火烧区磁法
陕北侏罗纪煤田煤层自燃磁异常特征
（陕西煤田地质局物测队 李新安 祁明星）
在陕北侏罗纪煤田，煤层自燃区直接影响煤炭储量计算和井田边界的划分，所以在井田地质勘探中查清煤层自燃区是一项重要地质任务。在榆林北大保当区，2－2煤层厚度大（10米），埋深浅。煤层沿沟边出露区段大部分以自燃，自燃后的煤层顶板岩石大部分初烘烤变质，其中含铁质性矿物保留有较强的热剩磁。根据这一特性，采用地面磁法勘探配合钻孔验证，在陕北进行了大量的煤层自然区圈定，为井田的划分和矿井建设提供了可靠依据。
一、井田概况
井田位于陕北榆林地区北部大保当乡境内，面积79.8km，地势平坦。以风沙滩地貌为主，地表标高约1200m。区内底层主要有：第四系、第三系、直罗组、侏罗系中统延安组、侏罗系下统富县组和三迭系上统永坪组。本区含煤地层为侏罗系中统延安组。依据煤层及岩煤组合特性、物性特征，可将岩性特征划分为五个中级施回。自下而上编为1—5段，每段分别含1个煤组。区内地层平缓，地层倾角1度左右，为以缓慢向NNW方向倾斜的单斜构造，无皱褶，尚未发现落差大于20m的断层。区内2-2煤层埋深约70—120米。
二、工作方法
测线方向基本垂直于2－2煤层自燃边界走向，采用平行线和扇形线相结合。测线长度一般800—1500m。线距100m，点距10m。仪器选用高精度G856数字式质子磁力仪。
三、磁异常分析
由实测磁异常剖面平面图分析，北部磁异常幅值大，南部相对较小。在自燃区内磁异常形态无一定规律，仅在煤层自燃边界附近，磁异常相对稳定，异常形态有一定对比规律。由于煤层自燃后岩石烧变岩所获磁性的强弱，与煤层自燃时受自然条件有关（如煤层厚度，煤质，上覆地层厚度，岩石裂隙是否发育，水文地质等）加之各不同地段，不同地层的岩石所含铁质结核多少不一，故煤层在不同地段自燃后所形成烧变岩的磁性强弱不同，所以实测磁异常形态各异，无一定规律。
四、剖面分析
幅值小于20nT 的近地表小波状异常（图1），由第四系沙土中含有烧变岩碎块引起，主要分布在测区南部。
图1第四系沙土中烧变岩碎块异常
在剖面平面图上呈现为独立单峰异常，幅度较大，宽度较窄，经地表调查，一般对应高压线、民用电、民宅、等影响（图2、10）。
图2高压线异常 图3民房异常
由
区域地质资料及大量钻孔资料表明，测区内无火成岩侵入，也未发现强磁性矿床。故实测磁异常曲线均为2-2煤层自燃引起。磁异常曲线主要有以下几种类型：
图4 A1类异常 图5 A2类异常
图6 B1类异常 图7 B2类异常
图8 C类异常
五、剖面解释
根据我们在陕北煤田火烧区多年的工作经验，结合实测资料分析，正常煤层从自燃到熄灭过程中，存在着一个熄灭带，该熄灭带自烧程度相对降低，相应的烧变岩磁性亦弱，这给磁法准确划分煤层自燃边界带来一定难度，在解释工作中，一般是将烧变岩近似地等效为以煤层底板为界的近似半无限水平斜台阶状磁性体和视二度组合棱柱体磁性体（见插图9），因熄灭带的磁性较弱，故实际解释煤层自燃边界位置应由理论解释点向未烧区偏移。偏移量要视磁异常形态而定。
图9
727线，异常最大幅值262nT，小号点一边为正常煤区，经4块模型组合反演拟合，磁性体边界对应275号点。与验证对孔H12－1（正常煤孔272号点）、12－2（火孔287号点）相吻合（图10）。推断为2-2煤层自燃边界对应275号点，曲线1/2极值点。
图10
658线，小号点为正常煤区。异常首部上升段近300米长，经反演解释模型边界对应276号点，与验证对孔H16－1（正常煤孔273号点）、H16－2（火孔278号点）相吻合（图11）。推断煤层自燃边界位于274号点，异常曲线上拐点。
图11
596线，经4块模型组合解释，模型边界对应256号点，与验证对孔H20－1（正常煤孔253号点）、H20－2（火孔258号点）相吻合（图12），推断煤层自燃边界位于256号点，磁异常曲线1/3幅值点。
图12
518线，经5块模型组合解释，模型边界对应246号点，经验证孔H25－3（正常煤孔233号点）、H25－2（火孔238号点）、H25－1（火孔238号点）揭露（图13），推断煤层自燃边界位于236号点，此类煤层自燃熄灭带较宽，H25-2钻孔见残留煤6米，熄灭带磁性微弱，以实测磁异常准确推断自燃边界有一定难度。
图13
10线，该类异常幅值小于50nT未做钻孔验证，依据260号点附近P42见正常2－2煤，P43钻孔火烧见残留煤3.8米（图14），分析此类异常对应的煤层自燃熄灭带较宽，熄灭带磁性微弱，推断煤层自燃边界位于276号点，曲线负极大值点。
图14
六、
结论
磁法勘探采用异常持征点法，结合二维组合棱柱正反演拟合解释及钻探、实地调查等方法综合分析，从已知到未知，反复研究异常特征点与煤层自燃边界的对应关系。对不规则磁异常和幅值较小的磁异常段，主要结合磁异常平面分布规律进行推断。最终圈出的2－2煤层自燃边界位置，经八条测线上钻孔验证成果可靠。
在陕北煤田采用地面磁法勘探结合地质调查和钻孔验证，圈定煤层自燃区是快速经济的有效方法。