冀西北中侏羅世早期盆地沉積環(huán)境聚煤特征及找煤方向探討

【摘 要】筆者通過對冀西北中侏羅世早期盆地已知煤炭資源賦存狀態(tài)，以及已有地質(zhì)勘查成果的分析研究，認(rèn)為該區(qū)是在水動力較強(qiáng)的條件下，物質(zhì)沉積速度較快沉積環(huán)境，在盆地邊緣以及特定部位較有利于煤的聚集，為下一步的找煤工作提出了一種思路。

【關(guān)鍵詞】冀西北；沉積環(huán)境；沉積體系鏈；交角構(gòu)造；找煤方向

1 盆地地質(zhì)概況

冀西北地區(qū)侏羅世聚煤盆地，在大地構(gòu)造位置上屬于中朝準(zhǔn)地臺（I21）內(nèi)蒙臺背斜（Ⅱ21）的土城子臺拱（Ⅲ21）和臺凸（Ⅳ22）上。研究區(qū)包括忠義凹陷（Ⅴ21）、蘭城子凸起（V22）、土城子凹陷（V23）和二泉井凸起（V24）的部分地區(qū)（見圖1）。

下花園組地層，在區(qū)內(nèi)被第四系地層廣為覆蓋，地表出露面積不大，自下而上可分為下、中、上三段。

下段（J2x1）（底部礫巖段）：主要由礫巖、砂礫巖及粗砂巖組成，礫石成分主要為花崗巖、變質(zhì)巖和石英巖等。厚度16米。

中段（J2x2）（主要含煤段）：下部為灰白色細(xì)礫巖、砂質(zhì)礫巖、粗砂巖夾少量灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖等，含不可采煤層1～6層。上部巖性為灰色泥巖、粉砂巖、砂巖夾灰白色礫巖，含不穩(wěn)定煤層6～18層，可采1～3層。厚度380米。

上段（J2x3）（雜色含煤段）：以紫紅色、灰綠色細(xì)礫巖、砂質(zhì)礫巖和粗砂巖為主，夾灰、深灰色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和炭質(zhì)泥巖等。含煤1～6層，3層局部可采。厚度40米。

2 控盆構(gòu)造

通過對聚煤盆地內(nèi)地層現(xiàn)狀研究后認(rèn)為：聚煤盆地內(nèi)存在著兩個向斜構(gòu)造，一個背斜構(gòu)造。即忠義向斜、土城向斜，兩向斜中間為蘭城子背斜。這些背斜和向斜實(shí)際上是一些隆起（背斜）和斷陷（向斜）組成，隆起和斷陷由正斷層所分割。區(qū)內(nèi)還有一些次一級走向NS的隆起和斷陷，這些隆起和斷陷與走向走向NEE的隆起相交，構(gòu)成交角構(gòu)造。

3 含煤盆地沉積環(huán)境與沉積體系

聚煤盆地煤系地層的巖性特征：根據(jù)巖性、巖相、含煤性等特征，將聚煤盆地下花園組地層劃分為三段：

下花園組下段（J2x1）：主要由礫巖、砂礫巖及粗砂巖組成。礫石成分以花崗巖、變質(zhì)砂巖、石英巖為主，其分選、磨圓差，雜基多為泥質(zhì)、凝灰質(zhì)。底部普遍有薄層殘積角礫巖，垂向?qū)有蛳蛏献兗?xì)，中厚層狀，均勻?qū)永怼Ｆ骄穸?6m，最大厚度23m。

下花園組中段（J2x2）：下部由三角州—濱淺湖相沉積組成。巖性以灰色、淺灰色砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，夾黑色碳質(zhì)泥巖及煤層。含少量蕨類植物化石及大量炭化植物碎屑。砂巖顆粒成分多為石英、長石及火山巖、石英巖、燧石等巖屑，分選中等，多呈次圓狀—次棱角狀。波狀層理，平行層理及透鏡狀層理。粉砂巖、泥巖中常夾有菱鐵礦結(jié)核及菱鐵礦微晶，水平紋理及波狀層理發(fā)育。本段含煤數(shù)層，其中5號煤為主要可采煤層，煤厚一般3～6m，結(jié)構(gòu)簡單，有時夾一層夾矸。盆地靠近古陸隆起處，巖石由顆粒較粗、分選和磨圓較差的沖積物組成。遠(yuǎn)離古陸隆起邊緣，沉積巖相由河流相過渡到三角州相巖石組合，再向沉積中心為濱淺湖相沉積。盆地下沉與堆積保持基本平衡時，三角州平原相泥炭沼澤與淺湖相泥炭沼澤聯(lián)成一片，沉積了穩(wěn)定性較好的5號煤層。本段平均厚度180m。

下花園組上段（J2x3）：由紫色、夾灰綠色砂礫巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖組成。顆粒分選磨圓均較差，表現(xiàn)為氣候炎熱，地形高差大，物源充足，水動力條件較強(qiáng)的沖洪積體系。平均厚度140m。

4 煤系砂巖粒度概率曲線特征

據(jù)對聚煤盆地張紀(jì)礦區(qū)3個鉆孔25個代表性樣品分析，本區(qū)砂巖粒度概率曲線類型大致可分為：二段型、三段型和弧型等三種。二段、三段型曲線的巖性粒度跨度較大，由細(xì)砂巖至粗砂巖。一般粗砂巖的A總體的斜率為58°～69°，分選性差；中細(xì)砂巖的斜率大于70°，分選性較好。大約有80%的曲線，其A、B總體以過渡關(guān)系相接，過渡帶寬0.6～1.5，這一過渡性質(zhì)是快速堆積的表現(xiàn)。C總體的含量一般小于1%，其巖性大多屬細(xì)中粒砂巖。弧型曲線的樣品為粗砂巖和含礫粗砂巖，由A、B、C三個總體以過渡關(guān)系組合而成，平均斜率50°左右，反映了沉積介質(zhì)的高密度流性質(zhì)。總之，本區(qū)砂巖的粒度概率曲線基本上反映了較強(qiáng)水動力條件下的快速堆積。

5 煤系沉積組合—沉積體系鏈

通過對聚煤盆地沉積環(huán)境分析，說明沉積盆地沉降速度快，沉積物是在較強(qiáng)水動力條件下的快速堆積而成。煤的形成需要持續(xù)平衡的穩(wěn)定環(huán)境，盆地中的較強(qiáng)水動力條件下的快速堆積，是不利于煤富集的；通過對沉積體系鏈的研究，在三角洲兩側(cè)是沉積體系橫向發(fā)展地段，也是泥炭沼澤易于形成地帶。煤容易聚集的地帶是沉積盆地的邊緣—三角洲辮狀河兩側(cè)沉積體系橫向發(fā)展地段。沉積盆地邊緣地段是有利聚煤的區(qū)域。沉積中心，不是煤聚集中心。

6 隆起帶的相交處的沉降區(qū)有利于煤的富集

通過以上分析，沉積盆地邊緣地段是有利聚煤的區(qū)域。在沉積盆地邊緣拐角處，實(shí)際是兩個隆起帶的相交處的沉降區(qū)，我們把兩個近于垂直的褶皺帶或者斷裂帶相交處圍繞的基底下沉區(qū)，簡稱交角構(gòu)造區(qū)。在這一區(qū)域，易于形成穩(wěn)定的沉積環(huán)境。兩側(cè)隆起的古陸，能夠給沉積區(qū)提供穩(wěn)定的陸源物質(zhì)，沉降區(qū)內(nèi)，保證了穩(wěn)定的沉積環(huán)境所以，在交角構(gòu)造區(qū)易于聚煤是顯而易見的。

毛不拉井田屬交角構(gòu)造。毛不拉井田西北側(cè)，自馬家營子北側(cè)向西至內(nèi)蒙古的兩面村南側(cè)為一北東走向的隆起，該區(qū)出露有太古界紅旗營子組和元古界化德群地層。該地層出露區(qū)地勢較高地古隆起區(qū)，是古陸和古沉積盆地的邊緣。毛不拉煤礦西南側(cè)同樣為一走向北西方向的古隆起區(qū)，判斷為古陸和古沉積盆地的邊緣。毛不拉礦區(qū)位于兩個不同走向的隆起構(gòu)造的交角構(gòu)造區(qū)。

張紀(jì)煤礦也屬于交角構(gòu)造成煤。張紀(jì)煤礦東側(cè)是南北向的隆起，其南側(cè)是北東走向的蘭城子凸起，張紀(jì)煤礦恰好位于兩個隆起的交角構(gòu)造處。

7 找煤方向及煤田預(yù)測

忠義凹陷環(huán)盆聚煤區(qū)：根據(jù)煤的生成規(guī)律，大致把忠義凹陷環(huán)盆聚煤區(qū)分為兩個帶：①聚煤盆地北部東西聚煤帶西起毛不拉村→姚家灘→清洪村→后二馬坊→民善村→化林溝→西北營子→保安村。②聚煤盆地鄧油房至張紀(jì)村北東走向煤田預(yù)測區(qū)西起鄧油房村→三順元村→李二誅村→張紀(jì)村。

土城子凹陷聚煤預(yù)測區(qū)：范圍：小七頂房村→吉爾石河→哈咇嘎→劉油房→大七頂房。

小鹽淖聚煤預(yù)測區(qū)：范圍：小鹽淖周圍地區(qū)。該范圍由大弓溝至西東灘村以東，三義堂以西，小鹽淖村以南。

8 結(jié)束語

冀西北中生代侏羅紀(jì)聚煤盆地中煤系地層沉積時，是在較強(qiáng)水動力條件下的快速堆積。在沉積盆地邊緣處是煤容易富集地段；在構(gòu)造復(fù)合處的交角構(gòu)造區(qū)給聚煤提供了穩(wěn)定的沉積環(huán)境，也是煤容易富集的地段。沉積盆地中保持了剝蝕區(qū)（古陸）→中間過度區(qū)（煤）→沉積區(qū)（淖）的組合特征，可作為找煤一個主要標(biāo)志。忠義凹陷環(huán)盆邊緣、土城子凹陷區(qū)和小鹽淖沉積區(qū)可作為三個找煤靶區(qū)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]賈高隆，等.內(nèi)蒙古鄂爾多斯侏羅紀(jì)煤層聚積規(guī)律與找煤方向[J].中國煤田地質(zhì)，1997（1）.

[責(zé)任編輯：周娜]