石柱縣七曜山吳家坪煤系沉積特征及聚煤規律

王良文

摘 要：在全面收集和分析以往地質資料研究成果的基礎上，應用七曜山吳家坪煤系的分析方法與原理，結合地質學、沉積學、巖石學及層序底層學等理論對吳家坪煤系含煤類型的巖石類型、巖性特征及沉積構造等進行了詳細的分析，并對該區域進行沉積體系的劃分和沉積相綜合分析。

關鍵詞：巖性特征；沉積構造；富煤帶；聚煤規律

中圖分類號：P618.11 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.04.116

七曜山位于石柱縣北東側，東側與湖北省接壤，南側于豐都交界。七曜山背斜全長超過230 km，呈東北—西南向展布。地理坐標30°41′03″～30°46′17″，108°44′40″～108°56′06″。

1 吳家坪煤系沉積特征

1.1 巖性特征

吳家坪煤系為一套海陸交互相沉積，根據鉆孔資料揭露情況，煤系地層巖性主要由鈣質泥巖、灰巖、泥質灰巖炭質泥巖組成。泥巖一般含量占35%～40%，灰巖一般含量占60%～65%. 灰巖主要為細晶灰巖和泥晶灰巖，中厚層狀，裂隙較發育，裂隙傾角均大于60°，充填方解石脈。與下伏茅口組呈平行不整合接觸，根據巖性組合分為三個巖性段：①三段（P3w3），為灰黑色、褐灰色薄厚層狀鈣質泥巖（俗稱“墨石”，如圖1所示），污手，含炭屑，局部夾薄層灰黑色泥質灰巖。見水平層理，局部見黃鐵礦晶粒和結核。厚15.67～18.16 m，平均厚17.31 m。②二段（P3w2），為棕灰色、灰、深灰色中厚層狀細晶石灰巖（B2），底部為硅質灰巖（俗稱“小窩蓋”，如圖2所示），夾薄層黏土質泥巖。見腕足和生物碎屑化石。厚13.22～26.42 m，平均19.83 m。③一段（P3w1），為黑灰色、深灰色薄層狀泥質灰巖、泥灰巖、鈣質泥巖、炭質泥巖及K2煤層，底部為淺灰、褐灰色鋁質泥巖（B1）。具水平層理，含少量黃鐵礦晶粒。厚4.49～9.69 m，平均8.83 m。

1.2 沉積構造

吳家坪煤系地層層理較發育，常見的層理為水平層理、潮汐層理、波狀層理等，同時可見泥礫、黃鐵礦結核、鈣質結核、生物擾動構造、植物根跡等。

1.3 古生物特征

吳家坪組含煤地層產植物根、莖化石，并含腕足類等動物化石，植物化石與海相動物化石共生，表明煤系形成于咸水—半咸水的海陸過渡相環境。

1.4 沉積相特征

吳家坪煤系有殘積相、潮坪相、瀉湖相、局限潮下相及泥炭坪相等。七曜山煤系地層沉積相特征，除殘積相之外，其余都為低能環境的產物。

1.4.1 殘積相

巖性為鋁質泥巖及角礫巖的顏色為淺灰色、褐灰色。角礫巖中礫石呈棱角狀—次棱角狀，成分與下伏地層茅口灰巖一致，礫徑大小不等，分選性差，一般含較多填隙物，見植物根、莖化石。該相位于含煤地層底部，是含煤地層形成前基底遭受風化剝蝕，物質在原地或稍經搬運堆積而成的。

1.4.2 潮坪相

潮坪相范圍較廣，七曜山范圍主要為泥坪相，巖性主要由泥巖組成，水平層理、波狀層理發育。可見腕足、生物碎屑化石，見少量植物化石和黃鐵礦結核。

1.4.3 瀉湖相

瀉湖相為一套灰黑色巖石組合，以泥巖為主，顏色較暗。見水平層理，常見植物化石碎片和黃鐵礦結核。

1.4.4 局限潮下相

以灰巖、泥質灰巖為主，見腕足動物和植物化石碎片，反映了一種物源供應不充分、水動力條件較弱的沉積環境。

1.4.5 泥炭坪相

鉆孔煤心煤樣化驗資料表明，灰份（Ad）為28.23%，全硫（Ss.d）為5.59%，煤類屬無煙煤三號（WY3），屬海相沉積環境。這表明本區二疊世的成煤環境不同于陸相泥炭沼澤，為泥炭坪相。

2 吳家坪聚煤規律

2.1 聚煤作用受古構造、古地理的控制

本區在陽新世末期受東吳運動的影響，地殼上升、海水面下降，茅口灰巖裸露地表遭受剝蝕、溶蝕。此時近陸的低凹地區由殘存海水形成沼澤，并接受從茅口組石灰巖分離出來的硅鋁酸鹽。在鹽（或堿）性海水中，沉積了厚1.62～2.41 m的鋁質泥巖。底板鋁質泥巖中見大量植物化石，說明當時氣候溫濕，蕨類植物繁生。之后，地殼緩慢下沉，在沼澤中沉積了煤，煤層頂板中含有黃鐵礦結核和晶粒。這些組份生成條件反映出煤生成時氣候十分潮濕，且處在含有大量厭氧細菌作用下的較深沼澤中，強還原環境才生成了黃鐵礦與煤的條帶結構。由此形成的二疊系上統吳家坪組一段（P3w1）的K2煤層。

而后，由于沉降速度加大、沼澤積水加深，煤層與頂板交界處含有較多的黃鐵礦，成煤作用告終，相繼沉積了淺海相黑色泥質灰巖、泥灰巖和富含生物碎屑化石，顯豹皮狀花紋構造，此碎屑化石可能由海浪沖擊所致。其后，海水微微退去，沉積了一段頂部黑色鈣質泥巖，此鈣質泥巖沉積后，海岸又下沉，沉積了吳家坪組二段（P3w2）厚達17.81～21.83 m含硅質結核的半深海相灰巖（俗稱“小窩蓋”）。再后，地殼又微上升，便沉積了吳家坪組三段（P3w3）厚達16.45～18.35 m的黑色鈣質頁巖（俗稱“墨石”）。本層沉積后，地殼下降幅度加大，海水則更深，沉積了覆于煤系之上的厚層長興組（P3c）含燧石石灰巖。至此形成了層位穩定、厚度較穩定的二疊系上統吳家坪組（P3w）含煤巖系。

本內K2煤層厚度變化較大，主要原因為聚煤基底的不平整。由于受東吳運動的影響，茅口組（P2m）灰巖長期裸露，形成了復雜的古喀斯特地形，其微地貌凹凸不平、復雜多變。隨后沉積的K2煤層底板鋁質泥巖未能全部將其填平、補齊，加之鋁質泥巖在壓實過程中，因補償厚度的差異，又形成新的凹凸不平的地貌，致使泥炭沼澤的覆水深淺不一，并導致成煤植物的生長產生貧、茂或疏、密的差異，造成本區K2煤層厚度不均、變化大。在生產礦井中石門、采煤工作面上，常見有底板下凹處煤層增厚、底板上凸、煤層變薄的現象。說明本區沉積K2煤層是在泥炭沼澤覆水偏淺的情況下，在負向的構造因素（坳陷）和地形因素（低地）影響下形成的厚煤層。

2.2 富煤帶的展布情況

本區根據淺部生產井巷道和深部鉆孔揭露情況，在七曜山臥龍村一帶形成了聚煤分水嶺。即臥龍村以南為薄化帶，臥龍村以北為富煤帶。臥龍村以南淺部的織成煤礦、高龍洞煤礦的煤層厚度一般為0～0.40 m，平均厚度0.27 m，大部分地段均不可采；臥龍村以北的花樹壩煤礦、黌水溝煤礦、螞蝗溝煤礦、宏豐煤礦的煤層厚度一般為0.30～2.00 m，平均厚度0.70 m，特別是靠近湖北省地段，聚煤情況較好，最厚可達3 m以上，是潮坪—泥炭沼澤相聚煤中心。

3 結束語

七曜山吳家坪煤系的垂向總體是由海侵型退積序列組成的。煤層的形成受古構造、古地理、沉積環境的影響。煤層厚度變化主要是沉積基地凹凸不平形成的。在七曜山以窩龍村以北形成一個富煤帶，以南形成為薄化帶。

〔編輯：王霞〕