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1、文章编号： （ ） 同忻井田煌斑岩侵入特征及对煤层和煤质的影响 王泰 （山西煤田地质局 队， 山西 大同 ） 摘要： 介绍了同忻井田煌斑岩的岩性及产状、 时代， 分析了岩浆上升通道， 研究了煌斑岩侵入特征及 其对煤层、 煤质的影响。 关键词： 煌斑岩； 侵入特征； 影响； 同忻井田 中图分类号： 文献标识码： 引言 同忻井田位于大同煤田东北部， 面积 ， 主要勘探石炭二叠系煤层， 其中 号、 号 煤为主采煤层。 号煤层厚度 ， 一般 ； 号煤厚度为 ， 一般 。由 于大同煤矿集团公司所属口泉沟一带的侏罗纪煤田 生产矿井将相继报废， 因此搞清本区煌斑岩的侵入 特征及对石炭二叠系煤层、 煤质的影响
2、， 对同煤集团 的连续性开发有十分重要的现实意义。 煌斑岩岩性产状及时代 岩性 本区煌斑岩以浅绿色、 灰白色为多， 深灰色、 绿 灰色次之。肉眼鉴定， 浅色煌斑岩为中细粒结构， 块 状构造， 浅色矿物占 以上， 矿物成分以方解石 为主， 原生暗色矿物有所残留， 不均匀散布， 所有矿 物互相镶嵌； 深色煌斑岩的矿物成分主要有黑云母、 长石等， 黑云母大约占 ， 长石大约占 ， 互相 紧密镶嵌， 黑云母嵌生在长石组成的基质中， 形成明 显的煌斑结构。 镜下鉴定： 一种为中细粒交代残余结构， 碳酸盐 矿物一般为 ， 长石为 ， 硅质 矿物 ； 另一种为变余煌斑结构， 碳酸盐矿 物与黑云母各占 ， 长
3、石占 左右。都 已碳酸盐化， 只是程序的不同， 强碳酸盐化的煌斑岩 中碳酸盐矿物达到 以上。 煌斑岩蚀变程度愈深， 颜色愈浅。 产状 本区煌斑岩多以岩床的形式侵入煤系。高温炽 热的岩浆携带大量的气体由地壳深处沿断裂通道上 升到煤系后， 沿强度较弱的部位顺层侵入。 靠近上 收稿日期： 作者简介： 王泰 （ ） ， 男， 汉族， 山西灵丘人， 山西煤田地质局 队工程师， 从事煤田地质研究工作 刷带多出现于矿区的西缘和南部， 并以大兴井田最 为发育。另外， 由于聚煤后期河流流程的增大， 同一 河道在矿区西南部形成继承性河道冲刷带， 向下游 方向渐变为沉积后河道冲刷带 （这种现象还与盆地 同沉积沉降及
4、其速率的变化有关） 。 结论 盆地沉积学分析， 尤其是沉积相分析， 是冲 刷带研究的基本内容， 也是进行冲刷带预测的基础； 编制和应用煤层顶 （底） 板砂体等厚图进行冲刷带预 测是一种简便而行之有效的方法。 铁法矿区最常见的冲刷带是沉积后河道冲 刷带， 而对煤层破坏最严重的冲刷带则是继承性河 道冲刷带， 后者分布于矿区西缘和南部。 铁法矿区冲刷带平面延伸的总体规律是： 南部以北北东向及近南北向为主； 中部以北北东至 北东东向为主； 北部则以近南北向及南西向居多。 根据煤层顶 （底） 板砂体等厚图掌握各煤层冲刷带的 延伸情况， 将有益于井巷工程设计方案的制定。 参考文献 王宇林， 杨福珍， 游大
5、军等 铁法盆地阜新组网结河沉积 沉积学报， ， （ ） ： 王宇林， 赵明鹏， 王国成等 煤层冲刷带的分类及预测 辽 宁工程技术大学学报， ， （ ） ： ， ， ， ， （ ， ， ； ， ， ） ： ， ， ， ， ： ； ； ； 第 卷 第 期 年 月 煤田地质与勘探 图 同忻井田煌斑岩侵入范围及构造纲要图 煌斑岩范围； 岩浆岩流动方向； 钻孔； 煤层露头； 逆断层； 正断层； 向斜； 背斜 升通道的岩床厚度大， 似层状； 而侵入较远或行将尖 灭时， 呈透镜状或串珠状， 产状的变化使煤层的有益 厚度发生很大的变化。 !“#时代 本区测得同位素年龄值为 ， 属于印支 期。 侵入特征 侵入通
6、道 断裂是煌斑岩侵入的主要通道 。本区煌斑岩 分东、 西南两部分， 来自两个不同的上升通道。笔者 认为， 东部侵入区的岩浆上升通道为东南部井田边 界处的口泉山前大断裂， 见图 。根据山西地矿局 地球物理探矿队航磁布格重力等值线分析， 沿口泉 断裂存在北东向布格重力异常梯度带， 说明口泉断 裂带是一条深大超壳型断裂， 玄武岩的溢出也说明 了这一点。口泉山前大断裂， 北起内蒙老虎沟， 向南 经山西境内的镇川堡、 小站、 口泉、 鹅毛口直到峙峪 村， 全长约 ， 倾向东， 倾角 ， 总体呈南 北不对称 “ ” 型展布。口泉断裂带的复式背斜在三 叠纪总体抬升的初期， 伴随有断裂发生， 岩浆沿断裂 上升
7、侵入石炭二叠系后， 在中生代燕山期桑干复式 背斜西北翼逆冲和逆掩断层断裂构造的背景上， 又 继承断裂至中生代， 以正断层的方式发展起来， 直至 新生代大同断陷盆地的形成。 西南部侵入区的岩浆上升通道在邻区四雁井 田， 估计在白 、 白 孔附近， 预测有深断裂存在， 岩浆 侵入本区时已属边缘地带。 #“!侵入范围 本区见煌斑岩钻孔 个， 其中东部侵入区 个， 西南部侵入区 个。 、 、 八 号三孔虽 没见到煌斑岩， 但煤层已不同程序地变质， 证明在附 近有隐伏的岩体存在。在东部侵入区， 煌斑岩主要 侵入 号煤， 其次侵入 号煤， 对煤层破坏严重； 西南部侵入区， 煌斑岩主要侵入 号煤， 岩浆活动
8、相 对较弱。 上升通道附近， 垂向侵入范围最大为 （ 号孔） ； 在侵入边缘垂向侵入范围变小， 最小为 （ 号孔和岩 号孔） 。本区只侵入石炭系太原 组。 #“#侵入层数 侵入层数最多达 层 （ 号孔） ， 其次为 层 （永 号孔） ， 其中单层厚度最大值为 （ 号孔） ， 最小为 （永 号孔） ， 层数变化大， 分叉 合并频繁， 上升通道附近岩床厚度大， 似层状。侵入 区域中心地带岩床层数多， 到边缘逐渐尖灭。 #“$侵入厚度 各钻孔煌斑岩总厚最大值为 （ 号 煤田地质与勘探第 卷 孔） ， 最小值为 （ 号孔和岩 号孔） ， 厚度 变化大。上升通道附近煌斑岩总厚度大， 向远处及 边缘逐渐减
9、小。 对煤层和煤质的影响 对煤层的影响 岩浆侵入煤层后， 一方面熔融煤层， 占据了煤层 的位置， 另一方面毫无规律地在煤层中穿插， 使其发 生接触变质、 硅化， 破坏了煤层的原有厚度和结构。 且煌斑岩厚度、 层数变化大， 对比困难， 导致煤层复 杂化， 有益厚度变薄， 影响了煤层的稳定程度， 降低 了煤层的利用价值。 其 号、 号两孔的 号煤， 号孔的 号煤全部被破坏、 硅化而 失去利用价值。另外， 由于夹石起热屏蔽作用， 夹石 层数和厚度的增加， 可减小接触变质带的范围。东 部侵入区煌斑岩对煤层的破坏程度比西南部要强烈 得多。 对煤质的影响 煤层在未遭受煌斑岩侵入前的煤种为 焦煤 或气煤，
10、由于煌斑岩的侵入， 使煤层物理性质和化学 性质均发生很大的变化。根据煤质变化和测井曲线 的物性反映， 一般情况下， 将煤层由近到远 （距煌斑 岩体距离） 划分为： 混岩焦 （天然焦与煌斑岩共生） 、 变质煤和正常煤。 物理性质 混岩焦的宏观特征： 灰分高， 硬度大， 气孔发育， 原有的煤岩结构已分辨不清， 煌斑岩呈块状、 脉状、 粉状混入。 变质煤呈褐黑色： 土状沥清光泽， 贝壳参差 状断口， 相对密度 左右， 条带状结构， 煤质疏松 易碎。 显微煤岩特征 混岩焦在镜下观察， 含有大量的煌斑岩和碳酸 盐类矿物， 后生气孔和裂隙极发育， 都被矿物充填， 常见石墨小球体等高碳化物， 煤中的惰性组分
11、由于 煌斑岩入侵的压力和可熔组分膨胀变形， 原有的布 局被破坏而成不定向排列， 且比较破碎。无机组分 如粘土类亦产生扭曲变形和破裂， 黄铁矿受热影响 向氧化铁转化， 使煤中硫含量普遍降低， 大量的次生 碳酸盐矿物充填于裂隙、 胞腔和气孔中。 变质煤在镜下观察为煤和焦的混合物， 是因煤 的质地不均匀， 接受热量的多少不同所致， 主要以贫 煤为主， 另有少量不粘煤及无烟煤。 化学性质和工艺性能 由于煌斑岩的侵入和矿化的作用， 使煤的化学 性质和工艺性能发生了一系列的变化， 从煤心煤样 的化验资料来看， 水分、 灰分、 碳含量、 碳氢比、 碳酸 盐增高， 挥发分、 发热量、 全硫含量、 焦油产率降低
12、， 粘结性降低甚至消失。 对矿井安全生产的影响 在煌斑岩侵入体与煤层接触带附近， 由于干馏 作用， 不仅出现不规则的混岩焦带， 而且在焦化过程 中会产生一定量的瓦斯。如果盖层及周围环境透气 性能差， 瓦斯经运移而富集， 是导致矿井事故频频发 生的重要因素。 结论 同忻井田煌斑岩侵入石炭系太原组， 通过 同位素年龄测定， 时代属于印支期。 煌斑岩岩浆源于深部， 东部侵入区是通过 东南部井田边界处的口泉山前大断裂上升， 由东南 向北北西方向顺层侵入本区。西南部侵入区是由邻 区四雁井田侵入本区， 预测与深断裂有关。 侵入通道中心附近， 岩床厚度大， 垂向侵入 范围大， 侵入区域中心地带， 侵入层数多， 对煤层破 坏大。 本区煌斑岩侵入煤层， 杂乱无章， 无规律可 循。其在煤层中穿插破坏， 致使煤层形态， 结构发生 了变化， 甚至缺失， 储量减少； 煤的变质程度及煤质 均发生了变化， 改变了煤层的原有经济价值。 本文得到 地质队张统军总工程师、 王刚高 级工程师的指教和帮助， 在此表示感谢！ 参考文献 张国栋 煌斑岩对大同煤田影响破坏之浅析 中国煤田地 质， ， （ ） ： （ ， ， ） ： ， ， ： ； ； ； 第 期王泰： 同忻井田煌斑岩侵入特征及对煤层和煤质的影响