南非煤田

南非煤田

南非共和國19個二疊紀、三疊紀煤田的總稱。它們都位於南非東半部。主要產煤區在北部的德蘭士瓦省,其次為中部的奧蘭治自由邦和東部的納塔爾省。南非的煤產量在世界各國占第八位,出口量占第三位,煤炭資源量居非洲各國首位。

在地質上,這些煤田全部位於大卡魯煤盆地內。煤層賦存在二疊紀、三疊紀卡魯(Karroo)含煤岩系中,經濟可採煤層大部分見於下二疊統弗雷黑德(Vryheid)組,個別出現在三疊系

地層


卡魯含煤岩系呈北東—南西向延伸,在大卡魯盆地南緣沉積最厚,可達8000~10000m,往北變薄,在開普省以北迅速減薄至750~1000m,到北部邊緣甚至尖滅。卡魯系由下而上可分為德韋卡(Dwyka)組、埃卡(Ecca)組、博福特(Beaufort)組和莫爾泰諾(Molteno)組。
(1)德韋卡組。在盆地南部出露最完整,在北部邊緣缺失,主要由冰磧層組成。
(2)埃卡組。整合於德韋卡組上部頁岩之上,主要由三角洲沉積組成,常分為上、中、下三部分。中埃卡組又稱弗雷黑德組,由厚層砂岩礫岩互層組成,間夾泥岩岩相穩定,是主要含煤段。煤層分佈在砂岩之上,並為黑色粘土頁岩或細砂岩覆蓋。在奧蘭治自由邦北部、德蘭士瓦省西部、南部和東南部及納塔爾省北部形成有經濟價值的煤礦床。上、下埃卡組由粘土頁岩組成,有的地方缺失下埃卡組,在開普坳陷中,此組不含煤。
(3)博福特組。厚度從盆地南部的2700m向北減薄到300~650m。其下部屬二疊系,中、上部屬下三疊統和部分中三疊統。該組由長石砂岩、泥岩和頁岩組成。在德蘭士瓦省中部、西部、北部和東北部,博福特組和上埃卡組中賦存可採煤層。
(4)莫爾泰諾組。屬上三疊統,由粗粒砂岩、粘土頁岩、高灰分煤層以及礫岩組成。在大卡魯盆地北部該組缺失。在開普省東北部的莫爾泰諾煤田內,此組含煤。

構造


卡魯含煤岩系在北部德蘭士瓦省形成向海岸傾伏的向斜,在南部開普省褶皺強烈,總體構造比較簡單,大部地區地層實際上近水平,只被基底斷塊運動及下伏岩石中喀斯特造成的斷裂分割成許多斷塊,各斷塊內還有大量斷距在10~100m的斷層存在。岩漿活動強烈,每300m就有兩三個粗玄岩岩床,還有大量厚達10m的岩脈

含煤性


卡魯系各組地層均含煤,但有工業價值的煤層幾乎全部賦存於中埃卡組即弗雷黑德組中。煤層數量不多,有五個可採煤層,一般厚0.7~6m,有的達9m。除下部受古地形影響外,大部分煤層的煤質和厚度都很穩定,偶爾出現局部分岔。中埃卡組的煤層層位往北逐漸升高,煤層加厚。

煤質


南非的煤主要是腐植煤,還可見到藻燭煤,腐植煤多呈條帶狀,含有大量鏡煤。沿煤的層理富含細散泥質物。在粗玄岩岩床附近煤質發生變化,其影響範圍多在100m以內。南非煤一般呈高灰、低硫(1%)、低揮發分,大部分為瀝青煤,少部分為煉焦煤、配焦煤和無煙煤。埃卡組煤質較好,大部分是半瀝青煤。只有納塔爾省的煤含碳量高達80%以上,灰分低於15%,硫分<1%,屬優質煉焦配煤。威特班克煤田的第二層煤含不太光亮的煙煤分層,其揮發分24%,水分1.5%,灰分15%,硫分1.4%,可煉成優質焦炭。其餘各地的煤煤質較次,只宜於發電。

資源


南非煤炭資源量為205.7Gt,均為硬煤,占整個非洲煤炭資源量的83%,其中400m以淺經過勘探的儲量115.5Gt,證實儲量61Gt。煤炭勘探儲量超過10Gt的煤田有:瓦特貝格(Waterberg),49.9Gt;海費爾德(Highveld),16.9Gt;斯普林斯威特班克(Springs-Witbank),16.2Gt。它們共佔全國總勘探儲量的72%。此外,尚有五個煤田勘探儲量超過3.0Gt。其中,奧蘭治自由邦剩餘部分為8.8Gt;弗里尼欣薩索爾堡(Vereeniging-Sasolburg),4.7Gt;東德蘭士瓦(Eastern Transvaal),7.0Gt;斯普林博克-弗拉特斯(Springbok-Flats),3.2Gt;南蘭德(South Rand),3.0Gt。

開採地質條件


南非煤田的開採地質條件的特點,一是煤層埋藏較淺且大多近水平;二是厚度較大且穩定;三是煤系內火成岩發育。煤炭儲量中有96%埋藏深度不到200m,目前最大開採深度320m。煤層厚度超過2m的儲量約佔80%。粗玄岩常呈岩席出現在煤層上部,或呈岩脈穿插煤層,導致形成天然焦、無煙煤或富含瓦斯,為查明粗玄岩及煤質變化,常需布置大量鑽孔。

開發概況


南非煤礦床於19世紀中期被發現並開始小規模開採。隨後,為滿足金剛石礦與金礦工業的需要,大量開採煤炭。20世紀初,南非煤炭開始向非洲一些鄰國及亞洲少量出口,70年代成為煤炭出口大國,現每年出口近50Mt,占年產量的27%。煤炭年產量1979年突破億噸,1992年為177Mt。其中,39%用於發電,近20%用於製造合成燃料。南非是世界上以工業規模用煤生產液體燃料的唯一國家。