大同煤田忻州窯井田大同組沉積環境及沉積旋回特征分析

郝風英

（山西大同煤業股份有限公司忻州窯礦，山西 大同 037003）

大同煤田忻州窯井田大同組沉積環境及沉積旋回特征分析

郝風英

（山西大同煤業股份有限公司忻州窯礦，山西 大同 037003）

經對忻州窯井田大同組地層剖面沉積旋回特征分析,推測該地區的沉積環境、古地理及沉積基底的構造沉降規律。

大同組；沉積環境；沉積旋回

所謂沉積環境是指：一個具有獨特的物理、化學、生物條件的自然地理單元，例如河流環境、湖泊環境等。沉積旋回是指沉積作用和沉積條件按相同的次序不斷重復沉積而組成的一個層序，以規模大、巖性巖相交替變化為特征，主要由于地殼周期性振蕩運動引起，是沉降速率、沉積速率和侵蝕速率組合的結果。分析沉積環境及沉積旋回,不僅可以了解該區的古地理環境變遷、古構造沉積活動、沉降規律、古氣候的變化，而且對煤巖層對比劃分具有重要指導意義。

忻州窯井田侏羅系中統大同組是大同煤田上部主要含煤地層，厚約233.46m。主要由灰白色中、粗砂巖，灰色細、粉砂巖、煤層及部分灰白色礫巖或含礫粗砂巖和灰色泥巖、炭質泥巖組成。中粗砂巖成分為石英、長石、巖屑、炭屑、少量云母等，膠結物主要為泥質與鈣質，碎屑顆粒多呈棱角狀及次圓狀，分選中等，具交錯層理，塊狀。粉細砂巖組織致密，水平及微波狀層理。砂巖類縱向上有定向變化規律性，粗中細砂巖常與煤層接觸，并對煤層沖刷，使煤層變薄甚至完全沖刷掉，粉砂巖和泥質巖類多為煤層底板，有的煤層頂板也存在，含植物化石豐富。大同組底部發育一層粗砂巖或含礫粗砂巖（標志層K11），與下伏永定莊組呈平行不整合接觸。

1 含煤建造及沉積環境

該井田侏羅系中統大同組含煤地層為陸相含煤建造，沉積環境由河流、濱湖三角洲、湖泊、沼澤至泥炭沼澤沉積，從縱向建造來看：初期以河流相和濱湖三角洲相為主，粗粒碎屑巖較發育，以填平補齊為主體，沉積環境動蕩，地層和煤層厚度變化明顯，煤層被沖刷、分叉、合并現象普遍。中期以湖泊相為主，碎屑巖顆粒較細，地層和煤層厚度變化不大，比較穩定。后期以河流相為主，沉積環境比較動蕩，地層和煤層厚度變化較大，分布不均。該組地層含植物化石豐富，主要有錐葉蕨、枝脈蕨等屬；孢粉化石有三角孢、克拉梭粉等屬，動物化石有雙殼類麗蚌、假鉸蚌等屬。從巖相類型來看：河流相、濱湖三角洲相約占剖面的一半，淺水湖泊和沼澤相約占40%，泥炭沼澤相約占10%。

2 沉積旋回特征

該井田侏羅系大同組為一完整的沉積旋回。在剖面上，大同組地層旋回結構十分明顯，從這個大旋回中還可劃分三個中旋回，每個中旋回可劃分更多的小旋回。這些旋回，反映了含煤巖系中的巖性沉積相、含煤性有規律的周期性的交替；反映了地殼振蕩的結果；反映了古構造在時間序列上對成煤的控制作用。現從下往上將三個中旋回的劃分及其沉積特點敘述如下：

2.1 Ⅰ旋回

從K11到11-1號煤層，厚約70.25 m，該旋回位于大同組地層的最下部，其底部為一層厚約13.95m的含礫粗砂巖和中、粗粒砂巖（K11），平行不整合于下伏永定莊組之上。該旋回又進一步可劃分5個次級小旋回，每個次級小旋回頂部都有一層煤或粉砂巖和砂質泥巖。在橫向上該旋回厚度變化較大，由東向西逐漸變薄。砂巖粒度較粗，以中、粗粒砂巖為主，層數多，但單個砂體厚度較薄。從整體上看：該旋回由下往上粒度變細，每個次級小旋回也是由下向上變細的正粒序組成。該旋回中煤層層數較多，煤層厚度較大，層間距變化也很大，且特征各異。位于下部的15號煤極不穩定，向上煤層穩定性漸增，直至到該旋回的頂部形成全井田穩定并可采的11-2號煤層。再者，由下往上煤層層間距變小，灰份含量變低。上述特征表明，該旋回形成于基底不均勻緩慢下降，且漸趨穩定的沉積盆地中。下部煤層，特別是15號煤層曾發育在盆地早期形成的洼地中，分布極不穩定。這一旋回為陸相河流-濱湖三角洲沉積體系，以陸相河流相沉積為主。其沉積特點反映當時地殼振蕩運動強度大，振幅變化大，速度極不均勻，地殼處于不穩定狀態。

2.2 Ⅱ旋回

由11-1號煤層頂板到4號煤層，厚約104.34m，該旋回中砂體厚度一般較大，但粒度比Ⅰ旋回較細，砂巖一般為中—細粒砂巖。從整體上看：粒度向上變細，在該旋回下部砂巖和粉砂巖幾乎各占一半，上部以粉砂巖為主。分為4個次級小旋回，次級旋回往往為粉砂巖—中、細粒砂巖—粉砂巖、細粒砂巖的雙向粒序，即由細變粗再變細。煤層厚度普遍較薄，但分布非常穩定，基本無分叉合并，尤其是下部的8號、9號、10號煤層。在該旋回上部煤層厚度進一步變薄，穩定性變差。煤層層間距和灰分也都向上變小。

該旋回反映盆地水體逐漸變深，可能是濱湖三角洲沉積-湖泊相沉積體系，以湖泊相沉積為主。其沉積特點反映當時地殼振蕩運動強度小，振幅變化小，速度均勻，地殼處于比較穩定狀態。

2.3 Ⅲ旋回

由4號煤層頂板至K21底，厚約58.87 m。該旋回含煤層數少，一般2層～4層，但單層厚度較大，且煤層厚度變化大，層間距變化也較大，旋回結構不太明顯，大致分為2個次級旋回。從整體上看：粒度向上變粗，但次級旋回為粒度向上變細的正粒序。該旋回指示盆地活動性增強，為湖泊相-陸相河流沉積體系，以河流相沉積為主。其沉積特點反映當時地殼振蕩運動強度增大，振幅變化較大，速度不太均勻，地殼處于不太穩定狀態。

3 結束語

隨著時間推移，該區地殼振蕩運動是：強度大→強度小→強度較大；振蕩速度是：極不均勻→較均勻→不太均勻；地殼的穩定性是：不穩定→較穩定→不太穩定。沉積環境為陸相河流→濱湖三角洲→湖泊→陸相河流沉積體系，氣候以溫暖潮濕為主。由于聚煤期的古構造從時間序列上控制了成煤作用，從而使大同組煤系在不同沉積階段中的巖性、沉積相、含煤性具有不同的特點。

Analysis on Sedimentary Environment and Sedimentary Cycle Characteristics of Datong Group in Xinzhouyao Mine Field

HAO Feng-ying
(Xinzhouyao Mine,Datong Coal Co.,Datong Shanxi 037003)

By the analysis on the sedimentary cycle characteristics of Datong Group,the paper predicts the sedimentary environment,and subsidence properties of paleogeography and sedimentary basement.

Datong group;sedimentary environment;sedimentary cycle

P624.6

A

1672-5050（2011）06-0038-02

2010-12-09

郝風英（1973—），女，山西天鎮人，大專，工程師，從事煤田地質工作。

劉新光