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2、以点带面,扩大寻找的范围
在基准孔初步确定的标志层的基础上,项目地质组要齐心协力,在后续施工的钻孔中大家有目的地去验证这些标志层,扩大对比范围,了解其在面上的分布是否具有普遍性,以及有那些新的变化,为最终确定该标志层是否成立提供依据。
同时,继续寻找有对比意义的新的标志层。
3、边施工、边对比,及时修改补充对比依据
勘查施工中煤层对比工作要及时进行,边施工、边对比,这有利于将新获得的资料用于指导钻探施工,同时可以及时发现煤层对比中存在的问题,采取补救措施,如复查钻孔岩芯补充收集资料,补采样品测试某些项目等。
在进行煤层对比时,要遵循近距离对比的原则,即与周围距离近的钻孔(或坑探、槽探)进行对比,这样比较稳妥。
其步骤是先在纵向上对同一水平的钻孔进行对比,后在横向剖面上进行对比,然后按“S”形排列在面上作全区对比。
具体对比时,先用相旋回或按煤岩层的组合特征进行分段的方法,将总厚度100多米、含煤10多层到20多层的煤系地层,分为数个小旋回(或段),这样每个旋回(或段)内一般就只有2~3层煤,然后再用标志层、煤层层位、层间距、煤层自身特征、物性参数特征、砂体、古生物、孢粉、结核、包裹体、河流冲刷面、稀散元素含量的差异等,进行综合对比,以确保煤层对比的可靠性。
二、煤层对比手段
1、相旋回对比
根据含煤岩系的岩相标志,将总厚度100多米、煤层众多的煤系地层,划分为数个小旋回,每个小旋回的厚度一般只有数米~二、三十米,煤层一般2~3层,这就大大缩小了对比的范围,为分煤层进行对比创造了条件。
重庆煤田地质研究所在四川南部晚二叠世含煤地层的研究报告中,以C11煤层顶板之上的石灰岩(石宝灰岩)为界,划分为2个中级旋回,其中从C11煤层往下到C25煤层共划分为8个小旋回,主要煤层C25、C19分别进入带第一、第五小旋回中;
四川盆地晚三叠世须家河组含煤地层除川西地区外,其余地区厚500~700米,一般可划分为4个中级旋回,其中上部煤层发育最好的上煤组和中煤组,可分别划分为3个小旋回,主要可采煤层分别进入各个小旋回中。
2、标志层
标志层是进行煤层对比的一种主要手段,没有标志层就难以进行煤层对比。
标志层越多,对比的依据也就越充分。
根据标志层分布面积的大小,可分为区域性标志层、地区性标志层和局部小范围对比的标志层。
在工作中不论其分布范围大小,都应加以利用,以提高煤层对比的可靠性。
(1)龙潭组标志层
区域性标志层:
重庆煤研所以海相石灰岩为标志,在龙潭组和长兴组地层建立了15个标志层,除去长兴组上部的洛表灰岩等3个标志层外,其余自上而下为:
古宋灰岩(C8之上)、德跃灰岩(C10之上)、石宝灰岩(C11之上)、仙源灰岩(C13之上)、张狮坝灰岩(C16之上)、梨园坝灰岩(C19之上)、良村灰岩(C21之上)、温水灰岩(C23之上)、大坪子灰岩(C24之上)、观音桥灰岩(C25之上)、李子垭灰岩(C26之上)、溪口灰岩。
这些标志层在古叙矿区内已发现的有古宋灰岩、德跃灰岩、石宝灰岩3个标志层,此外,与观音桥灰岩层位大体相当的有C25煤层顶板的黑色鱼鳞泥岩。
其它的标志层目前尚未发现。
重庆煤研所以高岭石化火山灰泥岩为标志,建立了10个标志层,这类泥岩层从长兴组顶部到龙潭组底部都有发现,其岩石类型有两类,一类为灰白色伊利石~蒙脱石泥岩,分布于长兴组的上部,有4层;
另一类是高岭石泥岩,分致密型、结晶型、过渡型三种,前者为细晶~隐晶结构,结晶型为粗晶结构(俗称砂矸),厚度一般只有几厘米。
在古叙矿区内C25、C24、C23、C13、C11、C8等煤层的夹矸中有这类标志层。
古叙矿区标志层:
①煤系底部浅灰~灰白色含黄铁矿高岭石化基性凝灰岩。
厚〈1.0~6米,一般3~4米,下部黄铁矿常富集形成硫铁矿层。
该层岩石系峨眉山玄武岩喷发时降落的基性凝灰物质,经次生风化残积作用形成,略具滑感和贝壳状断口,以往常被称为铝土岩或铝土质泥岩。
②C25煤层顶板黑色含炭质鱼鳞泥岩。
厚0.50~1.80米。
矿物成分以高岭石为主,占66~89%,炭质含量8~30%。
该层在多处发现了鱼鳞化石,并在叙永两河见有介形虫、蠕虫、双壳等化石。
风化后常呈粒状、片状。
③C11煤层底板浅灰~灰白色块状高岭石泥岩(俗称砂锅土)。
一般厚2~3米,含菱铁矿球粒,上部常含植物根部化石。
④石宝灰岩:
位于C11煤层顶板之上,为灰色含生物碎屑灰岩或泥灰岩,矿区西部相变为海相泥岩,马嘶以西相变为陆相砂泥岩。
该层灰岩厚度一般在1米以下。
⑤莫尼灰岩:
位于C10煤层之上,为灰色薄~中厚层状生物碎屑灰岩,夹薄层钙质泥岩,产腕足、菊石、双壳等化石,厚1米上下,莫尼以西相变为海相泥岩,两河以西相变为陆相砂泥岩。
⑥德跃灰岩:
分布于古蔺德跃~石宝一带,为灰色中~厚层状生物碎屑灰岩,产菊石、双壳、腕足、海百合茎等化石。
厚度1米多。
德跃以西相变为海相泥岩,石宝以东与其上覆灰岩合并为厚层灰岩,失去对比意义。
(2)须家河组标志层
①须家河组五段底部浅灰~灰色含砾中粒砂岩。
该标志层在川南、川东、川北大面积分布,其特征是该段砂岩底部常含大量砾石,其成分为燧石、石英等,是须家河组相旋回划分和中煤组(须四段)煤层对比的重要标志。
与下伏地层普遍呈冲刷接触。
②须家河组四段(中煤组)第三带(上部)C17煤层夹矸,岩性为高岭石泥岩(俗称红土,龙枯,又称硬质粘土岩),其宏观特征为褐灰色,质地细腻,常显贝壳状断口,部分显砂质结构(又称砂矸);
另一个特点是厚度很薄,一般只有1~2厘米,但分布广而稳定,镜下鉴定以高岭石为主,常具火山残余结构,是一层较好的等时性区域标志层,在川南、川中、川东大面积分布。
③须家河组四段(中煤组)第二带(中部)砂岩或砾岩。
该标志层在川南、川中、川东的广大地区为粉砂岩、细砂岩;
在龙门山和米仓山、大巴山前的广旺煤田和大巴山含煤区,常为砾岩或含砾砂岩,其最大的特征是含较多灰岩砾石,在风沥滤后使岩石常呈蜂窝状,野外极易辨认。
与下伏地层常呈冲刷接触。
④须家河组四段(中煤组)第一带(下段)C23煤层顶板,岩性为灰色湖湘泥岩,主要特征是岩石质地均匀,产鱼类、介形类和叶肢介化石。
从大竹县城西、合川区炭坝、威远县黄石板和旺苍县等地发现的鱼类化石来看,这一含鱼类化石的湖湘泥岩层是一个分布较广的等时性区域标志层。
⑤须家河组三段厚层砂岩,其特征是色浅,质地坚硬,常被用作磨子石,下部含有石英、燧石砾石,局部为透镜状砾岩。
与下伏须二含煤段呈冲刷接触。
⑥须家河组二段(下煤组)中C28煤层的夹矸,岩性为灰褐色高岭石泥岩,厚1厘米左右。
主要矿物为高岭石,次为水云母、碎屑状石英等。
矿区标志层
①永荣煤田
螺观山背斜须六组段(上煤组)的矮炭煤层顶板有一层厚0.50~1.0米的褐灰色粉砂岩,古佛山背斜独层子、龙骨炭煤层顶板各有一层质地较硬的粉砂岩;
西山背斜须四段花连煤层底板有一层灰白色软质粘土岩,正连与花连煤层之间普遍有一层厚1~3米的炭质泥岩。
②华蓥山煤田北段
须六段(上煤组)中部普遍有一层含较多黑色矿物的细粒砂岩,将上煤组的煤层分隔为上、下两部分,主要煤层位于下部;
须四段(中煤组)的四夹连煤层之上常有一层炭质泥岩;
须一段(下煤组)岩石普遍含钙质,其中上部夹有一层泥灰岩,将下煤组分为上、下两部分,主要煤层位于上部。
该层泥灰岩在华蓥山北段、铁山、峨层山、赫天祠背斜等地均有分布。
3、煤层层位和层间距
利用煤层层位和层间距进行对比是一种简单易行的手段,由来已久。
地质勘查和矿井开采多年的实践证明,主要可采煤层的层位一般都比较稳定,分布面积较其它煤层广,如龙潭组的C25、C19煤层,分别位于煤系地层的底部和中下部,其东西走向长度分别在300公里、200公里以上;
须家河组上煤组在永荣煤田的高炭~大龙煤层,华蓥山北段的内连~第21煤层,均位于上煤组的下部,其走向长度可达20~30公里;
由于这些煤层层位比较稳定,可以作为进行对比的依据之一。
煤系地层中普遍存在近距离煤层,煤层相互间的距离只有几米,在剖面上平行或近似平行分布,如龙潭组的C25、C24、C23煤层,C20、C19煤层;
须家河组在永荣煤田内的高炭、矮炭煤层,正连、花连煤层,火夹子、双连子煤层,华蓥山煤田的内连、外连煤层,小连、大连煤层等,在以往的地质勘查工作中,都利用其间距变化不大的特点作为对比依据之一。
4、煤层自身特征
(1)煤层厚度
主要可采煤层的厚度一般大于其它煤层,且分布面广,厚度本身也可作为对比的依据之一。
如龙潭组的C25煤层,一般厚1~2米,东西长300公里,南北宽250公里,面积70000多Km2;
C19煤层一般厚1~3米,东西长约200公里;
须家河组的主要可采煤层如永荣煤田的高炭、大龙、大双连、华蓥山煤田北段的内连、外连、第21煤层等,厚度在0.40~1米多,走向长度可达20~30公里,远比其它煤层好。
但是,在近距离煤层利用厚度进行对比时,要配合其它标志层进行对比,以免发生跳层现象,将不同煤层对成一层煤。
(2)煤层结构
有的煤层结构简单,不含或偶含1~2层夹矸,有的比较复杂,含2~3层甚至多层夹矸,可利用不同煤层在结构上存在的差异,作为煤层对比的依据。
古叙矿区龙潭组的C24煤层,在当地称为二股臭、三层炭,这表示该煤层常含1~2层夹矸,此外,C19煤层在有的井田夹矸层次也较多,可以与其下的C20煤层相区别。
须家河组的双连煤层、三夹连、四夹连煤层,还有五页炭、花炭、万卷书煤层等,都说明该煤层含夹矸多,可以与其上、下含夹矸少的煤层相区别。
(3)煤岩特征
不同煤层的宏观煤岩类型存在一定的差异,可将其中差异明显者用于煤层对比。
如古叙矿区C19、C25煤层,煤岩类型多为光亮型、半亮型,C24、C23、C10、C11煤层常为半暗型、半亮半暗型或暗淡型;
须家河组的高炭、矮炭、大龙、内连、外连、21煤层等,多为光亮型或半亮型,而火夹炭、底炭、四夹连、蛮炭、包包炭等,则为暗淡型或半暗型,肉眼即可区别。
煤层的显微组分含量及其组合特征,不同煤层也存在一定的差异,有的差异还比较大,如永荣煤田双河三井田的双连子、假双连和泡炭、底炭两组近距离煤层,就存在较明显的差别,因而作为对比的依据之一。
(4)灰分
利用各煤层灰分含量高低的不同进行煤层对比。
龙潭组的C19、C25煤层的灰分普遍低于其它煤层,而C24、C23、C11、C10煤层等的灰分一般比其他煤层高;
须家河组的高炭、大龙、内连、外连、21煤层的灰分普遍都比较低,而火夹、底炭、四夹连、蛮炭等煤层多为高灰分煤。
各井田(矿段)进行煤层对比时,灰分含量普遍可以作为对比的依据之一。
(5)硫分
古叙矿区煤层含硫量差异大,从特低~高硫煤均有,这是区内煤质的一大特征,也是煤层对比的重要依据。
煤系下部从C20煤层往下到C25煤层,上部从C13煤层往上到C10煤层,一般都是中高硫~高硫煤,中部的C19~C14煤层则为低~特低硫煤;
C20与C19煤层,C14与C13煤层是两组近距离煤层,利用硫分含量的高低是对比这两组煤的重要依据。
须家河组底部的下元炭、中元炭、上元炭,是一组间距仅有2~3米的近距离煤层,有时在该层段只有一层或两层煤时,要确定它是那层煤,硫分是重要的依据,因为下元炭的硫含量普遍在1%以上,而上元炭仅有0.50%左右。
5、物性参数特征
根据煤、岩层测井曲线的异常幅值、形态特征及相互之间的差异,选取其中特征明显者作为对比的标志,也是煤层对比的一种重要手段。
古叙矿区龙潭组顶部所夹泥灰岩和C11煤层底部的灰白色高岭石泥岩,普遍为高自然伽玛;
C19煤层的中部呈高自然伽玛;
C25煤层直接底板呈高自然伽玛;
此外。
C19、C25煤层本身呈高阻反映。
须家河组含煤地层测井曲线不同煤层的形态也存在差异,选取其中特征明显者作为煤对比的依据,从五十年代初开始即已普遍运用。
6、砂体
砂岩和粉砂岩是构成含煤地层中各类岩石的重要组成部分,其中有的砂体比较稳定,且分布面广,从五十年代开始即被用作煤层对比的依据之一,在龙潭组、须家河组含煤地层中都已广泛利用。
通过对砂体的对比,将含煤地层划分成数个含煤段,煤层被控制在砂体之间,这样就有利于分煤层进行对比。
各个砂体的底部往往与下伏煤(岩)层呈冲刷接触,使煤层变薄或缺失,这利于对一些煤层厚度发生突然变化的原因进行解释。
通过对砂体的对比,制作砂体等值线图预测砂体在平面上的厚度变化规律,可以解释一些地段煤层层间距变化大的原因,还可以用于指导钻孔打煤,提高下见煤预告的准确性。
7、动植物化石
龙潭组、须家河组含煤地层都含有动、植物化石,其中前者的动植物化石比后者更丰富。
根据化石在煤系剖面上具有分带性的特点,用于进行煤层对比,以往在永荣煤田、华蓥山煤田的勘查工作中已广泛应用。
在永荣煤田,西山背斜上煤组的大双连煤层顶板之上有一个植物化石层,之下有一个叶肢介化石层;
新店子背斜上煤组在铁炭煤层之上有一个动物化石层,古佛山背斜双河三井田上煤组煤层之上有一个植物化石层,均已用于煤层对比。
在川东北的华蓥山煤田北段,七十年代通过在铁山、峨层山、赫天祠3个背斜建立标准剖面,发现了多个植物化石和部分动物化石层位,其中的植物群具有明显的分带性,以上煤组植物化石最为丰富,有27种41种,其中的中华叉羽叶、羽毛侧羽叶、斜羊齿、爱尔特曼准苏铁果等是晚三叠世植物的标准分子,这些化石层在随后各个井田进行勘查工作时,都已运用到煤层对比中。
古叙矿区龙潭组含有大量的动物和植物化石,但由于我们在勘查中工作做得很少,至今尚未系统掌握在煤系剖面中有多少个化石层存在,因此在煤层对比中用得很少,仅知道在C11煤之上有1~2个动物化石层存在;
此外,古蔺矿段从岔角滩到高笠井田的C13煤层顶板的泥岩、砂质泥岩中,发现有小个体的动物化石和虫迹存在。
8、孢粉分析
在永荣煤田和华蓥山煤田须家河组地层的勘查工作中,孢粉分析作为煤层对比的一种重要手段,从五十年代到八十年代,几乎每个井田的煤层样必作孢粉分析,利用各种孢粉含量的多少及其综合特征,进行分煤层对比。
据永荣煤田双河三井田的资料,在一些近距离煤层,如泡炭与底炭煤层、双连子与火夹子煤层的对比中,孢粉特征的不同成为对比的重要依据之一。
另据华蓥山煤田北段金窝井田的资料,在以往认为属于晚三叠世须家河组顶部的煤层中,发现了属于早侏罗世的环圈粉,结合锥叶蕨、毛羽叶等化石,确定该煤层的时代属于早侏罗世,已为地质界认可。
9、结核
古叙矿区龙潭组地层中黄铁矿结核和菱铁矿结核比较丰富,在剖面上的分布也具有一定规律,在各矿段(井田)的勘查中已用于煤层对比。
如黄铁矿结核主要发育在煤系的下部和上部,中部仅有零星分布;
而菱铁矿结核则在上、中、下均有分布,但中部要比上、下部多;
另一个特点是黄铁矿结核在煤系下部有往下逐渐增多的规律,在靠近C25煤层顶板时可见到呈脉状、似层状或个体较大的黄铁矿结核,钻孔中见到此种现象时预示着距离C25煤层已不远了。
古蔺矿段的石屏井田到岔角滩井田一带,C13煤层之上约2~3米处的砂质泥岩中,含蠕虫状黄铁矿,顺层分布,长数毫米到1厘米多,是在野外钻孔施工中对比C13煤层的依据之一。
10、包裹体
包裹体一般出现在砂岩、粉砂岩中,特别是在它的底部,是认别该处是否有河流冲刷存在的主要依据。
有的包裹体出现在煤层中,因而成为对比该煤层的重要依据,如永荣煤田西山背斜中煤组正连煤层上部含大量褐灰色高岭石泥岩包体(俗称葫豆石),华蓥山煤田北段铁山背斜须二段上部煤层中含较多的泥质包体,峨层山下煤组有一层煤含大量的粉砂质包体(俗称包包炭)等。
11、稀散元素
在对煤层所作的镓、锗、铀、钒等元素分析中,镓的含量一般比较高,其他仅为微量或痕迹。
不同煤层镓的含量存在一定的差别,可以作为煤层对比的辅助依据。
如古蔺矿段C25煤层平均为18PPM,C24煤层为10PPM,C19煤层为16PPM,C20煤层为6PPM。
有的岩石中镓的含量也较高,如永荣煤田西山背斜正连与花建煤层之间的炭质泥岩,普遍达到了工业品位的要求,为此还单独估算了资源量。
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