羅大富

(福建省197地質大隊，福建泉州 362011)

0 前言

福建省為缺煤省份，天湖山煤礦區(qū)歷經數十年開發(fā)，地表及淺部資源近枯竭，煤田地質工作重點已經轉向深部和隱伏區(qū)。而近年來財政專項項目“三下”隱伏區(qū)找煤，特別是火山巖覆蓋區(qū)找煤取得較好的突破。因此加強天湖山煤礦區(qū)深部及外圍煤系地層古地理、后期構造特征與巖體侵入對煤系的改造規(guī)律認識，研究天湖山煤礦區(qū)各類蓋層，特別是推覆體、滑覆體、火山巖等蓋層分布變化，從而探討隱伏區(qū)煤炭資源賦存分布情況，預測可供勘查開發(fā)的煤炭遠景區(qū)塊，具有一定的經濟社會意義。

1 區(qū)域地質背景

1.1 古地理

福建省大地構造位置處于西太平洋板塊(菲律賓板塊)和中國大陸板塊之交接地帶，至早二疊世童子巖期，華夏古陸以西基本上準平原化了，一次小小的海浸也有相當廣布的面積。在這塊“平原”之中，自東往西可進一步分出三個狹長的北東向坳陷盆地，分別為古田—華安坳陷、南平—龍巖坳陷、將樂—武平坳陷(圖1)。二疊世在三個次級坳陷中沉積形成東條帶、中條帶和西條帶共三個北東向含煤沉積建造。東條帶地層三分性明顯，一段為海陸交互相，含煤性好，二段為海相泥巖，三段為含煤的海陸交互相到陸相沉積。

1.2 成煤期后區(qū)域構造

在福建省二疊紀煤系形成之后，晚三疊紀末印支運動使晚三疊紀以前地層(包括二疊紀煤系)發(fā)生中心隆起，形成北東向復式背、向斜(穹盆)構造；中心周邊發(fā)育線帶狀滑覆、推覆構造體系。而后燕山運動總體以斷陷為主，早期以水平擠壓形成開闊寬緩褶皺； 中后期大規(guī)模巖漿活動及推覆滑覆構造發(fā)育；進一步促使二疊紀煤田構造更為復雜。

圖1 閩西南地區(qū)二疊紀含煤盆地分布圖Figure 1 Distribution of Permian coal-bearing basinsin southwestern Fujian

天湖山煤礦區(qū)經歷了上述構造運動后，童子巖組含煤地層發(fā)育褶皺、滑脫、沖斷構造變化，表現為含煤地層缺失，部分被掩蓋，后期被巖漿巖吞噬和火山巖覆蓋埋藏，并在長期不同程度的剝蝕作用，大大改變了原始產狀面貌，在地質圖上表現為孤立塊段產出。因此在大面積的火山巖及溪口組等蓋層下，仍有巨大的找煤潛力。

2 區(qū)內控煤條件

2.1 地層

天湖山煤田位于閩西南拗陷帶東部條帶，泥盆系安砂群(D3)——白堊系下統(tǒng)石帽山組(K1sh)和第四系均有出露(表1)，其中侏羅系分布最廣泛，其它地層均零星或小面積分布。因受斷層影響，大部份地層保存不全，尤其受推覆、滑覆構造影響，使地層新老倒置或缺失。區(qū)內童子巖組僅在永春下洋、安溪劍斗、德化曾坂等有較大面積出露，大部均埋藏于天湖山煤礦區(qū)及外圍深部。

2.2 構造

晚三疊世末的印支運動，使本區(qū)內形成了北東、北北東的褶皺和斷裂體系并伴有巖漿侵入。主要區(qū)域構造有北東向大田-華安斷裂帶(西側)、北東向福安-南靖斷裂帶(東側)，永安-晉江斷裂(南側)呈北西向斜貫全區(qū)；東西向斷裂主要發(fā)育安溪縣霞春、福前一帶。這些斷裂褶皺控制了二疊系童巖組總本北東向的展布在(如圖2)。

2.2.1 褶皺

區(qū)內主要發(fā)育了陽山—劍斗背斜、屏山—一都向斜、佛嶺—云路向斜。

陽山—劍斗復式背斜：北起德化安村，經陽山、天湖山，南至安溪尾厝，延長達65km以上，因受斷裂、侵入巖破壞而保存不完整的復式背斜。軸向北東25°～30°，往南傾伏。背斜核部主要出露上泥盆統(tǒng)安砂群,東翼上姚至天湖山一帶保存較完整，并被上侏羅統(tǒng)火山巖系所超覆。西翼為大片中生代火山巖系掩蓋。

表1 研究區(qū)地層表

屏山—一都復式向斜位于陽山-劍斗背斜西側，軸向NE25°～30°，為開闊復式向斜，被中生代火山巖系掩蓋，形跡模糊。而發(fā)育于德化陽山—安溪劍斗東側的佛嶺—云路向斜，亦因向斜形成的低洼地帶成為燕山期火山噴發(fā)物沉積的場所。同時，使童子巖組(P1t)煤系賦存變深。

2.2.2 斷裂構造

燕山期構造運動在天湖山煤田形成一系列逆沖推覆構造，常造成煤系大面積缺失和重復，是本區(qū)重要的控煤斷裂。按其成因及斷裂性質可劃分為兩類：一類是滑覆斷層表現為地層缺失，空間上F2、F6、F0斷層從上而后構成“三層樓”構造形式，F0斷層(基底滑脫面、斷失了童子巖組下部與棲霞組之上部分地層)→F6斷層(層間斷裂，主要斷失童子巖組三段與一段之間部分地層)→F2斷層(頂部滑脫面，主要斷失翠屏山組下部與童子巖組第三段之間部分地層)。

另一類推覆斷層，主要表現為地層重復；均由西向東推覆，構成疊瓦式的推覆構造，吳F3斷層(溪口組推覆于南園組火山巖系之上)→和F5斷層(翠屏山組推覆于長林組火山巖系之上)→F31俗稱小侏羅斷層(上姚礦區(qū)F5斷層把煤系推覆于長林組火山巖系之上)→鉛坑井田F1(俗稱侏羅斷層)。

圖2 天湖山煤礦緩傾角斷層綱要圖Figure 2 Tianhushan coalmine gently dipping fault outline map

上述區(qū)內廣泛發(fā)育的緩傾角斷層，在造成煤系大面積缺失和重復，亦抬升了部分侏羅系覆蓋下的煤系賦存標高，在后期的風化剝蝕同時作用下，使其埋深變淺。

2.3 巖漿活動

區(qū)內巖漿活動自加里東期至喜山期都有，呈巖株或巖基產出。區(qū)內侵入巖零星出露,多沿斷裂帶或背斜核部侵入,對本區(qū)童子巖組(P1t)煤系產生“吞蝕”破壞與深變質石墨化等作用。本區(qū)地處“閩東火山斷坳帶”，晚侏羅系火山巖在區(qū)域構造控制下呈北東向分布，而火山巖盆地的邊緣常出露有煤系，為找煤的有利區(qū)域。

2.4 聚煤規(guī)律

本區(qū)含煤地層為中二疊世童子巖組一套海陸交互相含煤沉積。區(qū)內含煤地層三分性明顯(一段與三段含煤，二段為淺海相沉積不含煤、厚54m)，含煤113層，其中可采煤層31層，多數煤層煤質為高灰分(15%～25%)，特低硫(0.1%～0.6%)、中等發(fā)熱量，地層總厚度840m。其中童子巖組三段(P1t3)厚度約476m，含煤71層，其中10、13、29號為主要可采煤層，平均總厚度2.43m。童子巖組一段(P1t1)厚度約344m,含煤42層，其中37、41、53、59、60、62、63、64號為主要可采煤層，平均煤層總厚度7.17m。

3 隱伏區(qū)下找煤實例

目前天湖山煤礦區(qū)及外圍隱伏區(qū)找煤主要圍繞“三下”開展，即滑脫構造(推覆構造和滑覆構造)下找煤、巖漿巖(火山巖與淺成巖)蓋層下找煤、老地層下找煤。以下四個礦區(qū)作為“三下”找煤(礦)成功的典型案例佐證了閩西南含煤東條帶的深部、西部大面積的南園組火山巖蓋層下、北部晚古生代地層蓋層下均有良好找煤遠景。

3.1 推覆體下找煤(以天湖山煤礦區(qū)F31推覆斷層為例)

推覆體下找煤最為典型的屬天湖山煤礦區(qū)F31推覆斷層(圖3)。該斷層為區(qū)域性斷層，地表出露于鉛坑、南湖、曲斗井田一帶，南北延伸7km，淺部及深部均有控制。該斷層將童子巖組含煤地層推覆到侏羅系下統(tǒng)梨山組(J1l)和童子巖組含煤地層之上，在垂向上將天湖山煤礦區(qū)煤系分為上、下二個含煤系統(tǒng)。斷層西邊地表重復童子巖組第一、二段，深部局部為童子巖組第一段與文筆山組或棲霞組灰?guī)r斷接，而東邊的童子巖組第一段則推覆于梨山組之上。斷層面總體走向北東，傾向北西，傾角在天湖巖以北15°～25°，淺部可達30°，基本形態(tài)為緩傾角單傾。

3.2 滑覆體下找煤(以內林煤礦區(qū)F3、F2滑覆斷層為例)

本區(qū)總體構造形態(tài)為一走向340°左右，傾向南西的單斜構造；地層分布由東往西，由老至新。巖層傾角10°～30°，局部較陡，沿走向、傾向均有波狀起伏。區(qū)內總體構造以斷裂為主，褶皺次之。

由于太華—長塔復式背斜褶皺隆起，且各區(qū)域隆起強度的不均衡；在蓋層重力作用下，不同力學性質的巖層極易沿著其間的構造軟弱面(特別背斜轉折端)發(fā)生剪切滑移。在溪口組與翠屏山組之間，翠屏山組與童子巖組之間，童子巖組第三段與第一段之間，童子巖組一段與棲霞組之間發(fā)生滑移，即形成了F5、F2、F6、F0等緩傾角斷層，組成了“五層樓”式結構(圖4)，嚴重破壞了地層的延續(xù)性(主要表現為地層的缺失)，使區(qū)內含煤地層呈現為不規(guī)則的斷塊形態(tài)，增加了構造的復雜程度；同時亦使可采煤層埋藏變淺，有利于開采。區(qū)內童子組厚度694.70m，煤層總厚度8.13m。賦存煤層41層，其中一段38、38下、39煤層可采。另本區(qū)北、西、南側連同吾祠礦區(qū)、上石碼礦區(qū)、嶺頭崎礦區(qū)深部賦存有豐富的煤炭資源，前景較好。

3.3 火山巖下找煤(以永春紙坑礦區(qū)為例)

永春縣紙坑礦區(qū)地表大面積出露侏羅系長林組火山巖地層，其直接不整合或推(滑)運動作用下，直接覆蓋在煤系或煤系上伏翠屏山組等之上。區(qū)內鉆孔均鉆穿長林組，控制了童子巖組含煤地層；并且在長林組火山巖蓋層下，由上至下依次發(fā)現煤礦、銅鉛鋅銀礦、石灰?guī)r礦等，其中石灰?guī)r礦為隱晶—微細晶水泥用灰?guī)rⅠ級品礦石，達到特大型礦山規(guī)模。本區(qū)童子巖組煤系保存不全， 控制最大厚度375m；主要缺失第一段上部以上地層，含煤層18層以上，見可采或局部可采煤層4層(53、59、60、63號)，煤層較穩(wěn)定(圖5)。

1—侏羅系梨山組；2—童子巖組二段；3—童子巖組一段；4—文筆山組；5—標志層及編號；6—斷層；7—鉆孔及編號圖3 天湖山煤礦區(qū)F31、鉛F1斷層B-B′ 剖面圖Figure 3 Tianhushan coal mining area faults F31, QF1 B-B’ section

1—溪口組；2—翠屏山組；3—童子巖組三段；4—童子巖組二段；5—童子巖組一段；6—文筆山組；7—棲霞組；8—煤層及編號；9—標志層及編號；10—斷層及編號圖4 內林礦區(qū)19線地質剖面圖Figure 4 Line No.19 geological section in Neilin mine area

3.4 淺成巖體下找礦(以安溪湖上礦區(qū)為例)

湖上礦區(qū)位于閩西南坳陷帶東側邊緣，三級構造單元屬陽山—劍斗北北東向復背斜的東翼。礦區(qū)地表北部為大面積侏羅系上統(tǒng)南園組(J3n)覆蓋，礦區(qū)中、南部出露童子巖組(P1t)，且長林組則呈橢圓狀小面積在懸鐘巖一帶不整合于童子巖組(P1t)、礦區(qū)西側外圍為南北向條帶狀花崗斑巖與大面積燕山晚期黑云母花崗巖侵入。

區(qū)內構造形態(tài)總體為往南東傾的單斜構造，傾角20°～45°。斷裂以緩傾角滑覆斷層和高角度的正斷層為主。

本區(qū)鉆孔不但驗證了長林組火山巖為不整合于童子巖組之上，并查明了礦區(qū)西側花崗斑巖呈巖枝、巖床產出，基本呈順童子巖組煤系與棲霞組灰?guī)r之間的斷層接觸帶侵入，主要侵入部位為童子巖組與棲霞組灰?guī)r接觸帶上部。鉆孔揭露斑巖厚度20.85～165.36m；形成全區(qū)分布、連續(xù)的大巖床，成為下部水泥用灰?guī)r礦體的的間接頂板(圖6)。

1—侏羅系長林組；2—二疊系童子巖組；3—二疊系文筆山組；4—二疊系棲霞組；5—石炭系林地組；6—礦體及編號；7—煤層及編號；8—斷層；9—鉆孔及編號圖5 永春縣紙坑礦區(qū)A-A′ 地質剖面圖Figure 5 A-A’ geological section in Zhikeng mine area, Yongchun County

1—長林組；2—翠屏山組；3—童子巖組三段；4—童子巖組二段；5—棲霞組；6—船山組；7—花崗斑巖；8—燕山早期黑云母花崗巖；9—礦體及編號；10—煤層及編號；11—標志層及編號；12—鉆孔及編號圖6 安溪縣湖上礦區(qū)A-A′ 線地質剖面圖Figure 6 A-A’ geological section in Hushang mine area, Anxi County

4 隱伏區(qū)找煤遠景區(qū)

查閱前人勘查成果，結合近年財政專項勘查成果與礦區(qū)生產，綜合分析天湖山煤礦區(qū)控煤條件；預測在曾坂、西坑、尾厝及天湖山煤礦區(qū)深部等四個區(qū)域深部賦存相當厚度童子巖組及可采煤層；總預測含煤面積149.92 km2，預測資源量3.71億t(圖7)。

4.1 曾坂遠景區(qū)

該區(qū)位于天湖山礦區(qū)的北部、東北部，從德化安村、曾坂、陽山至永春上姚，與天湖山礦區(qū)同屬福建省東含煤條帶，面積556km2。具有較好的聚煤環(huán)境，是找煤有利部位(圖8)。童子巖組與中生代翠屏山組(P2cp)、溪口組(T1x)呈帶狀北東向斷續(xù)出露于遠景區(qū)中、東部；晚古生代呈帶狀分布在南部上姚、陽山、龍湖山一帶。北、西部為晚侏系長林組，其超覆于童子巖組與溪口組之上，并被南園組火山巖所覆蓋。中部零星出露下石炭系林地組(C1l)，為燕山期F11逆沖推覆其于童子巖組(P1t)和棲霞組之上，經剝蝕后，形成“飛來峰構造窗”。據上漈、白屯勘查區(qū)及民硐揭露，在翠屏山組蓋層下，童子巖組保存厚度830m，含可采煤層5層；另上田礦區(qū)4-2號鉆孔從侏羅系長林組開孔，揭露童子巖組兩者為不整合接觸。

圖7 天湖山煤礦區(qū)及外圍找煤遠景預測區(qū)Figure 7 Tianhushan coal mining area and periphery coal prospecting prediction prospects

圖8 曾坂遠景區(qū)D-D＇線地質剖面示意圖Figure 8 Zengban prospect area D-D’ diagrammatic geological section

區(qū)域構造線主要呈北東向展布。由于滑脫作用，溪口組翠屏山組及童子巖組之間常發(fā)生地層缺失。在中北部曾坂等地，晚古生代呈疊瓦式斷層相互逆掩，并最終推覆在梨山組、文賓山組之上，構成北東向逆沖斷裂帶；在推覆前沿為北東向斷陷盆地沉積了漳平組、長林組，且為南園組火山巖所覆蓋。燕山早、晚期花崗巖呈大巖基復式巖體產出于遠景區(qū)中、南部，受區(qū)域構造線控制，吞噬，破壞較大面積煤系地層。本區(qū)長林組火山巖與翠屏山組蓋層下、晚古生代變質地層構造窗推覆體下為找煤遠景區(qū)，資源前景好。

4.2 西坑遠景區(qū)

該區(qū)位于天湖山礦區(qū)西側，地處永春縣西坑、吳殊至大田吳山、濟陽境內，面積約337.2km2。地表大面積出露侏羅系長林組、南園組;二疊系童子巖組與翠屏山組，三疊系溪口組呈條帶狀沿北東向分布；為F31推覆斷層下盤區(qū)(原地系統(tǒng))。據永春紙坑、含春北和新村西等礦區(qū)多個鉆孔證實火山巖下賦存有二疊系童子巖組煤系一段，厚度200～300m，見5層可采煤層。與中科院物探所合作在新村西開展的可控源音頻大地電磁法找煤，亦驗證新村西侏羅系火山巖蓋層下賦存有童子巖組。且因本遠景區(qū)發(fā)育有F2、吳F3推覆斷層，使童子巖組煤系埋深變淺。本區(qū)火山巖下找煤潛力巨大(圖9)。

4.3 尾厝遠景區(qū)

該區(qū)地處安溪縣劍斗鎮(zhèn)、尾厝至漳平大深境內，與天湖山礦區(qū)同屬福建省東含煤條帶。面積約552km2。區(qū)內長興組、溪口組、翠屏山組呈小面積斷續(xù)出露于和F5斷裂帶西側，童子巖組與翠屏山組小面積出露東南角，其余大部為晚侏羅系坂頭組、南園組和長林組覆蓋。二疊系下統(tǒng)童子巖組(P1t)大部隱伏于深部。

東部東陽、后井礦區(qū)資料表明，該區(qū)保存120m以上煤系，含可采煤2～6層，成煤環(huán)境較好。西部洛陽礦區(qū)揭示溪口組之下賦存有童子巖煤系。遠景區(qū)內的霞春石灰?guī)r礦山與福宇倫、新村西勘查區(qū)鉆孔資料，均顯示長林組不整合于童子巖組含煤地層之上；火山巖蓋層厚度大于400m，其下隱伏大面積的童子巖組煤系，預測煤炭資源前景較好(圖10)。

4.4 天湖山礦區(qū)深部

該區(qū)主要指天湖山礦區(qū)深部鉛F1推覆斷層下盤。鉛F1推覆斷層為F31推覆斷層下盤另一條較大規(guī)模的推覆斷層，已有4個孔控制，67個孔間接控制。它發(fā)育的時間早于F31推覆斷層，其下盤為侏羅系長林組，鉛坑ZK5和CK17孔穿過該地層后見童子巖組含煤地層，驗證了F31斷層下盤的長林組火山巖之下存在童子巖組“原地系統(tǒng)”，存在“天湖山下”找“天湖山”的可能。

圖9 西坑遠景區(qū)B-B′ 線地質剖面示意圖Figure 9 Xikeng prospect area B-B’ diagrammatic geological section

圖10 尾厝遠景區(qū)A-A′ 線地質剖面示意圖Figure 10 Weicuo prospect area A-A’ diagrammatic geological section

5 結語

①上侏羅統(tǒng)火山巖出露分布區(qū)位于二疊系聚煤盆地重要成煤區(qū)域，在其邊緣常出露煤系，其覆蓋區(qū)邊緣地段為煤炭勘查有利區(qū)。

②閩南產煤基地-天湖山礦務局的開采童子巖組層位全部為外來推覆體，而F31斷層下盤)原始沉積長林組火山巖下伏地層亦存在童子巖組(原地系統(tǒng))。因此在“天湖山”下尋找另一個“天湖山”成為可能。

③通過對火山巖、推滑構造體下勘查煤炭成功實例分析，指出曾坂、西坑、尾厝、天湖山深部等四個隱伏煤炭勘查遠景區(qū)，另尾厝遠景區(qū)東側長林組火山巖分布區(qū)域亦存在賦煤可能?；鹕綆r與煤系地層物性特征差異明顯，勘查中采用先重磁、電法物探，后鉆探驗證方法；可使勘查成功率與經濟效益更好。