地面高精度磁法在新疆哈密地区煤矿火烧区圈定中的应用

2016-04-14贺李

地球 2016年8期

关键词：磁法火烧测区

■贺李

（中陕核工业集团二一一大队有限公司陕西西安710024）

地面高精度磁法在新疆哈密地区煤矿火烧区圈定中的应用

■贺李

（中陕核工业集团二一一大队有限公司陕西西安710024）

利用WCZ-1型总场（T）质子磁力仪，对新疆哈密地区某煤矿进行了1：1万高精度磁法测量。对所得磁测数据进行处理，结合地质资料进行正、反演解释验证，最终圈定煤矿的火烧区分布范围、深度及燃烧情况。

地面高精度磁法火烧区

0　引言

新疆地处内陆，气候干旱，降水量少，相对湿度小，高温、干旱、少雨、多风沙的干热气流，这些因素加快了出露煤层吸热氧化自燃的速度，煤层经过燃烧后，顶底板及其夹矸受到强烈的高温作用后形成烧变岩体，顶底板中的铁质多数是赤铁矿（Fe2O3）、黄铁矿（FeS）、菱铁矿（FeCO3）、褐铁矿（Fe2O3？H20）。随着烧变岩的形成它们大部分转变成磁性矿物。

1　地球物理特征

工区岩性标本所做磁化率（K）和剩余磁化强度（Jr）等磁物性参数测定统计：

由统计结果看来，岩石磁性不均匀，一方面不同岩性之间磁性差异较大，磁化率在0-4360（SI）之间波动；另一方面是同一岩性的磁化率也起伏较大，如烧变岩极值在79-4360.6之间变化。岩矿石磁化率由高到低的排列依次为烧变岩、第四系、砂岩与泥砂岩，砂岩与泥砂岩磁性很小，接近无磁性。剩余磁化强度的变化也是比较大的，烧变岩剩余磁化强度最大，达到789，第四系次之，砂岩与泥砂岩最弱。由表可见，工作区内烧变岩磁性最强，磁化率与剩余磁化强度均高于其他岩石，第四系磁性较弱，具有微弱的干扰因素。综上所述，经火烧后的烧变岩体与其周围出露围岩有明显的磁性差异，具备开展磁法测量等物探工作手段，达到寻找煤田火烧区的地球物理前提。

2　数据处理与解释成果

本次地面高精度磁测工作采用利用WCZ-1型总场（T）质子磁力仪，比例尺1:1万，线距100米，点距10米，先对取得的原始磁测数据进行日变改、正常梯度改正、高度改正、基点改正等，计算磁异常强度，取得71条剖面数据。高精度磁异常△T计算：

△T=Tc-T0+△Tr+△Th

△T—磁异常值；

Tc—实测磁场值；

T0—总基点正常磁场值；

△Tr—日变改正值

本次解释工作主要用金维、Surfer软件进行正、反演成图分析解释。本次工区磁异常特征分为三类。A类：磁异常梯度变化较大，幅值较大的正负异常，可能为烧变岩或构造；B类：构造及烧变岩引起的叠加磁异常，梯度变化相对较小，幅值较小的正负异常。C类：构造破碎带磁异常杂乱无章，呈锯齿状跳跃，烧变岩引起的梯度变化较小，幅值较小的负异常。

根据磁异常特征（梯度、正负伴生关系、走向、形态、分布范围等）和异常分布区的地质情况，并给合物探工作的地质任务进行异常分类。首先在区内划分出了区域磁异常2条断裂构造带F1和F2，在此基础上进而划分出局部磁异常火烧区三个块段，分别为1号、2号和3号燃煤段。

在研究测区磁场变化规律的同时，对典型测线WT-35、WT-13、WT18线进行了正、反演计算，制作了典型测线磁测推断解释图。结果得出1号燃煤段磁异常特征属于A类，煤层燃烧深度在20-60米；2号燃煤段磁异常特征属于B类，煤层燃烧深度在30-70米；3号燃煤段磁异常特征属于C类，煤层燃烧深度在30-70米。

F1断层呈条带状分布，北西走向，沿走向贯穿整个测区，其磁异常特征为：断层南西侧表现为正磁异常，北东侧出现明显的负磁异常；F2断层仅位于工区西部，条带状分布，北西走向，正负磁异常半生。结合在地表地质，F1断层表现明显，在多处可以见到F1断层的存在。

F1断层在空间位置上处于本区煤层下盘，与煤层出露线相距约50-200米，在东南段相距较远，西北段相距较近。从磁异常特征来看，断层北侧的负磁异常与煤层火烧区产生的正磁异常相互抵消，这一方面给划分燃煤区造成了一定困难，另一方面这一特征也成为本矿区划分燃煤区的依据。

划分的1号燃煤段位于测区西段，WT-30号测线以西，为1号煤层在当时出露地表时所燃烧的区域，燃烧面积约为0.031km2。2号燃煤段位于测区中部，WT-17至WT-9线之间，燃烧范围约为0.046 km2。3号燃煤段位于测区东南部，WT17线以东，燃烧面积约为0.098km2。

根据磁异常特征，按照火烧剩磁规律分析，3个燃煤段中1、2号燃煤段为已熄灭区，3号燃煤段异常较弱，分布较杂乱，显示正处于燃烧阶段。其成果见高精度磁测ΔT平面等值线图解释成果图

从延拓图来看，当ΔT等值线做向上延拓50米后，火烧区正磁异常的影响迅速减小，断层特征逐渐清晰，说明火烧区范围向下延伸很小，与调查结果吻合较好，一般小于30～60米，具体到西区的1号燃煤区15号勘探线附近燃烧深度约55米，中部2号燃煤区3号勘探线附近燃煤深度40米左右，东部3号燃煤区8号、12号勘探线附近燃煤深度40米左右。随着向上延拓高度的继续增加，一方面火烧区异常特征消失，另一方面断层的磁异常特征仍然存在，表明断层向深部延伸较大。

结合地表调查及钻探工程可知，已完工的最浅钻孔并未发现火烧现象；划分的1、2、3号燃煤段开始燃烧边界与地表发现的烧变岩体基本吻合；1号燃煤段位于测区西南部WT-30～WT-40线，燃煤段未封闭，各个测线均有微弱的磁异常反映，与地表调查吻合，为古火区；2号燃煤段位于测区中部WT-9～WT-17线，各个测线均有微弱的磁异常反映，与地表调查吻合，为古火区；3号燃煤段位于测区东南部WT17～WT30线，燃烧段未封闭，虽WT17、18、28、30线几乎无磁异常，但地表调查发现火烧，推断可能为燃烧带或熄灭带到燃烧带过度地段，磁异常微弱，其余各线均有强度不等的磁异常，该段部分地段正处于燃烧阶段。