关键词：岩浆岩;三维地震响应;地震属性
1淮南矿区简介
1.1地理位置
淮南煤田位于安徽省北部，东起郯庐断裂，西至阜阳，北抵明龙山、上窑一带，南止舜耕山、八公山。煤田东西长达180公里，南北宽约20公里，面积约3600平方公里。
1.2煤系地层
淮南煤田煤系地层的沉积环境为多旋回的近海型三角洲相，煤层多，层间距小。主要含煤地层为石炭、二叠系，含有可采煤层9～11层。
1.3地质构造
淮南煤田属于华北地区的Ⅱ级构造单元，受挤压形成复式向斜，并发育一系列走向压扭性逆冲断层，造成复向斜两翼的迭瓦式构造，甚至部分地层直立倒转。
岩浆岩在淮南煤田北部广泛发育，主要分布在潘一、潘二、潘三及丁集等煤矿〔1〕。
2淮南矿区岩浆岩特点
2.1岩浆岩的成分特点
淮南矿区内揭露岩浆岩一般呈灰白色，含方解石捕虏体，呈流纹构造，硬度大，抗压强度大，裂隙不发育，富水性弱。通过对潘三矿新西风井检查孔在649.8m处揭露岩浆岩岩样和天然焦样，进行化学成分、微量元素、稀土元素等含量测试，分析成果表明SiO2含量为60.28～63.83％，属于中性岩，岩石类型为正长花岗岩。
2.2岩浆岩侵入年代
通过对对采集的岩浆岩样品进行元素和同位素测试，结果表明,淮南矿区岩浆岩发生侵的时期为距今大约118Ma〔2〕,属于早白垩世四川期(135~52Ma)岩浆活动, 矿区内断层形成年代(晚三叠世距今约2.5亿年)早于岩浆侵入年代(晚白垩世)，即岩浆岩不随断层的断裂而错断。
2.3岩浆岩侵入特点
岩浆岩与围岩间的界线一般明显，多数情况下切穿围岩层理或片理。岩体与围岩接触处，靠近内接触带一侧常见淬火（冷凝边）；而其围岩外接触带一侧常见烘烤边或遭受热变质〔3〕。
潘一矿岩浆岩主要是沿1煤层侵入，使煤层出现吞蚀或分叉，煤厚变薄，或使煤层变质为天然焦。侵入时产生的强大推挤力，使煤层发生位移，破坏了煤层的连续性和稳定性，可采性降低。侵入体与煤系地层接触处，出现应力异常、工程地质条件复杂等现象。
潘三矿岩浆岩侵入主要在矿井北部，靠近潘集背斜轴部附近，由东向西侵入层位逐渐升高；岩浆岩侵入煤层使煤层层位发生变化，层间距变大，对煤层破坏作用主要为冲开煤层，使煤层结构复杂，局部煤层被吞蚀，使煤变质程度增高，甚至变为天然焦；由北向南，厚度由大很快变小，甚至尖灭。岩浆岩呈岩脉顺层侵入，局部呈小型岩床、岩株、岩墙产出。
丁集矿岩浆岩侵入继承于潘三矿，呈岩盘状以露头形式出露于井田东部，分布在潘集背斜轴部及其两侧，在煤系中呈岩床和岩脉产出，最大厚度145m。岩性为细晶岩和正长斑岩。煤层受其影响发生变质，局部为天然焦、无烟煤、贫煤，局部煤层被岩体全部吞蚀。岩体主要影响11-2和8煤层，对中下部煤层影响甚微。
岩浆岩侵入主要沿地层薄弱位置向上喷发，由于淮南矿区岩浆岩侵入发生在断层形成之后，因此岩浆岩还具有沿断层侵入的特点，断层成为了岩浆岩侵入的通道，如潘三矿、朱集东矿、丁集矿等均有这种特点。
3岩浆岩三维地震响应特征
3.1岩浆岩地球物理特征
岩浆岩侵入体具有致密坚硬的特点，地震波在岩浆岩中的传播速度在4200～4800m/s，与围岩的速度存在较大差异，具有高波阻抗特征，侵入煤系地层后会破坏原有的地层结构，改变了其波阻抗差异，使局部地层发生构造变形且地层增厚现象明显。
3.2岩浆岩三维地震响应特征
岩浆岩在三维地震时间剖面上产生一系列的散射和衍射现象，使正常的煤层反射波变得零乱与破碎，异常波形特征明显，即包括煤系地层在内的地震反射同相轴中断、杂乱反射、频率变低、振幅变弱。同时也导致时间剖面品质变差，增加构造假象，给断裂构造解释带来较大困难。在三维地震属性切片上会表现出明显的放射状阴影区，结合钻孔揭露和井下实见情况，可以在三维地震上对火成岩进行解释并预测其侵入范围。
4实例分析
4.1丁集矿
丁集矿东三采区利用三维地震解释岩浆岩侵入现象。15-22钻孔实际揭露岩浆岩，根据过该钻孔的地震和相干剖面，对地震上的岩浆岩进行标定。见图1。
通过上图剖面可以发现岩浆岩侵入煤系地层，反射同相轴中断、杂乱相反射、频率变低、振幅变弱。在确定的煤层之间火成岩侵入范围内，根据钻孔标定的火成岩具有弱振幅响应特征，运用地震振幅属性分析技术手段，圈定出岩浆岩侵入煤层的范围。
4.2潘三矿
潘三矿西三采区岩浆岩主要沿着FFD17断层向上侵入，因此在断层FFD17位置为火山通道的位置，以岩墙式分布为主，然后以通道为中心向四周地层侵入，由于火山通道以整块直立存在，不能形成层状分布，而且岩浆岩的速度和围岩差异较大，因此火山通道的地震特征非常明显，在本区时间剖面地震响应为弱振幅、杂乱反射、频率低等特征，如图2左。
由于岩浆岩的地震响应异常，通过地层厚度、地震剖面解释并与钻井相结合，同时利用沿层振幅属性和方差属性可清晰的识别岩浆岩的分布范围，如图2右。
5结论
岩浆岩侵入，其边界会导致应力异常，内部侵蚀煤层，可采性降低，由于岩浆岩侵入一般在断层形成之后，往往还会导致瓦斯异常、地温异常、连通奥灰水等各种地质灾害。矿井开采过程中必须充分认识岩浆岩分布特点，除了实际揭露及常规的钻探手段外，更要结合先进的三维地震手段进行全面分析，精准圈定其侵入范围，确保矿井生产安全。
参考文献：
（1）蒋法文、刘亮、陈健，《淮南煤田潘三矿岩浆岩演化特征研究》中国煤炭地质 2014.5
论文作者:陈常兴,何召全
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年5卷20期
论文发表时间:2019/12/2
标签：岩浆岩论文; 煤层论文; 淮南论文; 地层论文; 断层论文; 围岩论文; 剖面论文; 《工程管理前沿》2019年5卷20期论文;