寧夏馬家灘礦區雙馬井田含煤地層劃分與沉積環境的分析

徐明珍

寧夏回族自治區煤田地質局， 寧夏 銀川 750011

寧夏馬家灘礦區雙馬井田含煤地層劃分與沉積環境的分析

徐明珍

寧夏回族自治區煤田地質局， 寧夏 銀川 750011

本文根據多個鉆孔分析，將延安組地層劃分為四段，并對各段地層特征進行了詳細的描述，對井田所處區域構造演化進行了分析，進而對本井田的沉積環境及演化進行了較為詳細的分析。

沉積環境；沉積特征；含煤地層

雙馬井田的范圍：北以馬家灘礦區北邊界為界，與鴛鴦湖礦區的麥垛山、紅柳井田相鄰；南至老莊子橫斷層；西以于家梁斷層為界；東至馬柳斷層。地理坐標：東經106°43′51″～106°53′13″；北緯37°26′26″～37°49′05″。井田內含煤地層為侏羅系中統延安組，該套地層由于受沉積后期沖刷及剝蝕，在井田的東北部及西北部存在不同程度的沖刷與剝蝕，該組地層殘留不全。據鉆孔揭露厚度為91.37(2503)～407.98m(S304)，平均283.03m。該組地層在井田的東南部沉積較厚，向東北部逐漸變薄，井田的西部沉積較厚，中部沉積較薄。其巖性組合主要為淺灰、灰、深灰色各種粒級的砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤層。巖相屬河流相、湖泊三角洲相沉積，為一套內陸盆地邊緣相含煤建造。

1.延安組的層段劃分

該組地層按其巖性、巖相組合特征及其含煤性等，自下而上可劃分為5段，共含9個煤組，為18、17、16、12、10、8、6、4、3煤組。見圖1現分述以下：

圖1 延安組地層劃分圖

1.1 延安組第一段（Ⅰ）J2y2

本段自延安組底部（寶塔山砂巖）至16號煤層頂板，在井田的西南部（412、2811、2812、2813、511鉆孔處）因受后期剝蝕而缺失。鉆孔揭露厚度為22.56～147.06米，平均厚度71.40m，在井田的東南、東北部沉積厚度較大，井田的中部沉積較薄。

該段含16、17、18、18-1、18-2、18下煤層。其中含可采煤層3層，為 17、18-1、18-2煤層，17、18-2為大部可采煤層，18-1為局部可采煤層，18和18下為零星可采煤層。16煤層為不可采煤層。該段下部巖性以灰白色砂巖為主（寶塔山砂巖）夾粉砂泥巖，中上部巖性以灰黑色粉砂巖、灰—灰白色細砂巖及黑色泥巖為主，具小型交錯層理、波狀及水平層理。

1.2 延安組第二段(Ⅱ)J2y2

自16煤頂板至12煤頂板，在井田的西南部（412、2811、2812、2813、511鉆孔處）因受后期剝蝕而缺失，據鉆孔揭露厚度8.31～69.83m，平均厚35.69m。井田西北部較厚，向東向南逐漸變薄見圖2。含主要可采煤層12號煤層，巖性特征以灰-灰白色粉砂巖、細粒砂巖為主，夾薄層泥巖和煤層。小型交錯層理、沙紋層理、水平層理發育。含植物化石及化石碎片。

1.3 延安組第三段（Ⅲ）J2y3

自12煤頂板至6煤頂板，在井田的西南部（412、2811、2812、2813、511鉆孔處）因受后期剝蝕而缺失，在井田的東北部受后期沖刷剝蝕殘留不全，東南部沉積厚度較大，中部較薄，向西北部逐漸變厚，鉆孔揭露厚度為11.69～128.75m，平均厚度76.83m。含兩個主要可采煤層10號煤層和6號煤層。

巖性以灰-灰白色粉砂巖、細粒砂巖為主，夾薄層泥巖和煤層。以小型交錯層理、沙紋層理、水平層理最為發育。含植物化石及植物化石碎片。

1.4 延安組第四段（Ⅳ）J2y4

自6煤組頂板至4煤組頂板，在井田的西南、西北、東北部受后期剝蝕缺失或殘留不全，據鉆孔揭露厚度為4.12～109.17m，平均厚74.52m。巖性以灰白色砂巖為主，其次為粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖及煤層，煤層位于上部和頂部。此段含煤性好，主要含4號煤組。含主要可采煤層4-1、4-2、4-3。

1.5 延安組第五段(Ⅴ)J2y5

自4煤組頂板至延安組頂界，在井田的西北、西南及東北部受后期剝蝕而缺失或殘留不全，據鉆孔揭露厚度為1.95～105.15m，平均厚46.40m。在井田的西部沉積較厚，向中部逐漸變薄，向東又逐漸變厚。

巖性以為主中粗粒砂巖，夾粉砂巖，含主要可采煤層3-1、3-2號煤層。由于受上覆直羅組底部砂體的沖刷，1煤、2煤全區大部缺失。

2.沉積特征和沉積環境分析

2.1 區域構造演化

圖2 雙馬井田延安組沉積演化示意圖

中三疊世鄂爾多斯盆地西緣和鄂爾多斯盆地的沉積環境相同,盆地的主要水流方向為北東、南西向。西緣的沉積中心位于中衛環縣一帶,呈東西向展布。沉積環境顯示盆地當時具北高、南低的古地理格局。中三疊統下部為紫紅、棕紅色塊狀砂巖,以河流相沉積為主,向上逐漸演化為湖沼相；晚三疊世，西緣地區由于印支運動造成盆地整體抬升,逆沖帶上盤延長組大多被剝蝕,而盆地內部則保存較為完整；侏羅紀早中侏羅世由于盆地整體抬升達到準平原化,沒有明顯的沉積和沉降中心,此時,水體變淺,以河流、湖泊和沼澤相為主,是鄂爾多斯盆地的主要成煤期。晚侏羅世的中期，燕山運動在本區活動強烈,盆地西拗東翹,在盆地西部主要表現為西緣逆沖推覆構造的形成和大部分地區晚侏羅世地層的缺失及前期地層遭受剝蝕。因而造成了白堊系與下伏不同時代地層間廣泛的角度不整合接觸關系；白堊紀早白堊世盆地整體沉降。西緣沉積厚度最大可達1400m,向東部、南部逐漸變薄。白堊紀晚期,燕山運動使全區普遍隆起,西緣逆沖帶最為明顯,下白堊統被錯斷。西緣的隆坳格局與現今盆地的總體結構及范圍大體一致,在盆地四周可以看到明顯的邊緣相沉積。晚白堊世大型鄂爾多斯盆地逐漸消亡。

2.2 井田沉積環境演化分析

雙馬井田位于鄂爾多斯盆地西緣中東部的馬家灘地區，正處于鄂爾多斯盆地西緣南北分區的轉折帶處。經過晚印支運動（晚三疊世末）該地區地殼經過一定幅度的隆升，進入早燕山期地殼穩定沉降發展階段，在盆地內部延安組沉積在富縣組填平補齊的基礎之上，西緣地區的延安組則大多假整合于三疊系上田組之上。隨后，鄂爾多斯盆地處于穩定沉降狀態，盆地西緣提供了充分的陸源補給，發育了一套河流-湖泊三角洲-湖泊的沉積體系。

2.2.1 河流體系

該地區的河流體系主要發育曲流河沉積，包括河道充填沉積、河道邊緣沉積和泛濫盆地沉積。河道相砂體構成延安組河流體系的沉積格架，砂體形態在平面上呈條帶狀延伸，在垂直于古河道方向的斷面圖上呈透鏡狀，并呈斜列式組合展布。泛濫盆地相和漫灘沼澤相位于河流沉積的上部或頂部。

2.2.2 湖泊三角洲體系

一個湖泊三角洲體系是由三角洲平原沉積、三角洲前緣沉積和前三角洲沉積組成，在三角洲朵體之間還有三角洲間灣沉積。該地區三角洲平原沉積最為發育，由分流河道、分流間洼地粉砂巖、泥巖和決口扇砂巖以及泥炭沼澤構成。延安組中發育了多期三角洲沉積，每一期次發育的三角洲沉積序列具有粒度先向上逐漸變粗而后又變細，最后頂部出現中厚-厚煤層的特點。

2.2.3 湖泊體系

湖泊體系包括濱湖、淺湖和深湖沉積，其理想的沉積模式基本上呈環形分布，即湖灘礫石外帶-砂質沉積帶-粉砂質、泥灰質沉積內帶-湖中心軟泥沉積帶。雙馬井田位于鄂爾多斯盆地西緣，僅僅發育了濱湖相沉積。

從層序上來看，該地區經歷了水體擴張到萎縮的盆地充填過程，為一個完整的三級層序，可劃分為湖盆低水位體系域、湖盆湖侵體系域和湖盆高水位體系域（見圖 2）。

2.2.3.1 湖盆低水位體系域

低位體系域沉積始于相對海平面下降初期，包括高位濱岸平原之下的沉積。在相對海平面上升到足以超過沉積物供給時，低位體系域結束。低位體系域發育早中期，湖平面有較大幅度的下降，可容納空間減少，可容納空間增長率明顯小于有機質聚集速率。該區的低位體系域主要發育河流體系和三角洲體系。

經過晚印支運動（晚三疊世末）該地區地殼經過一定幅度的隆升，形成了古河道和高低不平的洼地，延安組初期則發育在這較大的古地形差異之上，由該地區沉積斷面圖（圖2）可以看出井田東西部下組煤（17、18煤）的賦存情況存在較明顯的差異，井田西部下組煤厚度大、較穩定，砂體穩定而連續，而井田東部則厚度薄，煤層多分叉尖滅，砂體多透鏡狀產出，這可能是由于大斷層的影響，斷層西部地勢略緩，而東部逆沖地勢較陡。隨后，經過一定時期的填平補齊作用，東西差異慢慢減小，井田廣泛發育湖泊三角洲體系，三角洲平原泛濫盆地為主要的成煤環境，整個井田發育較穩定6、10煤層。

2.2.3.2 湖盆湖侵體系域

湖侵體系域為盆地水體擴張的表現，到最大湖泛面處，水體上升到最大。該區發育濱湖相沉積，此時，物源來自于盆地西緣的古剝蝕高地，湖岸多為砂質。在6煤與4煤之間，該區廣泛發育一套粉砂巖-泥巖-薄煤層沉積，為最大湖泛面，此時水體最深。

2.2.3.3 湖盆高水位體系

高位體系域由最大湖泛面之上的海退沉積物構成，沉積于相對海平面上升速率低于沉積通量期間。這是岸線由海侵轉為海退，此時，可容空間較大，并且有豐富的物源隨三角洲不斷向前遷移而發生沉積。隨著湖平面的不斷下降，湖泊被沉積物充填，早期沉積物部分露出地表受剝蝕，形成層序界面。

隨著沉積物的不斷充填，水體逐漸變淺，該地區又恢復湖泊三角洲環境，此時，井田東部的上組煤發育比西部較好，砂體也相對連續和穩定。到直羅組，盆地曾一度抬升，并經短期剝蝕。隨后轉變為不利于成煤的粗碎屑巖組合，聚煤環境終止。

3.結論

綜上所述：延安組聚煤作用是在三疊系起伏不平的基底上發展起來的。其含煤地層的沉積環境是以河流作用為主的湖泊三角洲面貌，在井田內發育大型鳥足狀河流入湖三角洲。延安組的形成經歷了沖積平原、淺湖～三角洲又復向沖積平原過渡的充填演化過程。每一充填階段均具有明顯的周期性變化，這種充填形式決定了井田內中侏羅世的聚煤特點，表現為聚煤作用主要發生于廢棄的三角洲平原之上，并形成井田內的各主要煤層。

[1]楊華,付金華,歐陽征健,孫六一.鄂爾多斯盆地西緣晚三疊世構造—沉積環境分析[J].沉積學報,2011,(03)，427～439

[2]楊圣彬,郭慶銀,侯貴廷,孫曄.鄂爾多斯盆地西緣北段沉降史與沉積響應(J).北京大學學報（自然科學版），2006，4 2（2）,192～198

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.006