白音华煤田地质与物探找煤成果分析

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  白音华煤田位于内蒙古自治区的东北部,行政隶属锡林郭勒盟西乌珠穆沁旗白音华苏木和哈拉根台苏木管辖。东起白音华苏木以东,西至哈拉根台苏木,长约60km,宽约8.5km,面积为510km2。
  一、自然地理
  白音华煤田距铁路较远,区内交通以公路为主,至各地里程如下:巴彦乌拉镇(西乌旗政府所在地)78km,少部分砂石路面,大部为自然路面。每天有班车往来;林西县城155km,矿区到巴彦乌拉镇以后皆为柏油路;大板镇(巴林右旗)180km,砂石路;林东镇(巴林左旗)150km,砂石路;天山镇(阿鲁科尔沁旗)200km,砂石路;霍林郭勒市130km,自然路。交通不便。
  白音华煤田地处内蒙古高原大兴安岭南段北侧,海拔943.39—1115.65m,比高172.56m。地形呈南高北低,除外围有低山外,区内均为广阔的草原和起伏很小的丘陵地带。
  区内属大陆性气候,气温变化较大,年均气温0.8℃。冬季严寒,最低气温-38.9℃,九月份开始结冰,第二年的四月融化,冻土深度为2.492m,最大为7.285m(66年3月);夏、秋两季气候较暖,夏季午时最热,最高温度34.5℃;降水量260.3~561.0mm、年平均降水量约359mm,降水70%集中在夏季;牧草茂盛,为良好的天然牧场。区内多西风和西南风,风速最大达20m/s。
  彦吉嘎郭勒为本区主要河流,在煤田内长达24km,水量不大,在煤田中北部渗入地下,形成大片沼泽湿地。高力罕郭勒自西北向东南方向横切煤田,在煤田内长5km。河谷呈“U”字形,水深一般为2.00m左右,据锡林郭勒盟水利局资料:平均流量0.63m3/s,年平均迳流量为0.1671亿m3,总的流量变化是随降水量的大小而变化,春汛流量较大。煤田为新生界地层广泛掩盖(厚4.25~123.73m),植被覆盖率80~90%。本区地震烈度<6°,地震动峰值加速度(g)为0.05,属弱震区,但2004年4月25日却发生了5.9级破坏性地震,造成重大经济损失。
  二、物探过程与工作方法
  本次地面物探工作采用EH-4连续电导率剖面仪进行外业的数据
  采集工作。该仪器为美国劳雷公司生产制造,具有分辨率高,自动采集数据快,并具备数据质量监控机制,可实现二维连续电导率测量工作。EH-4应用大地电磁法的测量原理,通过发射和接收地面电磁波来达到电阻率或电导率的测量,并做到了人工电磁场和天然电磁场的有机结合。该方法所获得的信息是某一测点沿垂向地层剖面的电性反映,由连续的测深点组成地下二维电阻率剖面。采用本方法的主要目的是为判别地下二维构造情况。
  依据本次工作所承担的地质任务及本区以往地质资料情况的综合分析,野外数据采集工作确定为:点距为50米,电极距为50米,采用“十”字型布设测量电极,X电极方向为测线方向,Y电极方向垂直于X电极方向布设,X、Y测量磁棒在某一相位中呈90°角水平放置,且各自平行于电极线进行连续测量。
  数据处理和资料解释是地面物探工作中的重要环节,必须贯穿于项目执行的全过程。本次对资料的处理、解释工作是在保证原始数据可靠和测点空间位置准确的前提下进行的。对所获资料的解释推断建立在原始资料可靠的基础上,遵循“地质是基础,物探是手段”的原则,充分利用各种有关的地质资料,从已知到未知,由线及面逐渐扩展全区。本次资料处理使用仪器随身携带的专用软件——Surfer软件及EMAGE-2D软件进行。其工作程序为:多次迭代——平滑滤波——非理想频点删除——数据编辑——反演运算——成果打印。
  为了解整个工作区在一定探测深度内的地下构造及地质断面基本情况,从不同角度、不同勘探深度上了解被测地层在空间的分布和变化,本次工作分别绘制了各测线视电阻率剖面图,并根据其解释结果使用CAD软件绘制了第四系厚度等值线图、含煤岩段埋藏深度等值线刨面图。
  三、白音华煤田的地质构造与岩浆岩
  白音华煤田为大兴安岭以西聚煤盆地之一。大地构造位于华北北缘古大陆边缘—苏尼特右旗晚华力西褶皱带东端—二连坳陷—乌尼特断陷带中。乌尼特断陷带基底结构为上侏罗统兴安岭群,北为查干敖包~阿荣旗深断裂带、南以西来庙~达青牧场大断裂与腾格尔坳陷为界、西邻苏尼特隆起带、东邻大兴安岭隆起带。北东向(N50°E)展布,长326km,宽9~16km,规模5000~6000km2。两侧受边缘断裂(F2、F3)控制,其边缘断裂又被后期的北西向平移断裂(F14等)切割,形成了彼此孤立而又属于同一断陷带内的地堑式断陷盆地,白音华煤田即位于其东北端(F14以北)。
  白音华煤田为大兴安岭南段西侧的山间断陷盆地,北东~北北东向长条状展布。地堑式,盆地规模600km2,最大沉积厚度1500m,含煤性好,含煤率2759万吨/km2,富煤带展布方向与盆地长轴方向一致。
  东北与霍林河煤炭基地、西南与乌套海、胜利煤炭基地、巴音宝力格等邻近煤盆地呈雁行排列。沉积了上侏罗~下白垩统地层,地层倾角平缓(10~15°),但有明显的波状起伏(沿盆地展布方向),区内构造较简单,呈向斜盆状,未发现断裂及火成岩侵入煤系地层。煤田边界断层有9条,具有同沉积性质,它们控制了盆地的形成与发展。
  四、资料分析解释及地质推断
  本次资料分析解释及地质推断工作是在充分分析研究已知地质资料的基础上进行的,对全区所获7条测量剖面均进行了认真细致的处理工作,其分析解释结果认为:本区视电阻率对地层岩性反映比较明显,在各测量剖面图上,等值线的密集与稀疏部分分别为不同岩性地层的电性反映;等值线平行分布的变化带反映不同岩性地层的接触带;等值线呈高角度的变化带为断裂破碎带的电性反映。现以1线、13线为例进行解释推断如下:
  1、1线测量剖面图及推断地质剖面图
  该测线长8000米,共161个测点,测线方位为290°左右,为本次勘查工作的东部边界剖面。从该剖面图等值线视电阻率数值的大小和稀疏特征来看,明显的反映了不同地层的接触关系。上部视电阻率值大于30欧姆米以上、且等值线较密集的部分为第四系地层(Q)的电性反映,一般情况下深度在20—100米左右;其下部10~30欧姆米、且各自形成封闭圈的视电阻率等值线为下白垩统白音华组第五段(K1b5)的电性反映,封闭圈视电阻率的大、小是由岩性颗粒不等的砾岩、砂岩分布不均匀而造成。在下白垩统白音华组第五段(K1b5)电性反映的下方视电阻率小于10欧姆米的条带上应为下白垩统白音华组第四段(K1b4)的电性反映;这是由岩性主要为泥岩、粉砂岩而造成。该段全区分布,且稳定,可作为本区的电性标志层。下部视电阻率值大于10欧姆.米部分为下白垩统白音华组第三段(K1b3)的电性反映,该段为本区的主要含煤岩段。   该剖面在200~1600米之间其下部视电阻率等值线出现小于20欧姆米的封闭圈,分析应为下白垩统白音华组第三段(K1b3)之下部地层的电性反映。该线测量剖面图较完整的反映了含煤盆地沿倾向方向的构造形态。
  2、13线测量剖面图及推断地质剖面图
  该测线由于彦吉嘎河流经本区,致使河流两岸形成宽度不等的大片沼泽湿地,致使测线中部形成了约3公里的空白区。该线实测长度7500米,共152个测点,测线方位为290°左右,该线测量剖面图与1线测量剖面图基本一致。但其厚度与埋藏深度均较1线EH-4测量剖面图反映要大。该段全区分布,且稳定,可作为本区的电性标志层。下部视电阻率值大于10欧姆米部分为下白垩统白音华组第三段(K1b3)的电性反映,该段为本区的主要含煤岩段。但由于本区白音华组地层视电阻率很低,致使该线EH-4测量剖面图在2500~10500米段未能反映完整。
  五、煤田的含煤地层与煤层
  (一)、含煤地层
  1、含煤地层—下白垩统白音华组(K1b)
  以灰、深灰、灰绿粉砂岩、粘土岩为主。次为浅灰色砂岩、砂砾岩。胶结松散,风化易碎。中部含主要煤层。煤系最厚1436m,含煤1~48层。可划分为五段。自上而下为:
  (1)第五段(K1b5):以浅灰色、灰白色、灰绿色砂砾岩与各粒级砂岩组成,偶见薄层炭质粘土岩和薄煤层(于矿区中部较发育,厚0.25~1.30m,与第三段煤组间距约318m)。本段最大厚度在186.96m以上。
  (2)第四段(K1b4):由灰色,深灰色巨厚层粉砂岩、粉砂质粘土岩等组成,偶夹细砂岩、钙质粉砂岩、泥灰岩薄层,具水平层理。含夹叶木、楔拜拉、似银杏、坚叶杉、拉发尔蕨、枝脉蕨、格拉多羊齿等植物化石。最大厚度597.43m以上。
  (3)第三段(K1b3):由灰~深灰色粉砂岩,粘土岩、各粒级砂岩和煤层组成,本段为主要含煤段,煤层层数达48层、最大厚度达98.90m(最大可采厚度88.72m)。含夹叶木、银杏、尼尔桑等植物化石。全段厚82.02~315.99m,平均204.27m。
  (4)第二段(K1b2):以灰~深灰色巨厚层细粉砂岩为主,夹细砂岩薄层,具水平、缓波状层理,顶部夹有1~3层不稳定煤线。其厚度为0.10~0.25m,含少量格拉多羊齿、夹叶木、竖直茨康斯基叶等化石。全段厚9.00~544.80m,平均厚169.02m。
  (5)第一段(K1b1):以浅灰、灰绿色砂砾岩为主,夹粉砂岩、细砂岩薄层。厚125.19~539.60m平均237.37m。
  2、含煤岩系沉积特征
  颜色以灰、深灰色为主,上部和下部颜色较浅(灰、灰白、深灰、灰绿),中部(第三段)颜色较深(深灰褐、灰黑)。粒度表现为粗细交替出现,沉积旋回较明显;顶、底部层理不发育,中部具明显水平层理并出现缓波状层理;含植物化石较丰富,但中部保存完整且含量最多;岩石成熟度普遍较低,呈半胶结状态,砂、砂砾岩松软,泥岩风化易碎;底部砂砾岩东北部较发育,可能是冲积扇;第四段也是东北部发育,最厚达650m;第三段全区发育,整体呈透镜状。
  3、覆盖层—第四系(Q)
  广泛分布全区。由褐黄色、灰色粘土、砂质粘土及冲洪积堆积物(各种粒级的砂、砂砾、碎石)组成。与基岩接触处一般发育有褐黄色粘土层。厚度4.25~123.73m,平均48.65m,由西南向东北方向增厚。
  (二)、煤层
  1、第一含煤组:白灰~深灰色粉、细、中、粗粒级砂岩和煤层组成。含煤十余层,煤层较集中,呈北东向透镜状;赋存面积345.880km2,可采面积274.866km2。煤层最大厚度达43.98m,向矿区边缘出现变薄、分叉至尖灭;煤层可采厚度1.84~43.29m、平均为9.74m。
  煤层顶、底板均为粉砂岩或泥岩,局部变为细、粗粒砂岩。
  2、第二含煤组:是本区主要可采煤组。由灰白~深灰色粉砂岩及煤层组成。煤层多达18层,多集中于下部;赋存面积320.473km2,可采面积275.938km2。煤层最大厚度51.95m;煤层较稳定;煤层可采厚度1.75~47.10m、平均为14.50m。煤层顶、底板一般为粉砂岩或泥岩,西南部偶出现粗粒砂岩。
  3、第三含煤组:主要由灰色粉砂岩和煤层组成,并夹有粗粒砂岩或砂砾岩。含煤十余层,最厚49.46m;较稳定,向四周逐渐分叉、变薄至尖灭;赋存面积329.538km2,可采面积222.640km2。煤层可采厚度1.70~34.36m、平均为11.28m。
  煤层顶、底板一般为粉砂岩,局部为中、粗粒砂岩。
  六、结论与建议
  通过地质与物探方法查明了区内地层的赋存情况,较详细的划分了区内的新生界第四系地层、白垩系下白垩统白音华组(K1b)煤系地层一、二、三岩段的埋藏深度。解释并绘制了第四系厚度等值线平面图、含煤岩段埋藏深度等值线平面图。
  1、结论。工作中所使用的仪器设备工作性能稳定,自动化程度高。资料处理及绘图中所采用的软件方便快捷、成果直观,非常有利于“三边”工作。
  2、建议。由于原西部煤田推断边界仅根据白23号孔一孔之见,现根据1线测量剖面中的含煤段埋藏深度推断仍有向西方向延伸的可能,因此建议在下一年度工作中应布置适当的地面物探工作,以查明西部煤田边界,为今后的勘探工作提供地质依据。
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