陈睿卿, 何艳林, 肖金成

(湖南省煤炭地质勘查院,湖南 长沙 410014)

0 引言

永兴县邓家冲区段位于湖南省永兴县城北约7 km处，所在的永耒向斜西翼是湖南省重要煤产地之一。区内地层由新至老为第四系(Q)，三叠系下统大冶组(T1d)，二叠系上统大隆组(P3d) 、龙潭组(P3lt)。含煤地层为龙潭组上段(P3lt2)，主要由细-中粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤组成，厚82.87～512.94 m，一般为249.9 m。煤层总厚度为8.55 m，含煤系数为3.4 %。含可采煤层7层，从上至下分别为1、2、3、5、60、6、7煤层，其中2、6煤层为区内主要可采煤层。

工作区浅部在1971年提交了湖南省永兴县郴耒煤田永耒矿区大村一、二井田地质勘探最终报告(以下简称“1971年报告”)。报告认为，永耒向斜西翼发育一条沿地层走向分布、规模纵贯全区的永耒向斜西翼大断层系(F1)，该断层系由高角度正断层组成，将中深部(-300 m以下)的可采煤层断失，区内中深部无找煤前景[1]。工作区位于“无找煤前景”区内，因此，近三十年来一直无地勘单位大胆开展勘查工作。2010年湖南省煤炭地质勘查院根据区域构造特征,运用推覆构造理论对区内构造重新进行了解释与梳理，认为区内F1为一推覆构造且原地系统中赋存可采煤层，并设置了探矿权，投入了大量钻探工程。通过项目的实施，验证了F1为一总体推覆方向自东向西的推覆构造，取得了显著的找煤效果，于2012年提交了湖南省永兴县湘永矿区邓家冲区段煤炭详查报告(以下简称“2012年报告”)，由此推动了沿该推覆断裂走向分布的相邻区段煤炭勘查项目的实施。

1 “1971年报告”对F1断层的认识及对找矿的影响

“1971年报告”认为区内断裂发育，主要断层为区域性走向正断层F1。在F1形成之前，本区已产生了较强烈的褶皱，断层产于褶皱中，导致断层上、下盘地层沿走、倾向变化极大(如图1所示)。因地层倾角小于断层倾角,在勘查区浅部(-300 m以上)F1断层下盘保留有可采煤层；中深部(-300 m以下)可采煤层绝大部分被断失(如图2所示)，仅在南部零星赋存[1](如图3所示)。据此认为位于中深部的工作区(-300 m以下)无找矿前景,之后近三十年无地勘队伍勇于进工作区进行煤炭勘查。

图1 研究区构造示意图(“1971年报告”)

图2 42线剖面图(“1971年报告”)

图3 6煤层资源储量估算图(“1971年报告”)

2 “2012年报告”对F1断层的新认识及中深部煤炭资源新发现

20世纪80年代全国掀起滑脱构造理论热潮，地质工作者根据区域构造规律把区内F1断层重新解释为推覆构造，但一直没有验证它的正确性。2010年湖南省煤炭地质勘查院对以往地质资料进行重新解释和合理化，并根据滑脱构造理论、野外观察、浅部生产井调查等手段进行综合分析、研究，确定F1为一推覆构造。根据推覆构造控煤理论，湖南省煤炭地质勘查院在位于“1971年报告”“无找煤前景”的邓家冲区段设置了“永兴县湘永矿区邓家冲区段煤炭普查-详查”探矿权。通过项目的实施，F1断层地表被揭露，中深部被28个钻孔控制，其推覆构造特征明显，从而验证了F1为一总体推覆方向为自东向西的推覆构造。

2.1 F1断层的主要特征

(1)原地系统的特征。原地系统由龙潭组上段5煤层下伏地层组成(如图4所示)，构造简单，为单斜或略具起伏的宽缓褶曲，断裂不发育。

图4 42线剖面图(“2012年报告”)

(2)主滑脱面的特征。F1滑脱面是上覆系统赖以滑移或推覆的软弱面，主要特征为：①形态非常复杂，其产状沿走向和倾向均有很大的变化。在平面上，断裂面露头线大致与地层走向同步弯曲呈“S”形。②滑脱面波状起伏，产状浅部较陡，深部逐渐变缓，在剖面上呈“犁”式形态。③产出层位在龙潭组上段软岩层中通过，一般沿2～6煤层顶板疏松砂岩之上层位通过，缺失本区的软弱层位3～5煤层(以砂质泥岩、煤层为主，夹少量砂岩)。④断裂破碎带非常发育，且具有显著特征：一是有明显的破裂界面或破碎带；二是破碎带的宽度变化较大，当断裂在泥质岩石及煤层中通过时，岩石主要表现为塑性变形，破碎带不发育，常常紧闭，地层缺失很少，有时只表现为地层少量变薄或加厚。当断裂在中—粗砂岩等坚硬岩石中通过时，岩石被破坏，破碎带发育。三是分带性明显，一般以断层泥砾为中心，向两侧分别出现碎粉岩、角砾岩、透镜体、碎裂岩和节理裂隙带。四是岩性混杂，产状杂乱无章，常见受挤压而成的揉皱变形及碎裂变形。⑤显微特征常见碎粉岩化、碎裂化、碎粒化、溶蚀现象、定向排列、揉皱现象、微裂隙及波状消光。

(3)上盘推覆体的特征。上盘推覆体由三叠系下统大冶组、二叠系上统大隆组及龙潭组上段5煤层上覆地层组成，其中1、2煤层保存较好。上盘推覆体构造变形强烈，斜歪倒转褶曲、平卧褶曲、不规则紧密揉皱褶曲及叠瓦状逆冲断裂相当发育，构造较复杂(如图4所示)。

2.2 中深部煤炭资源新发现

永兴县湘永矿区邓家冲区段煤炭勘查分普查和详查两个阶段进行，共施工钻孔28个，除少数孔6煤层被断失外，大多数钻孔揭露了可采的6煤层, 且赋存良好。煤层平均厚度1.93 m，为不稳定的全区可采煤层[2](如图5所示)。探获的新增煤炭资源储量(-300～-900 m)达中型规模，取得了较好的找煤效果。

图5 6煤层资源储量估算图(“2012年报告”)

3 中深部煤炭资源新发现的意义

永兴县湘永矿区邓家冲区段煤炭勘查这一推覆构造下找煤的成功经验，启发和促进了永耒向斜西翼沿F1断层走向分布的耒阳市永耒矿区下南庄区段煤炭普查-详查[3]、耒阳市永耒矿区大湾里井田煤炭普查[4]、耒阳市永耒矿区田心井田深部煤炭普查-详查[5]、永兴县湘永矿区井家湾区段煤炭详查[6](如图6所示)等煤炭勘查项目的实施，新发现煤炭资源上亿吨，实现了推覆构造下找煤的重大突破。这对地质条件复杂、缺煤严重的湖南省来说，是少有的勘查成果，缓解了浅部生产矿井资源接替问题，并指导了耒阳市永耒矿区黄草坪南段富兴煤矿、上禾冲煤矿、大塘煤矿、杉树龙煤矿的煤炭开采，促进了地方经济的发展。

图6 永耒向斜西翼煤炭勘查探矿权及生产矿井采矿权分布图

4 启示

永耒矿区区域构造位置位于华南加里东褶皱带，煤田构造展布规律受区域构造格局和构造演化的控制，具有北西-南东向分带(隆、凹相间)、北东-南西分段的基本特征。区内找煤靶区的主要特征是主要控煤构造型式为挤压构造逆冲叠瓦型，断层彼此平行排列，次级断层与主干断裂呈“入”字形相交，且含煤地层叠瓦状分布，可采煤层多保存在叠瓦断层的下盘。

针对这一特征，作者研究了位于工作区西南侧的湘永矿区荆草坪南段及北段(如图6所示)的构造、含煤地层分布特征，认为该区具有永耒矿区找煤靶区的主要特征。南段于1994年由白沙矿务局地质勘探队提交了湖南省永兴县湘永矿区荆草坪井田补充勘探地质报告，北段于1970年由湖南省煤田地质勘探指挥部第三勘探队提交了湖南省永兴县荆草坪区北段煤田地质勘探最终报告。区内有两条断层，两件报告均认为是二条不相关的高角度断层，断层下盘的可采煤层断失，中、深部无找矿前景[7-8](如图7所示)。本次研究认为，荆草坪区段构造控煤样式与邓家冲区段一致，F6为推覆断裂，F5在中深部交于F6，主采6煤层在推覆断裂F6的原地系统中沿走向及倾向延伸，其延伸范围是找煤靶区(如图8所示)。

图7 荆草坪区段25线剖面图(1994年)

图8 荆草坪区段25线剖面图(本次)