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近年來，伊寧英也爾鄉(xiāng)火龍洞煤礦區(qū)，已發(fā)現(xiàn)有多處煤田自燃區(qū)，為了利用這一地?zé)豳Y源；本文主要利用物探磁測和TEM測深勘探方法查證煤層自燃區(qū)的分布地段。

1煤礦區(qū)的地質(zhì)物探特征

1．1礦區(qū)位置

工作區(qū)位于伊寧市西北19km、218國道北側(cè)、鐵廠溝西側(cè)的白云山上，屬伊寧市管轄。英也爾鄉(xiāng)火龍洞位于預(yù)選區(qū)的東部偏北部位，其直角坐標(biāo)為X=4879266，Y=14515609，地理坐標(biāo)為東經(jīng)81。1141．2”，北緯44。0255．7”。區(qū)內(nèi)有簡易公路通往各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，交通便利。

1．2礦區(qū)地質(zhì)特征

1．2．1地層

工作區(qū)內(nèi)出露地層以下侏羅統(tǒng)(J)地層為主，包括下侏羅統(tǒng)八道。灣組(Jb)和下侏羅統(tǒng)三工河組(Js)，南側(cè)局部存在中侏羅統(tǒng)西山窯組(J2X)，而第四系全新統(tǒng)一上更新統(tǒng)(Q沖洪積砂、風(fēng)成黃土，與下部侏羅系(J)地層呈不整合接觸，覆蓋面約占全區(qū)面積的2／3。工作區(qū)位于蘇勒馬提河背斜構(gòu)造及鐵廠溝向斜構(gòu)造之間，各地層相對較穩(wěn)定，產(chǎn)狀緩慨傾向南南西，傾角一般為25o～30~。該地層均為含煤層，厚約740～820m共含10層煤，包含下侏羅統(tǒng)八道灣組(JiDB1、B2、B3、B4、Bs和B6煤層、下侏羅統(tǒng)三工河組(JLs)B7煤層及下侏羅統(tǒng)西山窯組O2x)c1、c2和c3煤層。

1．2．2構(gòu)造

工作區(qū)位于鐵廠溝向斜構(gòu)造北翼單斜地層區(qū)，構(gòu)造簡單，僅在北東側(cè)邊緣存在規(guī)模很小的西山背斜構(gòu)造，中部存在一北東向張性斷裂。

1．3地?zé)豳Y源概況

1．3．15-作區(qū)地?zé)豳Y源的形式和主要特征

鐵廠溝一界梁子一帶熱汽資源由煤層在地下自燃形成。英也爾鄉(xiāng)火龍洞附近有11處煤層火燒區(qū)，形成了相應(yīng)的熱氣泉口，溫度大都在100c(=以上。初步調(diào)查顯示，這些煤層的火燒區(qū)大多與21～23號煤有關(guān)，分布在鐵廠溝向斜北翼的單斜地層中，有一部分已經(jīng)達(dá)到西山背斜的軸部，甚至延續(xù)至西山背斜的北翼。在其中一個巖洞中，熱汽溫度應(yīng)該在200℃以上，將一只小紙團(tuán)扔進(jìn)洞里’／J、紙團(tuán)就會燃燒起來，見圖1。煤田勘查資料顯示，分布在淺表的B7號煤層為勘查區(qū)內(nèi)主要的自燃煤層，地表所見到的火燒層，大多以燒變巖的形式存在。圖1中巖洞周圍的巖性即是這種燒變巖。

1．3．2煤層的自燃趨勢

在煤田勘查中，對煤在氧化一還原條件下的燃點(diǎn)做了專門測試，最終計算出不同煤層自燃趨勢評價參數(shù)△值。已有資料表明，英也爾鄉(xiāng)地區(qū)B組煤層△Tc值在31．0～53．0℃之間，均屬于自燃傾向較高的煤層，在高壓、氧化條件下，它們極易自燃。從這個角度講，煤層的自燃趨勢可能成為該區(qū)“地?zé)豳Y源”的源源不斷的補(bǔ)給源。但是從另一個角度講，“煤層自燃”卻是煤田資源的破壞因素。

1．4煤礦區(qū)巖礦石的物性特征

現(xiàn)場踏勘結(jié)果顯示，分布在踏勘剖面300號點(diǎn)的48號火燒區(qū)有明顯的地球物理異常顯示，局部磁力高值異常和相對低值的電阻率異常，見圖2?；瘕埗锤浇鼌^(qū)域在冬季從來沒有積雪的情況，這一現(xiàn)象表明這里的地溫也相對較高。在英也爾鄉(xiāng)火龍洞地區(qū)，煤層在燃燒中產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致菱鐵礦燒變?yōu)槌噼F礦和少量的磁鐵礦，在地面形成明顯的地溫異常和磁力異常?；馃齾^(qū)的磁力異常表現(xiàn)為局部的、范圍不規(guī)則的高值和低值異常，有時以低值異常為主。這些不規(guī)則的異常疊加在較大范圍高磁異常背景之上。對工作初期的踏勘剖面利用切線法作反演計算，火燒區(qū)地質(zhì)體埋藏深度在28m左右；在TEM電磁測深剖面的Ps擬斷面中，13號煤層(相當(dāng)于B2煤層的分布空間)視電阻率出現(xiàn)幅值在一20％左右的低值異常，其埋藏深度為30m左右。根據(jù)實測數(shù)據(jù)顯示，煤層燒變后其密度由原來的2550km／m降低至2200～2300km／m，咆括泥巖在內(nèi))。當(dāng)燒變巖燒變巖向下蔓延的深度達(dá)到60～100m時，就可以在地面產(chǎn)生(0．5～1．o)×10m／s的重力異常。綜上所述，煤層火燒區(qū)在地表可以產(chǎn)生明顯的地球物理異常，這一命題在我們的踏勘資料中已經(jīng)得到證實(圖3)。在2005年的勘查中，我們進(jìn)一步測定了該區(qū)巖礦石的物性數(shù)據(jù)，對該區(qū)巖礦石的物性特征有了進(jìn)一步的了解，見表1。

1．5煤礦區(qū)巖礦石的物性特征

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查的煤田地質(zhì)勘查所獲資料，該區(qū)地下含水層不發(fā)育，多以裂隙水的形式存在。由于上游地下水的徑流補(bǔ)給條件很差，工作區(qū)內(nèi)穩(wěn)定地下水位埋藏深度在100m以上。正是這個原因，本區(qū)熱氣泉表現(xiàn)為干熱氣體為主的特征。

2物探勘探方法

2．1磁法勘探方法

采用美國GeoMetric公司生產(chǎn)的G一856型質(zhì)子磁力儀，預(yù)查區(qū)按250m×50m的網(wǎng)度進(jìn)行面積性測量，勘查區(qū)按50mX20m的網(wǎng)度進(jìn)行面積性測量，測量靈敏度0．1nT，觀測總精度-I-3nT。為了保證總的觀測精度，選擇一致性較好的儀器3臺，建立固定基點(diǎn)，進(jìn)行日變、儀器零點(diǎn)和磁場水平的單項改正計算，按要求進(jìn)行質(zhì)量檢查。野外作業(yè)按《地面高精度磁測技術(shù)規(guī)程>(ozrroo71—93)執(zhí)行。

2．2TEM測深方法

TEM電磁測深適合于探測對象埋藏深度<500m的條件，而直流電阻率測深的探測深度可以稍微大些，但是綜合考慮它們的優(yōu)缺點(diǎn)，還是采用TEM電磁測深開展工作。TEM電磁測深剖面布置在熱氣泉或高溫異常分布區(qū)，剖面長度大于熱氣泉或高溫異常的平面寬度。使用儀器為加拿大GEONICS公司生產(chǎn)的PROTEM，應(yīng)用軟件為TEMIXXL。按現(xiàn)行《瞬變電磁測深工作規(guī)范》執(zhí)行。

3物探勘查成果

3．1地面磁力異常特征

3．1．1磁力異常的總體特征

勘查區(qū)內(nèi)地面磁力異?？梢詣澐譃閮纱箢?，第一類為連續(xù)性較好的、范圍較大的、以正異常為主的面狀異常。這類異常與測區(qū)內(nèi)的磚紅色含褐鐵礦砂巖相對應(yīng)。第二類為連續(xù)性較差的、范圍較小的、以負(fù)異常為主的局部異常，見圖3。這類異常與勘查區(qū)內(nèi)的火燒區(qū)相對應(yīng)，其直接原因是含鐵質(zhì)的燒變巖，我們將它們稱為“燒變巖異?！薄?/p>

3．1．2燒變巖磁異常的特征

煤層在自燃過程中，所含的菱鐵礦燒變成磁鐵礦和赤鐵礦。這種熱變質(zhì)作用的過程大都發(fā)生在一個范圍不大的區(qū)域內(nèi)。同時又受到周圍巖石磁性影響，因而均勻性很差，且多發(fā)生反磁化的特征。正是這種特定的地質(zhì)條件決定了燒變巖異常的特定形態(tài)，見圖4。圖4中的“l(fā)#”，即2m地溫測量發(fā)現(xiàn)的l#高溫異常，該異常與火龍洞地?zé)狳c(diǎn)相對應(yīng)，地面磁力表現(xiàn)為明顯的鋸齒狀低值異常，疊加在一個寬緩的高值異常之上，同時又有較明顯的低阻異常和低值重力異常與之對應(yīng)。圖4中的“2#”，即2m地溫測量發(fā)現(xiàn)的2#高溫異常。該異常的特征與1群異常相同，但更為明顯，鋸齒狀低磁異常的幅值約1000nT’是一個典型的火燒區(qū)異常。所述2#地溫異常的另一條剖面，即45線見圖4。在該剖面上對應(yīng)于2#地溫異常的位置上出現(xiàn)了明顯的鋸齒狀低磁異常，幅值達(dá)1400nT，重力異常的低值特征表現(xiàn)得也十分清晰。在其它地溫異常點(diǎn)上地能夠看到類似的鋸齒狀低磁異常的出現(xiàn)。

3．2TEM電磁測深成果資料的成果

勘查共完成了8條TEM電磁測深剖面，其剖面的布置參數(shù)和剖面上出現(xiàn)低阻異常的部位，我們只列舉50線、52線剖面數(shù)據(jù)的成果，見圖5、圖6。在勘查區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)并圈定出11處與火燒區(qū)相關(guān)的低阻異常。為了說明這些低阻異常在地?zé)峥辈橹械奶厥庑Ч?，我們?0線和52線作為典型剖面進(jìn)行詳細(xì)的解釋?；瘕埗吹?zé)狳c(diǎn)分布在50線的1090～1210點(diǎn)區(qū)問，相當(dāng)于1異常，對應(yīng)有明顯的低阻異常顯示。在50線地面磁測的鋸齒狀低磁異常分布1150～1250點(diǎn)之間，相對于低阻異常要偏北約40m。這一現(xiàn)象與火燒區(qū)地層向南傾斜有關(guān)。重力異常表現(xiàn)為低值特征，現(xiàn)象也十分明顯。52線TEM電磁測深pa斷面圖的上半段的紅色高阻異常區(qū)，反映了一個明顯的向斜構(gòu)造，下部綠色的低阻異常區(qū)，則反映了以泥巖為主要巖性的向斜構(gòu)造的底板。該向斜構(gòu)造的范圍較小，賦存在鐵廠溝向斜的北翼，為該區(qū)的一個次一級構(gòu)造，以西山背斜為其南界，見圖6。我們將該次級構(gòu)造稱為“火龍洞向斜”。在火龍洞向斜北翼上半部出現(xiàn)兩處明顯的低阻異常，與1#和2#地溫異常相對應(yīng)。在50線這兩處異常仍然清晰可見。這兩處低阻異常即是由火燒區(qū)所引起。不同的是，在52線上，1#和2#低阻異常表現(xiàn)為規(guī)模不大，且互不相連的特點(diǎn)，而在5O線上1#、2#異常不僅相連，而且向南、向下具有較大的延深趨勢，原本連續(xù)、完整的低阻異常已經(jīng)被分割成為兩大塊，其間的寬度約100Ill。該低阻異常帶反映了火燒區(qū)向下蔓延的趨勢。

4結(jié)論

綜合本文所敘，主要獲得如下認(rèn)識和結(jié)論：

(1)對煤田燃燒區(qū)的勘查利用物探磁測和TEM測深方法可以準(zhǔn)確確定煤層自燃區(qū)的位置及埋深、產(chǎn)狀等特征。

(2)可以根據(jù)推斷的煤層自燃點(diǎn)的分布特征推測煤礦的地質(zhì)成礦構(gòu)造特征。

(3)物探勘探的推斷成果對于煤礦熱力資源利用具有實際重要的參考價值。