(xiàn)6為正斷層，F(xiàn)1、F2、F3、F4、F5、F7為逆(沖)斷層，F(xiàn)1～F4組成疊瓦狀；F8為逆沖推覆構(gòu)造前緣之反沖逆斷層。

1.3.1 褶皺構(gòu)造

區(qū)內(nèi)晚古生代地層構(gòu)成連城復(fù)式向斜之東翼，總體表現(xiàn)為單斜，總體傾向260°～280°，傾角15°～40°，從璧洲至外圍西側(cè)朋口一帶，核部被晚三疊世巖體侵蝕產(chǎn)出不全；單斜內(nèi)揉皺發(fā)育，呈緊閉狀，孔內(nèi)特征明顯(圖2)。

圖2 坪上礦區(qū)鉆孔內(nèi)小褶皺示意圖Fig.2 Sketch map of small fold structure in the borehole in Pingshang mining area

1.3.2 斷層

F0滑脫斷層：該斷層從南廟前小莒煤礦、莒蓮煤礦經(jīng)該區(qū)至北長灌、北團煤礦，晚古生代地層均受其影響。斷層走向北北東，傾向北西西，傾角40°～70°，在南側(cè)區(qū)外廟前一帶有出露。區(qū)內(nèi)屬隱伏斷裂，7個孔均有揭露，表現(xiàn)為地層缺失，上盤為童子巖組第三段、文筆山組至童子巖組第二段，下盤為棲霞組。該斷層是造成煤系底部缺失的重要構(gòu)造，屬區(qū)內(nèi)主要的控礦構(gòu)造之一，對煤系有直接影響，因直接影響煤系底部又名“脫底斷層”[2]。

F1逆(沖)斷層：出露于礦區(qū)南部ZK404東側(cè)，見于ZK40孔深1370.10 m、ZK404孔深130.39 m處。斷層走向北北東，傾向北西西，傾角為60°～75°，地表出露長度大于1.5 km，造成地層重復(fù)。斷層上盤為文筆山組至童子巖組第二段，下盤為童子巖組第三段，含可采煤層，該構(gòu)造斷失下盤煤系頂部的同時也使下盤煤系免于風(fēng)化剝失。

F2隱伏逆(沖)斷層：僅由ZK401控制，下距F1斷層110 m左右，傾角35°，斷層上盤為文筆山組至童子巖組第二段，下盤為童子巖組第三段，見5層煤層。

F3逆沖推覆斷層：該斷層規(guī)模較大，地表斷續(xù)呈港灣狀出露，斷層線見于勘察4線峰頂岌、戴頭、南山任、墩坑及墻里等地，局部被早白堊世坂頭組及第四系覆蓋，長大于4 km；深部見于ZK401、ZK402、ZK403、ZK801、ZK802及ZK202。斷層面走向南北，向西-西南傾伏，傾角30°左右，上盤為桃子坑組、林地組，下盤為長林組、文筆山組至童子巖組二段和三段，斷層面兩側(cè)構(gòu)造透鏡體及片理化發(fā)育，反映了逆斷層壓性作用特征。該斷層覆蓋下部地層并于局部(ZK401)斷失煤系，對大部分煤系起保護作用，屬區(qū)內(nèi)重要控礦構(gòu)造之一。

F4逆(沖)斷層：位于礦區(qū)的中西部，經(jīng)TC601及ZK402揭露為逆斷層，上盤地層為林地組、棲霞組、坂頭組，下盤地層為林地組、坂頭組等，斷層對煤系無影響。

F5逆沖推覆斷層：位于F0斷層?xùn)|側(cè)，走向北北東，傾向北東東，傾角30°左右，上盤為林地組、經(jīng)畬組；下盤為桃子坑組-船山組、棲霞組、文筆山組至童子巖組二段。

F6正斷層：位于璧洲西北側(cè)，走向北東，傾向北西，傾角60°，上盤為正長花崗巖、林地組；下盤為林地組、坂頭組。斷層角礫巖發(fā)育、斷層面較陡及見擦痕。

F7逆沖推覆斷層：分布于礦區(qū)東北側(cè)宅塘一帶，斷層呈港灣狀，內(nèi)傾，傾角20°～25°，上盤為經(jīng)畬組，下盤為文筆山組至童子巖組二段，斷層面巖石破碎，硅化強烈，構(gòu)造角礫巖發(fā)育，該斷層對下盤煤系具有保護作用。

F8反沖逆斷層：位于2至8線西部，璧洲東側(cè)，自南往北呈港灣狀，內(nèi)傾，傾角30°左右，由4線剖面圖處于海拔高位，見林地組老地層位于坂頭組新地層之上， F8應(yīng)屬F4推覆構(gòu)造的次生反沖斷層，發(fā)育于推覆體之上，對煤系無影響。

2 煤系及煤層

2.1 煤系

礦區(qū)處于閩西南坳陷沉積區(qū)西部含煤條帶[3]，煤系為童子巖組第三段，為一套海陸交互相沉積，由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖組成。其下部含煤層，中部、上部含煤線。煤系從廟前經(jīng)經(jīng)畬煤礦、小莒煤礦、莒蓮煤礦至坪上礦區(qū)斷續(xù)出露，大多隱伏，走向北北東，傾向北西西，傾角40°～50°，整體控制于F3逆沖推覆面與F0滑脫構(gòu)造面之間，與下伏文筆山組至童子巖組二段呈整合接觸，(煤系)上與推覆體呈斷層接觸或與長林組呈角度不整合接觸。

2.2 煤層

2.2.1 含煤性

礦區(qū)主要含煤地層為童子巖組第三段，厚度175 m，共含煤層煤線11層，總含煤系數(shù)1.88%，礦區(qū)童子巖組含煤性及煤層穩(wěn)定性情況(表1，2)。

2.2.2 煤層對比

礦區(qū)建立4層標(biāo)志層，自下而上依次編號為Ⅲ-1，Ⅲ-2，Ⅲ-3，Ⅲ-4(圖3)，其中Ⅲ-1，Ⅲ-2分別對應(yīng)長灌煤礦Ⅳ，Ⅲ標(biāo)志層(正常層序Ⅲ在上、Ⅳ在下)，Ⅲ-1標(biāo)志層之上以出現(xiàn)陸相沉積為特征，以植物化石為主、含煤，相當(dāng)于童子巖組第三段；Ⅲ-1標(biāo)志層以下為海相沉積，不含煤，可劃分為文筆山組至童子巖組第二段沉積層。

Ⅲ-1標(biāo)志層：對應(yīng)長灌Ⅳ標(biāo)志層，厚11.18 m，底部為含鈣質(zhì)石英砂巖，含豐富動物化石，具“路面”特征，產(chǎn)有Cyclocyclicussp. (雙圓海百合莖)、Tachylasmasp.(束璧珊瑚)、Scwagerinasp.(希瓦格蜓)、Neoplicatiferahuangi(黃氏新輪貝)、Uncistegescfmaceus(Ching)(齒狀勾蓋貝)等化石。中部巖性為細(xì)粒石英砂巖，頂部為石英粉砂巖，標(biāo)志層反映了淺海相特征，該層下部為海相沉積，標(biāo)志層上部具陸相沉積特征，該層以下具海相沉積特征，該層為海陸交互相的分界，是劃分P1t3與P1t2-P1w的界線，按“西部條帶煤層編號”普遍將該層之上的第一層煤定為7號煤層[4]。

表1 童子巖組第三段含煤情況

表2 煤層穩(wěn)定程度定性

圖3 坪上礦區(qū)與長灌井田煤層對比圖Fig.3 Comparison of coal seam to Pingshang mining area and Changguai coal mine

Ⅲ-2標(biāo)志層：對應(yīng)長灌Ⅲ標(biāo)志層，厚4.6 m,以石英質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖為特征，含Pygmochonetesjingxianensis(涇縣矮小戟貝)、lingualsp.(舌形貝)，指示瀉湖海灣相。長灌井田該層為4號煤層的底板、5號煤層的頂板，亦即礦區(qū)該標(biāo)志層上下煤層編號4，5。

據(jù)以上特征，對比編號較充分的屬4，5，7號煤層，此外，其他煤層因構(gòu)造作用強烈、化石收集不齊全，4號煤層之上編號為3，5層與7層之間編號為6，從而全區(qū)編號順序為“3，4，5，6，7”。

2.2.3 煤層

坪上礦區(qū)煤層特征(表3)。

2.2.4 煤質(zhì)

物理性質(zhì)：煤巖呈鋼灰-灰黑色，金剛-半金屬光澤，參差狀斷口，少量階梯狀、貝殼狀斷口，比重中等，平均視密度1.60 t/m3。煤巖類型為半亮-光亮型，條帶狀塊煤和粉粒狀塊煤，局部因擠壓，表現(xiàn)為粉狀。煤層結(jié)構(gòu)以簡單為主，局部復(fù)雜。

化學(xué)性質(zhì)：礦區(qū)煤質(zhì)為特低灰分-中灰分、高固定碳、高-特高發(fā)熱量、低硫、低-中磷的一號無煙煤，是良好的工業(yè)用煤。

表3 坪上礦區(qū)主要煤層特征

3 構(gòu)造控煤因素淺析及找煤預(yù)測

坪上礦區(qū)經(jīng)歷了印支期至燕山期的構(gòu)造作用，煤系貯存于F3推覆構(gòu)造與F0脫底斷層之間，二者是區(qū)內(nèi)煤系主要的控礦構(gòu)造，此外煤系卷入連城復(fù)式向斜發(fā)展演化，產(chǎn)出形態(tài)多樣，地質(zhì)構(gòu)造特征復(fù)雜。

3.1 推覆構(gòu)造對煤系的控制

區(qū)內(nèi)F1、F2、F3逆沖(推覆)斷層直接作用于煤系，其中F1、F2發(fā)育于煤系內(nèi)部直接使煤系斷失或重復(fù)；F3規(guī)模較大，延伸較遠(yuǎn)，從2線至8線產(chǎn)出穩(wěn)定，直接作用于下盤長林組、文筆山組至童子巖組二段和三段，在覆蓋下部地層保護煤系的同時也局部(ZK401)斷失煤系。

3.2 滑脫構(gòu)造對煤系的控制

區(qū)內(nèi)F0構(gòu)造是直接影響煤系的滑脫構(gòu)造，受其作用，童子巖組三段直接與棲霞組斷層接觸，煤系底部乃至文筆山組至童子巖組二段被斷失，淺部ZK401、ZK404附近斷層具張性特征(與滑脫斷層后緣特征吻合)；往深部ZK402、ZK403附近斷層帶內(nèi)構(gòu)造透鏡體發(fā)育，劈理、片理化強烈，具壓扭性(與滑脫構(gòu)造之中帶偏前緣特征相似)，深部順層產(chǎn)出，產(chǎn)狀穩(wěn)定，尤其在4線ZK402至ZK403該滑脫斷層近乎平行與3～7號煤層，說明該構(gòu)造往深部進一步斷失可采煤層概率較小，此外，此斷層面可作為煤層底界終孔標(biāo)志。

3.3 構(gòu)造演化

坪上煤礦構(gòu)造演化特征(圖4～7)。

圖4 坪上礦區(qū)印支期煤層產(chǎn)出特征模式圖Fig.4 The characteristic pattern of Indosinian coal seam in Pingshang mining area

圖5 礦區(qū)印支晚期構(gòu)造作用煤層模式圖Fig.5 Late Indosinian tectonic coal seam pattern in mining area1—童子巖組三段；2—文筆山組至童子巖組二段；3—棲霞組；4—桃子坑組至船山組；5—晚三疊世二長花崗巖；6—地質(zhì)界線、推測地質(zhì)界線；7—斷層；8—構(gòu)造作用力

圖6 礦區(qū)燕山期構(gòu)造作用煤層模式圖Fig.6 Coal seam model of tectonic action in Yanshan period in the deposit1—童子巖組三段；2—文筆山組至童子巖組二段；3—棲霞組；4林地組；5—桃子坑組至船山組；6—晚三疊世二長花崗巖；7—晚侏羅世正長花崗巖；8—地質(zhì)界線、推測地質(zhì)界線；9—斷層

圖7 礦區(qū)4線地質(zhì)剖面圖Fig.7 Geological map of No.4 exploration line in mining area1—第四系；2—坂頭組；3—長林組；4—童子巖組三段；5—文筆山組至童子巖組二段；6—棲霞組；7—經(jīng)畬組；8—林地組；9—桃子坑組至船山組；10—地質(zhì)界線、推測地質(zhì)界線；11—逆沖斷層；12—滑脫斷層

礦區(qū)煤系于中二疊世形成，至三疊紀(jì)印支早期，區(qū)域上從連城至上杭一線受水平構(gòu)造作用，晚古生代地層形成寬緩的向斜構(gòu)造，坪上礦區(qū)位于該向斜東翼。

坪上礦區(qū)及區(qū)域受印支晚期宣和巖體侵入作用，使得核部及西翼被侵蝕、東翼地層水平空間變小，加劇收縮褶皺形成此級復(fù)式褶皺及伴生斷裂F1、F2，地層重復(fù)。

燕山期梅花山巖體侵入，地層水平空間繼續(xù)受到擠壓，形成F3推覆構(gòu)造；局部地層被抬高，因重力作用，煤系滑脫形成F0滑脫構(gòu)造。燕山晚期F4、F5逆斷層疊加及白堊紀(jì)坂頭組不整合覆蓋，全區(qū)基本構(gòu)造格局形成。

3.4 找煤潛力分析

礦區(qū)構(gòu)造屬復(fù)雜型-第Ⅲ類型，煤層穩(wěn)定類型屬第Ⅱ類型，總體勘查難度較大，經(jīng)2至8線鉆孔驗證，證實了中部推覆構(gòu)造下含煤，煤系屬連城復(fù)式向斜之一翼，向西傾伏，產(chǎn)出狀態(tài)穩(wěn)定。煤層?xùn)|段產(chǎn)狀較陡，中西段產(chǎn)狀變緩，在璧洲及南山任一帶即4號、2號勘探線西段深部貯煤前景較大，勘查成果顯示煤系走向延伸穩(wěn)定，推測從南山任延伸至區(qū)外百家山，貯存隱伏煤層潛力較大，下一步應(yīng)側(cè)重在西部及西南部部署勘查工作。

4 結(jié)語

連城坪上煤礦位于連城向斜中段，煤系貯存于F3推覆構(gòu)造與F0脫底斷層之間，二者是童子巖組煤系主要的控礦構(gòu)造。坪上礦區(qū)煤層的發(fā)現(xiàn)是應(yīng)用推覆構(gòu)造和“紅層”之下尋找隱伏礦體理論相結(jié)合的結(jié)果，童子巖組第三段含可采煤層5層，可采煤層總厚度為3.86 m，煤質(zhì)較好，是連城地區(qū)“三下找煤”的新突破。

1 周珍琦.閩西南二疊系童子巖組沉積特征及構(gòu)造演化.石油實驗地質(zhì),2005,27(6).

2 蘇水生.福建永安小磉調(diào)查區(qū)推覆構(gòu)造及煤炭資源遠(yuǎn)景評價.福建地質(zhì),2012,31(1).

3 劉晶晶.大田縣東西坑煤礦地質(zhì)特征及礦區(qū)找煤探討.能源與環(huán)境,2013,(1).

4 胡兆曦.福建龍永煤田二疊紀(jì)腕足生物帶的面貌與劃分對比.中國煤田地質(zhì),1997,9(3).