山东阳谷-茌平煤田阿城井田山西组煤岩层对比研究

赵宝聚，乔增宝，宫海明，张来恩，赵体群，冯园园，卢文东

(山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南 250014)

①山东省第一地质矿产勘查院，山东省阳谷-茌平矿区煤炭勘查资料汇编报告，2011年。

阿城井田受区域上东阿断裂、谭庄-阿城断裂[1-2]及次级断裂构造的影响，区内构造较为复杂(Ⅱ类)，山西组沉积环境以三角洲沉积环境为主，分流河道相最为发育，使煤层沉积的连续性、过渡性差，区内煤层稳定程度属较稳定(Ⅱ型)[3]。部分区域含煤地层断缺、剥蚀、冲刷严重，使得煤岩层对比较困难。该次采用综合对比的方法对区内山西组地层进行了煤岩层对比，满足了勘探阶段任务需要，并对周边煤田地质勘查工作起到了指导作用。

1 地质概况

阿城井田属山东省阳谷-茌平煤田，位于山东省阳谷县境内七级镇至东阿县刘集镇之间，阳谷-茌平煤田东南部，西北距聊城市32km，交通便利。地层属华北地层区鲁西地层分区济宁地层小区，由老至新依次发育有奥陶系、石炭系、二叠系、新近系和第四系(图1)。

其中石炭纪本溪组、石炭—二叠纪太原组、二叠纪山西组为含煤地层，平均总厚度244.10m，含煤24层，可采10层。山西组含煤8层，可采3层(2、3上、3下)，位于中下部的3上煤层为该区主要可采煤层，全区可采①。

图1 研究区区域地质略图

2 煤、岩层对比方法

煤、岩层对比主要采用了煤岩层组合特征对比、标志层对比、层间距对比、测井曲线形态对比、地震物性特征对比等方法，重点对山西组煤、岩层进行综合对比[4-8]。

2.1 煤岩层组合特征对比

山西组下部的沉积环境以海陆交互的三角洲沉积环境为主，浅水三角洲环境沉积了3煤层下至太原组顶部的一套三角洲前缘亚相和下三角洲平原相地层[9-11]，主要由砂岩、泥岩组成。岩性主要为灰色中砂岩、细砂岩和泥岩互层，层位稳定，含煤屑和泥质条带，厚度较大，定名为“花砂”，位于3煤层底界。在此基础上沉积了3煤层，分流河道使三角洲前缘沉积厚度变小，或被分流河道入侵分叉、冲刷变薄甚至缺失。中上部沉积环境从海陆交互沉积环境开始转化为河流-湖泊沉积环境。3煤层上部沉积了一套以陆相沉积物为主的地层，主要由灰白色中粗粒—中细粒长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层组成，砂岩具斜层理，含镜煤条带和泥质包体，厚度较大，定名为“三砂”，位于3煤层顶界，是标志层之一(图2)。

图2 山西组沉积旋回特征图

山西组沉积环境稳定，宏观结构类型及变化趋势全区清楚，层位对比可靠。

2.2 标志层对比

山西组主要标志层有：“三砂”(3煤层顶板砂岩)，“花砂”(3煤层底板砂岩)和三灰(山西组与太原组分界层位)；3煤层局部分叉为3上、3中、3下煤层，其中3上煤层赋存在山西组中下部，平均厚度2.97m，除个别钻孔受断层影响变薄外全区可采，其本身就是一个良好的标志层；各标志层特征明显，厚度、层位稳定，易于对比(图3)。

图3 主要标志层对比图

2.3 层间距对比

区内山西组各煤层、标志层层间距较稳定，利用主要标志层层间距可有效进行煤和岩层对比(表1)。

表1 区内主要标志层平均间距 m

2.4 测井曲线形态对比

区内煤岩层物性特征差异明显，不同煤岩层的聚焦电阻率、自然伽马、伽马-伽马和自然电位等物性参数和测井曲线组合形态均不同[12]。砂岩、泥岩段呈中—高阻、高密度、中—高声速、高自然伽马形态，煤层两侧对称分布；煤层段呈高阻、低密度、最高声速、最低自然伽马形态，位于砂岩、泥岩段中间；对比显示煤层段电阻率明显高于砂岩、泥岩段，密度、声速、自然伽马明显低于砂岩、泥岩段，各段物性特征较为明显，对比准确(图4)。

2.5 地震物性特征对比

3上煤层厚度较大、层位稳定，能形成能量较强、连续性较好的地震反射波(T3波)，3上煤层的赋存及煤层厚度、结构的变化直接影响到T3波的相位、频率和振幅的变化。故利用T3波的波形特征确定3上煤层的赋存层位较为可靠。

图4 测井曲线形态对比图

3 煤岩层对比的意义

(1)确定了山西组的沉积规律。中上段由海陆相转变为河湖相沉积，主要为陆相沉积物沉积形成的地层，岩性主要有灰色中—细粒长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩及1，2号薄煤层。下段为海陆交互的三角洲复合沉积地层，受分流河道影响明显，岩性主要有灰白色中细粒砂岩、粉砂岩、薄层泥岩、3煤层及分叉形成3上、3下煤层。

(2)确定了山西组主采煤层的赋存层位。3煤层位于山西组下部，局部分叉为3上、3下煤层。3上煤层平均厚度2.97m，为区内主采煤层；3下煤层平均厚度1.77m，矿区东南部局部冲刷变薄甚至缺失，为区内大部可采煤层；3上煤层距3下煤层平均16.30m，3下煤层距三灰平均48.28m，对比可靠。

(3)确定了区内的构造方案。根据钻孔揭露地层对比成果，结合二维地震资料，基本控制了区内背斜2条、向斜2条、断距>30m的高角度正断层28条。钻孔结合地震资料对断层严格控制，根据地层的断缺、剥蚀及冲刷划分了区内山西组可采煤层2煤层、3下煤层的分布形态。

4 结语

采用多种方法，从不同角度对阳谷-茌平煤田内阿城井田的山西组煤、岩层进行了综合对比，确定了太原组的沉积特征及聚煤规律，对阳谷-茌平煤田内其他勘查区的找煤工作具有较好的现实意义。

参考文献：

[1] 张增奇，刘书才，杜圣贤，等.山东省地层划分对比厘定意见[J].山东国土资源，2011，27(9)：1-9.

[2] 张义江，张增奇，单伟，梁吉坡，闫诚.单县煤田张集井田地质特征与成煤环境分析[J].山东国土资源，2010，26(7)：1-4.

[3] 张素梅，李增学，王立峰，等.黄河北煤田石炭-二叠系山西组沉积特征[J].科技世界，2012，(25)：33-37.

[4] 许军，杨敏.荥巩煤田小里河勘探区煤岩层对比方法及意义[J].中州煤炭，2010，(6)：47-49.

[5] 张云中，田张丽.泉店井田的煤岩层对比[J].中国煤田地质，2005，17(6)：8-9.

[6] 雷嗣宇，许有金.吴桂桥井田煤岩层对比研究[J].中州煤炭，2006，(4)：4-6.

[7] 田惠娟，张少勇，李巧红.金龙井田的煤岩层对比[J].西部探矿工程，2010，(4)：129-131.

[8] 王玉林，李延军，张朋华，等.山东济宁王楼矿区煤层对比研究[J].能源技术与管理，2010，(2)：78-81.

[9] 李增学，魏久传，李寿春.山东及邻区石炭二叠纪含煤地层的层序地层样式[J].沉积学报，1995，13(12)：18-25.

[10] 刘敬杰，赵磊，侯庆林，朱猛.内蒙古赛罕塔拉煤田地质特征及其聚煤规律研究[J].山东国土资源，2012，28(3)：5-8.

[11] 李增学，魏久传，李寿春，等.鲁西陆表海盆地富煤单元的形成及分布[J].煤炭学报，1995，(1)：10-17.

[12] 周明磊，苏现卫，张景考，等.梁山煤田戴庙井田3煤层测井曲线特征分析[J].山东煤炭科技，2004，(1)：38-39.