某礦區地質特征及沉積環境分析

張明昌

（貴州省六盤水市水城縣煤碳管理局，貴州 水城 553040）

1 煤礦區測水組下段地質特征

煤礦區測水組以中部的一層砂礫巖底面為界,將其分為上、下兩段。其上段底部的分段砂礫巖中的潮道沉積為含礫石英砂巖或礫巖,結構成熟度和成分成熟度都較高,可見板狀交錯層理,槽狀交錯層理。分段砂巖作為一次海侵地質事件,為煤礦區的測水組上下段的對比標志。煤礦區的含煤段為測水組下段,含煤7層,其中3、5煤全區可采,4煤大部分可采。根據地質特征測水組下段可分為3個亞段。

1.1 第一亞段

1.1.1 粉砂巖夾砂質泥巖:黑灰色,薄層狀,含黃鐵礦結核,局部有鮞粒,夾不可采的1煤層，見水平層理。平均厚4m。

1.1.2 粉砂巖夾細砂巖:深灰色,薄層狀,發育雙粘土層構造,平均厚14.58m。

1.1.3 2煤層,一般厚0.42m。

1.1.4 砂質泥巖:灰黑色,薄層狀。夾石英砂巖及薄層細砂巖,含少量豆狀菱鐵礦結核,見似層狀黃鐵礦結核和菱鐵礦結核結核,水平層理,平均14.59m。

1.1.5 3煤層:一般2～3個分層。結構較復雜,厚 0.2～9.6m,一般1.48m。

1.2 第二亞段

1.2.1 粉砂巖夾砂質泥巖:深灰-黑色,薄層狀,發育砂泥薄層互層層理。平均厚2.0m。

1.2.2 石英砂巖:淺灰-灰白色,中厚層狀,中粒結構,平均4.6m。發育縱向交錯層理、流水波痕、樹干化石、泥礫、泥質團塊和沖刷面。

1.2.3 砂質泥巖:灰黑色,薄層狀,水平層理,平均厚1.77m。

1.2.4 4煤層:煤層不穩定,一般厚1.5m。

1.2.5 石英砂巖:淺灰-灰白色,中厚層狀,發育雙粘土層構造,平均厚5.30m。

1.2.6 粉砂巖夾砂質泥巖,灰黑色,砂泥薄層互層層理。平均厚2.73m。

1.2.7 5煤層:結構較簡單,一般厚2.14m。煤層較穩定。

1.3 第三亞段

1.3.1 砂質泥巖:黑色,薄層狀及片狀,波狀層理,含粘土質泥巖,含豐富的拳頭大小的菱鐵礦結核,俗稱B層菱鐵礦。平均厚13.11m。

1.3.2 6煤層:一般厚0.15m,全區不發育。

1.3.3 薄層狀砂質泥巖與泥質粉砂巖互層,黑灰色,水平狀紋理,可見強烈的生物擾動構造,尤以Chon-dritrs痕跡化石發育,這種痕跡化石常使原始水平紋層被擾動而形成“皺紋狀層理”。中部含似層狀或透鏡狀菱鐵礦,俗稱A層菱鐵礦。底部夾煤線為7煤層,一般厚14.00m。16)砂質泥巖:中部多為含鐵質細砂巖,節理發育。產Chondritrs痕跡化石,底部漸變為泥巖,過渡到鈣質泥巖。平均厚10.00m。

2 測水組下段沉積相

從礦區測水組下段這一含煤巖系中可識別出的沉積相有潮坪、瀉湖、潮道,它們構成障壁-瀉湖沉積體系,成煤環境為泥炭沼澤。

2.1 潮坪相

潮坪相以粉砂巖為主,發育砂泥薄層互層層理。在薄層細粒石英砂巖內發育雙粘土層構造。潮坪沉積中的痕跡化石主要有Lockeia和Fucusopsis。碎屑巖潮坪主要發育于測水組下段5煤層以上,尤以3煤層以上層段最發育。

2.2 瀉湖相

以黑色粉砂質泥巖、泥質粉砂巖及泥巖為主,發育水平狀紋層,有時可見強烈的生物擾動構造,尤以Chondires痕跡化石發育。這種痕跡化石常使原始水平紋層被擾亂而形成所謂的“皺紋狀層理”。球粒狀菱鐵礦層和菱鐵質結核在瀉湖沉積中常見。瀉湖相在5煤層以下比較發育。

2.3 潮道相

潮道相包括發育于瀉湖和潮坪中的潮溝。潮道沉積一般呈透鏡狀產出,厚度數米到十余米,橫向寬約數百米,其典型特征是砂體底部發育沖刷面,砂巖粒度向上總體變細,發育大型潮道側向遷移交錯層理,即縱向交錯層理。測水組下段潮道砂巖的這種層理一般為曲流潮道形成,其特征是縱向交錯層理的傾斜層是向下彎曲的而且延伸不遠。5煤層和3煤層之間發育有潮道砂巖。

2.4 泥炭沼澤相

測水組中的煤層以低灰、低硫為特征,煤層橫向分布比較廣泛,尤其是區內主要可采煤層3煤層和5煤層,這些煤層的基底多是瀉湖相泥巖或潮坪相粉砂巖。

3 沉積環境演化及聚煤作用

根據以上地質特征,煤礦區測水組下段沉積環境的演化自下至上分為3個階段:第一階段:石磴子頂部測水組下段底部不整合面至5煤層底板,代表一次次級的海侵海退旋回,沉積物主要為粉砂巖、泥巖夾少量薄層砂巖及7、6煤層兩個極不穩定煤層。5煤底板(下部)泥巖中含有密集發育的Chondritrs痕跡化石,波狀層理及水平狀紋理?？赡苁呛Ｇ诌_到高水位時期的慢速沉積。其中、上部6、7煤層段為高水位期海平面下降期的沉積。第二階段:從5煤層底板至3煤層底板。沉積物主要有潮道相砂巖及3、5煤層底板的根土巖。這兩煤層底板的根土巖是典型的古土壤層,代表全區穩定分布的暴露面。頂面以3煤層底板古土壤層為代表暴露面。4煤層僅在局部有分布,為局部可采的不穩定煤層。可能是次一級的海平面變化旋回和局部構造活動的產物。5煤層本身代表海侵體系域沉積,它是在第一階段上部進積、暴露之后重新海侵期主要聚煤作用幕的產物。第三階段:從3煤層底板至測水組下段頂部,包括3煤層、2煤層、1煤層等層段。煤層之間為潮坪相含砂泥互層層理的細砂巖和粉砂巖,局部有潮道相砂巖。3煤層是第二階段上部進積、暴露之后重新海侵期主要聚煤作用幕的產物。3煤層頂板潮坪相砂巖和粉砂巖的底面代表該層序中的最大海泛面。其頂部沉積多已被上覆的海侵沖刷面所切割。

從上述沉積環境的演化可以看出:該區在石磴子組沉積末期,發生大規模海退,在測水組沉積初期整個地區形成了廣闊的瀉湖海灣環境,陸源碎屑物從東北方向注入本區,形成了含Chon-drttes痕跡化石的粉砂巖及泥巖,局部地區形成一些小型沿岸砂壩,有些地區發育泥炭沼澤,形成了不穩定分布的6煤層和7煤層。隨著沉積物不斷注入并充填到瀉湖中以及持續的海退,地區大面積露出水面,發育了以5煤層底板根土巖為代表的古土壤層。由于東北部陸源碎屑物供應充分,因此這一階段主要形成潮道相砂巖,這次海平面上升幅度不大,僅在礦區的西部及北部(一井田及其擴建區、芙蓉井田)為泥炭沼澤,形成了以潮坪為基底的4煤層。煤厚0～4.77m,一般1.5m。煤礦區東南部的良溪區段為海侵期的潮道、潮坪和瀉湖環境,4煤層不發育,而北部的芙蓉井田及西部的一井田4煤層較發育。

隨后的海退又重新使該地區暴露出水面,發育了又根土巖為代表的古土壤,之后的海浸則使本區大面積沼澤化,形成全區穩定分布的3煤層。其中有多次小的海進和海退,全區形成了3煤層的多個分層。一般2～3分層,煤厚0.2～9.6m,一般1.48m。3煤層形成之后,新的海侵使該區重新發育一些潮坪、瀉湖以及小型潮道沉積,這一次海平面抬升幅度較小,本區時有古土壤和泥炭沼澤發育,形成分布不穩定并且較薄的1煤層和2煤層。在下段沉積末期,整個地區重新開始了大幅度海面抬升和大規模海侵,在地區形成了測水組分段砂礫巖為代表的海進障壁砂壩和海侵潮汐水道沉積組合,分段砂礫巖的底面是海平面抬升和海侵引起的海侵沖刷面,該海侵沖刷作用以入潮口、潮道形式沖刷了下伏潮坪瀉湖沉積物,不但沖刷下伏1煤層和2煤層,有的地區甚至還沖刷到下部的3煤層。分段砂礫巖作為一次海侵地質事件,為煤礦區的測水組上下段的對比提供了可靠依據。

4 結束語

礦區的主要含煤地層為測水組下段,含煤7層。測水組下段形成于碎屑濱岸障壁-瀉湖體系中,沉積環境主要為有潮坪、瀉湖、障壁砂壩,成煤的泥炭沼澤主要由瀉湖或潮坪演化而來。3煤層為潮坪沼澤中形成的;4煤層以以潮坪為基底形成,僅在礦區的西部發育,東部不發,5煤層為潮道沼澤中形成的,3、5煤層為全區穩定分布的可采煤層。6、7煤層為瀉湖沼澤中形成的,因6、7煤層段為高水位期海平面下降期的沉積。為極不穩定煤層。測水組上下段的分段砂礫巖是海侵背景下形成的障壁砂壩或障壁島,其底面侵蝕至下伏沼澤和瀉湖沉積中,使測水組下段局部地區1、2煤層缺失,為極不穩定煤層。

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[2]王雙明，鄂爾多斯盆地聚煤規律及煤炭資源評價[M].

[3]陳鐘惠.煤和含煤巖系的沉積環境[M].