郴耒煤田白沙礦區含煤地層特征及成煤環境分析

顏淼奇劉軍 闕心濤（湖南楚湘建設工程有限公司 湖南 長沙 404）

郴耒煤田位于南華準地臺贛湘桂上古臺坳南東，屬華夏臺隆北西部分。含煤面積約19500km2，它包括了郴州市地區內到耒陽市內的各個主要煤礦，其探明儲量11.79億噸，占全省已探明煤炭儲量的1/3，耒陽市白沙礦區位于郴耒煤田北端，開采白沙向斜煤層，現有生產礦井20對，年產煤250萬多萬噸。是湖南省重要的煤炭基地。筆者通過對白沙礦區多年來的勘查工作，總結了本區龍潭組含煤地層煤層賦存規律，分析白沙礦區成煤環境，以便對礦區各礦井今后資源接替邊深部勘查提供理論依據。

1 引言

白沙向斜位于湖南省耒陽市以東，地處郴耒復式向斜北段，屬臨耒南北向構造北段東緣的一部分，受東西向構造應力的作用，發育有近南北向的一系列褶皺和壓扭性斷裂，白沙向斜為該南北構造中的一個二級構造。該向斜東臨永耒向斜，其南依石里山向斜與和平圩向斜。向斜軸部地層均為三疊系下統大冶組，兩翼地層為二疊系上統大隆組和龍潭組。區內主要含煤地層為晚古生代上二疊系龍潭組，層厚420m，主要含煤共9層，分為上段與下段，上段含煤6-7層，以2、5、6號煤發育較為穩定，其中主要可采煤層為6煤層，龍潭組下段含煤2層，為8煤層、9煤層，在區內屬局部可采至不可采煤層。現就區內含煤地層特征及沉積環境淺析如下。

2 含煤地層特征

2.1 龍潭組下段（P2l1）

為不含煤段，以薄—中厚層狀砂質泥巖、粉砂巖為主，含煤兩層，為8煤、9煤。8煤在向斜東翼淝江～前進一帶賦存，9煤僅在向斜東翼前進～夏壙一帶賦存，均屬局部可采。其上覆為粉砂巖、砂巖、砂質泥巖。該層位上部的砂質泥巖常相變為泥巖，常含“龜背形”菱鐵質結核，產植物碎片化石和小型動物化石，該泥巖俗稱“龜形結核泥巖”，層厚約8.5m，是上、下段劃分的重要標志層。下段中部夾中厚層狀砂巖—“托底砂巖”， 含菱鐵質結核，產羊齒類植物或植物碎片化石。底部主要為含量卵形結核的砂質泥巖、粉砂巖和泥巖互層。與下伏地層呈假整合接觸。下段厚約235m。

2.2 龍潭組上段（P2l2）

主要由中～細粒砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤組成，為本區的主要含煤段，分別編號為1、2、3、5、6、7煤，層組厚110～300m，平均厚約185m。本文作較詳細敘述，上段自下而上劃分為：

①7煤組（P2l2-1）：下部以淺灰色中粒砂巖為主，夾砂質泥巖、粉砂巖，7煤層位于其中；上部以砂質泥巖為主夾粉砂巖及少量細砂巖；頂部為6煤底板細砂巖，該砂巖含綠泥石，因裂隙發育，巖性破碎，俗稱“破爛砂巖”，是明顯的標志層，其上的砂質泥巖僅部分區段出現。本組厚約45m。

②6煤組（P2l2-2）

本層組巖性比較穩定，由中細粒砂巖、細砂巖、粉砂巖、砂質泥巖及煤組成，可分為5層。層組中下部的中細粒砂巖地表風化后呈黃褐色、灰黃色，質地疏松，俗稱“疏松砂巖”。是6煤層對比標志層，層組底部6煤層是勘查區主采煤層。6煤層不穩定，煤厚變化大，產羊齒類及科達植物化石及碎片。本組厚約35m。

③5煤組（P2l2-3）

5煤組：本組以含條帶狀、指狀菱鐵質結核的砂質泥巖為特征，產單網羊齒、大羽羊齒等植物化石及舌形貝動物化石，是5煤層對比標志層。上部含1層細砂巖，5煤層位于本層組底部。層組厚約18m。

④3煤組（P2l2-4）

本組以細砂巖、粉砂巖及砂質泥巖，頂部細粒石英砂巖巖脈發育，硅質膠結，致密堅硬，斷口有較強的油脂光澤，以區別本段的其他砂巖，為3煤組標志層，3煤層位于本組底部，層組厚約22m。

⑤2煤結核泥巖組（P2l2-5）

本層組主要為砂質泥巖，以含扁豆狀、眼球狀菱鐵質結核為特征，同時含有細層狀、瘤狀、星點狀黃鐵礦為標志。產較豐富的瓣鰓類、腕足類、螺類動物化石，有的被黃鐵礦交代為“金螺”、“金瓣”。

本層組下部局部地段含粒度增粗過渡為泥質粉砂巖，當泥質粉砂巖厚度較大時，2煤層賦存較好。本層組底部為2煤層。本層組平均39m。

⑥薄層砂巖組（P2l2-k）

間夾薄層狀粉砂巖與砂質泥巖。淺灰至灰白色，薄層狀，硅質膠結，致密堅硬。緩波狀層理為主，局部為波狀層理及小型交錯層理。層面凹凸不平，成分以石英為主，含量高，硅質膠結，致密堅硬。夾1～2層薄層狀砂質泥巖或粉砂巖。含瘤狀黃鐵礦及似層狀菱鐵質結核。產少量植物碎片化石，層面上蠕蟲狀、坑點狀象形印模。本層組以獨特的層面構造區別于其它地層。層組厚約20m。是主要標志層之一。

⑦1煤組（P2l2-6）

本層組主要為砂質泥巖，含不規則瘤狀黃鐵礦結核及線理狀黃鐵礦集合體，少量透鏡狀菱鐵質結核，產大羽羊齒等植物化石和動物化石，底部為1煤層。本層穩定，厚度小，易于辯認，為進入煤系地層的標志，層組厚約6m。

3 成煤環境分析

在早二疊世早期，湘中、湘南沉煤盆地的北西為江南古陸，東南為九嶷古陸～羅霄古陸，晚二疊世的東吳運動表現為古陸與盆地之間的地形高差進一步加大，盆地西北發育雙牌～長壽街斷裂，東南發育臨武～茶陵斷裂，盆地內部接受大規模的三角洲沉積與濱岸平原沉積，斷裂凹陷方向總體為北東向，在三角洲的朵葉分布區和濱海平原地帶，泥炭沼澤發育，形成煤層。

受區域海平面下降的控制，凹陷內沉積相向盆地中心移動，形成從南到北煤層逐漸增多的規律及富煤帶往盆地中心及物源方向變薄尖滅，白沙向斜成為富煤帶的聚煤中心。

加里東運動是本地臺型建造的基礎，該運動后礦區為淺海環境，形成一套以淺海相灰巖及碎屑巖為主的沉積。

東吳運動時，地殼上升，晚二疊世沉積為遠離古陸的濱海潮坪環境、壁障環境及三角洲環境。沉積物為中～粗粒巖屑，細砂占中等比例，礦物圓度和分選性較好，雜基含量少。層理主要為水平、波狀、緩波狀和小型斜層理。

龍潭組沉積早期，區內海灣和瀉湖廣布，由于積水相對較深，未形成較好的聚煤環境，因此，下段下部基本不含煤，巖性以砂巖及砂巖砂質泥巖互層為主。

8、9煤組沉積期間，龍潭組下段初期地殼開始上升，沉積了以砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖及薄煤層組成的濱海相沉積，厚度大于200米。下段晚期在幾個洼陷區內，沉積了8煤層、9煤層和10煤層。其中8煤層、9煤層具有開采價值，但分布范圍不廣，煤層不穩定，常呈“煤包”狀產出，局部煤厚可達20m。白沙礦區東中部為郴耒煤田沉降凹陷區之一，形成聚煤中心，在淝江、南陽、夏塘一帶近于南北向。其后礦區水動力作用為中低型，地勢較平緩，發育了幾條東西向的分流河道和近南北向的點砂壩。

下段末期地殼緩慢下降，水深加大，沉積一套含螺化石及“龜形”菱鐵質結核的泥巖或砂質泥巖，層位穩定，分布廣泛，是龍潭組上、下段分界的標志層。

龍潭組沉積中晚期，地殼上、下震動，出現4～6個沉積旋!，沉積一套中粒砂巖、細砂巖、粉砂巖、砂質泥巖、泥巖及煤的濱海相沉積物。含煤7層。是白沙礦區主要含煤段。在成煤中心地帶，普遍都有7煤層沉積，但具有可采價值的7煤層多沉積在向斜東翼洼陷區內，向斜西翼7煤層變薄，一般不可采。

6煤組沉積期間，全區沉積環境變化不大，泥炭沼澤相較普遍，沉降時間較長，小振蕩運動不頻繁和較均衡，沉積環境較為穩定，因而6煤層在白沙礦區較發育較好。成為本區最重要的主采煤層。除6煤層外本區大部分地區還發育有60煤層以及62煤層。這個時期，坦家沖至里王廟井田～前進井田一帶位于最大一條近東西向河道的中心部位，該條帶處形成聚煤中心，煤層厚度大。

6煤層沉積后，本區又過渡到波浪帶—湖泊相沉積，海平面總體下降，盆地多為濱海沼澤環境，因其基底較平，海水進退較少，且地殼相對穩定，有得于有機物的聚集和煤層的形成，巖性分層厚度大，以交錯層理、斜層理為主，化石為櫛羊齒、科達植物化石。該期沉積了5煤層。煤層較穩定，礦區大部分均有分布。

龍潭組晚期，小振蕩運動較頻繁和不均衡，盆地內海水進退往復，地殼運動相對不穩定，礦區在平面和剖面上，巖相變化較大，由于基底的起伏不平及三角洲發育，控制了泥炭沼澤的發生和演變，礦區在不同的區段內沉積4煤層、3煤層，這些煤層在全區發育不均衡，形成局部極不穩定煤層。

2煤組沉積期間，該期本區氣候潮濕，雨量充沛，水位較深，地層中菱鐵質含量較高，產瓣鰓類、腕足類動物化石，煤層的含硫量較高，此環境全區較均衡，泥炭沼澤相發育時間較短，故2煤層位在全區較穩定，但煤層厚度薄。1煤組沉積時間較短，小振蕩運動較頻繁。此后，地殼開始下沉，海平面開始上升，本區淪為濱海及淺海環境，成煤作用消失，沉積物為泥質、硅質巖類即大隆組。

4 沉積環境對煤厚的影響

層間距反映沉降速度，巖性是沉積相的主要標志之一。其變化在通常情況下具有延續性和繼承性，可作為沉積環境分析依據。現對白沙礦區含煤地層龍潭組上下段有代表性的9煤層和6煤層沉積環境對煤層的影響作出分析。

9煤層沉積環境分析：地勢較低、水較深，泥質巖類含量高時為薄煤層。地勢較高、水較淺，砂質巖類含量較高時且砂質巖類中粉砂巖有一定比例則為中厚煤層及厚煤層。層間距在60m～70m左右時成煤環境較好。而此時，礦區大部分地勢較低，水較深，為薄煤層。局部地段地勢較商，水淺，煤層為中厚煤層及厚煤層，如淝江、南陽、夏塘井田等，9煤層發育很好，局部煤厚達20m以上。

6煤層沉積環境分析：礦區此時沉降速度中等，地質活動少，大部分地勢較高，水較淺，中粒砂巖、細砂巖含量高，且有一定數量的粉砂巖，煤層沉積環境好，為中厚煤層或厚煤層的形成創造了條件，局部井田為特厚煤層，如白沙向斜南段的前進礦、坦家沖礦及伍家沖礦等，賦存條件較好。因此普遍6煤層發育良好，成為白沙礦區的主采煤層。

5 結束語

煤系地層特征及所形成的標志層，是基于該區沉煤環境影響而成，對煤田和礦區沉積環境形成的分析與推斷，加強煤系地層標志層的辨識及區域構造的認識，能很好的確定礦井各種斷裂構造的性質和煤層的位置，以確保礦井的正常生產，因此，是礦井地質和野外勘查工作的重點，又因其分布廣泛及巖性穩定，對研究一個煤田范圍內的各礦區或各井田之間的煤層對比具有十分重要的意義。

[1]陳鐘惠 煤和含煤巖系的沉積環境.中國地質大學出版社，1988第45頁.